生态工程技术在工程建设领域中的应用

生态工程技术在工程建设领域中的应用

[摘要]文章从生态工程技术以及在其设计中遵循的几个基本原

则出发，结合相应工程实例，介绍了生态工程技术在市政雨水排放系统中的运用情况。该技术自身发展的同时也大大促进了大量新技术、新材料的产生和推广运用。

[关键词]生态边沟；道路雨水；新技术；雨水渗透

前言

传统的市政雨水排放系统存在许多弊端：水单向流动、“随用随弃”，这样容易对水资源造成重大浪费；另外，如果直接或间接将未加任何处理的市政初期雨水排放至河流，势必会严重污染地表水和地下水，最终危害人们的生存条件。

近年来，我国城市水涝灾害频繁发生，呈现出“城市越大、排水设施越完备，其水涝灾害更加严重”的异常现象。伴随着城市化产生的不透水地面和地下排水管网都是以尽快汇集与排除地面径流

为目的，进而加速了市政雨水汇集与各条河流，从而使河流迅速形成洪峰流量，最终给低洼地造成更大的压力。不透水地面使雨水下渗量大为减少，大部分雨水成为地面径流，导致地下水无法得以补充；另一方面，地表水日益受到严重污染，为满足水需求量的增长，人们不得不大量开采地下水。这双重的逆向反差致使地下水位大幅下降，进而引起地基承载力减弱和地面沉降。现有的道路雨水排放系统已经与大规模城市化发展不相适应，强烈地干扰了城市原有的

水文生态系统，破坏了自然的水循环。

1 生态工程技术的观念

生态工程技术排水系统是运用生态系统原理和生态设计原则，如种群匹配原理、物质多层次分级利用原理等，从道路的使用材料开始，系统全面地修建道路和合理设计雨水排放系统。依靠土壤、植物以及微生物组成的生态系统来净化雨水，既能满足道路雨水的快速排放的目的，又能充分保护城市生态水文的循环，保持城市的自然生态性。最终取得良好的社会、经济效益，从根本上杜绝了城市初期雨水对资源环境的污染破坏。另外，道路生态排水系统立足于保证市政道路结构稳定以及满足河流行洪排涝要求，与周围环境相互协调、共同发展，保证了社会经济的可持续发展，维持了生物动态平衡。

2 生态工程技术遵循的生态原则

基于生态工程方法的雨水排放系统设计，必须符合自然生态系统的特殊性，即要充分考虑自然生态系结构以及运作过程，将自然作为设计的一个共同和兼容的部分。所以，在设计过程中必须遵循以下几个主要生态原则：

2.1 多样性及复杂性

缺乏多样性的生态系统，如单一树种、草种、缺少空隙的栖息地等等，都将会因减少结构性及功能性的多样化导致生态应变力降低，致使容易失败或受害。所以，必须尽可能地维持生态系统的多

样性，才能保持生态系统的最大生态应变力和自律活动。

2.2 物质与能量的循环

生态系统中物质与能量的交换机流动，形成环状且永久的循环圈。工程设计中要着重注意其循环的路径、再生性和退化情形，不能对物质与能量循环构成不利的干扰或阻断与改变。

2.3 适当的面积

最小的面积限制是保持生态系统的运作畅通、维持各物种的最小存活数量及族群的需要。同时，不同用途的土地之间也应有其最适的面积比例。而事实上，最适面积比例常常因工程人员以及地方行政的环境伦理和价值观而产生偏差或被扭曲。

2.4 可持续性

认真贯彻执行生态原则，则所有自然的真、善、美皆可以永存。尤其是美，它代表着各种因子持续生存和共同进化的综合性指标。自然的美，自然而然，不需人工修饰，能够超越社会价值评语，令人心旷神怡。所以，在工程设计时，不可不注意。

2.5 混沌

混沌是大自然特殊之一，乱中有序也是它的特征，混沌或不预测的小干扰虽对局部生态系统会产生暂时的影响，但它们最终会慢慢融入系统平衡和循环中。工程设计时只要掌握大方向，则短期的一些小于扰的改变，是不会影响整个生态系统工程设计的。

3 生态工程技术在工程建设领域中的应用

当前，各类工程建设领域中广泛运用的生态排水技术主要有以下几类：

3.1 生态溪沟系统

生态溪沟是指在市政景观设计中借助新型利料，在道路雨水排放系统设计中考虑雨水渗透，充分合理地利用雨水，涵养地下水源。生态溪沟雨水排放系统设计主要分为管道引蓄和径流引导两方面。管道引蓄是指对地下潜流雨水的利用和疏导，径流引导则是指对地面上径流雨水的利用和疏导。波特兰会议中心的“雨水园”有效地解决了雨水排放以及初步净化的问题，并且赢得了波特兰2003年度最佳水资源保护奖。“雨水园”立足于雨水利用和净化，将雨水管理和景观设计成功结合，雨水是溪流景观中的主要水源，屋面雨水收集系统将会议中心屋顶的雨水通过4个雨水管汇集到“雨水园”中的人工溪流里，同时，广场上的径流也通过管道引蓄到人工溪流中。在整个水体流动的过程中，溪流中的湿生植物以及沙石能够将雨水层层净化，每段溪流都联系着一系列的浅滩和水池，均能够滞留雨水。当雨水集满水池后，就从水池中溢出跌落到另一个水池中。水池和溪流底部的渗透结构，既能延缓雨水的冲刷又能使雨水充分下渗。当雨水量不大时，雨水大部分都将渗入到地下。

3.2 雨水集蓄系统

澳大利亚许多新开发的居民点附近的人行道、停车场均采用了透水性强的地砖，并且在地下修建蓄水管网。雨水收集后，先被集中

收集到第一级人工池中过滤和沉淀，然后，经第二级池子化学处理，除去部分污染物，最后在第三个养鱼并种有类似芦苇的植物池塘中进行生物处理。经过处理过后的雨水就可以送到工厂作为工业用水直接利用。在新建的居民点，大多数家庭里都拥有两套独立的供水管道系统，一个是负责提供日常生活所需饮用水的普通自来水管道系统，另一个是供应洗车、浇花和冲厕等用途的回收水利用管道系统。并且在新建的道路上，即两旁的树底下均预留了大量积水孔。这样，道路上的雨水并不是排入下水道，而是通过积水孔被存蓄到树底下的积水池。

3.3 蓄水地面系统

“蓄水地面”系统主要是利用人行道、车道以及停车场的地下空间，滞留并贮存雨水，即在具有适当强度的、多孔以及可渗透的路面下依次铺设砾石层和土工织物，在下面以干净的塑胶的蜂窝状材料或碎石作为基底蓄水层，并用透水性很小的土工膜将其结构包围起来，收集的屋面雨水与地面雨水一起作为建筑物中水管道的水源，用于厕所冲洗水。

3.4 道路雨水渗透系统

该系统主要采用铺设人工透水地面来降低雨水的径流系数，以此来控制雨水径流量。人造透水性地面系指各种人工材料铺设的透水地面，如多孔的草皮砖、碎石地面以及透水性混凝土路面等。自2006年6月起，截止2008年9月，奥运场馆大量采用仁创生泰砂基透