海绵城市研究

C—400m3
F2—972m3
B—800m3 F1—1823m3
A3—800m3 A4—800m3
A1—800m3
概念
发展
案例
北 京 奥 林 匹 克 公 园
全透型排水管
概念
发展
案例
北 京 奥 林 匹 克 公 园
概念
发展
案例
•
北 京 奥 林 匹 克 公 园
下沉花园在2007年初施工期间、 2008年奥运期间（1h降雨量 108mm）、2011年6月23日的暴雨 （超过20年一遇标准）。下沉花园 各项设施运行正常，地面没有出现 任何积水的现象。 6.23雨后，蓄洪涵水深1.3m，蓄水 容量约为4700方，水质清澈，可就 近用于奥运水系补水。
概念
发展
案例
2014年11月国家住建部出台《海绵城市 建设技术指南》，提出要建设“海绵城市”
（eco-sponge city）。
海 绵 城 市
这个概念非常形象，以“蓄水”代替 “排水”的“海绵体”，可能是原有的河 湖、湿地、坑塘、沟渠，更可能是人们在 新的生态价值观引导下设计的一系列生态 草沟、雨水花园、绿色屋面等设施。 通过“海绵体”的下渗、滞蓄、净化、 回用，雨水的剩余部分径流通过管网、泵 站外排，从而有效提高城市排水系统的标 准，缓减城市内涝的压力，减轻水质污染。
对自然环境的破坏
概念
发展
河流水文遭受冲击
案例
因为地下排水管道的快速输送，降雨时河流的水 位很容易在大量雨水径流汇入后突然升高，这严重改 变了河流的自然水文。
传 统 城 市
严重的水质污染
：工业废水和生活污水通常会经过处理严格排放， 而雨水径流因为在流动过程中接触点状分布的污染源 （如城市污水固定排放口）造成“点源污染”，接触
滞留塘 下凹式绿地 雨水景观滞水
3
园林、绿化LID设计
概念
发展
案例
概念
发展
案例
概念
发展
案例
北 京 奥 林 匹 克 公 园
北京奥林匹克公园中心区是 2008年北京奥运会的核心区域，南 临北四路，北临科荟路，西临景观 路，东临湖边东路，占地面积84.7 hm2，周边是奥运会的主要场馆。
概念
发展
案例
水系补水等。 历次暴雨未见任何积水。 雨洪利用率高达80%。
概念
发展
案例
北 京 奥 林 匹 克 公 园
混凝土透水砖：以碎石、水泥为主要原料 ，经成 型工艺处理后制成，具有较强的渗 透性能。
植草地坪：是通过钢筋将用模具制作出 来的混凝土块连接起来，形成一个整体 ，再在空隙中填满种植土，播种或栽种 草苗的施工工艺。
海绵城市
上海宝山规划设计研究院有限公司 2015.4.17
概念
发展
案例
概念
发展
来自百度文库
案例
概念
发展
案例
概念
发展
案例
海绵城市的本质和特性
城镇化与环境资源协调发展的重要体现
海绵城市的要求
从排水管理的角度，要求顺应自然， 在确保排水防涝安全的前提上，最大限度 地实现降雨的积存、渗透、净化，并充分 加以利用。
构建完善的排水防涝系统
*通过“渗、滞、蓄、净、用、排”等措 施构建完善的排水防涝系统，减轻暴雨和 干旱对城市运行的影响
2
*治理水污染
海绵城市建设
概念
发展
案例
海绵城市创建的涉及面
*涉及到天然降水、地表水、地下水等自
海绵城市创建的涉及面
*涉及到供排水、规划、园林、交通、建 设、城管、气象等众多管理部门
1
在城市里看海
概念
发展
案例
人们认为，一定是因为排
水管管道老化，排水标准低、
传 统 城 市
排水系统建设滞后，我们的城 市才一次次经受内涝的威胁。 我们应当建设更好的城市排水 系统，“尽快把水排出去”。 这个“共识”是正确的吗？ 把目光完全盯着建设城市 排水系统，未必是最有“良心” 的选择。
维克多•雨果在《悲惨 世界》中的名句“下 水道是城市的良心”， 现在被人们拿来指责 “没良心”的排水系 统。
北 京 奥 林 匹 克 公 园
•
在中心区建造了一套全覆盖、规模化、智能化、 高标准的雨洪利用示范工程，面积84.7公顷，其 中：
1. 2. 3. 4. 5.
绿化面积22.64公顷 透水铺装面积17.16公顷 非透水铺装面积19.13公顷 水系面积16.47公顷 其他9.3公顷
概念
发展
案例
北 京 奥 林 匹 克 公 园
2
的是，近年来，虽然东京遇到不少这样的天气，但是 还没有发生过洪涝灾害。
拼下水管内径
概念
发展
案例
我们都知道在森林、农田等自然环境中不会形成 积水灾害。这是因为暴雨时，雨水可以直接渗入土壤中， 在城市化进程中，由于城市道路、硬质景观、建筑屋面 等大量非渗透性表面的扩大，以及对河湖等自然水体的
传 统 城 市
露骨料透水混凝土：是由粗骨料、水泥和水拌 制而成的一种孔隙均匀分布的蜂窝状结构混凝 土，有足够的强度和良好的透水性，能够将雨 水渗透到地下，起到改善地下生态，减少地表 径流，节省能源的作用。
风积沙透水砖：主要是靠破坏水的表面张力 来透水。透水砖和结合层材料完全采用沙漠 中的风积沙，是一种变废为宝的新技术，这 种材料的使用在雨水下渗的过程中还能起到 很好的净化过滤作用。
什 么 是 海 绵 城 市？
然水要素
海绵城市创建的涉及面
*涉及到给水、排水、内涝防治、防洪、
水的循环利用等人工水系统
海绵城市创建的涉及面
*涉及到每一个建设项目
3
海绵城市创建涉及面
概念
发展
案例
概念
发展
案例
概念
发展
案例
近些年来，逢雨必涝逐渐演变为我国大中城市的痼疾。人们首先声讨的是城市排水系统。
传 统 城 市
概念
发展
案例
城 市 排 水 建 设
在道路旁边打造一系列透水的、植栽多样化的低 洼区域“生态草沟”（bio-swale），能够生态滞留与 吸收雨水的浅凹绿地“雨水花园”（rainwater garden）,等。这些措施都能让场址内的雨水径流减速。
2
控制雨水径流速度
概念
发展
案例
在屋顶落水处放置收集雨水的“集雨桶”(rain barrel)等。
•
蓄排结合，是不怕水的花园
概念
发展
案例
•
示范工程控制范围内，67mm以 下日降雨可实现无径流外排，全 部滞蓄在区域内；小于33.55mm
北 京 奥 林 匹 克 公 园
• •
的次降雨量时，蓄水池收不到水
。奥运后年平均雨洪利用总量40 万方，外排量为8万方，排放到奥 运湖。收集的雨水主要用于绿化
、喷洒道路路面、冲洗广场以及
概念
发展
案例
北 京 奥 林 匹 克 公 园
嵌草石板汀步：工艺简单，施工方便，可适应 地基变形，石缝中植草，并很容易生长。
木塑地面：是以锯末、木屑、竹屑、麦秸、 谷糠、椰壳、大豆皮、花生壳、甘蔗渣、棉 秸杆等初级生物质材料为主原料，利用高分 子界面化学原理和塑料填充改性的特点，配 混一定比例的塑料基料，经特殊工艺处理后 加工成型的一种可逆性循环再生利用、健康 环保、形态结构多样的基础性材料。
什 么 是 海 绵 城 市？
即自然积存、自然渗透、自然净化的-海绵城市。水分特性是：-吸水、持水、 释水。力学特性是：压缩、回弹、恢复
海绵城市的要求
从生态环境的角度，要求城市建设和
发展与自然相协调，不污染环境，不破坏 生态，更要提升生态质量。
海绵城市的要求
从防洪减灾的角度，要求城市能够与 雨洪和谐共存，具有“弹性适应”环境保 护与自然灾害的能力。
4
非点状分布的污染源（如屋面建筑材料、建筑工地、 路面垃圾等）造成“面源污染”。
危害
概念
发展 从“尽快把水排出去”到“尽量把水留下来”
降雨 蒸发（腾）
案例
传统城市 “快排”
>80%
思 维 转 变
年径流总量（多年平均）
排放
降雨
下渗
蒸发（腾）
年径流总量（多年平均）
城市发展 “渗、滞、 蓄、净、用、 排
观灌溉等用途，相应地减少了对可 饮用水的消耗。
4
总述
概念
发展
案例
基于城市排水建设的发展，“海绵城市”的设想开始浮出水面。 美国的一些城市在若干年前就开始了 “海绵城市”的尝试。通过降低柏油路面的
宽度（即减少不渗水面积），在道路两侧设
海 绵 城 市
置生态草沟，以及开展关于自然排水系统的 生态教育等手段，实践城市排水的可持续性 设计。 数据显示，“以一般降雨强度（一年中 发生几率为50%的暴风雨）来设计的街道， 可以成功吸收98%的雨水径流量。”这个数 据意味着自然排水系统在设计、维护良好的 情况下，甚至有可能达到传统的排水效率。 同时生态草沟中的植物和土壤可以有效吸收 一部分污染物。
1
在城市里看海
概念
发展
我国下水道
案例
我国的下水道主要学习了前苏联排水的经验，排 水管口径小，不易应对骤增的大流量雨水。然而，如 果为了解决城市内涝问题，把目光完全盯着排水系统 的建设，反而有可能为城市环境带来更多糟糕的问题。
传 统 城 市
如宫殿般的日本下水道
到2008年，日本东京都对下水道管线是按照降雨 强度最高达到50毫米来设计的，但往往一些暴雨或台 风天气的降雨量什至会超过100毫米。不过值得一提
下凹式绿地：比周围路面或广场下凹50 ～100mm，路面和广场多余的雨水可经 过绿地入渗或外排。增渗设施采用PP透 水片材、PP透水型材、PP透水管材以及 渗滤框、渗槽、渗坑等多种形式。
概念
发展
树阵、树池
案例
为美观考虑，每棵树之间采用不透水铺
装，其中参合有透水的沟槽收集雨水，沟 槽由透水砖和透水垫层铺装而成，其下埋 设透水花管，将水汇集到收集管道收集后 引入专门的蓄水池存蓄，可用于绿地灌溉 。
• • • • •
基于水体自然净化的雨水利用 下渗为主，回收为辅 先下渗净化，再回收利用 留在地下，留在绿地，留在水系 标准高——2~5年一遇24小时降雨量（81151mm）
透水地面
灌溉
透水地面
渗滤沟
蓄水池
设计标准： 非透水铺装区域为2年一遇24h降雨 透水铺装区域、绿地及下沉空间等重点区域为5年一遇24h降雨
透水地面
北 京 奥 林 匹 克 公 园
树阵等绿地
下凹绿地 绿地比周围路面或广场下凹50～100mm ，路面和广场多余的雨水可经过绿地入渗或 外排。增渗设施采用PP透水片材、PP透水
城 市 排 水 建 设
3
各种方式收集雨水
概念
发展
案例
以上方式称为“可持续性城市排水法”（sustainable urban drainage）或“自然排水法”（natural
drainage）。
城 市 排 水 建 设
这样的处理方式可以有效地 控制雨水径流，减轻雨水径流污染，
并且收集储存的雨水还可以用于景
海 绵 城 市 建 设
延时滞留池 下沉式绿地广场
2
下凹式绿地与植草沟
居住区、工商业区LID设计
概念
发展
案例
海 绵 城 市 建 设
2
居住区、工商业区LID设计
概念
目标：
发展
人均≥20m2 绿地率≥40%，绿化覆盖率≥50% 透水性地面≥75%（其中下凹式绿地≥70%） 径流系数≤0.15
案例
海 绵 城 市 建 设
1
海绵城市
概念
发展
案例
保护原有水生态系统
*最大限度保护原有河湖水系、生态体系
低影响开发
*合理控制开发强度，减少对城市原有水 生态环境的破坏 *留足生态用地，增加水域面积，促进雨 水积存净化
什 么 是 海 绵 城 市？
*维持城市开发前的自然水文特征
恢复被破坏的水生态
*对传统粗放建设破坏的生态给予恢复 *保持一定比例的城市生态空间
填埋、河道大量采取硬质化处理等，城市原有的生态系 统受到了极大的扰动。 城市化之前，降雨时因为土壤的涵水缓冲作用， 大量的雨水并不会迅速汇入地下水系，河流的水位不容 易在短时间内大起大落。城市开发之后，裸露的土壤面
积大大减少，因为雨水无法渗入土壤而形成的在城市地
表流动的水流，被称之为“雨水径流”。
3
概念
发展
案例
雨量计
E—400m3
渗压计（6个） 流速流量仪（3个） D—400m3
北 京 奥 林 匹 克 公 园
• • • • • • •
透水铺装地面约17公顷 下凹式地形17公顷，滞蓄雨水，减少灌溉量 水系滞蓄16.5公顷 雨洪集水池9个，容积7200方 下沉花园蓄洪沟调蓄8000方 渗滤、收集管网长60多公里 雨水利用新组件研发，共安装560套
<40%
下渗减排 透水铺装、下沉式绿地 、生物滞留设施等
集蓄利用 蓄水池、雨水罐、湿 塘、雨水湿地等
排放
概念
发展
案例
城 市 排 水 建 设
采用透水材质铺设的“透水路面”（permeable pavement），在屋顶铺上土壤并种植低矮植物的“绿 屋顶”（green roof）等。
1
减少城市环境中不透水面积
概念
发展
案例
• 目标： » 透水性地面≥70%（其中下凹式绿地≥25%） » 径流系数≤0.5
海 绵 城 市 建 设
模块式雨水调蓄设施
地下雨水调蓄池
下沉式雨水调蓄广场
1
改造城市道路广场
概念
• 目标：
发展
案例
» 透水性地面≥75% » 绿地率≥30%（其中下凹式绿地≥70%） » 径流系数≤0.45