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        中國給水排水2022年中國城鎮污泥處理處置技術與應用高級研討會(第十三屆)邀請函暨征稿啟事
         
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        海綿城市規劃國際經驗研究與案例分析 來源:海綿城市怎么搞 本文以紐約、墨爾本、東京和新加坡這四個在海綿城市規劃領域具有先進理念和成功實踐的國際城市為研究對象。對紐約綠色基礎設施建設、墨爾本水

        放大字體  縮小字體 發布日期:2020-05-29  瀏覽次數:368
        核心提示:海綿城市規劃國際經驗研究與案例分析 來源:海綿城市怎么搞 本文以紐約、墨爾本、東京和新加坡這四個在海綿城市規劃領域具有先進理念和成功實踐的國際城市為研究對象。對紐約綠色基礎設施建設、墨爾本水敏感性城市設計、東京強降雨應對策略和新加坡ABC 水計劃的理念和實踐情況進行整理和分析,指出這些城市在海綿城市建設過程中,如何以低影響開發作為核心理念,因地制宜地根據各個城市的實際需求提出不同的建設側重點。
        中國給水排水2022年中國城鎮污泥處理處置技術與應用高級研討會(第十三屆)邀請函暨征稿啟事

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        海綿城市規劃國際經驗研究與案例分析

         來源:海綿城市怎么搞   
          海綿城市規劃 綠色基礎設施建設 水敏感性城市設計
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         導讀:本文以紐約、墨爾本、東京和新加坡這四個在海綿城市規劃領域具有先進理念和成功實踐的國際城市為研究對象。對紐約綠色基礎設施建設、墨爾本水敏感性城市設計、東京強降雨應對策略和新加坡ABC 水計劃的理念和實踐情況進行整理和分析,指出這些城市在海綿城市建設過程中,如何以低影響開發作為核心理念,因地制宜地根據各個城市的實際需求提出不同的建設側重點。

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        1 美國紐約—綠色基礎設施建設

        1.1 理念

        美國是最早開展城市降雨徑流污染控制研究的國家之一,在這一領域有豐富的經驗和基礎。最初主要是針對流域管理研究最佳管理措施(Best Management Practices,簡稱 BMPs),而后提出低影響開發(Low Impact Development,簡稱 LID)理念,最終逐漸發展擴大為綠色基礎設施(Green Infrastructure,簡稱 GI)理念。

        在 LID 理念下,美國的紐約、費城等城市均通過構建綠色基礎設施的規劃、建設和管理體系,以推進 LID模式的城市建設。綠色基礎設施不同于傳統灰色雨水基礎設施,是利用綠色空間網絡系統中既有的綠化來管理降雨徑流。綠色基礎設施注重自然元素和綠色元素。

        1.2 規劃目標

        為推進綠色基礎設施建設,紐約市提出綠色基礎設施計劃(Green Infrastructure Program),這一計劃包括對城市的街道和人行道、公共建筑、私人建筑等設施通過補償計劃進行更新改造和維護使用。紐約市每年發布綠色基礎設施年報,對綠色基礎設施的情況進行追蹤和資產管理,統計并更新全市的不透水面情況,并制定下一年不透水面改造計劃。

        紐約市綠色基礎設施計劃的目標是到 2030 年,通過管理處置相當于合流制排水區 10% 的不透水面產生的 1 英寸的雨水,從而減少合流制污水的溢流(Combined Sewer Overflows,簡稱 CSO)。這一計劃每五年期待實現的目標如圖 1 所示。

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        1.3 建設策略

        紐約市在進行綠色基礎設施規劃時,優先考慮在合流制排水區域內現狀水體水質未達到標準的區域進行綠色基礎設施建設,希望可以有效地控制合流制污水溢流且提高水體水質,同時消除或控制這些區域對灰色基礎設施的依賴。

        在具體的綠色基礎設施實施推進工作中,紐約市的策略是:首先考慮在道路、綠地布局綠色基礎設施的可能性,按照匯水區面積測算設施能力需求并進行設計;其次考慮在新建地塊布局綠色基礎設施的可能性,通過減免排水稅等方式鼓勵綠色基礎設施的建設;最后考慮在已建地塊改造、增設綠色基礎設施的可能性,通過政府投資與減免排水稅的雙重方式推進設施建設(圖 2)。

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        由于政府管轄權屬、土地私有制等因素,紐約市在推行綠色基礎設施過程中,尤其注重其管理權限內的道路和綠地系統的綠色基礎設施建設。如其在交通部門的公共街道許可匯總中專門增加了一條規定,來推動道路綠色基礎設施的建設(圖 3)。

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        1.4 經驗小結

        紐約市綠色基礎設施建設以具體的實施項目為重點,在綠色基礎設施推進過程中的主要經驗,可以總結為以下幾條:

        (1)以不透水面積為目標,把綠色基礎設施建設落實到每一個項目中。每年以年報的形式統計完成不透水面積的改造情況,并制定下一年度不透水面積改造項目實施計劃表,來指導全市綠色基礎設施項目的展開。

        (2)基于互聯網大數據,實現每個項目的全生命周期追蹤記錄。紐約市在 2015 年建立了“紐約綠色中心”(NYU GreenHUB),可為全市的綠色基礎設施建設進行全生命周期追蹤并提供資產管理服務。對每個項目,除了跟蹤前期的規劃、設計、建設情況,在項目建設完成后,還要保持對項目實施效果的追蹤。通過大量本地數據收集、分析、總結,為后續的規劃設計提供技術支持。

        (3)對已建設施開展及時維修,保障每個設施持續發揮作用。對政府管轄范圍內的綠色基礎設施,由相關的排水和綠地系統部門承擔起設施維修責任,充分發揮綠色基礎設施的作用。

        2 澳大利亞墨爾本—水敏感性城市設計

        2.1 理念

        20 世紀 90 年代,澳大利亞的雨洪分流體系基本完成,城市點源污染基本得到有效控制,但城市水環境仍然沒有達到人們期望的健康清潔的狀態。為此,墨爾本首先提出并倡導水敏感性城市設計(Water Sensitive Urban Design,簡稱WSUD)的理念,將水循環管理融入城市規劃和設計階段,從各個層面包括街道、區域尺度等,通過盡可能保持自然狀態的水循環來保護水環境。

        WSUD 將城市水循環作為一個整體,從社會、環境和經濟效益出發,將雨洪管理、供水和污水管理進行一體化管理,統籌考慮,打破了單一的管理模式,同時兼顧景觀和生態。WSUD 的主要原則有三條:

        (1)河道保護,促進城市發展的同時保護城市生態系統,提升城市的宜居程度。

        (2)降雨徑流源頭處理,減少降雨產生的、進入排水系統的水量和頻率,并提高徑流進入河道的水體質量。

        (3)在經濟集約的基礎上保持效益的最大化。WSUD 會產生很多效益,如分區供應、宜居性和安全性的提升。同時,WSUD 可以通過縮小管徑、利用原位處理方式逐步取代大尺度排水管網系統等方式,減少排水設施提升改造的成本。

        在降雨徑流源頭處理方面, WSUD 提倡對流域內的雨水進行分散式處理(圖 4)。相較于傳統大型、集中式的處理設施,雨水在源頭進行分散式的處理,可以有效地減少雨水排入河湖水系的體量,同時提升水質,減輕下游水體的水體保護壓力;分散性處理設施的本地化處理,可以更有針對性、更有效率地處理雨水;對整個雨水處理系統來說,分散性處理設施可以通過“分散”降低設施整體的風險(圖 5)。此外,分散性處理設施還有利于雨水處理處置體系的分階段實施,增加可操作性,減少對防洪排水設施的建設或升級改造的投資,降低整體成本等。典型的分散式處理是通過一系列設施的有機組合,達到最合理的雨水處理效果。

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        在降雨資源化利用方面,WUSD提出制定城市降雨徑流收集利用方案,包括收集、治理、儲藏和利用。針對不同來源的雨水,制定的方案也不盡相同。

        2.2 規劃目標

        在“墨爾本 2030”策略中,墨爾本提出城市降雨徑流收集利用的邊界,應在其整個城市發展邊界的范圍內(圖 6)。對于城市發展邊界外的農村及自然區域,應盡可能地限制城市開發,保持其自然降雨徑流過程。

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        為了保證 WSUD 提出的城市降雨徑流收集利用相關措施的有效實施,澳大利亞的環境保護和遺產委員會(Environment Protection and Heritage Council ,簡稱 EPHC)制定了《澳大利亞水循環利用指南:降雨徑流收集利用》(Australian Guidelines for Water Recycling: Stormwater Harvesting and Reuse),提出保護公共健康和環境、管理降雨徑流風險的標準和最佳實踐措施。另外,墨爾本當地議會也制定了相應的水敏感城市設計指南,提出原位降雨徑流處理設施的水質目標,如表 1 所示。

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        2.3 經驗小結

        相較于紐約在推動綠色基礎設施建設中關注單個項目的開展與實施,墨爾本提出并實踐水敏感性城市設計的理念,關注“水”及其全生命周期的循環與保護?偨Y墨爾本的水敏感性城市設計在降雨徑流管理領域的實施經驗,有以下幾點:

        (1)墨爾本提出降雨徑流管理應當在城市發展的邊界內。在城市發展邊界外的郊區與農村,降雨徑流管理應當保持自然降雨過程。

        (2)墨爾本在降雨徑流管理中尤其注重對水質的提升和水環境的保護。這是由墨爾本提出 WUSD 的現狀和初衷決定的。隨著排水系統和區域排水條件的逐步完善,降雨徑流管理的關注重點,應當從水量向水質逐漸轉變。在保障水安全的基礎上,更多關注水環境和水生態的建設。

        (3)墨爾本提出從水的全生命周期出發,對其各個過程進行一體化管理。將降雨徑流管理、供水、污水處理等系統統籌管理,更好地解決與水相關的問題。

        3 日本東京—強降雨應對政策

        3.1 理念

        日本在降雨徑流治理方面的工作主要側重于“蓄”“用”“排”,即建設城市泄洪系統和雨水地下儲存系統,提高市政系統與建筑物地下儲水設施的調蓄能力,并通過將儲蓄雨水回用于澆灌和沖洗的方式,提升水資源利用的效率,達到城市節水的效果。20世紀 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須建設地下雨水儲存和再利用系統。

        東京的降雨徑流管理政策是以應對短歷時強降雨為核心治理對象,以提升城市的排水除澇能力為具體實施途徑的。具體措施包括兩類:

        (1)提升河道和排水設施的調蓄能力,使其可以應對每小時 75 毫米降雨產生的暴雨徑流。

        (2)分析內澇發生的高危區域,建設相應的地下蓄水設施。

        3.2 規劃目標

        東京在 2007 年制定了應對暴雨的基本政策,提出針對暴雨徑流的規劃目標是:30 年內的目標是完全消除每小時 50毫米降雨造成的城市積水,近期的目標是消除每小時 50 毫米降雨造成的大范圍城市積水危害事件,并積極推進每小時降雨達到 75 毫米情況時新的應對政策方案的制定。

        通過積水風險分析,東京針對積水高危險的 20 個地區,在現有雨水排水設施的基礎上,增加重點地區流域淺埋干管的鋪設。同時對發生城市積水內澇危害影響較大的大規模地下街道等,制定應對每小時降雨達到 75毫米的應急方案措施。積水高危區域(如地下購物中心等)的排水設施被提升改造為可以應對強度超過每小時50 毫米降雨(圖 7)。

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        自 2013年發生積水危害事件后,東京在同年 12 月制定了暴雨對策下水道緊急計劃。為了 2020 年東京奧運會和殘奧會的圓滿舉行,東京都又劃定了四個“每小時降雨量 75 毫米對策地區”、六個“每小時降雨量 50毫米擴充對策地區”和六個“小規模緊急對策地區”,并制定相應的對策。

        到 2014 年,東京對其暴雨對策基本方針進行了修訂,將原來 50 毫米 /小時的標準,提升至75 毫米 / 小時(多摩地區為 65 毫米 / 小時),暴雨重現期從“3 年一遇”提升至“20 年一遇”。在這一目標提升過程中,主要衡量的是不同目標下,提升標準所需的經濟投入與該標準下可能受災房屋修復所需資金的投入產出比,從經濟的合理性出發,將標準確定為 75 毫米 / 小時。

        東京的綜合治水對策根據區域范圍大小或權責大小,將 75 毫米 / 小時的降雨目標細分到流域、區域內部河流和排水系統,以及民宅和建筑,有利于各個系統的排水能力提升和總體目標的達成(圖 8)。

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        3.3 經驗小結

        (1)東京十分注重降雨徑流管理在水安全和水資源領域的作用。將 “蓄”與“用”有效地結合,保障城市水安全的同時,有效提升城市的水資源利用率。

        (2)東京在制定降雨徑流治理目標對策的過程中進行了大量的基礎數據分析,充分考慮了可行性、安全性、經濟性等多種因素。通過對積水范圍、積水危害性等不同方面的分析,結合城市綜合防災以及經濟可行性,制定了其暴雨徑流管理的目標。

        (3)針對重點區域或重要活動,東京專門制定了相應的強降雨應對策略。在提升基本標準的同時,通過一定的應急設施和緊急措施,減少內澇災害帶來的危害。

        4 新加坡—ABC 水計劃

        4.1 理念

        2006 年,基于水敏感城市設計理念,新加坡在充分考慮自然經濟條件的基礎上提出了 ABC 水計劃 [5](Active, Beautiful, Clean Waters Programme),致力于將新加坡的排水系統、運河、河道和水庫在實用功能外轉變成休閑和團體活動的焦點,促進人們更“親水、樂水”。

        新加坡現狀是已建成包括 32 條主要河流、超過 8000 千米水道和 17 個水庫的排水系統網絡。為了充分發揮這些排水設施的能力,新加坡公共事業局(PUB)在 2006 年提出了一項可持續降雨徑流管理計劃—ABC 水計劃(圖 9)。這一長期戰略首次提出通過治理水環境,不僅提高水體的質量,同時提高生活的質量;通過整體考慮排水系統、水道和水庫周邊的環境,創造具有明信片般美麗風景的濱水公共活動空間,以供人們休閑娛樂。

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        4.2 規劃目標

        新加坡進行降雨徑流管理的主要目的是:

        (1)減輕內澇災害,識別現有排水系統或河道中的薄弱環節并加以改善;

        (2)對于已開發區域增長的降雨徑流,使其符合現有的排水標準并恢復被損壞的排水管網系統。

        4.3 經驗小結

        (1)整體性的降雨徑流管理。

        新加坡常年平均降雨量超過 2400 毫米,其 2/3 的國土面積被劃為排水流域。這些流域的雨水均通過排水系統和河流收集,并被引導進入 17 個水庫作為供應水源。認識到傳統擴大運河的措施和現有的排水系統不能有效地解決降雨徑流問題,尤其是在高度開發地區,新加坡除了在實施過程中增加處理措施外(如提升排水系統能力、分散運河建設、建造集中式調蓄池和調蓄塘等),還積極地開展源頭處理措施(如建造分散式調蓄池和調蓄塘、雨水花園等)和末端措施,以便更好地進行降雨徑流管理和內澇預防(圖 10)。

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        (2)突出源頭滯蓄與治理。

        ABC水計劃理念主要集中在源頭處理,即通過延緩降雨徑流的方法,在雨水進入公共水體前對其進行處理等。

        在整體降雨徑流管理系統中,ABC 水計劃的主要目的是提高排水系統應對超過設計降雨量的強降雨時的靈活性,尤其是降雨滯留系統(如蓄水池、表面塘等)對強降雨徑流洪峰的削減。

        新加坡作為一個高度城市化的國家,其開發區域不透水面積占比大,導致強降雨時,在城市化流域的峰值徑流量可能超過公共排水系統設計的能力,引起驟發的內澇洪水。源頭處理設施如原位的分散式滯留池或滯留塘,能夠提供短期調蓄容量,起到削減峰值流量、延緩徑流時間的作用。

        ABC 水計劃鼓勵在開發時建設原位滯蓄設施和雨水收集系統。除了削減洪峰,調蓄池還可以和雨水收集系統結合,為非飲用再生水提供儲蓄量,用于灌溉、普通洗滌等。此外,ABC水計劃的設計特色是在收集、利用雨水前,對其進行自然處理來提升水質。

        從 2014 年 1 月開始,新加坡要求所有開發者在開發地塊內設計原位滯留設施(如滯留池或 ABC 水計劃相關設施),對徑流峰值進行管理,在其進入公共排水系統前進行儲存或延緩徑流。在洪澇風險防范要求提升的情況下,這些原位滯留設施可以滿足排水系統的提標需求。

        (3)體現生態與親水性設計理念的城市水體優化改造。ABC 計劃將親水型設計理念貫穿始終(圖11),提倡水體生態修復、水體社會效益增值、濱水休憩空間建設。具體途徑包括:

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        ①流域用地控制。結合水體環境容量和景觀要求,確定流域內地塊屬性和開發強度,實現水景觀與城市景觀的和諧共存;

        ②河道綠化。在原有混凝土護岸的基礎上,進行河道綠化建設,形成生態護岸;或使用生態石籠(Green Gabions)等方式,實現河道景觀優化與生態改善;

        ③土壤生物工程。包括河道底泥生態系統重建、護岸生態系統建設等;

        ④親水活動空間、濱水生活休憩區建設。與城市規劃、設計相結合,推進清潔、低維護、美觀的城市濱水空間建設。

        此外,還通過宣傳、教育、鼓勵性政策等非工程性措施,對水體環境、水生態等進行保護。

        5 結語

        在海綿城市建設中,規劃應當起到引領作用。海綿城市建設在我國尚處于起步階段,在規劃編制過程中,需要充分借鑒國際先進經驗。

        從紐約、墨爾本、東京和新加坡的案例中,我們可以看到,在與海綿城市類似的城市發展理念或綜合治水理念被提出及實施過程中,源頭治理和低影響開發是核心理念之一。我們在不斷擴展和延伸海綿城市意義的同時,也需要牢牢把握其內核要義,做到不本末倒置。

        從上述案例可以發現,紐約的綠色基礎設施計劃從合流制排水的老舊城區開始推行,墨爾本明確提出WSUD 的實施邊界在其城市發展邊界內,東京的強降雨對策以大型商場等重點地區為主要對象,新加坡的 ABC水計劃的實施對象為高度城市化區域。因此,我們在推行海綿城市建設過程中,應當將海綿城市建設界定在城市發展邊界內,且建設重點或試點建設區應當在開發強度高的城市核心區域;對郊區和農村等開發強度不高的地區,應當以保護為主,避免海綿城市設施的過度建設。

        各個城市(國家)在海綿城市建設中,都是從最迫切的實際需求出發,每個城市的關注重點有所不同,如紐約關注合流制排水區,墨爾本關注水質的提升,東京關注內澇危害,以及新加坡注重親水性、景觀性。我們在對國內各個城市進行海綿城市規劃時,也需要以問題為導向,通過對城市或區域的需求分析,因地制宜地制定海綿城市規劃。

        此外,紐約、墨爾本、東京和新加坡在進行海綿城市建設過程中,建設目標的設定或修改、建設規劃的制定等,都經過了大量數據的積累和分析,將環境效益、社會效益和經濟效益統籌考慮。在項目建設后的維護和追蹤中,同樣累積了大量的基礎數據,為后續項目的推進和建設都起到了良好的數據支撐作用。我國的海綿城市建設尚處于起步階段,大量基礎數據欠缺,更需要注重數據的積累和分析,為規劃建設目標制定、設計參數確定等提供更理性的數據支持。

        本文通過對多個具有代表性,同時又各有特色的國際城市的海綿城市建設理念與實踐的分析,歸納總結出每個城市的建設核心理念和側重點,希望能夠把海綿城市建設的國際經驗介紹給讀者,幫助我國海綿城市規劃建設更合理有序地進行。

         

        原標題:海綿城市規劃國際經驗研究與案例分析



         
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