中国给水排水2022年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会(第十三届)邀请函暨征稿启事
 
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海绵城市规划国际经验研究与案例分析 来源:海绵城市怎么搞 本文以纽约、墨尔本、东京和新加坡这四个在海绵城市规划领域具有先进理念和成功实践的国际城市为研究对象。对纽约绿色基础设施建设、墨尔本水

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-05-29  浏览次数:384
核心提示:海绵城市规划国际经验研究与案例分析 来源:海绵城市怎么搞 本文以纽约、墨尔本、东京和新加坡这四个在海绵城市规划领域具有先进理念和成功实践的国际城市为研究对象。对纽约绿色基础设施建设、墨尔本水敏感性城市设计、东京强降雨应对策略和新加坡ABC 水计划的理念和实践情况进行整理和分析,指出这些城市在海绵城市建设过程中,如何以低影响开发作为核心理念,因地制宜地根据各个城市的实际需求提出不同的建设侧重点。
中国给水排水2022年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会(第十三届)邀请函暨征稿启事

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海绵城市规划国际经验研究与案例分析

 来源:海绵城市怎么搞   
  海绵城市规划 绿色基础设施建设 水敏感性城市设计
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 导读:本文以纽约、墨尔本、东京和新加坡这四个在海绵城市规划领域具有先进理念和成功实践的国际城市为研究对象。对纽约绿色基础设施建设、墨尔本水敏感性城市设计、东京强降雨应对策略和新加坡ABC 水计划的理念和实践情况进行整理和分析,指出这些城市在海绵城市建设过程中,如何以低影响开发作为核心理念,因地制宜地根据各个城市的实际需求提出不同的建设侧重点。

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1 美国纽约—绿色基础设施建设

1.1 理念

美国是最早开展城市降雨径流污染控制研究的国家之一,在这一领域有丰富的经验和基础。最初主要是针对流域管理研究最佳管理措施(Best Management Practices,简称 BMPs),而后提出低影响开发(Low Impact Development,简称 LID)理念,最终逐渐发展扩大为绿色基础设施(Green Infrastructure,简称 GI)理念。

在 LID 理念下,美国的纽约、费城等城市均通过构建绿色基础设施的规划、建设和管理体系,以推进 LID模式的城市建设。绿色基础设施不同于传统灰色雨水基础设施,是利用绿色空间网络系统中既有的绿化来管理降雨径流。绿色基础设施注重自然元素和绿色元素。

1.2 规划目标

为推进绿色基础设施建设,纽约市提出绿色基础设施计划(Green Infrastructure Program),这一计划包括对城市的街道和人行道、公共建筑、私人建筑等设施通过补偿计划进行更新改造和维护使用。纽约市每年发布绿色基础设施年报,对绿色基础设施的情况进行追踪和资产管理,统计并更新全市的不透水面情况,并制定下一年不透水面改造计划。

纽约市绿色基础设施计划的目标是到 2030 年,通过管理处置相当于合流制排水区 10% 的不透水面产生的 1 英寸的雨水,从而减少合流制污水的溢流(Combined Sewer Overflows,简称 CSO)。这一计划每五年期待实现的目标如图 1 所示。

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1.3 建设策略

纽约市在进行绿色基础设施规划时,优先考虑在合流制排水区域内现状水体水质未达到标准的区域进行绿色基础设施建设,希望可以有效地控制合流制污水溢流且提高水体水质,同时消除或控制这些区域对灰色基础设施的依赖。

在具体的绿色基础设施实施推进工作中,纽约市的策略是:首先考虑在道路、绿地布局绿色基础设施的可能性,按照汇水区面积测算设施能力需求并进行设计;其次考虑在新建地块布局绿色基础设施的可能性,通过减免排水税等方式鼓励绿色基础设施的建设;最后考虑在已建地块改造、增设绿色基础设施的可能性,通过政府投资与减免排水税的双重方式推进设施建设(图 2)。

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由于政府管辖权属、土地私有制等因素,纽约市在推行绿色基础设施过程中,尤其注重其管理权限内的道路和绿地系统的绿色基础设施建设。如其在交通部门的公共街道许可汇总中专门增加了一条规定,来推动道路绿色基础设施的建设(图 3)。

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1.4 经验小结

纽约市绿色基础设施建设以具体的实施项目为重点,在绿色基础设施推进过程中的主要经验,可以总结为以下几条:

(1)以不透水面积为目标,把绿色基础设施建设落实到每一个项目中。每年以年报的形式统计完成不透水面积的改造情况,并制定下一年度不透水面积改造项目实施计划表,来指导全市绿色基础设施项目的展开。

(2)基于互联网大数据,实现每个项目的全生命周期追踪记录。纽约市在 2015 年建立了“纽约绿色中心”(NYU GreenHUB),可为全市的绿色基础设施建设进行全生命周期追踪并提供资产管理服务。对每个项目,除了跟踪前期的规划、设计、建设情况,在项目建设完成后,还要保持对项目实施效果的追踪。通过大量本地数据收集、分析、总结,为后续的规划设计提供技术支持。

(3)对已建设施开展及时维修,保障每个设施持续发挥作用。对政府管辖范围内的绿色基础设施,由相关的排水和绿地系统部门承担起设施维修责任,充分发挥绿色基础设施的作用。

2 澳大利亚墨尔本—水敏感性城市设计

2.1 理念

20 世纪 90 年代,澳大利亚的雨洪分流体系基本完成,城市点源污染基本得到有效控制,但城市水环境仍然没有达到人们期望的健康清洁的状态。为此,墨尔本首先提出并倡导水敏感性城市设计(Water Sensitive Urban Design,简称WSUD)的理念,将水循环管理融入城市规划和设计阶段,从各个层面包括街道、区域尺度等,通过尽可能保持自然状态的水循环来保护水环境。

WSUD 将城市水循环作为一个整体,从社会、环境和经济效益出发,将雨洪管理、供水和污水管理进行一体化管理,统筹考虑,打破了单一的管理模式,同时兼顾景观和生态。WSUD 的主要原则有三条:

(1)河道保护,促进城市发展的同时保护城市生态系统,提升城市的宜居程度。

(2)降雨径流源头处理,减少降雨产生的、进入排水系统的水量和频率,并提高径流进入河道的水体质量。

(3)在经济集约的基础上保持效益的最大化。WSUD 会产生很多效益,如分区供应、宜居性和安全性的提升。同时,WSUD 可以通过缩小管径、利用原位处理方式逐步取代大尺度排水管网系统等方式,减少排水设施提升改造的成本。

在降雨径流源头处理方面, WSUD 提倡对流域内的雨水进行分散式处理(图 4)。相较于传统大型、集中式的处理设施,雨水在源头进行分散式的处理,可以有效地减少雨水排入河湖水系的体量,同时提升水质,减轻下游水体的水体保护压力;分散性处理设施的本地化处理,可以更有针对性、更有效率地处理雨水;对整个雨水处理系统来说,分散性处理设施可以通过“分散”降低设施整体的风险(图 5)。此外,分散性处理设施还有利于雨水处理处置体系的分阶段实施,增加可操作性,减少对防洪排水设施的建设或升级改造的投资,降低整体成本等。典型的分散式处理是通过一系列设施的有机组合,达到最合理的雨水处理效果。

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在降雨资源化利用方面,WUSD提出制定城市降雨径流收集利用方案,包括收集、治理、储藏和利用。针对不同来源的雨水,制定的方案也不尽相同。

2.2 规划目标

在“墨尔本 2030”策略中,墨尔本提出城市降雨径流收集利用的边界,应在其整个城市发展边界的范围内(图 6)。对于城市发展边界外的农村及自然区域,应尽可能地限制城市开发,保持其自然降雨径流过程。

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为了保证 WSUD 提出的城市降雨径流收集利用相关措施的有效实施,澳大利亚的环境保护和遗产委员会(Environment Protection and Heritage Council ,简称 EPHC)制定了《澳大利亚水循环利用指南:降雨径流收集利用》(Australian Guidelines for Water Recycling: Stormwater Harvesting and Reuse),提出保护公共健康和环境、管理降雨径流风险的标准和最佳实践措施。另外,墨尔本当地议会也制定了相应的水敏感城市设计指南,提出原位降雨径流处理设施的水质目标,如表 1 所示。

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2.3 经验小结

相较于纽约在推动绿色基础设施建设中关注单个项目的开展与实施,墨尔本提出并实践水敏感性城市设计的理念,关注“水”及其全生命周期的循环与保护。总结墨尔本的水敏感性城市设计在降雨径流管理领域的实施经验,有以下几点:

(1)墨尔本提出降雨径流管理应当在城市发展的边界内。在城市发展边界外的郊区与农村,降雨径流管理应当保持自然降雨过程。

(2)墨尔本在降雨径流管理中尤其注重对水质的提升和水环境的保护。这是由墨尔本提出 WUSD 的现状和初衷决定的。随着排水系统和区域排水条件的逐步完善,降雨径流管理的关注重点,应当从水量向水质逐渐转变。在保障水安全的基础上,更多关注水环境和水生态的建设。

(3)墨尔本提出从水的全生命周期出发,对其各个过程进行一体化管理。将降雨径流管理、供水、污水处理等系统统筹管理,更好地解决与水相关的问题。

3 日本东京—强降雨应对政策

3.1 理念

日本在降雨径流治理方面的工作主要侧重于“蓄”“用”“排”,即建设城市泄洪系统和雨水地下储存系统,提高市政系统与建筑物地下储水设施的调蓄能力,并通过将储蓄雨水回用于浇灌和冲洗的方式,提升水资源利用的效率,达到城市节水的效果。20世纪 90年代初,日本修改了《建筑法》,要求大型建筑物和大型建筑群必须建设地下雨水储存和再利用系统。

东京的降雨径流管理政策是以应对短历时强降雨为核心治理对象,以提升城市的排水除涝能力为具体实施途径的。具体措施包括两类:

(1)提升河道和排水设施的调蓄能力,使其可以应对每小时 75 毫米降雨产生的暴雨径流。

(2)分析内涝发生的高危区域,建设相应的地下蓄水设施。

3.2 规划目标

东京在 2007 年制定了应对暴雨的基本政策,提出针对暴雨径流的规划目标是:30 年内的目标是完全消除每小时 50毫米降雨造成的城市积水,近期的目标是消除每小时 50 毫米降雨造成的大范围城市积水危害事件,并积极推进每小时降雨达到 75 毫米情况时新的应对政策方案的制定。

通过积水风险分析,东京针对积水高危险的 20 个地区,在现有雨水排水设施的基础上,增加重点地区流域浅埋干管的铺设。同时对发生城市积水内涝危害影响较大的大规模地下街道等,制定应对每小时降雨达到 75毫米的应急方案措施。积水高危区域(如地下购物中心等)的排水设施被提升改造为可以应对强度超过每小时50 毫米降雨(图 7)。

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自 2013年发生积水危害事件后,东京在同年 12 月制定了暴雨对策下水道紧急计划。为了 2020 年东京奥运会和残奥会的圆满举行,东京都又划定了四个“每小时降雨量 75 毫米对策地区”、六个“每小时降雨量 50毫米扩充对策地区”和六个“小规模紧急对策地区”,并制定相应的对策。

到 2014 年,东京对其暴雨对策基本方针进行了修订,将原来 50 毫米 /小时的标准,提升至75 毫米 / 小时(多摩地区为 65 毫米 / 小时),暴雨重现期从“3 年一遇”提升至“20 年一遇”。在这一目标提升过程中,主要衡量的是不同目标下,提升标准所需的经济投入与该标准下可能受灾房屋修复所需资金的投入产出比,从经济的合理性出发,将标准确定为 75 毫米 / 小时。

东京的综合治水对策根据区域范围大小或权责大小,将 75 毫米 / 小时的降雨目标细分到流域、区域内部河流和排水系统,以及民宅和建筑,有利于各个系统的排水能力提升和总体目标的达成(图 8)。

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3.3 经验小结

(1)东京十分注重降雨径流管理在水安全和水资源领域的作用。将 “蓄”与“用”有效地结合,保障城市水安全的同时,有效提升城市的水资源利用率。

(2)东京在制定降雨径流治理目标对策的过程中进行了大量的基础数据分析,充分考虑了可行性、安全性、经济性等多种因素。通过对积水范围、积水危害性等不同方面的分析,结合城市综合防灾以及经济可行性,制定了其暴雨径流管理的目标。

(3)针对重点区域或重要活动,东京专门制定了相应的强降雨应对策略。在提升基本标准的同时,通过一定的应急设施和紧急措施,减少内涝灾害带来的危害。

4 新加坡—ABC 水计划

4.1 理念

2006 年,基于水敏感城市设计理念,新加坡在充分考虑自然经济条件的基础上提出了 ABC 水计划 [5](Active, Beautiful, Clean Waters Programme),致力于将新加坡的排水系统、运河、河道和水库在实用功能外转变成休闲和团体活动的焦点,促进人们更“亲水、乐水”。

新加坡现状是已建成包括 32 条主要河流、超过 8000 千米水道和 17 个水库的排水系统网络。为了充分发挥这些排水设施的能力,新加坡公共事业局(PUB)在 2006 年提出了一项可持续降雨径流管理计划—ABC 水计划(图 9)。这一长期战略首次提出通过治理水环境,不仅提高水体的质量,同时提高生活的质量;通过整体考虑排水系统、水道和水库周边的环境,创造具有明信片般美丽风景的滨水公共活动空间,以供人们休闲娱乐。

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4.2 规划目标

新加坡进行降雨径流管理的主要目的是:

(1)减轻内涝灾害,识别现有排水系统或河道中的薄弱环节并加以改善;

(2)对于已开发区域增长的降雨径流,使其符合现有的排水标准并恢复被损坏的排水管网系统。

4.3 经验小结

(1)整体性的降雨径流管理。

新加坡常年平均降雨量超过 2400 毫米,其 2/3 的国土面积被划为排水流域。这些流域的雨水均通过排水系统和河流收集,并被引导进入 17 个水库作为供应水源。认识到传统扩大运河的措施和现有的排水系统不能有效地解决降雨径流问题,尤其是在高度开发地区,新加坡除了在实施过程中增加处理措施外(如提升排水系统能力、分散运河建设、建造集中式调蓄池和调蓄塘等),还积极地开展源头处理措施(如建造分散式调蓄池和调蓄塘、雨水花园等)和末端措施,以便更好地进行降雨径流管理和内涝预防(图 10)。

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(2)突出源头滞蓄与治理。

ABC水计划理念主要集中在源头处理,即通过延缓降雨径流的方法,在雨水进入公共水体前对其进行处理等。

在整体降雨径流管理系统中,ABC 水计划的主要目的是提高排水系统应对超过设计降雨量的强降雨时的灵活性,尤其是降雨滞留系统(如蓄水池、表面塘等)对强降雨径流洪峰的削减。

新加坡作为一个高度城市化的国家,其开发区域不透水面积占比大,导致强降雨时,在城市化流域的峰值径流量可能超过公共排水系统设计的能力,引起骤发的内涝洪水。源头处理设施如原位的分散式滞留池或滞留塘,能够提供短期调蓄容量,起到削减峰值流量、延缓径流时间的作用。

ABC 水计划鼓励在开发时建设原位滞蓄设施和雨水收集系统。除了削减洪峰,调蓄池还可以和雨水收集系统结合,为非饮用再生水提供储蓄量,用于灌溉、普通洗涤等。此外,ABC水计划的设计特色是在收集、利用雨水前,对其进行自然处理来提升水质。

从 2014 年 1 月开始,新加坡要求所有开发者在开发地块内设计原位滞留设施(如滞留池或 ABC 水计划相关设施),对径流峰值进行管理,在其进入公共排水系统前进行储存或延缓径流。在洪涝风险防范要求提升的情况下,这些原位滞留设施可以满足排水系统的提标需求。

(3)体现生态与亲水性设计理念的城市水体优化改造。ABC 计划将亲水型设计理念贯穿始终(图11),提倡水体生态修复、水体社会效益增值、滨水休憩空间建设。具体途径包括:

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①流域用地控制。结合水体环境容量和景观要求,确定流域内地块属性和开发强度,实现水景观与城市景观的和谐共存;

②河道绿化。在原有混凝土护岸的基础上,进行河道绿化建设,形成生态护岸;或使用生态石笼(Green Gabions)等方式,实现河道景观优化与生态改善;

③土壤生物工程。包括河道底泥生态系统重建、护岸生态系统建设等;

④亲水活动空间、滨水生活休憩区建设。与城市规划、设计相结合,推进清洁、低维护、美观的城市滨水空间建设。

此外,还通过宣传、教育、鼓励性政策等非工程性措施,对水体环境、水生态等进行保护。

5 结语

在海绵城市建设中,规划应当起到引领作用。海绵城市建设在我国尚处于起步阶段,在规划编制过程中,需要充分借鉴国际先进经验。

从纽约、墨尔本、东京和新加坡的案例中,我们可以看到,在与海绵城市类似的城市发展理念或综合治水理念被提出及实施过程中,源头治理和低影响开发是核心理念之一。我们在不断扩展和延伸海绵城市意义的同时,也需要牢牢把握其内核要义,做到不本末倒置。

从上述案例可以发现,纽约的绿色基础设施计划从合流制排水的老旧城区开始推行,墨尔本明确提出WSUD 的实施边界在其城市发展边界内,东京的强降雨对策以大型商场等重点地区为主要对象,新加坡的 ABC水计划的实施对象为高度城市化区域。因此,我们在推行海绵城市建设过程中,应当将海绵城市建设界定在城市发展边界内,且建设重点或试点建设区应当在开发强度高的城市核心区域;对郊区和农村等开发强度不高的地区,应当以保护为主,避免海绵城市设施的过度建设。

各个城市(国家)在海绵城市建设中,都是从最迫切的实际需求出发,每个城市的关注重点有所不同,如纽约关注合流制排水区,墨尔本关注水质的提升,东京关注内涝危害,以及新加坡注重亲水性、景观性。我们在对国内各个城市进行海绵城市规划时,也需要以问题为导向,通过对城市或区域的需求分析,因地制宜地制定海绵城市规划。

此外,纽约、墨尔本、东京和新加坡在进行海绵城市建设过程中,建设目标的设定或修改、建设规划的制定等,都经过了大量数据的积累和分析,将环境效益、社会效益和经济效益统筹考虑。在项目建设后的维护和追踪中,同样累积了大量的基础数据,为后续项目的推进和建设都起到了良好的数据支撑作用。我国的海绵城市建设尚处于起步阶段,大量基础数据欠缺,更需要注重数据的积累和分析,为规划建设目标制定、设计参数确定等提供更理性的数据支持。

本文通过对多个具有代表性,同时又各有特色的国际城市的海绵城市建设理念与实践的分析,归纳总结出每个城市的建设核心理念和侧重点,希望能够把海绵城市建设的国际经验介绍给读者,帮助我国海绵城市规划建设更合理有序地进行。

 

原标题:海绵城市规划国际经验研究与案例分析



 
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