《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》(国办发[2015]75号)中提出的海绵都市建设目标是通过强化城市规划建设管理工作,充分发挥建筑物、道路和绿地、水体等生态系统,对降雨的自然吸收、缓释和蓄渗功能,通过合理调控降雨径流,达到天然积累、自动渗透、自然净化的城市发展方式[1]。“海绵城市”的工程建设,是一种跨学科、跨政府部门、跨专业的大信息系统,涉及建筑工程、城市给排水、规划、建筑、园林景观、交通、水文等各类学科,需要将生态学理念植入城市建设工程,严格遵循生态准则进行城市设计。国外和海绵城市相似的概念主要有雨洪控制措施(SCMs)、低影响设计(LID)、绿色基础设施(GI)、良好控制方式(BMPs)等,并且已有学者对此尝试了碳排放的研究[2-3]。2021年,乌鲁木齐市成功入围了全国首批20个系统化全域推进海绵城市建设的示范城市,明确了2023年实现乌鲁木齐市西北绿洲海绵示范城市的总体目标。1海绵城市碳减排系统化全域开展的海绵城市工程建设,是一种技术创新、复杂性、系统性兼具且需要长期持续进行的重要举措。值此“双碳”目标机遇期,通过积极响应“双碳”政策,将城市发展的战略与需求纳入海绵城市规划的全过程中,以此强化规划引领作用。采用天然渗透、自然积存、自我净化的方式治理城市生态环境,铺陈生态底色;以最新型的海绵减碳排技术,助力“碳达峰”;以良好生态格局增碳汇,促进实现“碳中和”。形成推动实行绿色低碳发展的合力,最终实现乌鲁木齐海绵城市建设与“双碳”目标协同达标。海绵城市碳减排建设是建立在低碳基础上实现雨水利用的可持续发展,在建成并投入使用时能够减少管理维护以及对于雨水处理等的碳排放,通过对海绵城市的低碳建设实现减少碳排放的目标[4]。在海绵城市的构建中引入低碳理念,可以节省城市自然资源、改造和维护自然环境,有效减少了城市化过程中产生的内涝问题,充分反映我国都市规划中讲究的顺应自然、因地制宜的特色,以及注重环境平衡的建筑设计观念和生态设计意识。2乌鲁木齐实现海绵城市碳减排的思路探索乌鲁木齐市地处温带大陆性干燥天气地区,属于资源型缺水城市,以干冷环境为主,降水较少,蒸发量大,平均降水量仅为50~200 mm。乌鲁木齐年平均降雪量远高于降水量,为保证保护水资源有效使用,有关专家为乌鲁木齐推出了“解渴良方”,即加大城市建设用水中回收再生水的比重,做好对少量降雨和雪水的回收使用工作,加速建成“海绵乌市”。我国干燥地区及干旱区域形成内涝的状况并不明显,但随着天气的改变所带来的气候变暖及降水增加态势,要在乌鲁木齐实现“小雨不积水、暴雨不内涝、热岛有改善、水域不黑臭”目标的宜居城市还有距离。所以建立可智能化调蓄降水的绿色城市生态乌市十分必要[5]。建设海绵城市有助于减少二氧化碳排放量,与“双碳”目标具有一致性[6]。乌鲁木齐实现海绵城市碳减排建设的思路可以结合新疆乌鲁木齐的地域特点,并参考海绵城市建设思路。可以从绿色生态、水资源利用、城市供排水管网等方面进行探索。2.1绿洲城市生态功能提升(1)绿地层次规划。改造的花园草坪在空间设计层次方面应起到蓄水调节的功能,根据从上到下的空间层次进行划分:冠层滞留,即草坪树种的冠层,能够滞留较多降雨,发挥高效的蓄水功能;土壤根际滞留,花园草坪根际部位,必须具有相应的土壤活力,根际发达才能加大对降雨的疏渗量,形成优良的土壤根际环境;地表土疏渗,园林绿地表土状况良好,与海绵城市建设效果密切有关,通过提高地表的植被层次,促使植被根系生长,有利于固定城市中的雨水。(2)景观绿地与园林工程方面。重视园林地形设计的先决条件,维护好园林内已出现的天然地貌、植物等,据此对公园景观绿地实施规划设计,在控制自然环境中充分考虑天然海绵体分布,合理整治园林周围的水池、水塘、湖面等,形成一定的路堤规模;绿地土壤和水体方面,在公园景观绿地的设计方面,通常强调降峰减流,在设计景观蓄水小坝时,必须结合实际状况,适当提高地下滞洪水池的面积以及公园景观绿地土壤和水体的总表面积;沉降型绿地,在绿地建设阶段,最关键的内容是土质与植被的选择,土质需要疏松透水,要采用黏性较好的土质,保证土质满足疏渗要求,在沉降型绿地中,因为常年处于淹水状态,必须种植二栖植物,满足短期洪涝的要求。2.2水资源利用效率提升(1)提升再生水资源利用效率。根据目前乌鲁木齐市情况,政府计划在海绵城市建设的同时逐步完善城市再生水管网建设,大量引入城市绿化、工业生产、景观和清扫保洁等所需要的再生污水,实现到2023年底城区生活污水的再生使用率超过45%的水平[7]。为了提高水资源的使用率,将进一步提高再生水资源的供给能力,推动再生水资源管网的建设,实现供给与用水渠道畅通。乌鲁木齐再生水系统如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.06.018.F001图1乌鲁木齐再生水系统(2)合理利用雨雪资源。乌鲁木齐年降雨量较小,雨雪均属于重要资源,应充分吸引地表径流,避免因雨水外排带来的冒溢现象,积极推行雨污分流、可再生水资源的合理使用以及一体化雨洪控制等手段,建立具有本地优势的城市水资源循环利用系统,促进绿色海绵城市建设。2.3城市供排水管网改造乌鲁木齐市现存冒溢点如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.06.018.F002图2乌鲁木齐市现存冒溢点破解城市污水管网在雨季冒溢的难题,将成为推动我国海绵城市碳减排工作的重点,要从系统的角度发现冒溢点成因,通过源头减排、过程控制、系统治理等不同的措施彻底解决冒溢问题。(1)源头减排。在项目建设初期,应对建设区域进行逐一调查,划分各区块的园林绿化要求、居民规模以及竖向标高,确定各区块的下凹型绿地、雨水公园、透水铺装以及调蓄水池的设计方案。通过科学合理的设计,将建筑措施连接成海绵体系,如屋面降水可以就近接入地面下凹的公园草坪和雨水花园,路面降水可通过植草沟转输到雨水花园内进行消纳,实现年降雨径流量的变数控化率指标,减少对径流量预测和面源污染的直接影响在源头减排的技术装备应用中,透水铺装覆盖较为普遍。根据透水铺装根据面层材质的不同,可分成透水砖铺装、透水沥青混凝土铺装和透水水泥混凝土铺装[8],均属多孔介质建筑材料。透水铺装主要应用在停车场、广场、人行道等车流量以及荷载较小的路段。由于透水砖铺装建设较为方便,通过减轻雨水对硬化铺装的侵蚀,促进降雨入渗补给地下水,实现峰值流量降低和降雨净化的效果。(2)过程控制。除源头减排外,海绵城市建设需要特别注意对降雨与污染在产汇流系统中的控制。雨污分流情况下,经初期弃流后的降雨径直流入天然水体中,最后污泥再和弃流降雨同步流入处理厂。为确保径直流入天然水体的降雨没有受到污染,且处理厂的地下水含量达到原设计要求,在区域内地的城市雨水管网建设、城市污水管网信息理论上均需要严格遵循原工程设计理念实施管理。在现实项目中,因前期工程设计环节各类不确定因素地制约,老旧城市的管网内易出现损坏、淤积、混接以及雨天时冒溢等现象。需要对城市横向排水管网实施有必要的检测与维修,应优先对管网内破坏、淤积和混接的位置作出初步勘察,再对管网内隐患区域作出精确定位并实施缺陷程度检测。破坏与淤积必须针对具体隐患状况以及实际的施工要求,通过管道清淤、局部或总体的非开挖修补或开挖维修等方法,加以修复。(3)系统治理。在水环保系统管理方面,依靠源头减排和过程控制可以减少大量的外来废物排入水体,但面对部分建设地区海绵建设覆盖不充分、设计方案考虑不足等问题。需要从内源整治、控源拦阻、生物活水提质、环境恢复等不同方面入手,以问题为导向,提供综合治理的新方法。在城市供水安全方面,管网的设置应根据城市降水特点,充分考虑给排水的基本要求以及城市防洪要求[9],相应提升管网过洪能力。针对雨天时会出现的河流顶托、排涝能力受限的地区,应通过设置排涝泵站的方法,改善城市水安全级别。3结语海绵都市的碳减排工程建设,必须充分考虑北部与南部地理环境差异。乌鲁木齐的气候特点是干燥、高寒、高纬度、冻土分布时间较多,海绵城市工程建设需要克服冻融、融雪剂和盐碱带等环境。乌鲁木齐市海绵城市碳减排建设,为我国“一带一路”的干旱地区发展提供参考与借鉴。通过绿地园林建设,提升绿洲城市生态功能;再生水资源、雨雪水资源利用,提高水资源利用效率,改善城市人居环境;通过供排水管网系统改造,解决雨季冒溢问题;建立“制度完善、措施适宜、机制健全”的管理体系,确保海绵城市碳减排建设有效落实。
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