期刊信息
 

刊名:智能城市
曾用名:现代生活用品
主办:辽宁省科学技术情报研究所
主管:辽宁省科学技术厅
ISSN:2096-1936
CN:21-1602/N
语言:中文
周期:半月刊
影响因子:0
被引频次:9440
数据库收录:
国家哲学社会科学学术期刊数据库;期刊分类:自科综合
期刊热词:
施工技术,建筑工程,城市,高速公路,建筑,施工管理,水利工程,智慧城市,建筑设计,大数据,施工技术,建筑工程,施工管理,大数据,城市,公路工程,物联网,城市轨道交通,BIM技术,人工智能,智慧城市,智能建筑,BIM技术,城市,BIM,城市建设,物联网,智能化,智能设计,城市规划,

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基于海绵城市视角的雨水型人工湿地公园研究

来源:智能城市 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2020-05-15 11:06

【作者】admin

【关键词】

【摘要】1 雨水型人工湿地公园概念解析 雨水型人工湿地公园,区别于一般水景公园和传统市政雨水设施。从生态学的角度,是一种介于陆地和水域的复杂生境;从城市的角度,是一种独特的公

1 雨水型人工湿地公园概念解析

雨水型人工湿地公园,区别于一般水景公园和传统市政雨水设施。从生态学的角度,是一种介于陆地和水域的复杂生境;从城市的角度,是一种独特的公园类型,具有公园的景观、休闲、科普价值;从海绵城市的角度,是一种城市绿色基础设施形式,具备雨洪管理的功能。

1.1 海绵城市

海绵城市是指城市能够像海绵一样,雨季时可以吸水、渗水、蓄水、净水,旱季时能将蓄存的水“释放”并加以利用,从而使城市具有适应环境变化和应对自然灾害的“弹性”。不同于传统灰色城市水利设施,海绵城市优先利用绿色生态措施进行雨水管理,达到“自然积存、自然渗透、自然净化”的目标。海绵城市的生态雨洪措施包括植草沟、雨水花园、湿塘、湿地、蓄水模块等不同尺度上的设施。

where tS iO2 , εS iO2 , εHi gh-κ, and F High-κ a re dielectric thickness of SiO2, dielectric constant of SiO2, and hi gh-κ dielectric respectively. F High-κ a nd FS iO2 are fitting parameters of SiO2 and hi gh-κ dielectric (HfO2) whose values are estimated as 1.5 and 0.95 respectively.

1.2 人工湿地

湿地是自然界最重要的环境资源之一。在调节水资源、降解污染、改善气候等方面具有不可替代的作用,因此有“地球之肾”的美誉。然而,由于人口增长,对湿地的破坏以及不合理开发使得湿地面积急剧萎缩。尤其是随着城市的急剧扩张,很多自然湿地功能退化甚至消失,因此人们提出了人工设计、建造和维护、模拟自然湿地生态运行系统的人工湿地,强化其净化功能,进行水资源调蓄以及水质净化的生态处理。1903年,世界上第一个用于污水处理的人工湿地系统在英国约克郡艾尔柏建成。

1.3 具有海绵功能的人工湿地公园

人工湿地公园是利用已退化的湿地或基地现有水文条件,通过人工干预,恢复或重建湿地生态系统,为城市发挥生态效益。相比较一般性的湿地公园,海绵城市框架下的雨水型人工湿地公园在提供生境、丰富物种、改善城市微环境的基础上,特别关注雨水的消纳、净化和回用,也被称为“雨洪公园”。

对于流域的自然状态而言,丰水期和枯水期的存在是自然现象,因此人工湿地系统应能够应对不同重现期的降雨情况。如南宁市那考河湿地公园的河边湿塘,有蓄洪和净化的双重功能,在平时小雨的时候净化雨水,大雨时能够淹没,削减洪峰。这种双重适应性设计,在植物配置上也有相应的要求,应根据设计滞水深度、雨水渗透时间、水污染负荷等条件,选择抗逆性强、根系发达、耐湿耐旱的植物种类。

随着人民收入的增加和生活水平的提高,人民的生活质量也大幅度提高,对动物产品和肉食品卫生提出了更高、更严的要求,因此,乡镇畜牧兽医站的工作重心又改变为以动物防疫为基础,以动物及其动物产品检疫为手段,全方位开展了“放心肉”工程,为人民群众的肉食品卫生,肉食品安全把关站哨,为保护人民身体健康,维护社会稳定作出了应有贡献。

2 雨水型人工湿地公园的“海绵功能”运行机制

2.1 削弱径流洪峰机制

(4)生物物种引进。修复或重建湿地生态系统一般首先需要对地形进行适当改造,恢复植被群落,最后再引进生物种群。构建湿地生态必须遵从生态原则。比如引入本土物种并遵循自然的规律调节动植物的生息繁衍、利用食物链来保持各物种的生态平衡,避免使用农药等有害化学药物对环境的侵害、合理预测和利用湿地生态承载力等。

2.2 污染治理机制

人工湿地是以人为设计、施工的生态设施模拟自然湿地这一复杂的生态系统。在对人工湿地系统进行设计时,遵循生态学的原理至关重要。

2.3 雨水资源再利用机制

在设计中需要根据基地的自然水文条件来选择适宜的生态调蓄设施,实现对雨水的调蓄和资源化回用。宜优先采用具有调蓄空间的景观水体,如雨水花园、雨水湿地、湿塘等生态调蓄设施,通过模拟自然湿地的布局和功能,起到雨水调蓄、水质净化的作用。当生态蓄水设施的调蓄容量无法满足调蓄要求时,可以通过设置蓄水池、蓄水桶等人工蓄水设施增加蓄水能力,也可以采用设置渗透井,铺设渗透管的方式收集雨水资源。初期雨水进行集中过滤、消毒后可用于绿化浇灌用水、公园路面清洁、厕所冲洗及消防用水等。

3 雨水型人工湿地公园设计要点

3.1 遵循生态学原理

人工湿地一般由五个元素构成:(1)水;(2)饱和基质:如砾石、砂和土壤,还有矿渣、煤渣和活性炭等。这些基质可以为微生物的生长提供稳定的依附表面;(3)水生植被:适于在湿地基质中生长,并具有较强净化能力的植物,如灯芯草、香蒲、芦苇等;(4)动物:如鱼类、水禽等;(5)微生物种群。人工湿地中水质净化的基本过程是:在基质上种植具有较强吸附和吸收污染物的湿地植物,当污水流过人工湿地时,首先经过透水基质的过滤作用,再通过植物根部多种微生物的分解活动,将污染物进行分解、吸收、转化和利用,净化水质。

“道”是什么?老子在《道德经·第一章》指出:“道可道,非常道;名可名,非常名。无名,万物之始,有名,万物之母。故常无欲,以观其妙,常有欲,以观其徼。此两者,同出而异名,同谓之玄,玄之又玄,众妙之门。”

(3)植物配置。植物的选择应遵循以下原则:①优先选用本土物种,本土植物对当地气候、土壤有很强的适应能力,减少了后期维护的成本。②选用根系发达、净化能力强、抗风能力强的植物,充分发挥植物对于雨水污染物的去除和降解作用。③选用既能耐涝又有一定耐旱能力的植物。例如雨水花园会出现满水期与枯水期交替的现象,因而配置的植物既要能耐湿,又要有一定的抗旱能力,才能保证其存活率。设计中还要通过不同植物的搭配,形成稳定的植物群落,发挥最佳的净化能力,展现出良好的景观效果。

湿地公园的建设应突出生态优先的理念,尽量采用本地植物,以及低维护、生态效益高、适应性强的植物品种。材料选择上优先使用经久耐用的易维护材料,或石材、木材等自然材料,凸显野趣,以形成与城市环境具有差异性的湿地景观。应注意在某些情况下,一些看似生态的自然材质如竹木等,如果选用不适宜,会增加维护成本,反而不如采用钢材等更耐久、更便于施工的材质具有生态性。如杭州某湿地公园主要采用了耐候钢板,从后期维护角度来看,相比竹木等自然材质更为经济。

选择研究对象时主要考虑了以下4个方面的因素,即年龄、教龄、学历、所教学生。研究对象的基本情况,如表1所示。

(1)选址:园址应选择本身具有湿地特征的基地,或自然条件符合湿地的生物、水文、土壤三要素的地段,并应该依据水文特征来推演湿地范围,避免出现诸如采用防渗池低或建成后大量人工补水的伪生态设计。

湿地公园一般具有大面积的绿地和景观水体,可以消纳一定城市区域内的雨水。在竖向设计中,通过地形和地表的设计,可以进一步降低径流速度,削减洪峰。比如通过控制地形的坡度,延长地表雨水的径流路径,减缓径流速度,从而延长了雨水下渗的时间,增加了渗透量。也可以通过设置坑塘级差,消减洪流。例如广州大观湿地公园在原有湿地基础上,按照防洪要求计算后,依地势设置7个小水塘,每个水塘深约1~1.5 m,形成具有落差的“海绵泡”。这些高低错落的“海绵泡”,起到阻缓减弱地表径流,避免产生洪流的作用。

3.2 水弹性设计

这种将城市雨洪管理基础设施、公园和人工湿地的生境相结合,进行协同整合和统筹建设的雨洪公园,国外案例有美国布鲁克林大桥公园、德国柏林波茨坦广场、西瓦斯工厂文化园区、苏塞公园湿地区域等。我国目前已建成的雨水型人工湿地公园有天津桥园湿地公园、广州大观湿地公园、南宁市那考河湿地公园、哈尔滨群力雨洪公园等。

3.3 低技术、低维护

(2)总体布局。与一般的水景公园不同,人工湿地公园中为避免外界活动对重点保护湿地区域的干扰,一般利用设置缓冲区域的方式限制人的活动、阻滞地表径流中的污染物,避免径流携带过多营养物质进入水体等。缓冲区需要有一定的宽度。研究表明,30 m以上的植被带宽度能有效过滤污染、控制河岸水土流失。植被带宽度在60 m以上的可以满足动物迁移和生存繁衍的需要,有效保护生物多样性。

3.4 注重科普教育意义

人工湿地模拟自然湿地,为科研人员提供了研究平台,同时也是提升公众生态观念的良好场所。例如成都活水公园展示了府南河水流经厌氧池、流水雕塑、兼氧池、植物塘、植物床和养鱼塘等设施,经过物理、化学、生物共同作用,实现水质净化的过程,成为环境科普的教育平台;同时,通过几十个监测采样管对水质、动植物、微生物进行采样分析,为研究生物多样性和湿地系统提供了科研平台。

3.5 注重后期维护、监控水质安全、防范生态风险

相较于传统人工湿地,补充水源的水量水质都是可知的,雨水型人工湿地其水质水量跟随降雨情况存在瞬时性和周期性。例如雨水径流中的污染物,受前期晴天天数、大气污染程度、下垫面污染物积累量等多方面因素影响,造成雨水径流水质的不可控性。有研究通过检测验证了城市暴雨径流携带的各类污染物均是地表V类标准的数倍。而湿地不能无限制地吸附和处理污染物,一旦超过了湿地生态系统的限度,将会导致二次污染甚至人工湿地生态系统的消亡。因此要充分意识到人工湿地在雨洪管理过程中的复杂性和不确定性。

选煤厂的生产费用包括两部分:一是生产成本(由固定成本和流动成本组成);二是处理废气的成本。若生产者不治理污染,社会将会付出成本。从微观角度而言,由于大气污染所造成的社会成本与企业成本相背离而引起的经济效益的损害是普遍存在的。所以,如果人们只顾眼前利益,盲目地降低生产成本所造成的巨大隐性成本是无法估量的。因此企业节能减排是发展低碳经济的必然。

人工湿地需要持续而有效的人工检测和干预,把生态风险降到最低。根据《城市污水再生利用景观环境用水水质(征求意见稿)》,用于营造人工湿地的环境用水应满足一定的水质指标值。在水质不能达标时,应采用如潜流湿地或封闭式的曝气塘等工艺,避免形成自由表面流并避免与人体接触。在与人接触前,应对水质进行监测,充分保障水质安全。

4 结语

随着我国海绵城市理念的扩展,利用人工湿地作为雨水调蓄和净化的空间,雨水回用缓解城市水资源问题,同时发挥湿地公园保护生物多样性、生态教育、观光休闲以及形成城市生态景观系统的作用,将成为湿地公园建设的综合功能目标。但是对这种复杂生态设施的设计还有待于通过设计、园林、市政、生态、环保等跨专业的合作,不断摸索,并以量化的方式总结经验,形成系统性研究,方能最大限度地发挥人工湿地公园的生态效益和社会效益。

参考文献

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[4]严军.基于生态理念的湿地公园规划与应用研究[D].南京:南京林业大学,2008.

[5]魏海琪.海绵城市背景下的城市人工湿地设计研究[D].北京:北方工业大学,2017.

[6]高江菡.城市湿地公园设计探究[D].北京:北京林业大学,2014.

作者简介:王明洁,工程师,研究方向为公共建筑、城市设计、校园规划。

基金项目:国家自然科学基金青年科学基金项目资助(51708225);华南理工大学研究项目“基于低影响开发理念的‘海绵校园’规划设计研究”

文章来源:《智能城市》 网址: http://www.zncszz.cn/qikandaodu/2020/0515/345.html

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