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海绵城市就字面含义来说,表示城市像海绵一样,在降雨过程中收集雨水,或者是净化与渗透雨水,有效填补地下水短缺问题,对城市水循环系统进行调节,在遇到长时间干旱过程中,进而确保城市对水资源需求。近几年,我国部分城市在长时间强降雨天气中出现洪涝灾害,例如陕西省榆林市在2017年由于频繁降雨,进而城市出现洪涝灾害,同时造成交通道路中断,城市交通受到影响,部分房屋被淹,民众遭受严重经济损失,甚至还导致人员失踪。所以,对城市雨水系统进行改造,满足城市改造工程对前期造价管理规定,探究海绵城市改造工程造价控制关键因素就显得尤为重要,能够按照海绵城市改造工程施工进度做出针对调整,有助于海绵城市改造工程顺利开展。工程造价控制属于要求较高工作,尤其是专业、技术与国家政策层面上,控制效果对海绵城市改造工程投资效果与社会效益具有显著影响。做好工程造价控制工作,能够有效节约投资成本,并且还能够有效实现海绵城市改造工程经济效益最大化,具有良好社会效益与经济效益。工程造价控制工程体现在海绵城市改造工程各个环节上,同时受到众多因素影响。因此,工程造价在海面城市改造工程各阶段所呈现的状态不同,提高对海绵城市改造工程造价控制动态性,规避海绵城市改造工程施工与后期造价出现大幅度改动。和传统造价控制模式相比较,对海绵城市改造工程造价控制关键因素进行研究,和实际情况更加吻合。所以,对海绵城市改造工程前期工程造价控制关键因素控制,对后期海绵城市改造工程造价控制具有关键作用。
2海绵城市改造工程造价控制的关键因素
2.1海绵城市改造工程特殊性。与其他类型改造工程相比较,该改造工程在落实上必须与海绵城市特点相结合。除此之外,通过人工和自然的结合、生态措施和工程措施的结合、地上和地下的结合,可以解决城市内涝问题,还可以解决水体黑臭的问题,还可以调节微气候、改善水生态等等。因此,海绵城市改造工程建设不是一个单纯的目标,而是一个综合的目标,是城市发展理念和建设方式的转型。2.2海绵城市改造工程控制性。施工控制属于海绵城市改造工程控制主要影响因素。海绵城市改造工程在施工内,高品质施工控制可以有效控制改造工程施工成本,整体控制水平,直接影响工程造价。要是控制水平过低,改造工程成本也会增加,造成工程造价表现出各种各样问题。2.3海绵城市改造工程信息性。海绵城市改造工程中,信息具有显著影响。当前,改造工程造价结构十分繁琐,市场内材料工具等相关信息呈现出随时变化,难以获得第一手相关信息。海绵城市改造工程施工内,改造工程信息也会出现转变,这些因素都会对海绵城市改造工程造价造成影响。
3海绵城市改造工程前期造价控制的措施
自2015年4月起,住建部等三部委先后公布两批中央财政支持海绵城市建设试点,重点解决城市建设中的水环境、水生态和内涝问题。2016年5月以来,我国多地城市遭遇暴雨、出现城市内涝,其中包括济南、武汉、镇江等多个海绵城市建设试点。
记者不完全统计发现,目前已纳入试点的30个城市中,近期出现内涝的城市至少有14个,占比接近50%,其中首批试点的16个城市中,至少有9个城市出现内涝。
海绵城市建设是指通过加强城市规划建设管理,充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用,有效控制雨水径流,被视为增强城市防涝能力的重要举措。海绵城市建设试点为何也会出现内涝?
中国城市规划设计研究院水务分院资源能源所所长王家卓表示,当前部分海绵城市建设试点出现内涝,这恰好说明当前加强海绵城市建设的迫切性。试点城市之所以出现内涝,一方面试点启动时间有限,首批16个试点城市2015年4月才确定,第二批14个2016年4月确定,大部分项目还在建设中;另一方面海绵城市是个系统工程,大部分城市试点建设规模仅二三十平方公里,第一年建设完成的区域基本都在几平方公里,小规模的海绵城市建成区无法解决整体城市的内涝问题。
记者调查发现,在一些试点城市,海绵化改造的点面“对比效果”十分突出。在试点城市河南鹤壁市,改造后的桃园公园及淇水大道等路段,由于铺设了透水材料,建设了下凹式绿地、蓄水模块等,雨水迅速下渗,几乎看不到暴雨肆虐的痕迹;与此同时,未经过海绵化改造的主城区部分路段积水严重。
济南海绵城市建设工作领导小组办公室综合组副组长田戎介绍,海绵城市在治理内涝方面,只是对一定范围内降雨量形成的内涝起蓄滞作用。遇到超过百毫米、甚至200毫米的降雨,防治内涝还得看城市排水系统。比如,济南市试点规划中,到2020年市区海绵城市对应控制设计降雨量为27.7毫米。
已建成社区海绵化改造难
根据国办2015年的《关于推进海绵城市建设的指导意见》要求,通过海绵城市建设,将70%的降雨就地消纳和利用。到2020年,城市建成区20%以上的面积达到目标要求;到2030年,城市建成区80%以上的面积达到目标要求。王家卓说,这些指标并非只针对试点城市,而是面向全国所有地区的。
业内人士指出,目前,虽然一些试点城市在加快海绵城市建设,但不少地方海绵城市建设在整体进程、规划指标等方面仍然面临一些挑战:
已建成社区改造难。海绵城市建设,重要任务就是对已建成小区,尤其是经常出现积水小区进行“海绵体”改造。相对于新建城区或社区可以通过先期区域详规、中期施工监督、后期项目验收等指标与渠道来约束,已建成的老旧社区建设难度非常大,被业内视为“带刺的骨头”。
一个海绵城市试点建设负责人坦言,已建成社区海绵体改造施工中会遇到各种矛盾,比如新增下凹式绿地,可能导致停车位减少;房顶绿化,面临违章建筑拆除问题,“实现规划目标的难度非常大”。
建设标准不明晰。尽管住建部2014年《海绵城市建设技术指南》,指导各地开展海绵城市建设,但由于各地建设海绵城市的目标与方式差异较大,只能靠试点城市自身“摸着石头过河”。
深圳市创环环保科技公司是国内多地海绵城市建设的技术顾问商。总经理翟艳云介绍,一些试点城市职能部门对于海绵城市建设内容都不太清楚,以为就是修修道路、收集雨水等。实际上,各个试点城市目标方向不一,有的重在储蓄水资源,有的偏重解决内涝,有的侧重解决水污染。缺乏科学的建设标准,就容易使海绵城市建设走弯路,甚至南辕北辙。
政府部门配套不同步。一些受访专家表示,海绵城市建设需要规划、城建、水务、园林等部门充分协调“齐步走”。尤其是各地城市新区建设中,即便不是试点城市或区域,也必须提前规划、系统建设。
济南城建集团副总经理刘相华说,当前一方面要投入大量资金,按照海绵城市标准改造既有建筑小区,另一方面大批传统路面硬化的新小区不断建成,不仅导致重复投资浪费,而且极易出现改造速度永远赶不上城区扩张的尴尬。
亟需吸引社会资本积极参与
住建部部长陈政高曾公开透露,预计海绵城市建设投资将达到每平方公里1亿元至1.5亿元。
有业内人士计算,部分地区实际每平方公里建设投资成本可能达到1.5亿元至2亿元。按当前国家海绵城市的建设规划,至2020年,全国658个城市建成区的20%以上面积需要达到设计标准,全国每年投资总额预计将超过4000亿元。
建设海绵城市的巨大投资钱从何来?记者了解到,目前中央财政给予各试点城市每年4亿至6亿元专项资金补助。以济南为例,作为省会试点城市,济南市于2015年至2017年共可获得15亿元中央补助资金。
相对于巨额的海绵城市建设投入,中央财政补助显然难以支撑。各地也将PPP作为资金筹集的重要渠道。按照预期,鹤壁市海绵城市试点建设总投资32.87亿元,其中政府财政投资27.24亿元,剩余5.63亿元资金需靠政府与社会资本合作(PPP)模式来解决,PPP模式所占比例约17.1%。
尽管投资空间大,项目选择多,但社会资本进入海绵城市建设领域仍选择观望。“技术门槛高,项目回报期长,后期风险不清,一般企业不敢轻易尝试。”负责承接了多个试点城市单体示范项目的翟艳云说,即使企业在海绵工程竞标中拿到合同,如果扣掉每年近7%的融资成本,最后也剩不下多少利润。
缺乏稳定收益回报,是海绵城市建设项目采取PPP模式的最大难题。一个试点海绵城市建设负责人介绍,不同于地下管廊、污水处理等收费运行项目,一般海绵城市项目属于公益项目,后期运营维护支出较大。
1、海绵城市概述
海绵城市就是以国外比较先进的雨洪管理思想为依据,与我国国情相适应且贴近于自然发展的一种新型的管理方法,目的就是为了可以在一定程度上实现对土地、资源的合理开发和利用,保护生态环境。海绵城市有其独有的六字方针,它们分别是“渗、蓄、滞、排、净、用”,就是要将城市中雨水的渗透、蓄积、净化、滞留、外排和循环利用相结合,全面确保城市无积水、无污水,做到对自然资源的合理利用。从而在城市遇到降水时,各个地区的“海绵体”就会发挥其应有作用,深度做到对雨水的吸收和利用。海绵城市在实质上来讲是一个比较宏观性的概念,它所包含的内容关乎到城市的各个方面,涵盖范围甚广,其中与其联系最为密切的还是城市园林景观。现阶段,我国在进行园林景观规划的过程中只有极少数引用了海绵城市建设理念,并没有得到广泛的应用。因此,就需要在此实践中不断探索和研究,使其既可以在改善生态环境和美化城市的同时规划和建设出更具有“呼吸式”的园林景观。
2、海绵城市的优势
海绵城市理论在城市园林设计中有很大的影响,它既可以很好的解决生态水循环的问题,还可以给这个钢筋混凝土城市中增添了一抹新色,让人们在工作之余,可以享有很舒适和惬意的生活环境,另一方面,雨水通过树林、绿地、湖泊的收集存留在蓄水池中,既可以提供给居民生活使用,还可以用来浇灌植被,循环使用。本文主要从生态环境和人民的生活环境来简要对海绵城市理论的应用优势进行分析:(1)减少洪涝灾害。每年我国各地区尤其是雨季充沛地区会出现大量的洪涝灾害,尤其是一些城市地势较低,海绵城市理论的提出从根本上保证了人民的安全,还省去了一些抗洪产生的不必要经费;(2)平衡地下、地上水位。目前我国地区的地下水位属于缺失状态,很多农村地区的井眼相继干涸,在这个钢筋混凝土城市中,自然降水无法通过地面渗透到地下和地表,海绵城市的理论是在城市园林设计中建立广场,绿地,森林,人工湖泊等,其具有渗透性,可以更好的补充地下水位,地上水和地表水形成系统的生态循环;(3)降低不透水面积。我国现期的沙漠化越来越严重,地表出现了大面积干涸,这跟人们的砍伐习惯有很大关系,植被越来越少,土地水得不到供给,土地硬化规模越来越大。“海绵城市”理论是根据不同的地区特性,设立绿地和植被,加强循环用水,规避土地大面积硬化,增加土地透水面e;(4)提高雨水利用率。当前大多数北方城市正处于地面积水严重,地表和地下水位降低的矛盾状态,“海绵城市”理论提出雨水循环利用,通过建设人工湖、池塘、绿地等自然景观,提高城区的雨水渗透技术,净化地面水体,通过良好的水体环境渗透到地下,改善城区的积水问题和生态水环境。
3、海绵城市理论在城市园林设计的应用
3.1花园式绿地方面
在花园式绿地建造方面融入海绵城市建设思想,将其打造成雨水花园,也就是在低冲击理念下所开发和挖掘的人工下凹式绿地,在雨季可以将雨水进行聚集,并在沙土和植物的共同作用下将其进一步的净化,随之渗入到地表内部成为地下涵养水,或者把净化后的雨水供给园林浇灌和景观水使用,使雨水得到最大化的利用,减少对水资源的浪费,从而促进生态化和自然化景观发展,更进一步的实现城市持续发展。在此项目当中是以景观水池为辅助,花园式绿地为主体的园林建设思想。把景观水池安放在花园的附近,并且用斜坡式道路将两者相结合,这样花园式绿地在对雨水进行收集和净化之后不但可以为景观水池提供供给,给予人们视觉和感官上的享受,还可以提升对自然资源的利用率。此外,可以在景观水池的周围用鹅卵石等进行铺设,且周围多培植一些美人蕉、千屈菜、马蔺、大花萱草等净化能力较强的植物,按高低进行插放,将花园营造出一种具有清晰层次感的景观,这样在雨水多时可以给予人一种清新、舒爽的体验,在雨水少时也可以营造出一种旱溪美景,使雨水在植物的作用下得到净化,供景观水池和浇灌使用。
3.2生物处理净化
生物处理净化主要是利用生物所带有的净化功能来分解雨水中的污染物,在城市园林中,大多是通过植物来完成雨水的初步净化的。植物对于水体的净化主要有两种方式:一是利用植物的富集作用,植物对元素的富集浓度是水中的几十倍甚至上百倍,因此可以吸收雨水中存在的各种元素以及杂质,实现对雨水的净化。二是植物具有代谢解毒的作用,可以将雨水中的一些有害物质吸收。另外,一些微生物构成的水塘也具有净水功能和二次过滤的功能,而且生物净化后的雨水还可以形成雨水再利用的净化系统。在植物选择方面要注意选择既能耐湿又能耐旱的种类,乔灌草地被搭配种植,形成层次丰富的立面景观,这样无论在积水还是干旱的情况下都能呈现植物造景之美。
3.3合理选择“海绵体”
海绵园林的作用主要有三个,包括保护园林原有的生态系统、恢复原来被破坏的生态系统、低影响开发。但是,在建设海绵园林的过程中会产生很多的问题,有的“海绵体”吸收能力小,有的在投入使用过程中就已经发生了损坏,造成这些影响的主要原因就是工作人员的不重视,他们忽略了对当地的实际情况进行考察,没有进行具体的分析,而且随意选择“海绵体”。由于我国地大物博、幅员辽阔、每个地区的环境和气候各有不同,存在着很大的差异,每个城市的降水量也不同。所以为了充分的展现出海绵体的作用,工作人员应该根据城市的实际情况,比如年平均降水量来去选择合适的“海绵体”,对“海绵体”进行严格的质量检查,施工单位根据工作人员的调查情况,在去进行合理的采购,这样可以从根本上保证“海绵体”的质量。
结束语
综上所述,随着我国城市化进程步伐的加快和人们生活水平的提高,人们对于居住景观的设计要求也越来越高,在进行城市园林设计中,必须要结合海绵城市的概念,做到合理设计景观、合理选择“海绵体”、转变工作人员的设计观念,这样才能够从多层次的角度去满足人们的需求,建造出人们喜闻乐见的海绵园林。
中图分类号:S26文献标识码:A文章编号:16749944(2016)18016203
1引言
中国是水资源严重匮乏的国家之一,水资源人均占有量不足世界人均水平的1/3。近年来,随着城市化进程的不断加快,水资源短缺和污染问题在城市发展过程当中尤为突出。在城市生态系统中,某些城市存在城市供水不足,城市建设用水安全等问题,而有些城市的工业污水也造成城市生态系统恶化,生活用水得不到保障[2]。因此,合理有效地利用水资源,缓解城市用水压力,优化水资源利用、排放、净化模式就成为社会各界广泛关注和研究的重点问题。基于此,本文就针对海绵城市建设过程对雨水的处理利用问题进行分析,并提出一些合理化意见和建议[3]。
2海绵城市的内涵
海绵城市是指在城市发展建设过程中,充分发挥道路、城市水系、建筑以及绿地等设施对雨水的吸收、渗透、储存、净化和缓解作用,控制雨水径流,如同“海绵”一样,对于环境的变化和突发的自然灾害等方面具有良好的适应性,也就是“弹性”。“海绵城市”一词的提出是在新时期下,为了缓解和解决我国飞速发展的城市化与脆弱的城市水体矛盾而提出的,“渗、蓄、滞、用、排”五位一体,落实:“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的原则。
海绵城市的发展理念在国外提出较早,主要思想是解决城市雨水问题,它包括:低影响开发(LID)、最佳管理措施(BMP)、绿色基础设施(GI),相关理论研究的目的是有效控制农村以及城市的面状污染源\[3、4\],随后逐渐发展成为控制降雨径流量和水质的生态可持续的综合性措施。而其中又以低影响开发理论为核心,即基于生态文明和景观建设为主的雨水管理方法,主要是在一定的区域内利用软工程技术,通过植被自身的特点实现就地处理降水,直接减少地表雨水径流量[5]。也就是说从源头控制雨水径流,其具体的方法包括建设雨水花园、绿色屋顶、城市下凹绿地等设施;发挥城市绿地、道路、建筑对雨水的吸收、蓄存和缓释作用,有效改善城市内涝,削减地表径流,改善城市的生态环境[6]。
3海绵城市建设过程中应注意的主要问题相对于国外而言,我国海绵城市建设起步较晚,目前处于试点阶段[7]。但“海绵城市”的发展理念已成为新型城市价值转型的重要标志以及实现人与自然和谐共处的必经之路。正因为如此,在其发展过程中应该注意以下几个问题。
3.1海绵城市的建设要以保护城市生态系统为前提
雨水降落到地表以后,经过截留、渗透、调蓄形成地表雨水径流,最后流入汇渠。其中,渗透过程和地表雨水径流管理是核心问题,其影响因素为地表植被土壤和地面坡度大小。在提出海绵城市建设理念之前,城市规划考虑更多的是用地功能,对于雨水主要考虑的是排泄,即地下管网基础设施建设,而对于路面建设等,则是人为地割裂了雨水与地下的天然联系。在城市开发过程当中不透水的硬质路面会导致径流系数增加\[8、9\],通常情况下,林地的径流系数约为0.1~0.2,农田地的径流系数为0.5~0.6,城市的径流系数一般为0.9~1.0。因此,降水到达地表后难以下渗,形成了地表径流,造成了城市内涝。海绵城市就是克服了以往的不足,将雨水利用的几个基本功能综合起来进行考虑[10]。不过,在海绵城市建设过程中,对雨水的截留和调蓄设施是建设重点,在建设过程中,应充分尊重自然环境变化规律,最大限度地保护城市生态系统[11]。
3.2海绵城市建设应充分认识南北方自然环境差异
南北方城市建设差异较大,在进行海绵城市建设的过程当中,需结合城市的地理环境因素,具体情况具体分析。从宏观建设角度出发,南北方城市开发的着重点有所不同。对于北方城市来说,降雨量小,蒸发量大,如何存蓄更多的降水、并能及时地加以再利用是关键问题[10]。而南方城市因降雨量较大,河流、湖泊众多,排洪量远小于降水积蓄量,造成了地表径流,容易诱发城市内涝。因此,在进行海绵城市建设过程中应该因地制宜,选择合适的建设方案[12]。
3.3做好基础性研究和合理规划论证工作
对当地生态环境、城建分区应该注重基础性的研究和合理规划,这样才能使海绵城市建设具有系统性、基础性的准备,也会让海绵城市建设适应当地的自然环境和社会发展的需要。很多城市都将海绵城市的建设纳入城市基础设施建设的范畴之内,但是,如果海绵城市的规划不合理,将会导致城市功能区混乱,绿色海绵设施之间无法协调,丧失了海绵的“弹性”功能。如果对当地自然地理概况缺乏全面研究的话,更会使绿色海绵设施无法充分解决城市水体问题,严重的会使海绵城市建设徒劳一场。
4建议和对策
4.1大力提高城市的植被覆盖率
海绵城市的建设过程中,应大力提高城市的植被覆盖率。基本原则是城市生态建设和自然力的复原 \[8,11\]。而传统的城市发展理念强调城市的经济职能和社会职能,以“坚固耐用、经济美观”为原则,忽视了城市水体涵养功能和生态环境的作用,在建设中偏离了正确的发展模式。例如,硬质的街道不利于雨水的下渗,不合理的沟渠开发,城市河道缩减,对湖泊等水体围填侵占等。因此,建设海绵城市就需要增加绿化面积,从环境保护入手,改善城市生态系统[15]。地表绿化是对降水的就地直接吸纳,这是发挥城市“海绵”功能的最重要的一步。海绵城市的建设不仅仅是一个工程问题,更是一个环境问题。从工程学的角度来看,工程手段可以提高对降水的利用率,而从城市生态环境保护的角度出发,才能从开发战略、指导思想上彻底转变思路,把海绵城市的建设当作永久性的,战略性的事业去发展\[15、16\],总体来说就是要保证城市绿地的覆盖面积并使其得以有效保护,例如江苏省城区用地规划就充分考虑了这些特点。
4.2重视地理环境要素,将蓄水和雨水再利用作为重点针对南北方差异问题:在北方进行城市基础设施建设时,应将蓄水、降水再利用作为开发的重点。例如哈尔滨群力雨洪公园,就合理地解决了雨水的收集、调蓄、排泄,不仅合理利用了雨水资源,而且较好地解决了水污染问题。通过简单的挖方和填方,缓解低洼地积水问题,实现高地与低地相结合,高地种植旱生植被、低地建设鱼塘并种植喜湿植被,建设新颖的农业景观\[17,18\],缓解雨洪压力。此外,公园四周建造大小不一的水坑,收集城市降水,经过自然汇集、过滤后在低洼地汇聚供给鱼类饲养,将多余降水转移到调蓄地区,尤其是城市污水,在向异地转移过程中实现过滤和汇集来解决城市水污染问题\[18,19\],建立发达的地下管渠,实现蓄水地区与城市之间水体的自由调动。
对于南方城市建设而言,由于降水较多,应采用降水就地吸纳的方式,如贵州六盘水明湖湿地公园的建设理念就是典型代表,其核心是通过减缓城市排水速度来实现“海绵性”,传统的城市排水排洪工程主要以快速排水为主,而新型海绵城市的建设打破了这一束缚,明湖湿地公园位于市区内,通过恢复水城河两岸的植被减少地表径流,增加水体中的氧气含量。种植各种植物,促使富营养化的水体被生物吸收,缓解城市水体污染,同时,建立梯田式湿地\[20,21\],有效的减缓地表径流、削减洪峰、调节季节性降雨和城区空气质量\[22,23\]。
4.3加强海绵城市建设的基础性研究,完善相关政策
在海绵城市的建设之初,要对该城市自然地理概况做出分析,如城市地貌特征、降水量、地下水水情、地质概况等,这也是海绵城市建设的基础工作,具有海绵效应的城市绿色设施,如对绿色屋顶、冠层截流、绿色街道、生态沟、雨水花园、蓄水池等建设做到心中有数。
在保障措施上,首先要制定相关的规章,出台相应的指导意见,引导各地区建设符合本地区的具有可操作性的建设方案,并将海绵城市建设纳入法律体系,通过法律来保证海绵城市建设的落实和维护\[15,24\]。转变城市发展的观念,将城市发展和自然融为一体,划分合理的城市功能,实现城市建筑、排水、水利工程等多方面的衔接\[25,26\]。
5结语
本文主要阐述了海绵城市的概况、提出背景以及国内外发展现状。探讨在进行海绵城市建设过程当中应该注意的几个问问题,这些问题是不同角度、不同的发展阶段对海绵城市建设的基本要求。影响海绵城市发展的问题主要为自然环境因素,明确自然环境与基础设施建设之间的相互关系,可以促进海绵城市的发展,实现人与自然的和谐共处。
参考文献:
[1]陈献, 尤庆国, 张瑞美,等. 试论我国城市雨洪资源综合利用[J]. 水利发展研究,2016(3):3~7.
[2]鞠茂森. 关于海绵城市建设理念、技术和政策问题的思考[J]. 水利发展研究,2015(3):7~10.
关键词:海绵城市;市政供水;意义;影响
Key words: sponge city;municipal water supply;meaning;influence
中图分类号:TV674 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2017)22-0033-02
0 引言
当前,随着城市水资源短缺问题的日益严重,各方工程开始注重τ晁的利用与排放,因此海绵城市建设的新思路应运而生,它将城市雨水利用与市政供水工程建设有效地关联起来。海绵城市建设的思路是利用“吸、渗、滞、蓄、净、排、用”等多种技术构建低影响开发的雨洪管理体系,通过有效地利用和排放雨水,进而实现预防城市内涝、利用雨水资源、美化城市等效果。总地来说,海绵城市的建设除了能满足城市的用水需要,还能使城市水资源短缺问题得到缓解,市政供水压力也会随之减小,有利于现代化城市的持续发展。
1 关于海绵城市的建设背景
受气候变化和人类活动因素的影响,城市出现了水体污染、水资源短缺、洪涝以及生态系统退化等多种问题。城市的快速发展和自然环境的变化都使得我国很多城市对水资源的需求量越来越大,因此,市政供水压力也就越来越大。有学者做了1997年到2050年我国城市化率、城市总人口、城市需水总量和城市雨水总量的数据对比,见表1。
从表1中可以看出,随着时间的变化,城市化率、城市总人口、城市需水总量和城市雨水总量都呈上升的趋势,雨水的可利用量也在持续上升。除湖泊、江河的水资源以外,还可以充分利用雨水作为城市第二水源,城市生态雨水系统的构造,不仅能减轻城市的供水压力,还能使水体黑臭等问题得到缓解,同时在多雨季节有效地减轻了城市内涝,有利于城市生态环境的改善和修复。
为了使城市化进程带来的一连串负面效应得到解决,从20世纪90年代起一些发达国家就针对城市内涝问题提出了解决方案,例如澳大利亚的水敏感城市设计(water sensitive urban design,WSUD),WSUD依据有关城市水循环系统的概念,对污水处理、水资源的再循环利用以及城市供水等进行了一个整体的综合管理(图1),推动了城市建造与规划的改变,使城市实现可持续发展。
2013年12月,中央城镇化工作会议上首次对水资源缺乏,洪涝灾害,水体污染等问题,提出了海绵城市的理念:“在提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来,优先考虑更多利用自然力量排水,建设自然保存、自然渗透、自然净化的海绵城市”。这使得海绵城市建设在我国城市建设中新兴起来。
2 海绵城市理念
海绵城市理念是通过提高对城市建设方式和规划设计的管理,使植被、水系和建筑等都能对雨水有着吸纳、蓄渗和缓释的作用,让雨水不产生径流,城市的发展能够自然渗透、自然积存和自然净化。海绵城市建设运用科学合理的平面和竖向设计对不同设施进行组合,综合采取 “渗、滞、蓄、净、用、排”等方式,最大程度上减轻了城市化过程中对生态环境产生的消极影响。
海绵城市建设理念是一种对环保的、科学的、自然和谐的生态理念的深入渗透,是贯彻落实城市可持续发展方针的体现,它不仅能促进城市的可持续开发,还能使城市深入建设。事实证明,在市政供水中倡导海绵城市理念,能够对各种水资源进行充分利用,减缓市政供水压力。
3 海绵城市对市政供水意义
3.1 减轻城市供水的压力
海绵城市对水资源具有自然积存、自然渗透和自然净化的能力,在现代化城市进程中,能使城市建设与城市资源的关系更加和谐。海绵城市的建设来不仅能提高城市水资源的利用率,还能有效解决城市水资源短缺的问题。在城建中,要统筹兼顾雨水的开发、管理和排放系统,对于雨水的渗透、存储、管理和净化要进一步加强,充分利用雨水资源,对水资源进行再循环利用,使城市供水的压力得以缓解。
3.2 缓解市政供水管道网络压力
在建设海绵城市的过程中,应该将人工措施与自然措施合理地结合,尽量维护好城市建设之前的自然水文特征,涵养水源最好的方法是通过最初城市的生态系统来实现。另外,改造传统的粗放型城市,离不开生态手段,例如多种植植被、修复已经被破坏的水体等。在城市建设中,提高植被覆盖率,让雨水能够自然积存、渗透并净化,进而满足了城市生产生活中对水资源的多重需求,缓解了城市管道网络压力、提高管道网络承载力。
4 海绵城市对市政供水措施及注意问题
海绵城市通过“吸、渗、滞、蓄、净、排、用”七字方针加强了对雨洪的管理,下雨时采用吸水、渗水、蓄水、净水、排水的方式,适当时可利用雨水,完成了对雨水的排放与利用。从某种程度上来说,以上七字方针的雨洪管理理念与市政供水规划设计是紧密联系的。为了实现传统市政供水、排水理念的转型,可以将海绵城市理论与现代城市市政给供水系统规划设计相结合。根据海绵城市的理念,市政供水不再是单纯地满足雨水径流排放和城市居民用水、排水的需求,同时也要包含综合利用雨水、防止内涝、控制径流污染等工作内容,规划设计目标从传统的单一化模式转变为多元化的模式。为了完成多元化模式的目标,需要适当的转变市政供水系统规划设计的标准和手段,从而满足新时代下市政供水设计规划需求。所以,应构建“大一统”的规划设计思路,综合考虑市政供水系统设计、城市道路基础设施建设、城市绿化设计和城市湿地景观设计之间的有效结合。
根据“大一统”的规划设计思路,市政供水系统可以采用结构性和非结构性两种策略。每种策略所对应的措施也不尽相同,结构性策略可以采用建设雨水花园、蓄水池、生物滞留池、植被浅沟、干井、渗透沟、透水铺装等措施来实现;而非结构性策略可以采用主要措施为:合理设计道路布局、扩增可透水路面和植被的面积等。
在规划设计城市供水系统时,应当合理优化配置水资源,实现对城市给排水系统的统一规划设计。首先需要通过基本的调查预研,估算城市的用水情况。根据当前城市用水量的需求,可以从两个方面设计规划。一方面在保证未过度开发的情况下,合理开发利用城市地下水,另一方面为了实现雨水资源的合理使用,可以在合适的场地修建蓄水池等基础设施,下雨时在存储水资源的同时也解决了部分排水问题。另外,通过优化城市污水处理机制,完成对水资源的多次循环重复利用,可以极大地提升水资源的使用率。在整规划设计过程中,应考虑城市的地形地貌、建筑的设计概况,尽量避免与给水系统规划设计产生冲突,满足因地制宜的规划原则。特别在设计规划给水管道系统时,必须根据当前城市的地质条件、地下建筑布列和障碍物类型等情况合理布置管道,以降低施工难度。
5 结语
综上所述,基于海绵城市理念,可充分利用城市雨水资源,解决了城市水资源短缺问题,为市政给排水规划设计提供了一个全新的方案和设计思路,是现代乃至未来城市发展趋势之一。因此,在现代城市规划中,合理建设海绵城市,发挥其优势,打造一个全新的市政供水系统,将对现代城市建设将产生深远的意义。
参考文献:
[1]章林伟.海绵城市建设概论[J].给水排水,2015(6):177.
中图分类号:TU984
文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2017)07-0077-05
1 引言
生态城市是在城市发展的基础上,依托于城市建设而不断发展的人文生态系统。发展标准并不是一成不变的,随着生态技术发展,生态城市将会被注入更加科学化、多样化的内涵和标准。生态城市不仅反映了人类谋求自身发展的意愿,也反映了人类对人与自然关系认识的提高[1]。而城市景观的发展与居民生活息息相关,生态城市建设除了提供良好的生态环境以外,对城市的资源、经济、居民生活质量发展具有重要意义。
2 城市水问题
2.1 城市排水存在的问题
水是区域生态过程规划中重要的环节,直接决定生态规划格局的生态因子[1]。海绵城市建设是生态城市水环境资源利用方面的新型发展理念,传统城市建设模式雨洪管理中存在一些问题:①主要依靠硬性设施来外排径流雨水,增加了市政雨水管网及水体容纳排涝设施压力。②降雨初期,没有经过植物层的净化,大量污染物随雨水入河,影响城市水环境质量。同时雨水大量流失,浪费了大量水资源。③排不出水,但实际又缺水的矛盾。
2.2 传统城市给排水存在的局限性
近年来,我国大中城市频繁出现逢雨必涝、地下水补给不足、炎热干旱等痼疾,对城市居民生活形成恶劣的影响。提起内涝、城市看海、地下水供给不足等问题,人们都会认为是下水道设计不够好,或者是过于陈旧。其实一个重要的原因是由于城市发展速度过快,原本可以渗透雨水的水沟、绿地全部被硬质化了,变成了房屋、停车场、道路,雨水无处可去,就形成了积水。传统城市雨洪管理模式的建设目标是实现城市雨水径流的快速排放,避免城市雨洪问题干扰正常的城市秩序、影响人居生活。因此,不再出现“城中看海”(图1)这种问题,不仅仅需要的是大修城市地下管道这些事情,还需要一种在涝时能吸收水,在干旱炎热时又能吐出水的“海绵城市”,这也与生态城市的发展方向相契合。
3 海绵城市理念与生态城市发展建设的关系
海绵城市发展体系通过结合生态城市总体规划,控制径流总量,逐步构建并完善低影响开发雨水系统,其中以城市绿地系统为主要载体构建海绵城市体系,不仅便于应用低影响开发雨水系统的技术措施,也有助于实现生态城市建设中低影响开发雨水系统的建设目标。在规划阶段生态城市绿地系统与海绵城市体系可相互指导,但两者的结构布局存在差异。海绵城市发展体系的规划强调城市绿地系统对雨水径流量、峰值流量与径流污染的控制能力,进而对城市绿地的建设提出了更高的要求(图2)。生态城市绿地布局、规模与建设情况也会反过来影响海绵城市体系的规划,两者在规划阶段相互指导。
由于海绵城市体系在用地范围的布局上不只限于城市建设用地范围,而是站在更大的维度上来处理城市雨洪问题。海绵城市体系的结构分布解决存在雨水径流与雨水污染问题的区域,均衡了城市中雨水难排的情况。针对局部地段的少量雨水径流,海绵城市体系可通过建设“雨水花园”控制雨水径流。针对大面积的城市易涝区,海绵城市体系可通过建设“暴雨花园”实现控制雨水峰值流量、削弱污染的双重目标。对于城市已建成区,海绵城市体系的布局以点状、线状为主,从多个角度结合软化改造、而不是在城区大改大造,相对更多样化、全面化。
4 海绵城市建设概述
4.1 概念和构建原则
4.1.1 概念
海绵城市在涝时能吸收水,在旱时炎热时又能吐出水,并对水体进行绿色净化。从源头植物层开始到末端的全过程控制雨水系统。相对之前的旧模式,自然渗透和自然净化,需要时再将储存的水释放并加以利用,是构建海绵城市的切入点,水循环收集与释放更是一种绿色可持续的雨水排放模式(图3)。
4.1.2 基本原则
低影响开发雨水系统构建的基本原则是生态优先、规划引领、安全为重、因地制宜、统筹建设[2]。要真正地落实这一基本原则,要把更多问题考虑进来。包括城市基础设施安全运行和生态城市水安全的问题,水文条件各地区差异性,和各方案的可实施性和操作性。不同地区可根据自身的水文条件、水安全要求、水资源的不同状况,从实际出发确定符合自身需要的生态海绵城市的发展路线。
4.2 建设海绵城市的指导思想
4.2.1 转变城市建设的观念
建设海绵城市,首先要转变传统的观念。在传统城市建设模式中,城市道路逐渐被硬化,雨水无处可去。排水功能主要依靠管道这些“灰色”硬质设施,以“快储快排”为主要理念,往往造成逢雨必涝,无雨就旱的极端局面。而现在海绵城市的建设理念则要求让城市回归自然,强调优先利用雨水花园、屋顶绿化、植草沟这些软质绿色的低影响设施来储存雨水,以慢排储存,先利用绿色植物的源头设施对雨水进行调蓄净化和回收利用,最后在利用了雨水资源的同时也解决了城市雨涝的问题。
4.2.2 对城市中建设的“海绵体”进行改造
生态城市发展下,对城市中建设的海绵体进行改造主要途径有3个方面:保护城市原有的生态系统;生态修复和恢复;低影响开发[3]。首先,保护原有生态系统,不受现代开发活动的影响和破坏,例如城市公园、大型湿地、原有的河流、湖泊、湿地等。其次,在生态修复方面,对已经受到破坏的“海绵体”,应运用综合手段逐步慢慢地进行修复,使其水文特征和生态功能逐步得以恢复。再着,通过生物滞留带、下沉式绿地、雨水花园、屋顶绿化、垂直绿化、透水铺装等低影响技术措施,加强雨水储存。以城市建筑、道路、绿地、广场等建设为载体扩大绿化规模,设置包括垂直绿化在内的多种绿化形式,通过构建生态廊道来保护城市生态多样性,改善城市的生态环境[4,5],为改善生物生存环境和水资源调控提供必要的生态通道;通过建设人工湿地等措施来修复水生态环境,湿地一直都有“城市之肾”的美称,生态城市建设人工湿地,对保护城市水系统生态环境有着至关重要的作用。
5 建设海绵城市的具体措施
5.1 雨水花园
雨水花园是自然或人工后天挖掘的下沉式绿地,收集汇合雨水把雨水储存起来(图4)。通过雨水花园中的植物和沙石过滤层分解储存使雨水得到净化。慢慢渗入土壤,涵养地下水水源,或进行中水利用之后,达到补给景观绿化用水、厕所用水等的用水标准。雨水花园利用植物、土壤层渗透净化雨水、过滤雨水杂质,可改善小环境,缓解城市“热岛效应”,为鸟类、蜜蜂等动物提供食物和栖息地,给人以新的亲近大自然的感受。
最表层是植物层,第一层也称蓄水层。表层植物可通过光合作用,吸收利用氮、磷等物质,植物根系对污染物质,特别是重金属的拦截和吸附作用,选择根系发达、茎叶繁茂、净化能力强的植物再深层的覆盖层和种植土壤层,可滞留削减洪峰流量、减少雨水排放,净化水源。可过滤杂质和涵养水源,以导致雨水过滤到砂层和砾石层通过穿孔管收集水源。
5.2 生态滞留带
生态滞留带是一块活的“海绵体”,表现形式为条形或者长条形,雨水篦子换成豁口导入植物中,减慢雨水流动速度,把雨水储存起来,成为活的“海绵体”(图5)。生态滞留带在植物的选择上应优先选用本土植物,选用耐涝又可抗旱的植物。本土植物能更好地适应当地的气候和水土,打造更好的生态滞留带景观。
5.3 绿色屋顶
绿色屋顶是指建筑屋顶的部分或全部作为绿化的一种改造景观措施。由植物部分、植物生长基质部分以及屋顶防水结构层一起所组成的一种景观屋顶形式(图6)。绿色屋顶在雨水控制上,在建筑屋顶的源头上来减少雨水径流总量、削减洪峰流量。增加屋顶雨水停滞时间,降低屋顶雨水径流流速,以及净化屋顶雨水水质。绿色屋顶还可减少建筑制冷、降低制热能源消耗。
5.4 垂直绿化
垂直绿化,绿化范围是指对建筑物外表面及室内垂直方向上的建筑竖向绿化(图7)。作为一种装饰实用技术,附属在建筑主体之上,需要融合于周围的环境,不仅仅是植物彼此生长间融洽,更要做到与周边的环境相融合,最重要的是能丰富生态城市的自然景观,完善整个城市的生态系统。
虽然垂直绿化成为建设海绵城市不可或缺的重要部分不能计入绿地率等经济技术指标中,但是毋庸置疑的是对整个生态城市发展建设和景观绿化构成呼应效果。据北京市园林科学研究所观测推算,绿化覆盖率达30%时,气温可下降8%;绿化覆盖率达40%时,气温可下降10%。同时太阳福射经过植物后,60%~80%会被植物所吸收,这样就削弱了热源的作用,从而使周边温度降低3~8 ℃。与此同时,在相对湿度为47%~53%时,人体最为舒适,当处于干燥环境中时,植物叶子还具有蒸腾作用能够增加其周围的湿度。数据可以表明在全球气候变暖的今天,垂直绿化也有降温增湿的作用,另外对空气环境影响而言,也起到了通风防风,净化空气的效果。
5.5 透水铺装的应用
现我国城市市场的硬质地面材料常见主要分为:砌块砖、水泥路、植草砖和塑胶地面等(表1)。
现在我国的城市人行道使用的透水铺装以透水砖为主(图8),透水地面由于渗透蒸发能力强,在下雨天可以将雨水渗透到土壤层,防止路面径流缓减市政排水的压力;天晴时蒸发作用可以降温,改善路面上方的微气候,对于缓减城市热岛效应有明显的作用。塑胶橡胶多用于游憩和儿童场地,但不好维护,有一定吸水性(图9)。所以在实际使用时透水面砖是一种生态的,有利于生态的铺装材料(表2)。6 海绵城市理念对于生态城市发展建设的意义
6.1 社会意义
6.1.1 经济性、生态性
老旧城区改造面临空间改造条件有限、改造难度大等问题。相比建设大型地下雨水储蓄池、大规模改造雨水管道等硬性灰色方案,设置改造软性的海绵设施不妨为更好的方法。在改造设计中,可通过两个大方面进行改造。一是原有的老旧建筑雨水管断接技术,集中贮存雨水,将雨水管线接入周边城市绿地中,也可利用小区已有内部的花坛、绿地、雨水池等建筑设施空间布置雨水花园、生态滞留带;二是城市道路可结合城市道路绿化带、树池、花池等绿化空间,布置成生态树池、生态停车场等低影响开发设施,有效地对老城区雨水管理加以蓄、留、渗、排等。
6.1.2 海绵城市建设对于减少城市内涝也有明显改善
通过海绵城市的建设,能很大程度上减轻城市防洪排涝的压力,将防、排、蓄、渗、滞等措施合理地结合起来。有利于减少城市洪涝灾害的发生,城市生态水系统需要海绵城市的措施加以解决,维护城市居民安定的生态生活环境。可减少雨水渗透的时间,缓解雨水的压力,补给地下水,有效减轻城市内涝。
6.1.3 海绵城市的建设可改善城市水资源短缺的问题
经济发展越来越快,我国城镇化的速度也越来越快,随着城市人口不断增多,城镇化水平的不断提高,许多城市水资源匮乏的问题日益突出。通过海绵城市建设,为实现自然生态雨水收集的有效再利用,在很大程度上缓解城市用水资源难、排水难的压力。
6.2 经济意义
海绵城市建设跟以往不同偏向重视对已有的对天然水系保护利用,减少了巨大的管道改造工程量,减少工程资金投入,提高了经济效益。另外还减少了城市水灾发生的可能性,以及避免水灾所带来的城市经济损失。建设的海绵城市建设的储水设施与城市已有的生态景观、绿地、景观水体紧密结合,丰富完善城市生态系统。成本相对管道的修理与改建较低,还能大大减少城市水环境污染治理维修费用,降低城市内涝所带来的损失。
6.3 生态意义
建设海绵城市应用有利于城市生态环境的发展与建设。海绵城市强调增加绿地,多进行的是软化改造,降低城市地面的硬化比例,对硬质地面材料也有相应要求。有研究表明,城市越来越多的地面硬化,第一时间直接阻断了雨水补给地下水的途径,让雨水白白流失了,实际上又是缺水的,使地下水水位难以回升越来越低。软化改造还可以增加城市绿色空间,改善人居环境,提高绿地率,促进城市生态建设。
7 结语
我国提出的海d城市体系主要参考了美、德等国的雨洪管理理论研究与实践经验,和近年来我国频繁出现的城中看海的现象。在海绵城市理念指导下的生态城市建设不仅可以满足城市绿地的生态环境发展、游憩娱乐、文化教育、环境美化等基本功能,同时还可以有效地辅助城市水利设施处理城市雨洪问题,发挥出生态城市中绿地系统更大的潜力。生态城市的构建也会反过来影响海绵城市体系的规划,使海绵城市体系的结构布局更为合理、构建过程更为流畅、作用效果更为明显。海绵城市体系的构建不要求大改大建,更多的是一种软化的改造手段,以最小的资金投入取得最佳的建设结果。生态城市绿地系统虽可作为海绵城市体系的重要载体,但是由于海绵城市体系对城市雨水管渠系统具有较强的依赖性。 随着生态城市建设的发展,也会探索出更多合适的海绵城市建设手段和新的发展方向。
参考文献:
[1]王云才.景观生态规划原理[M].北京:中国建筑工业出版社,2007:192~212.
[2]王文亮,李俊奇,王二松,等.海绵城市建设要点简析[J].建设科技,2015(1):2 ~3.
近年来随着城市化现代化进程的不断推进,我国的城市建设步入了高速发展的新时期,不仅城市数量得到了飞速的增长,城市的规模也愈发的巨大。尤其是那些位于平原的大型城市,其城市发展的思路多为以单个核心为基点,不断向外扩张,在发展满足需求的同时也留下了很多的隐患,其中多雨季节城市的内涝和径流污染的问题尤为突出,更有甚者已经成为了威胁国民经济生产和人民生命财产安全的中大问题。另一方面由于城市建设的快速发展,在广场、路面和建筑的屋顶等部位大量的应用了非渗水硬质铺装,导致了原本水资源就匮乏的地区由于地表大量被大量的硬质铺装覆盖,降水无法渗透到地下,进一步加剧了水资源的匮乏程度。这些问题不仅是困扰我国城市建设的核心问题,在世界范围也存在着诸多类似的情况,在这种情况下,“海绵城市”的建设思想应运而生,为了解决现有城市规划带来的问题,那么我们首先来了解下什么是海绵城市。
1海绵城市的基本概念
海绵城市这一概念最初的目的是在于降低城市开发过程中对于各种水生态环境的影响,其出发点在于通过局部的措施以及分散控制,对强降雨产生的内涝和水体污染进行控制,使得被开发的地区的水文情况尽可能的接近自然状态。具体来讲海绵城市的建设理念是从对城市地下土壤的含水量控制、雨水的回收利用以及地表水流量的控制等方面出发,提高城市抗击内涝的能力并加大对雨水的渗透等。充分利用渗透、滞留、储蓄、净化、排放等规划和技术上的措施,尽最大可能的减少城市开发对自然生态环境带来的影响,使得整体的城市环境像海绵一样在降雨过多时可以通过城市内自身的开放水体和土壤将雨水快速的进行排放和储存,当城市降雨量较少或者遇到干旱的时节时,城市开放水体和土壤中储存的水量可以有效的缓解市政绿地的灌溉需求。
2我国当前城市规划与海绵城市规划间存在的差距
“海绵城市”作为一种通过人工模拟自然循环方式来达到减少城市开发影响的规划思想,其本身具有较强的专业性和系统性,需要定量定性的对城市总图的规划布局进行分析,并且结合GIS等专业的软件的数据分析对城市的竖向规划进行从新的整合,这些都是目前我国在成是规划过程中所容易忽视的方面。
2.1城市竖向规划欠缺
在我国现行的城市规划编制体系当中对于城市竖向规划的要求还较少,往往将规划的重心放在区域的划分和轴线的制订上,往往忽视了城市竖向规划对于城市雨洪管理的作用。虽然当前在进行局部的城市规划中,会对区域内的道路与场地的标高梳理,但是当讲视野放大到整个城市的层面上,目前我国的城市规划中还缺乏对城市整体竖向统筹的措施,各片区内往往笼统的划定标高范围,当遇到强降雨时在各板块的交界处会因为竖向设计的不协调,导致局部积水。
2.2城市规划中定性分析多于定量分析
海绵城市的规划从技术上要求在进行城市规划之前,需要对目标区域展开详尽的调查和定量的分析,确定目标规划区域的建设容量,并对周边的水域、积水区和生态敏感地带进行数字化的分析,从而确定规划的主体与方向。当前我国在进行城市规划的过程中,往往更加注重规划区域各功能组织的分析,并通过先关策划和调研对场地内适宜做何种功能进行确定,虽然在逻辑上行得通,但大多偏向于主观的判断,例如在城市整体规划中常常会根据市政道路的等级对市政给排水管网进行分类,越是主要的道路其给排水管网的直接就约大,这种“一刀切”的方式缺少了对于相应地区降雨和供水量的科学定量分析,造成了局部容量过剩或容量有亏欠。
2.3总体规划和专项规划之间存在一定的冲突
我国城市在进行规划编制时采用的是总体规划先行编制,各项专项规划相对于整体规划而言在时间上略微滞后,规划人员往往先考虑功能的划分,之后确定道路的等级和市政设施等,对于下位规划的考虑处在一种理想的状态。然而海绵城市的建设要求城市的总图规划和各专项规划协同进行,各专项规划都要向总图规划提出相应的意见和要求,而在总体规划的制订过程中需要对个专项规划进行统一协调,这样才能在具体实施的过程中较高程度的实现总体规划的目标。
3基于海绵城市理念的城市规划方法
3.1基于海绵城市理念规划的基本原则
(1)规划引领:落实海绵城市建设发展理念,先规划后建设,突出城市规划的权威性和科学性,展示规划设计的引导和控制作用。(2)生态优先:海绵城市的开发建设应在原有的生态环境下保护,优先利用自然生态排水系统与低影响雨水开发构建设施,实现雨水的自然渗透、自然净化、自然积存以及可持续水循环,提高城市雨水系统的自然恢复能力和生态功能。(3)安全为重:以社会经济安全以及人民生命财产为出发点,提高低影响开发设。施的管理水平和建设质量,消除雨水安全隐患,增强城市灾害减灾控制能力,保障城市雨水安全。(4)因地制宜:根据当地水环境资源现状、地质特点、水文条件、地理条件、降雨规律、水环境保护和内涝防治要求等,确定低影响开发雨水控制目标,合理的规划布局以及选用下沉式绿地、植草沟、透水铺装、调蓄池、雨水花园等生态设施进行组合形成完整的低影响开发系统。
3.2基于海绵城市理念规划设计的控制目标
海绵城市建设,就是要争取把70%以上的雨水在当地渗透、积蓄以及加以利用;而达不到海绵城市的建设整体雨水控制目标,不是一个适合人们居住的好城市,也不是一个现代化的城市。随着海面城市的提出和规划设计生态理念的改变,城市的雨水并非一定要全部排走,而是尽可能地保留收集利用,作为“海绵城市”,雨水排放量应小于30%。老天爷送给我们的水,我们至少要通过渗透、自留、蓄水、净化、使用、排放等方式利用70%以上。因此在海绵城市的建设中主要是通过渗、净、滞、排、蓄、用等策略来实施的。具体来讲主要对一下四个方面进行控制如图1。
4展望
城市规划作为城市建设的先行阶段在我国的城市建筑中占有重要的地位,近年来随着“海绵城市”、“雨水花园”等环境友好性的规划理念越来越流行,我国原有的城市理念和设计手段越来越跟不上城市规划更新的要求。水作为生命起源中最重要的因素,理应得到全体人类的重视,推行基于“海绵城市”理念下的规划设计方法不仅是对人来赖以生存的地球的尊重,更是可持续传承人类文明的需求,希望通过本文对于“海绵城市”理念以及其规划方式的图解示意,为我国城市规划的提高贡献出一份微薄之力,为实际的规划设计提供一定的帮助。
作者:张圣杰 单位:从化市规划建筑设计室
海绵城市是近年来被人们提出,并逐渐体现出其实用效果的一种城市设计理念。海绵城市设计理念,是一种将生态循环系统融入到城市规划、城市设计、城市建设中的一种理念,旨在让城市更好地发展,构造更加完美的城市日常生活环境[1]。海绵城市理念比较关注水循环的利用,并且十分尊崇生态环境至上的思想,是城市公共空间系统建设十分关键的一个组成部分,不仅具有自然属性,同时还具有社会属性等,可以保护城市的生态环境,下文将对相关内容进行分析。
一、海绵城市发展的意义
海绵城市理念是近年来被提出的一种理念,利用海绵城市理念,让城市有海绵的特性,让城市可以高效率收集雨水,并在必要的时候释放雨水,构建科学化的雨水收集、雨水使用体系[2]。还可以通过海绵城市的方式对城市建筑物、城市道路、城市绿化等进行相对系统地整合、治理,提升城市的水资源收集能力,并利用自然界中的各种力量来帮助城市实现自我调节。海绵城市在建设的过程当中,比较提倡利用环保透水材料进行铺装,不论是地上还是地下,都会通过分布式的建设系统来构建水资源利用系统,而且这种建设所需要的资金投入量也比较大[3]。虽然前期项目资金以及人力的支出比较多,但是从长远的角度来考虑,能够带来的好处是巨大的。
二、海绵城市背景下绿色街道植物造景以及绿色街道绿化
城市道路绿化是提升城镇绿化程度的关键组成部分,同时也是城市绿地系统建设骨架,覆盖了城市大面积的路面,可以有效减少沙尘对城市的影响,净化城市有害气体,起到美化环境的作用。下文将从多个角度出发,对相关问题进行研究。道路两边的植物,因为会受到汽车尾气、严寒、酷暑等多种外部不良条件的影响,所以其生存环境比较残酷。针对该情况,在选择植物种类时,必须要保证植物的基本生存要求与当地街道的实际情况相吻合,选择适应性比较强而且比较容易管理的植物[4]。从目前发展情况来看,我国的道路绿化带经常使用各种大色块手法,比较追求整体上的视觉效果。但是因为来往的车辆比较多,行道树经常因为各种原因出现问题,人工浇灌不能保证可以浇灌到所有的行道树,所以必须要在设计的过程中加入一些喷灌设备或者是雨水收集系统等,提升行道树的生存质量。主要从雨水收集的角度去分析相关问题,因为目前国内出台的相关规定要求,道路的标高必须要超过绿地[5],通过这种方式让雨水流入到道路两边的陆地当中,从上至下的实现雨水渗透。与此同时,还要将自行车道上的雨水引入到树池当中,事先在树池中构建过滤系统或者是雨水处理系统,让流经的雨水都可以储存到树池内部,从侧面增加了周围地区的需水量,便于行道树渗透浇灌,还可以有效延长其浇灌时间。
1.绿色街道景观立面设计
为了从根本上提升道路附近位置硬质地表所汇集的雨水可以真正地流入到绿化植池当中,相关工作人员必须要设立科学合理的绿化种植池竖向标高,通过竖向标高的形式来处理种植池和路面铺装之间的关系。在设计绿化种植池时,要保证绿化种植池的高度比周围位置道路以及周围位置的硬质地表低,具体的下沉深度可以按照工程项目所在地区的实际水温情况以及土壤渗透率等加以分析,明确雨水、洪涝灾害等控制目标,通常可以将其控制在50mm-100mm的范围内,最大也不能使其超过200mm。路缘石要和周围道路的高度持平,方便雨水流入到其中。如果路缘石的高度超出了周围道路以及硬质地表,可以根据情况适当地设置一些缺口,缺口的高度通常均在50mm左右。通过设置缺口的方式,让雨水更快地流入种植池当中。工作人员还可以在入口的位置铺设一些鹅卵石,避免因为雨水冲刷等问题,给项目使用质量带来负面影响。工作人员可以将溢流口设置到种植池当中,而且雨水口的高程要明显高出种植池,但是还要控制其低于地面。如果降雨量比较大[6],还可以将绿化种植池当中超出额定标准的雨水排入到当地城市的雨水管道当中。城市在降雨时会自然产生雨水径流,这些雨水径流会不断地冲刷路面上的各种污染物以及固体垃圾等,并将这些杂物冲到种植池当中,影响种植池的正常使用。据不完全统计、雨水径流所产生的污染物,不论是悬浮物还是重金属,都是不可避免的,而且前期情况会比较严重。针对该情况,可以通过初期弃流的方式来控制径流所带来的污染。综合上述各种情况来看,工作人员完全可以在绿化种植池雨水集中入口的位置来设置一些拦截污雨水的设备,以减少污雨水产生的不良影响。雨水是城市道路水资源主要补充来源,对提升地下水资源量具有十分重要的意义,也是生态雨水系统当中最为关键的一个组成部分。如果道路土壤的夯实度太高,土壤强度过大,会导致雨水下渗速度变慢,影响到绿色街道对雨水的吸收速度。针对该情况,在对道路进行设计时,必须要通过各种方式来提升土壤渗透速度以及整体渗透率。目前常见的处理办法包含下述几个方面:首先是尽量选择沙质土或者是砂质壤土,利用这两种土来完成项目建设,可以有效提升下渗速率;其次,还要关注机械使用环节,对于已经压实的土壤,可以利用各种机械设备对其进行处理,优化土壤夯实程度,提升土壤下渗率。针对部分渗透性不够理想的土质,在建设时可以适当地加入一些炉渣或者是一些膨胀的页岩,起到改善土壤结构的作用。
2.植物设计
植物设计是所有城市道路设计中最为关键的一个环节,因为不同雨水管理的景观设施内部,会有不同的雨水量处理模式。不同地区、不同季节雨水量不同,降雨情况难以估计,丰水期和少水期的差别也比较大。同时植物设计也会在一定程度上受到雨水管理景观设施坡度的影响,所以工作人员必须要按照植物水生的习惯以及特点来进行植物设计。在植物设计过程中,要根据项目所在地区的情况,判定选择水生植物、还是中生植物。在选择植物时,尽量选择本土植物,从根本上杜绝外来植物入侵;同时还要选择一些抗逆性比较强、吸附性比较强的植物。满足上述条件的植物不仅种植简单,后期养护所需要耗费的财力与人力也比较少,能够起到其应有的作用。在满足上述各种条件之后,再考虑植物的色彩、植物的质感以及植物的花期等综合性因素,择优选取。
3.景观设计
绿色街道设计,不仅要对城市道路雨水情况进行管理,同时还要尽量地满足各种城市道路景观美化效果。通过分析近年来的实际工作经验发现,绿色街道虽然可以满足自然水循环过程的需求,同时还可以通过各种纯天然的方式来提升景观效果。如果通过调查发现,某位置街道改造项目可以使用一些开花的植物,比如选用水仙等,要合理地搭配颜色,结合雨水塘等对其进行综合性设计,提升植物的观赏性以及植物的实用性[7]。雨水花园是一种完全通过人工进行挖掘的花园,有时也可以借助自然形成的绿地来吸收街道、建筑雨水。将这部分雨水引入到植物根系以及土壤当中,利用其中存在的微生物群落来实现综合性效果,并通过该方式来净化雨水,让雨水可以慢速度地渗入到土壤当中,起到涵养地下水的效果,为雨水利用的持续发展奠定基础。在雨水花园的设计初期,还需要注意充分了解当地气候状况,选择渗透性合适的土壤类型以及容易生长的低养护植物。雨水花园的建设尺度通常较小,并设置于生活性街道、住宅的旁边。在实际选址时,需要注意与建筑之间的最近距离应当在3m以上,这样能够防止水渗漏入建筑基础,或者地下室,从而造成倒灌、霉变问题。另外,雨水花园还应当远离大树,设置于光照充足的区域,保证在暴雨季节能够快速排干雨水。
三、结语
从上文提出的各种情况来看,海绵城市建设的主要目标就是节水、节省空间,保证水资源和城市空间均衡发展。对其进行系统性地整合处理,利用园林工程等自然界的力量,留住降水,对降水进行净化处理,保证这部分降水的可用性。园林工程不论是建设措施还是建设模式,都必须要满足当前目标城市的实际情况,采取最佳的工作方案进行设计。在海绵城市背景下的绿色街道景观设计方面,要综合考虑各种上文中所提出的因素,不论是景观设计、植物设计还是道路设计,都必须要以社会发展的实际情况为基础。上文首先阐述了海绵城市背景下绿色街道景观设计工作的要点,之后分别从多个角度论述了应当如何对绿色街道景观进行设计,希望可以为相关工作人员的日后工作奠定基础,提升设计质量。
作者:王军锋 李娟 姚章堂 单位:中粮工程科技 (郑) 有限公司
参考文献:
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立秋一过,江南的雨季也走了,但吴建新(化名)却仍记得6月初的那场大雨。
2015年6月2日,镇江下了一场20年一遇的暴雨。雨停后,吴建新立即到江滨新村99幢楼北面新改造的停车场转了一圈。这是新建的“海绵”停车场。吴建新告诉《t望东方周刊》,原来下雨总会有积水的地方,竟然一点水都没有,他连鞋也没湿。
2015年4月,财政部、住建部、水利部组织评选出16个国家“海绵城市”建设试点。镇江名列其中。
按照试点申报要求,每个城市的试点区域范围不少于15平方公里,优先鼓励旧城改造项目。镇江的试点正是老城区22平方公里的区域。它也是16个试点中为数不多的以老城区改造为主的城市。
公园也是“蓄水池”
白娘子“水漫金山”的故事虽然只发生在传说中,但近年来,镇江的确多次遭受暴雨袭击,城市部分区域积水严重。因此,城市内涝是镇江水治理首先面临的问题。
老城区年年治理,但还是发生内涝。镇江市规划设计研究院市政分院院长赵江告诉《t望东方周刊》:“早在2005年,我们就想重新评估城市的给排水系统。”
2009年,镇江进行新区建设,开始策划进行LID试点。“当时新区的战略发展规划出来后,我们发现它的水网密度不够,所以,我们提出在城市中可能要构建一个下凹式景观湿地。”赵江说。
赵江说的下凹式景观湿地公园,就像是在城市的中心拉开一道缺口,它能在城市发生严重内涝、地表径流来不及从管道里排出时,将水引入其中,以保护城市安全。
在观塘路,本刊记者看到,和与道路平行或高于路面的城市公园不一样,这里的景观公园是塌陷的下凹式。它位于主路的一旁,低于周围地面2~5米,有一条全长3800米的人工开挖的水系贯穿其中,水系两旁是总宽度100米的植物景观带,种植了菖蒲、蒲苇、榔榆、美人蕉等100多种植物,并通过乔灌木、多种植被及水生植物的合理配置,营造原生态的景观层次及空间。
这个景观带采用阶梯式的坡面设计,方便雨水渗透和汇入。公园沿水系规划了植物园区、亲子区、运动区、社交区、探险区、规整区、仪式区、艺术区等活动空间,平时可作为市民亲水休闲的场所。
而一旦大雨来临,这里将被水淹没,成为一个可储存5万立方米雨水的大水罐。赵江说,“它不仅仅是公园,还是应对超标暴雨区域防涝蓄洪和行洪设施。”
本刊记者获悉,目前这个湿地公园的生态自净功能还没有完全发挥,但是它的防涝功能已基本实现。
没有雨水管道的路
在镇江的金山湖路上,本刊记者又看到另一种尝试。
道路两旁的人行道上被铺上了橘红色的透水材料,侧面每隔几米就有一个拇指粗的孔洞;绿岛低于路面近10厘米,被做成了下凹式的植草沟,种植着耐旱耐涝的小灌木;围绕绿岛的路牙被切割成一段一段的缺口式,而非直线式。如此一来,雨水可以通过路牙之间的空间和下凹式植草沟收集与排放。
植草沟表面上看并无特别之处,但细细观察会发现,为了增加渗水功能,其最下层铺设了鹅卵石和砂石,然后铺上了土层。
奇怪的是,整个金山湖路竟然没有雨水管道。赵江说:“我们的做法特别强调尽量让自然做工,多让自然的生态功能发挥作用。”
而据赵江和他的同事们测算,和传统的排水做法相比,采用LID设施的话,平均可以节省30%~60%的成本。金山湖路项目就比传统做法节省了60%。
LID在镇江新区的尝试引起了镇江市领导的重视,他们希望这一先进的理念不仅能在新城区实施,也能让老城区的居民受惠。
于是,镇江在2014年开展了金山湖南岸3.8平方公里生态排水和内涝防治的研究项目,这和海绵城市的构想不谋而合。按照镇江当时的规划,要用5年时间将3.8平方公里改造完。2015年年初,按照国家建设海绵城市试点的要求,镇江又将试点区域沿金山湖东西延伸,从3.8平方公里扩大为22平方公里,且所有新近规划建设的试点区域均为老城区。
镇江的海绵城市建设试点期内(截至2017年年底)目标为径流总量控制率达到75%以上,有效应对30年一遇降雨,面源污染削减率达到60%,建成区内新改扩建项目全部采用海绵城市技术。至2025年底,建成区全面建成海绵城市。
“镇江的做法就是不欠新账。新建项目全部要按照LID要求建,这已经变成了硬性规定。”赵江解释说。 镇江新区下凹式景观湿地公园
海绵停车场
在镇江海绵城市试点区内,目前已经开工建设并完成部分项目的是江滨新区第二社区(以下称江二社区)。
江二社区始建于上世纪 80 年代,原有管网设计标准为一年一遇,区域洪涝抗风险能力差,内涝问题和面源污染在此处同时存在。
按照“海绵城市”的规划,江二社区的改造包括:重新布设雨水立管,避免居民污水进入雨水管道;将小区内部绿地改造为雨水花园,屋顶及路面雨水进入雨水花园下渗、调蓄、净化处理后再排入市政管网;部分非机动车道、人行道及停车场改造为透水铺装;局部点设置雨水罐收纳屋顶雨水。
如今江滨新村99幢楼北面一个新改造的“海绵”停车场已经建设完成。而将小区内部绿地改造为雨水花园的项目则正在施工中。
在江二社区新改造的停车场,本刊记者看到,包括透水铺装、生态草沟、雨水罐等在内的不同形式的低影响开发设施被运用到其中。
停车场原来的硬化地面消失了,全部被换成透水性能好的砖块。两侧绿化带的路牙也从封闭式改为镂空式。工作人员现场向本刊记者演示,一桶水泼在地面上,数秒钟内便被透水砖吸收了。
遇到雨天,雨水可以经过透水铺装下渗到地下。如果雨水的强度大,超过了透水铺装的渗透速度,那么其产生的地表径流则会流进旁边略低于路面的下凹式植草沟,并通过植草沟进行净化下渗。
2015年6月初,镇江遭遇持续降雨。这个停车场地势相对较低,小区主干路地表径流和附近居民楼的屋顶雨水直接就流向了停车场,但由于该停车场的“海绵”设施已基本建成,所以,即便是持续降雨,停车场路面也难以看出被雨水浸过的痕迹。
“水是可以自净化的,而植被和土壤就是净化的介质。”深圳大学建设工程生态技术研究所教授佘年对《t望东方周刊》说。雨水下渗过程中,土壤如果本身是腐殖土,会带来二次污染。因此,佘年在做镇江的江二社区改造之前,对土壤的透水性、污染程度进行了调查。 镇江金山湖路生态道路
据佘年介绍,他们对停车场项目中的土壤进行了重新配比置换。“按照我们的做法,可以去除80%以上的一般悬浮物,60%以上的磷和氮。”生态草沟下面重新配比了50~80厘米厚的种植土,种植土下面是砾石层,也可以存储一定量的水。
该停车场项目设计人员叶向强告诉《t望东方周刊》,一般的植草沟在砾石层里会铺一根盲管,把多出来的水导入溢流井或者市政管网。然而,在这个项目中,植草沟里没有铺设盲管,而是设置了一个雨水箱。下雨时,透水铺装底下的盲管将水导入植草沟后,接着渗入砾石层,雨水先将雨水箱存满,蓄满后再通过砾石层蓄水,水大到连砾石层也存不下的时候,才会将多余的雨水排入接入市政管网的溢流井。
“这就是一个‘滞’的概念,以时间换空间。”叶向强说。建成后的生态停车场面积达1500平方米,能够滞蓄雨水900立方米。
解决面源污染
严重的面源污染是镇江建设海绵城市要解决的另一个大问题。据赵江介绍,在镇江,截流系统虽已经建成,但是城市河道的水污染问题还是很严重。
2011年,镇江对发生在当年7月~10月的9场降雨的径流和河道排口的水质进行了检测,结果显示,初级雨水的污染浓度大大高于正常的生活用水。
“我们保守估计,面源污染对河道水质的贡献率在60%左右。”镇江市给排水管理处行业监督科科长曹德圣告诉《t望东方周刊》。换句话说,地表径流带来的面源污染已成为镇江城市水体污染的主要来源之一。
镇江的面源污染,一部分是由于地面或大气中的污染物随着降雨通过管道进入水体造成污染,另一部分则来自于雨水管道中本身的沉积物。
“这些沉积物一部分是降雨污染物的沉积,另一部分是由于人们排水行为的不规范造成的。”曹德圣解释。比如,一些开在马路边的小饭店,他们的污水没有按规范排放到污水管道中,而是就近倾倒在雨水篦子中,造成污染。
此外,在镇江的一些老小区里,道路上做到了雨污分流,但是小区内部还是生活污水和雨水合流。
初级雨水的严重污染还曾导致一个乌龙事件。据曹德圣介绍,2013年前后,金山湖有3个大的雨水排口,每次强降雨之后,污染严重的初级雨水全部排入湖中。这些雨水形似“黑龙”,致使当地老百姓误认为是有企业趁着下雨偷排污水,进行了举报。
“虽然我们有截留堰,但截留不了那么多。如果不让它排,上游的老百姓家中就会被淹,两害相权取其轻,我们只能牺牲金山湖的水环境,”曹德圣说,这个问题一直得不到很好的解决。
赵江介绍,几年前镇江就出台了《镇江市城市面源污染治理规划(2011-2020)》,改规划的目标是改善水环境,“当时的规划主要是以灰色为主,即工程措施中以管道、截流管、调蓄池等为主,对面源污染的削减量进行了分配,分给LID所占的比例并不高,大概在15%左右。”
在城市建设的过程中,管渠、泵站等被称为“灰色”设施,植草沟、雨水花园、下沉式绿地等LID则被称为“绿色”设施。
国家海绵城市建设的政策出台让原先的规划发生了变化――目前新的思路中,要以LID为主,兼顾截留和调蓄池。
曹德圣告诉本刊记者,面源污染的解决途径可以通过下凹式绿地、雨水花园等设施来控制地表径流,让雨水尽可能留在原地,从而使雨水中的污染物可以通过土壤和植物获得净化。
老小区改造难在哪
江二社区的楼房大多建于20世纪80年代左右。吴建新是江二社区的第一批住户。他退休前,一直跟建筑打交道。海绵停车场改造工程开工之初,吴建新并不认可这个做法,觉得是瞎折腾,浪费钱不说,还扰民。
“我们之前和社区的居民进行过多次沟通,他们绝大部分是支持的,但是也有少数百姓认为反正都住了那么多年了,改造不改造也没什么差别。”曹德圣说。
曹德圣承认,老小区改造是海绵城市建设中的重点,也是难点。不同于新区的建设,在老小区进行海绵城市改造,除了硬件上的困难外,居民的理解和支持很重要。
在佘年看来,在老城区进行改造,最大的困难是施工。“施工要做到又快又好,同时扰民又最少。”老小区大多位于市区交通繁杂地段,周边路段多属于施工车辆交通,白天运输困难,晚上运输扰民。在施工过程中,可能会暂时损害居民的出行便利性,或收回了居民私自占用的公用绿地,居民难免产生抵触情绪,甚至阻挠施工。
另外,停车位少是老小区的通病。佘年告诉本刊记者,在老小区改造时,街道办会提出增加停车位的硬性要求,而这会导致绿化率降低,从而降低低影响开发对雨水的控制力度。
除了小区居民对改造工程的不理解造成的困难外,在老城区施工建设本身也挑战重重,充满不确定性。比如,老小区改造设计一般都缺乏地下各类管线图纸资料,现场开挖后可能发现各类管道穿插布设,而多数管道已老化,极易受损,给施工过程增加很多工作量,并导致设计变更,影响工期。
本刊记者在江二社区看到,小区建筑密度大,内部道路最宽的只有三米。狭窄的道路导致施工材料难以通过正常货运交通工具运到现场,只能使用小型器械,无形中影响了施工效率,也增加了成本。
曹德圣说:“老城区的海绵改造项目一定要和城市的更新改造结合起来。” 在对城市的老小区进行改造时,镇江市提出了“海绵带工程”,也就是说,在老小区进行海绵城市项目改造时,也同时改造其配套设施,如供电设施下地等。
本刊记者了解到,江二社区的排水系统一直以来都是雨污合流,这次改造,镇江市政府要将雨污分流、建筑节能改造等项目与LID一起共同实施。
珍惜绿色家底,换来“金山银山”
遂宁位于四川盆地中部、涪江中游,最显著的特点就是生态本底非常好,森林覆盖率达39%、高于全国17个百分点;涪江支流呈树枝状分布,境内流域面积占全市面积的96.3%,大大小小生态湿地达108个、146平方公里。对于这样丰厚的家底,遂宁人懂得珍惜。
遂宁一位政策研究人士介绍说,对于绿色发展的探寻,遂宁事实上经历了一个并不算短暂的历程。2007年,遂宁就开始探索生态、循环、低碳、高效的绿色发展之路,在全国率先制定由资源指标、环境指标等构成的《区域绿色经济指标体系》,从2012年起坚持两年一届的绿色经济遂宁会议制度,真正把绿色发展作为推动经济转型升级的动力。2016年,全市确立了“决战决胜全面小康、建设绿色经济强市”的发展主题,并把绿色引领放在富民强市“四大战略”之首,努力推动发展与生态相融、生态与经济双赢。
时至今日,遂宁已确立了生态、低碳、循环、高效的绿色发展战略体系,形成多层次的绿色发展规划体系,构建了《区域绿色经济指标体系》及《绿色经济遂宁典章》 《国民幸福指数评价体系》等构成的绿色发展标准体系。绿色坚守,换来了“金山银山”。“十二五”以来,全市地区生产总值连跨6个百亿台阶,2016年经济发展又迈上了一个新的台阶,地区生产总值突破千亿大关,增长9.1%,增速居四川省第二位。
“产业做好‘加减法’,将绿色经济进行到底”
日前,遂宁市新绿洲印染有限公司因污水中的COD(化学需氧量)监测数据超标0.1,被环保部门罚款7万元,停产6天。面对环保部门的监测数据,公司董事长文多明最初还有点懵:公司已投入4000万元用于烟气治理、污水处理、降噪除臭;通过“热电联产”实现循环利用;聘请了管理公司来指导、落实环保生产行为。怎么还是超出了0.1?经调查,问题出在企业使用的监测设备上,其精准度有细微出入。“企业生产必须把环保放在首位,一定要把那0.1给拿下。”新绿洲及时更换了监测设备,并按此标准落实环保生产。
新绿洲排污不过关被处罚在遂宁引起了不小的反响,“不起眼”的“0.1”却被如此“严苛”处理,这正是遂宁产业“加减法”的辩证折射。
产业上做好“加减法”。“加”就是改造传统产业优“存量”、培育新兴产业扩“增量”、实施创新驱动育“变量”,把绿色发展的支撑做大做强。“减”就是平衡和处理好发展与保护的关系。遂宁市经信委主任刘锋华介绍说:“我们一直坚持按照绿色产业布局原则,一方面以引进符合绿色发展的新兴产业企业为主,另一方面注重对原有的食品、纺织等传统企业进行提升。”
“不要污染的GDP成为我市建设绿色经济强市的底线。”在遂宁当地,有一个著名的案例一直被人津津乐道。在招商引资中,曾有一家年纳税2000万元以上的企业,因高污染而被遂宁果断舍弃。据介绍,近年来,遂宁先后婉拒过60余个投资亿元以上的“三高”项目,高污染企业在遂宁只能吃“闭门羹”。
2016年,遂宁淘汰13家落后产能企业,完成18家企业22台燃煤小锅炉淘汰或清洁燃料替代工作,完成1家重点企业的工业烟粉尘治理,强化了54家重点污染源24小时在线监控,对26家企业每季度监督性监测……一组组数据彰显了遂宁企业以转型升级为突破,助推绿色经济发展的决心。
城镇做好“乘除法”,让绿色福祉惠及每一个人
眼看着市场内外的海绵工程即将竣工,遂宁市城区川中大市场的商户王大华不禁喜上眉梢:“再也不用怕内涝了!”他还清楚地记得,此前一到雨季,这个地势低洼的市场总会遭遇内涝袭击,最严重时停在市场内的小汽车都会被淹没。
自遂宁全面推进城区海绵城市建设以来,这样的内涝现象慢慢成为历史。位于老城区的复兴巷小区去年就已告别“看海”。在这里住了三十多年的刘大爷告诉记者,2013年夏季遂宁发生特大暴雨时该小区积水深达1米多,而去年通过海绵改造后,小区再也没有内涝了。刘大赞叹说:“过去下雨出门穿雨靴都要进水,现在下雨出门穿布鞋都不湿脚。”
2015年4月,遂宁市成功申报成为全国首批16个海绵城市建设试点城市之一,这是四川也是西部地区唯一入选的地级市。按照规划,遂宁市项目试点区面积为25.8平方公里,计划总投资58.28亿元,完成建筑小区、市政道路、公园湿地、排水设施、生态修复、供水保障、能力建设7大类共346个项目,今年将全部完成。
据遂宁市住建部门相关人士介绍,截至2016年12月底,遂宁市累计开工项目221个,占三年实施计划的63.9%。在2016年海绵城市建设试点的全国综合考评中,遂宁位列第二名。目前,遂宁海绵改造正全力推进,今年将按计划完成海绵建设任务,届时将形成一个具有吸水、蓄水、净水和释水功能的城市海绵体。
一、国内PPP发展及研究现状
(一) PPP发展现状
PPP最早在上世纪70年代由英国政府提出,目的在于解决经济萧条及急速增长的财政赤字问题,鼓励私人投资。经过30多年的发展,PPP已成为政府与私人部门合作的主要方式,强调政府与社会资本的合作的“伙伴关系、利益共享、风险共担”。
中国于1984年开始PPP试点,随着中国经济发展以及改革开放的深入,PPP模式的运用已经涵盖公共交通、电力能源、环保水利、邮电通讯等经营性基础设施建设方面,还涉及其他公用事业、公共服务、国外项目等。2015年9月,财政部公布第二批PPP示范项目名单,共计206个项目,总投资额达6588.64亿元。
现阶段,我国PPP发展呈现出如下特征:一是政府大力倡导PPP模式的应用,一系列利好政策出台,但同时,我国目前尚无有关PPP的专门法律。二是PPP项目绝对规模和相对规模都有明显扩大,但相比较而言,PPP项目签约率较低,仅为10%(郭培义,2015)。三是我国PPP项目融资方式多样化,包括银行贷款、信托资金、资产证券化、产业基金、保理融资等多种方式。但现阶段,我国PPP项目融资仍以银行贷款为主,相比国外私募股权基金、养老基金、夹层基金普遍参与PPP项目来说,中国PPP项目的融资方式过于单一。
(二) 本文创新点
我国正处于“增长速度换挡、结构调整阵痛、前期刺激政策消化”三期叠加关键时刻,经济呈现新常态,不能完全照抄照搬英美等国的PPP模式,针对当前我国PPP发展中项目公司负债率高、融资规模有限、私人部门积极性不高问题,本文研究设计PPP平台基金模式,通过结构化设计,合理解决金融机构、社会资本和政府部门的风险收益分配问题,真正实现产融结合,为PPP发展出谋献策。
二、PPP产业基金模式设计
本文以海绵城市建设为例,面对节约水资源、改善城市生态环境的号召,引入PPP产业基金,通过整合政策资源方、资金供给方、项目运营实施方等各方资源,实现海绵城市项目的落地,获得项目的经济效益和社会效益。
产业基金将作为SPV平台,融入基金管理公司、技术国企、政府部门和夹层金融机构,并与政府签订特许经营合同,由该SPV负责海绵城市的项目选择、方案设计、融资、建设和运营,特许经营期满后,将项目移交政府,SPV终结。通过结构化设计,产业基金在此过程中既保证了各参与主体的经济效益的实现,也为建设绿色中国贡献社会效益,提升产业基金社会形象和社会影响力。
(一) 组织形式
由于海绵城市项目规模大、资本运作体量大、参与方多元化且投资回收期长,其SPV结构适于采用有限合伙制模式。相比公司制下所有权与经营权分离,易导致委托问题,有限合伙基金由普通合伙人GP和有限合伙人LP组成,GP投资少量资金,负责基金的主要管理工作,承担无限责任,LP不直接参与基金管理工作,以投资额为限承担有限责任,且有限合伙制无需缴纳企业所得税。由此可见,有限合伙制基金更能有效激励专家人才参与企业管理,创造价值,同时使得基金产品的风险和收益更为对称,弱化道德风险,有限合伙制也是国际上股权投资基金发展的主流模式。本文设计有限合伙基金模式如下:
政府授权主体与投资公司共同设立产业基金管理公司,作为普通合伙人,参与基金管理运作;金融机构资金和财政资金作为LP,获得固定收益回报;社会资本方即建筑、设计、策划、运营类国企,入股参与海绵城市项目具体实施。如此结构化的设计,一方面政府资金部分入股,与项目合伙人共担风险,发挥政府引导作用,提升投资者投资信心,另一方面作为社会资本方的国企充分发挥自身技术管理类优势,提高项目建设运营效率,双方各自发挥自身优势,实现政府与社会资本方的双赢。以有限合伙基金为主体与政府签订特许经营协议,投资于具体项目工程,到期后移交政府。
(二) 投资对象
本文设计的PPP产业基金专项投资于海绵城市建设项目,包括海绵型公园与绿地、海绵型建筑与小区、海绵型道路与广场、排水与调蓄设施、水系保护与生态修复等。在可行性分析基础上,优先投资于有稳定现金流、市场化程度较高、有合理定价机制的经营性项目,保证项目可盈利性,形成有效激励机制,使政府与社会资本方达到双赢。
(三) 募资对象
金融机构作为LP,获取固定收益回报,为保证项目资金可获得性,考虑引入银行、信托、保险、社保、养老资金支持。银行投资部分,一方面包括政策性银行向导型资金支持,另一方面还包括其他商业银行理财资金借道信托资管计划等方式参与基金,获取投资收益。社保、养老、保险资金以长期稳健收益为目标,刚好与PPP项目未来现金流稳定、投资回收期长的特点契合,且我国公共资金收益率普遍低下,在产业基金模式下,金融机构作为夹层能实现8%-10%的收益率,显然更具吸引力。
(四) 收益来源及分配
1、收益来源
通过对PPP项目的经营和管理,创造项目本身的盈利能力。如对公园绿地上商业项目的规划与运营,包括门票、儿童游乐设施、大众休闲娱乐项目等;场地长期或临时出租(中小型商户、岗亭、社会团体活动、展览等);空中或地面的广告位租售等等。根据使用者付费原则,这些收费项目,既可按项目收入的一定比例收费,也可采取租金等固定收费方式进行。
2、收益分配
收益分配以各方承担风险为基础,以保证项目正常进行为目标。考虑海绵城市建设中各方主体责任承担特点,本文设计如下收益分配方式:基金管理公司按照基金规模获取基金管理费;财政资金作为优先资金,首先参与利润分配,获得3%-4%收益率;金融机构资金作为夹层资金,获得8%-10%资金收益率;社会资本方资金作为劣后,获得利润分配后的超额收益。
(五) 退出机制
产业基金的退出应以不影响项目正常推进为前提,本文对金融机构资金、财政扶持资金和基金管理公司,设计出在不同退出时点以不同方式退出的形式。金融机构资金,在项目建设完成后,以项目清算方式收回投资成本并获得固定收益。作为LP的财政扶持资金在项目建成后将股权以超低价格转让给政府授权主体下辖投资子公司。特许经营期满后,投资公司可以选择两种退出方式,一是可以转让股权给市场上其他具有经营管理能力的民间资本,获得股权溢价回报,二是,可以项目附加值带来的现金流为基础发行资产证券化产品。
三、基金平台模式的主要优势和注意事项
(一) 平台基金模式的主要优势
1、基金平台模式更能发挥PPP优势,利用社会资本方的先进技术和管理经验,实现经济效益与社会效益的统一。基金平台模式下,基金即作为SPV(Special Purpose Vehicle),与政府签署特许经营协议,获取特许经营权,集项目融资、设计、建设、运营于一体,由政府与社会资本方全程共同管理基金运作,经营期满后将项目移交政府。
2、基金平台模式下,风险收益分配合理,既保证海绵城市项目的正常进行,也能保证各参与方利益的实现。基金管理公司由政府授权主体下辖投资子公司和民间投资公司构成,共同管理有限合伙基金,保证资金运用符合国家政策要求的同时,充分利用民间投资公司的资金运营管理能力,提高资金使用效率,每年可获得基金管理费收入。金融机构作为夹层参与基金,一方面为PPP项目提供优质资本金支持,拓宽资金来源渠道;另一方面银行可运用自身风险管理优势,为项目提供咨询服务,辅助进行现金流分析等,使参与各方充分认识到项目风险收益性;在项目建设完成后,银行退出基金,但建立在前期双方的协商与了解基础上,运营中的PPP项目将更方便寻得银行或银团贷款支持或担保支持,为项目的正常运营提供保障。
3、平台基金模式更能实现产融结合。基金平台模式引入金融机构作为夹层,扩大项目资金来源渠道,而且基金平台本身还担任项目建设、运营,可根据项目资金需求灵活设计引入资金的性质、期限等,发挥金融对实体经济的推动作用。传统PPP模式下,受制于我国不发达的金融市场,一般只有经济实力较为雄厚的国企才能参与其中,凭借自身良好信用和专业优势保证项目融资、建设、运营的良好进行,而其他民企由于自身能力有限只能望其项背,导致主体缺位,低利润项目无人问津。
4、平台基金模式更能发挥财政资金效用。平台基金模式中,财政扶持资金仅占基金规模总额的一小部分,通过杠杆的设计,发挥出巨大的撬动作用,同时财政资金作为政府专项扶持资金,发挥出政策引导作用,提高金融机构和其他社会资本方投资信心。平台基金模式在保证项目社会效益的前提下,提高财政资金利用效率,有效解决财政收入不足与经济发展需求之间的矛盾。
(二) 平台基金模式的主要注意事项
1、各参与方的主要注意事项。基金管理公司在项目识别、评估中,由于对海绵城市建设中涉及的相关知识欠缺或自身专业素质不够等因素,可能导致对项目风险收益认识不清,直接影响后续融资、建设、运营的规划与正常推进。金融机构资金作为夹层资金,在项目建设完成后即可退出,本质上属于债务融资,若后期再融资衔接不到位,可能导致资金断流,影响项目运营。
2、基金平台模式下,参与主体更为复杂,参与方之间的协调及风险收益的分配显得尤为重要。政府、社会资本方和金融机构,在PPP项目合作中存在不同利益诉求,导致他们之间不可避免地会发生矛盾和冲突,特别是城府和私人部门之间将不断通过讨价还价的博弈达到利益均衡。如果参与主体间的利益始终达不到均衡,也即他们的最终利益都不能按照预期目标得以实现,将直接影响PPP项目的存在和进展。从另一方面来看,参与主体多元化直接导致交易成本增加,信息不对称问题也将更为严重。
3、项目周期长,风险因素难以有效识别和控制。在整个项目周期内,基金平台可能面临法律变更风险、审批延误风险、决策失误风险、政府信用风险、融资风险、市场收益不足风险、腐败风险等。其中政府信用风险在以往PPP项目失败案例中出现频率较高,追根究底,政府违约主要源于参与方风险收益分配不合理,不管是对项目本身风险收益认识不足还是激励约束机制失效或其他原因所致,政府违约都直接影响社会资本方投资积极性,影响PPP模式的推广及经济发展。
4、项目收益性是吸引社会资本的重要因素。“海绵城市”从概念的提出到试点工作的开展,仅有两年时间,政府也大力倡导社会资本方利用PPP模式参与海绵城市建设,这一方面说明了政府加快生态文明建设的决心,但同时从另一方面表明,海绵城市建设缺乏相应实践经验。对于这个新兴投资热点,项目未来现金流如何评估,项目风险如何识别与应对,项目所需资金规模如何衡量,项目建设标准如何等一系列问题,都增加了项目不确定性,使海绵城市建设难度增加,对社会资本方的吸引力减弱。
四、结论与建议
(一) 宏观方面
1、加强顶层制度建设,完善法律体系。PPP项目法律关系复杂,项目流程的各环节既受相关领域现有法律法规管制,也统一受特许经营等法律规范制约,我国应加紧PPP相关专门法律的制定,为PPP项目运行提供指引与保障。
2、完善金融市场,鼓励金融创新。鼓励机构投资者或个人投资者以多种方式参与基础设施建设,鼓励金融产品创新,活跃金融市场,为基础设施建设提供金融支持。
3、培养专业人才。PPP模式最早从国外引入,但这并不意味着我国PPP的具体应用也完全照抄照搬国外模式。我国应当注重培养专门人才,深化对PPP模式的认识和理解,同时注重人才发展的复合型方向,集金融、财务、法律、管理知识于一体,设计符合中国国情的PPP发展路径,提高项目成功率。
4、转变政府职能,推进诚信建设。政府违约是影响私人部门参与PPP的重要原因,通过建立完善的政府行为约束规范机制,明确规定政府职责要求,同时制定不同程度违约惩罚措施,加强公众对政府的信任,发挥政府的社会服务功能和政策引导作用。
(二) 微观方面
1、项目建设完成后,针对项目运营中所需资金,应当考虑发行债券、银行贷款、以项目未来现金流为基础发行资产证券化产品等多种方式保证资金来源,避免资金中断。
2、针对政府部门在项目具体实施中涉及专业知识方面的缺乏,引入技术单位入伙该有限合伙基金,为海绵城市项目提供技术指引。同时应当挑选实力较强的投资公司管理基金,设置门槛要求,保证基金投向和使用效率。银行等金融机构可作为咨询单位帮助进行可行性分析和风险收益分析等,减少信息不对称。
3、政府加强自身约束。一是加强对PPP的学习,深化对政府与私人部门合作关系实质的认识;二是加强自身信用建设,提高公众对政府的信任;三是制定标准化PPP项目审批程序,加快项目落地。
4、私人部门应当充分发挥自身专业技术优势,端正态度,客观评价并积极参与PPP项目。私人部门不应利用政府部门专业知识有所缺乏而签订有失公允的条约,也不应利用贿赂等非法手段牟取,应当与政府保持良好合作关系,注重企业形象,获取公众认可。
5、加强项目评估,做好市场预测。政府部门和私人部门都应当进行独立的市场调查工作,掌握项目准确信息,同时通过双方协商提高预测准确性。
6、建立公平合理的风险分担机制。建立在风险有效识别基础上,针对政府与社会资本方各自优势,双方分别承担不同风险,或共同承担某种风险,大多数情况下,政府承担审批延误风险、土地获取风险、决策失误风险、招标竞争不充分风险,私人部门承担组织协调风险、能力不足风险、融资风险、技术风险等,双方共同承担项目测算风险、不可抗力风险、市场需求变化风险、合同冲突风险等。同时构造风险分担调整机制,根据对风险的有效控制力、政府激励机制、风险收益对等原则,动态调险分担(柯永建,2010)。(作者单位:武汉大学)
参考文献:
[1] Robert Osei-Kyei, Albert P.C.Chan. Review of studies on the Critical Success Factors forPublicCPrivate Partnership (PPP) projectsfrom 1990 to 2013. International Journal of Project Management 33 (2015) 1335C1346.
[2] V. Khmel, S. Zhao, Arrangement of financing for highway infrastructure projects under the conditions of PublicCPrivate-Partnership, IATSS Research (2015).