刘海龙—”海绵城市”场地策略

城市气候改变
水流流速增大 洪水滞时和历时缩短
城市水污染 控制问题
城市水生 态问题
城市雨洪 控制问题
图1：城市化对水文过程的影响及后果 Figure1：impacts and consequence of urbanization to hydrological process
自然水循环 Natural water cycle 降水-产流-汇流-下渗-径流-补给 Precipatationevaporation/transpirationrunoff producing-confluenceinfiltration-discharge-water replenishing
What？ 海绵城市是什么？
• 基本含义：海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环 境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨 时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放” 并加以利用 • 基本理念：自然积存、自然渗透、自然净化 • 基本策略：渗、滞、蓄、净、用、排 • 实施对象：建筑与小区、城市道路、绿地与广场、水系 • 实施环节：源头、中途和末端 • 实施方式：新建、改建、扩建 • 涉及专业：规划、排水、园林、水文、道路、建筑等 • 专业实践：区域规划、城市总体规划、详细规划、城市设 计、景观设计与园林绿地建设、排水设计、防洪工程等 • …………………………………………………………………………………
街道上的雨水经过在种植池边 沿设计的30厘米的入口进入种 植池，池内土壤渗水速度是每 小时10厘米，当种植池内的水 面达到15厘米，该种植池将无 法继续收集雨水，多余的雨水 将从另一个相同宽度的出口流 到街道上，之后再流入第二个 种植池，以此类推到第4个种 植池。当第4个种植池也达到 饱和时，多余的雨水将流入现 有的城市雨水排放系统。
• 呼唤建立海绵城市建设的多学科部门协同整合工作框架
景观水文
生态学 Ecology
景观：土地/地域综合 体、生态系统
景观学 Landscape
水文学 Hydrology
工程学 Engineering
景观：多重功能、多 重价值—环境、经济、 社会、艺术、审美
自然水循环 Natural water cycle
Steiner F.著，刘海龙译，未雨绸缪：可持续的灾害恢复规划，国际城市规划，2008，4（23）：86-92.
• 弹性/恢复力
武汉 /Wu Han （ 2011.6.18） /photo/hdnews/detail_2011_06 /19/7104157_0.shtml
不协调 inharmonious 不平衡 Imbalance
人工水循环 Artifical water cycle 取水-输水-用水-排水-回用 water intake-water delivery-utilize-drainagereuse
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绿色基础设施途径 Green Infrastructure approach 模拟自然功能的弹性体系 Follow or Minic natural hydrological funtion and act resilience
华盛顿特区西德维 尔友谊中学
目标：废水的生 物处理和回收系 统构成了学校的 中心广场。该系 统构建了一个生 意盎然的户外科 学教室、实验室， 同时也是一个天 然的花园。特色 是将雨水、污水 及中水综合考虑。
Why？为什么建设海绵城市？
• • • • 哲学层面：人定胜天——人与天调 理论层面：传统单一水专业——创新综合水战略 技术层面：工程刚性导向——尊重自然弹性 意义层面：改善人居环境、保障生态安全、稳定 社会经济
城市雨洪灾害 Urban Stormwater Disasters
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灰色基础设施途径 Gray Infrastructure approach 依靠工程技术手段的刚性体系 Rely on rigid engineeing and technical measures and act inflexibility
”海绵城市”概念解读与场地策略
主讲人：刘海龙 清华大学建筑学院景观学系副教授、博导 2015.7.11
提 纲 1. “海绵城市”概念解读
• • • • 真实的自然与现实的城市——对环境弹性与恢复力的再认识 二元水循环之不协调——对城市雨洪问题原因的再认识 灰绿基础设施之不匹配——对城市水解决策略的再认识 问题识别与目标设立——对雨洪管理的国情与地域性差异的再认识 清华校园建成示范项目建成案例 ——胜因院案例 ——建筑馆庭院案例
清华大学曾有众多知名教授居住于此包括费孝通金岳霖梁思成和林徽因夫妇张维和陆士嘉夫妇美籍教授温德robertwinter邓以蛰施胜因院作为清华早期教职员住宅区之一呈现平和优雅静谧安适的文化气质成为清华园历史风貌的重要组成部分在中国近现代建筑史上具有独特的地位识庐清华园最后的近代住宅与名人故居中国建筑工业出版社2009水文过程模拟与汇水分区划分hydrologicalprocesssimulationcatchmentdelineation出于雨水利用与场地景观结合的考虑整个场地的排水主体上考虑明渠排水即采用砾石沟进行排水在部分场地条件不适宜或不需要的区域则考虑采用管网进行排场地自身由于地势低洼场地土壤质地较为粘重等原因容易积涝
广州/ Guangzhou （ 2010.5.10） /weather/201005/10/content_13474755.htm
城市化
人口密度增大
建筑密度增大
城市污水量增加
需水量增加
不透水面积增加
排水系统完善
城市水资源问题 城市雨水水质恶化 地下水补给减少 城市水体污染 基流量减少 径流量增大 洪峰流量增加
刘海龙，多态一体——我理解的自然与设计，世界建筑， 2014（2）：36-40.
• •
美国墨西哥湾在2005.8.29遭遇卡特里娜飓风，受灾最严重的新奥尔良市，有527 ，000人失去居所，1299人死亡，损失2500亿美元 几周之后，丽塔和威尔玛飓风又相继降临，受灾人数攀升至2,530,657人
2. 场地建设策略
• • •
真实的自然
自然——永恒的良好/险恶 Nature: everlasting good or bad
自然——最终的良好/险恶 Nature: ultimate good or bad
自然——利害并存、反复无常？ Nature: coexistence of bad and good to people repeatedly and changeable
hydro-cycles in middle and small scale
清华大学校园/ Tsinghua Campus （ 2012.7.21）
• （1）不可渗透地表面积大，雨季积水问题较严重 • 清华校园包括建筑、道路、广场、停车场、运动场等 不透水表面约为141公顷，占校园面积比例约46%。 • （2）绿地竖向设计不合理，观赏草坪生态效益较低 • 许多现状绿地以观赏性为主，基本未考虑雨水入渗的需求 ，且需大量灌溉，生态价值低。 • （3）水循环不足，硬质化驳岸池底加剧了富营养化问题 • 水体流动性低，易导致水体富营养化。而校河等的硬 质驳岸、河床会加剧水质恶化 • （4）雨水管网不足，建筑排水未能有效与管网结合 • 现有部分市政基础设施存在老化问题
实施模块——雨洪管理策略的落地与长效
保障机制
Implementation Module:
Actualization, construction and mainteinance for Stormwatermangement
水文模块—中小尺度自然-人工二元水循环耦合 Hydroloy Module: The coupling between natural-artifical
[1]清华大学美术学院北广场雨洪管理研究
自行车停车场雨洪管理
机动车停车场雨洪管理
雨水花园 透水铺装广场 屋顶花园
[2]清华大学主楼前草坪空间雨洪管理研究
大草坪 浅草渗沟 铺装 三级台阶 高位植坛 过滤池
过水方钢管
雨水花园
[3]清华大学建筑学院南侧草坪空间雨洪管理研究
[4]清华大学熙春园停车场雨洪管理研究
海绵城市建设技术指南 ——低影响开发雨水系统构建
How？如何建设海绵城市？
• 目标层面：
– – – – 量——解决内涝灾害 质——解决面源污染 生——塑造生物生境 美——提供生态景观
• 措施层面：补灰复绿 • 工作机制：
– – – – 多层级尺度实施机制——地块－街区－片区－城市－流域…… 多类型用地建设机制——居住－办公－商业－工业－文化…… 多部门实施管理机制——规划－市政－园林－水务－道路…… 多环节质量保障机制——技术－材料－建造－验收－维护……
塔博尔中学雨水花园 波特兰市可持续性暴雨水管理最成功的案例之一。它把一个未充分使用的沥 青停车场改造成一个有创新性的雨水花园，集艺术，教育和生态功能于一体
麻省理工学院 Stata Center 雨水花园
哈佛大学黑石电厂雨水花园
目标：从相邻的停车区收集并净化雨水，能阻挡3个月 一次、持续72小时的降水，花园经过特别设计，能收集 和净化全年降雨量的90%。特色是下凹绿地的设计。
胜因院
建筑馆庭院
清华大学 景观环境设计
区位
清华礼堂传统中轴线向南延 伸段的西侧，新林院西，东 部为已建成的高级专家公寓 ，北部为中7、中8楼住宅。
场地面积：9640m2（含建筑 面积1324m2，外部空间8316m2 ） 加上专家公寓、中7、中8楼 的面积共175 Nhomakorabea5m2。
胜因院历史与清华文化
水文模块—自然-人工二元水循环耦合 Hydroloy Module: The coupling
between natural-artifical hydro-cycles
景观模块—雨洪调控景观因子识别与机理分析 Landscape Module：Stormwater regulation
and controlling factors and mechanism identification
胜因院是清华园1911-1948年间陆续建成的七片教职员住宅群之一，总体规 模仅次于新林院。1946年开工，1947年建成，包括12套楼房和28套平房。据记 载，当时处于病中的林徽因也曾亲笔勾绘草图，指导胜因院设计。解放后又兴 建了14座。目前保留下来的有14座。胜因院得名，一是因西南联大期间清华曾 租用昆明胜因寺为校舍，且建造于抗战刚胜利不久，故予双重寓意以纪念。 清华大学曾有众多知名教授居住于此，包括费孝通、金岳霖、梁思成和林徽 因夫妇、张维和陆士嘉夫妇、美籍教授温德（Robert Winter）、邓以蛰、施 嘉炀、李丕济、马约翰、刘仙洲、汤佩松、吴景超、陶葆楷、李广田等。 胜因院作为清华早期教职员住宅区之一，呈现平和优雅、静谧安适的文化 气质，成为清华园历史风貌的重要组成部分，在中国近现代建筑史上具有独特 的地位（识庐-清华园最后的近代住宅与名人故居，中国建筑工业出版社 ，2009）
设计模块——交叉融合的城市雨洪管理与雨水景观设计框架 Design Module:Integrated and inclusive design system for stormwater managemnt
实施模块——雨洪管理策略的落地与长效保障机制 Implementation Module: Actualization, construction and mainteinance for Stormwatermangement
regulation and controlling factors and mechanism identification
设计模块——交叉融合的城市雨洪管理与
雨水景观设计框架 Design Module:Integrated and inclusive design system for stormwater managemnt
清华校园雨洪管理研究实践 —景观水文课程（2009-2015）
水文模块—自然-人工二元水循环耦合 Hydroloy Module: The coupling
between natural-artifical hydro-cycles
景观模块—雨洪调控景观因子识别与机
理分析
Landscape Module：Stormwater
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• 低影响开发(LID)理念的发展
从集中到分散 从工程到景观 从单一到复合功能
波特兰NE Siskiyou 绿色街道
NE Siskiyou 绿色街道被 认为是波特兰市最好的绿 色街道雨洪改造工程实例 之一。首先这种形式在所 有地方用雨洪收集管道代 替典型的住宅街道停车区， 以便于收集流失的雨水。 2003年秋天建成的NE Siskiyou绿色街道，例证 了可持续的雨洪管理原理， 并充分体现了简单、节约 成本以及创新的设计解决 方案的价值。
人工水循环 Artifical water cycle
绿色基础设施途径 Green Infrastructure
灰色基础设施途径 Gray Infrastructure
面向城市雨洪管理的景观水文途径 Landscape Hydrology——Total solution to urban stormwater Disasters