海绵城市建设实施方案研究-海绵城市设计案例分析.ppt

海绵城市设计研究方案案例分析北京缺水！华北缺水！中国缺水！我国人口是世界人口的20%，但中国的淡水资源仅有世界的10%不到，而且这其中的75%已经污染了；七大水系中，不适合做饮用水源的河段已接近40%。中国的三分之二城市缺水，整个华北平原的地下水位都在下降，北京地下水下降的速度是每年1米左右。中国正试图通过建设大规模的引水设施，解决北方城市缺水难题南水北调工程为城市“解渴”但中国城市真的缺水吗？城市内涝等由积水而引起的灾害已成为困扰城市的严重问题我们到底需要什么样的治水方式？自然的智慧水的大生态循环万物相生万物相生 和谐共处和谐共处的自然理水方式的自然理水方式天人合一，道法自然古人的智慧老子指出，“天”与“人”皆同源于“道”，因而是统一的。他说：“人法地、地法天，天法道、道法自然”。既然人和天都产生于自然生成这个同一过程，因此，人的一切行为活动包括治水也应该将遵循自然规律，并以之其作为行为准则。传统的智慧宏村：浣汲未防溪路远，家家门前有清泉巍峨苍翠的雷岗为牛首，参天古木是牛角，由东而西错落有致的民居群宛如庞大的牛躯。引清泉为“牛肠”，经村流入被称为“牛胃”的月塘后，经过滤流向村外被称作是牛肚的南湖。人们还在绕村的河溪上先后架起了四座桥梁，作为牛腿。这种别出心裁的科学的村落水系设计，不仅为村民解决了消防用水，而且调节了气温，为居民生产、生活用水提供了方便，创造了一种浣汲未防溪路远，家家门前有清泉的良好环境。全村现保存完好的明清古民居有140余幢，古朴典雅，意趣横生。“这种别出心裁的科学的村落水系设计，不仅为村民解决了消防用水，而且调节了气温，为居民生产、生活用水提供了方便，创造了一种浣汲未防溪路远，家家门前有清泉的良好环境。全村现保存完好的明清古民居有140余幢，古朴典雅，意趣横生。“传统的智慧“支穿曲渠，吐纳交贯，舟揖旁道，井邑罗络未有如吴城者，故虽号泽国而未尝有溺之灾”苏州城：河网密布、纵横交织因太湖地区地形四周高仰、中间低洼，苏州城内修建大量塘浦以使高地有灌溉之水，而低地筑堤作围可以防洪排涝。由此“低田常无水患，离天常无旱灾，而数百里之内，常获丰熟”。吴郡记载“或五里七里而为一纵浦，又七里或十里为一横塘，因塘浦之土以为堤岸，使塘浦阔深，堤岸高厚，则水不为害，而可是趋于江也。”传统的智慧徽州民居：四水归堂徽州民居依山傍水而聚，顺应地势建造村落，天井作为重要的组成部分，也少不了水系的融合。天井中排水道与巷道中的排水道相连，利用山势的坡度，造成水系的落差，溪水常年流动，建筑与水系一静一动。人工水系网络既有利于生活、生产，也便于防火、调节小气候、净化空气、美化环境，极具生态功能。徽州古民居独具特色的天井也与水系密切相关，既利于污水排走，又能收集雨水中华的传统智慧给予我们的启迪尊重环境因素与自然规律，做到天人合一、道法自然国际思潮低影响开发模式是上个世纪90年代末，美国提出的一种较为先进的雨水管理模式，其原理是通过分散的、小规模的源头控制机制和设计技术，来实现对暴雨径流的管理和控制。低冲击开发模式的基本目标是使区域开发后水文状态尽量接近开发前的状态，不增加地表径流量。LID 低影响开发模式LID的核心雨水调蓄方式包括入渗、蒸发、滞留、蓄集等，采用的基本措施有生物滞留带、绿色屋顶、植草沟、雨水花园、储水池等。lLID技术可以减少约30%-99%的暴雨径流并延迟大约5-20分钟的暴雨径流峰值；lLID技术可有效去除雨水径流中的磷、油脂、氮、重金属等污染物，并具有中和酸雨的效果，是可持续发展技术的核心之一。lLID能将雨水大部分留在原地以回补地下水，变雨水成为资源。海绵城市会呼吸的城市1.1 海绵城市概念1.2 海绵城市五个原则1.3 海绵城市两大途径1.4 海绵城市四种角色1.5 海绵城市四大指标1.6 海绵城市八大技术1海绵城市就是比喻城市像海绵一样，遇到有降雨时能够就地或者就近吸收、存蓄、渗透、净化雨水，补充地下水、调节水循环；在干旱缺水时有条件将蓄存的水释放出来，并加以利用，从而让水在城市中的迁移活动更加“自然”。海绵城市源头分散、慢排缓释1.1 概念定义维持场地开发前后径流不变核心目标：雨水总量控制目标应以开发建设后径流排放量接近开发建设前自然地貌的径流排放量为标准。刚柔并济、双管齐下海绵城市的建设，强调优先利用绿色、生态化的“弹性”或“柔性”设施，并注重与传统的“刚性”工程设施进行有效衔接。通过“刚柔相济”，建立和完善城市的“海绵体”，强化对城市径流雨水的排放控制与管理，从而实现缓解城市内涝、削减径流污染负荷、提高雨水资源化水平、降低暴雨内涝控制成本、改善城市景观等多重目标，最终为城市构建起可持续、健康的水循环系统。海绵城市1.1 概念定义末端雨水快排模式海绵城市处理模式区域层面：生态系统保护与恢复对城市原有生态系统的保护。最大限度地保护原有的河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等水生态敏感区，留有足够涵养水源、应对较大强度降雨的林地、草地、湖泊、湿地，维持城市开发前的自然水文特征，这是海绵城市建设的基本要求；同时生态修复已被破坏的自然环境和生态调蓄空间。城市层面：低影响生态开发按照对城市生态环境影响最低的开发建设理念，合理控制开发强度，在城市中保留足够的生态用地，控制城市不透水面积比例，最大限度的减少对城市原有水生态环境的破坏，同时，根据需求适当开挖河湖沟渠、增加水域面积，促进雨水的积存、渗透和净化。1.3 海绵城市两大途径海绵城市区域层面：生态系统保护与恢复区域层面应识别河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等重要的生态基础设施，并加以保护和修复，以留出足够的雨水涵养和生态调蓄空间。1.3 海绵城市两大途径河流湿地湖泊城市层面：低影响生态开发1.3 海绵城市两大途径四种参与角色规划从业者：设计者EcologyatCulturalLevel运营单位：养护者EcologyatNaturalLevel社会公众：支持者EcologyatTechnicalLevel政府：统筹者EcologyatPhilosophicalLevel1.4 海绵城市四种角色四大指标率下凹式绿地率下凹绿地面积/对应地块绿地总面积绿色屋顶覆盖率绿色屋顶面积/建筑屋顶总面积透水铺装率透水铺装人行道、停车场、广场面积/人行道、广场、停车场总面积下凹绿地率50%（新城建设中）透水铺装率50%公共区域 70%绿色屋顶率20%50%下垫面径流系数一定汇水面积内径流量与降雨量的比值城市建筑密集区0.600.85城市建筑较密集区0.450.6城市建筑稀疏区0.200.451.5 海绵城市四大指标1.6 海绵城市八大技术城市下垫面略水系河道建筑场地绿地公园道路广场植被缓冲带+生态河床水系河道主要利用滨水的乔木、灌木、草本构建的不同植物群落带以及水岸的土壤、砂石等渗透性材料对雨水进行生态管理，在雨水径流最终注入水体前完成对雨水径流减速、雨水渗透减量、雨水过滤净化的作用。功能作者宽度(m)功能及特点水土保持GillianmJW;30截获88%的从农田流失的土壤CooperJR80-100减少50%70%的沉积物Rabeni23-183.15美国国家立法,控制沉积物Erman30控制养分流失防治污染PeterjohnWT等16有效过滤硝酸盐CooperJR30控制N.P的流失其他BrazierJR11-24.3有效的降低环境的温度510Erman30增强低级河流河岸稳定性SteinblumsIJ23-38降低环境的温度510Budd15控制河流浑浊BuddWW11-200为鱼类提供有机碎屑物质生物多样性：100-200米水土保持：80-100米防治污染：30-50米降温等生态方面：200米建筑场地建筑场地屋顶雨水污染程度轻，可通过收集、净化之后存储起来，供社区绿化灌溉、浇洒道路、冲洗厕所以及车辆清洗等使用。常用的措施包括屋顶绿化、雨水花园和雨水池。绿色屋顶+垂直绿化雨水花园+雨水收集池下凹绿地+生态滞留塘+雨水湿地绿地公园绿地公园绿地公园常用的调蓄措施包括下凹绿地、雨水湿地和生态滞留塘，其可通过自然滞留、土壤渗透控制地表径流、推迟洪峰时刻，达到消减径流的目的。同时滞留设施中含有大量的湿生植物，因此可通过植物吸附以及物理沉淀等机制去除污染物，达到水体净化目标。植被草沟+蓄水池+透水地坪道路广场道路广场绿地公园常用的调蓄措施包括下凹绿地、雨水湿地和生态滞留塘，其可通过自然滞留、土壤渗透控制地表径流、推迟洪峰时刻，达到消减径流的目的。同时滞留设施中含有大量的湿生植物，因此可通过植物吸附以及物理沉淀等机制去除污染物，达到水体净化目标。海绵城市的构建关键在于不断提高“海绵体”的规模和质量1对原有的海绵体进行有效保护通过科学合理划定城市的“蓝线”、“绿线”等开发边界，最大限度地保护原有的河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等“海绵体”不受开发活动的影响，维持城市开发前的自然水文特征。2要逐步恢复和修复已受到破坏的“海绵体”要综合运用物理、生物和生态手段，使受到破坏的绿地、水体、湿地等“海绵体”的水文循环特征和生态功能逐步得以恢复和修复，并维持一定比例的生态空间。3在城市开发建设过程中要创建一定规模的“海绵体”在城市建设中优先采用具有渗透、调蓄、净化等“海绵”功能的雨水源头控制和综合利用设施，提高“绿色”基础设施建设比例。同时，根据城市排水防涝的实际需求，适当开挖河湖沟渠、扩充水域，以促进雨水的调蓄、渗透和净化。案例实践海绵城市规划2.1陈家镇国际实验生态社区2.2临港新城综合区2.3郑州东站金融创新集聚区2陈家镇国际实验生态社区临港新城综合区郑州东站金融创新集聚区生态海绵社区低影响开发雨水系统生态水环境构建弹性水公园国际生态海绵社区Oneness of Heaven and Human:Conventional Wisdom of陈家镇是崇明岛近期开发建设的重点地区以及主要展示窗口，已确定为国家第二批发展改革试点镇，未来将是一个具有国际先进水平的“国际实验生态社区”，具有重要的意义。同时场地于夏秋两季受台风影响较为频繁，且台风侵袭时常伴有暴雨洪涝灾害。所以我们希望通过一系列LID措施，将其打造为具有一定国际影响力和前瞻性的陈家镇国际实验生态社区案例实践 一陈家镇现状水文状况陈家镇开发前土地利用形式主要包括稻田、灌渠、水体和村庄等，经测算原始地表径流量约占年总降雨量的28%，这也间接说明场地大量的灌渠和水田对雨洪滞蓄起到了重要作用。原始雨水径流系数:0.28（2年重现期24小时降雨流量为设计标准）雨水径流控制率：100%类别比例径流系数村庄5.18%0.45水田70.15%0.25水体5.49%1.0灌渠15.18%0.15其他4.00%0.6总用地100%0.28陈家镇海绵系统规划布局生态滞留塘非下凹绿地径流方向中心雨水花园社区绿地雨水分区单元雨水调蓄箱下凹绿地蓄水池城市河道植被草沟十字双轴、内外双环的水系布局源头分散、系统布局的调蓄机制陈家镇雨水生态循环过程建筑屋顶城市道路城市广场城市绿地城市河道自然驳岸植被草沟生态滞留塘蓄水池单元雨水调蓄箱加组团中心雨水花园+溢流溢流溢流蓄水池过滤器屋顶绿化雨水管网雨水管网回用建筑屋顶雨水生态调蓄措施集中设置，模块组合雨水收集，生态滞蓄建筑屋顶雨水技术主要为单元雨水调蓄池和组团中心雨水花园，规划建议采取集中设置（0.5-1万平设置一个雨水箱，一个社区一个雨水花园。于组团核心位置结合绿地设置中心雨水花园，功能组成一个系统的雨水网络。道路雨水生态调蓄措施生态式5m植草浅沟生态式3m植草浅沟生活式2m植草浅沟社区绿地城市河道公共绿地分级设计，系统组合充分利用道路绿化带和隔离带设置植草浅沟，进行径流消减和水质净化。结合道路性质，一般布置方式有三种：生态式，蓄水式以及生活式。生态效益：1、消减区域内的地表径流量2、净化道路初级雨水地表径流3、保证生态河道健康水质4、减少城市道路植被灌溉量慢行道植草浅沟铺装绿地快速路蓄水式社区道路生活式城市主路生态式生态式4公顷生活式1-2公顷可调蓄道路全部地表径流道路雨水生态调蓄措施十字双轴，内外双环绿道成网，水绿交融规划对现状河道水系进行梳理，结合城市绿廊形成水绿交织的生态网络基底。依托良好的自然景观资源，构建点线面结合的绿化景观体系，营造富有特色的空间。自然驳岸率50%水面率10.85%生态滞留塘10公顷可调蓄绿地河道全部地表径流绿地河道雨水生态调蓄措施海绵指标控制导则1径流系数控制导则为更好的指引规划与实践操作，本案从用地性质出发，提出了详细的地表径流系数控制导则。建议组团用地在0.5-0.6之间。2下凹绿地率、透水铺装率、绿色屋顶率基于陈家镇国际低碳实验社区的构想，规划建议提高场地绿地率，大力推广可渗透材料，提高透水路面、透水铺装比例，降低开发后场地雨水地表径流系数，增大雨水下渗率，降低对城市水循环的影响。3单元面积控制容积基于零地表径流目标构想，该海绵系统不同机制需要相应的单元调蓄容积以内部消解场地雨水。陈家镇海绵系统控制导则用地径流系数控制 Runoff coefficient组团用地0.5-0.6左右组团用地整体地表径流系数降低至0.5-0.6左右，引导50%左右的雨水可持续下渗，以回补地下水资源。基于上述综合措施，将陈家镇国际低碳社区的综合地表径流系数控制在0.52左右，保证年降雨的48%可回渗。类别代码用地比例建议地表径流系数I类II类居 住 用 地 (R)一类居住居住用地4.46%0.50二类居住居住用地21.77%0.60其他服务设施用地4.06%0.45商住混合用地18.83%0.60公共管理与公共服务设施用地(A)4.78%0.50交通设施用地(S)道路用地(S1)16.32%0.60公交场站用地(S4)0.08%0.45绿地(G)18.69%0.15市政设施用地(U)0.17%0.60水域(E1)10.85%0.80综合100%0.52城市规划用地径流系数控制导则为更好的指引规划与实践操作，本案从用地性质出发，提出了详细的地表径流系数控制导则。城市雨水措施示意图陈家镇海绵系统控制导则城市下垫面比例/面积I类II类开发组团绿地绿地率50%下凹绿地15%非下凹绿地85%城市绿地公共绿地下凹绿地50%-70%非下凹绿地30%-50%其他绿地生态缓冲带30%防护林带70%城市道路道路透水地面40%停车场透水地面70%广场铺装广场铺装透水地面60%建筑屋顶屋顶绿化率30%-50%城市河道河道自然驳岸、基底比例50%指标率控制 Runoff coefficient不同下垫面管控导则提高绿地下凹率规划设置50%-70%的下凹绿地，不仅可以控制本身的雨水，还可调控场地其他部分溢流雨水，同时可消减100年一遇绿地本身全部地表径流。基于陈家镇国际低碳实验社区的构想，规划建议提高场地绿地率，大力推广可渗透材料，提高透水路面、透水铺装比例，降低开发后场地雨水地表径流系数，增大雨水下渗率，降低对城市水循环的影响。提高道路铺装渗透率建议广场铺装透水比例达60-70%，城市道路达40-50%，以综合调控硬质地面的雨水下渗率。提高屋顶绿化率建议规划屋顶绿化率达30%-50%，以生态过滤初级雨水，减少初级弃流。单元面积控制容积 Complex technology技术雨水设施总量单元面积容积分散源头式雨水措施道路植 被 草沟2.5万m深50-55cm，平均1公顷道路对应600m的植草浅沟绿地生 态 滞留塘10万m平均深100cm，1公顷的绿地对应1200m的生态滞留塘建筑屋顶组 团 中心 雨 水花园5万m深75cm-100cm，平均1万建筑用地设300m雨水花园单 元 雨水 调 蓄箱8.5万m平均1万建筑用地设700m调蓄箱屋 顶 绿化率30%广场蓄水池2万m平均1公顷广场设200m蓄水池单元面积控制容积基于零地表径流目标构想，该海绵系统需要储蓄除下渗外全部的地表径流，年均约为260万吨。其中道路植草浅沟需调蓄23.5%，组团雨水设施需调蓄60.5%，公共绿地需调蓄10%，广场铺装需调控6%。陈家镇海绵系统控制导则碳汇经济效益回用雨水收集量及分配量回用雨水经济效益估算总 量：年均雨水收集总量为265万吨分配量：40雨水渗入地下 30雨水作为景观灌溉用水 30%雨水作为市政工程用水1.景观灌溉节省费用=600万元2.市政用水节省费用=500万元3.排水设施节省费用=550万元总计回用雨水收益约为1650万元碳汇经济效益=100万元年均经济效益1750万元陈家镇海绵系统效益估算生态水环境上海临港新城综合区弹性水公园案例实践二环形水系结构优化水面率和水网密度提高生态水廊道规划生态水廊道规划健康水质保持规划盐碱地生态改良措施弹性水公园规划郑州东站金融创新集聚区案例实践三生态廊道规划低影响开发系统生态廊道规划生态廊道碳汇分析低影响开发系统世博会最佳实验区海绵建设实践3城市最佳实践区位于世博会围栏区的浦西E区，同时邻接世博园区的陆上和水上门户，基地面积约为16.85公顷，包括南北两个街坊，将用人行天桥加以连接。20132013年年6 6月成为亚洲首个月成为亚洲首个Leed-NDLeed-ND铂金级预认证示范街区。铂金级预认证示范街区。世博期间基地总平（北区）：创新和文化创意交流区（南区）：城市创意体验活力与展示区上海设计中心：上海设计中心：北楼（阿尔萨斯馆）南楼（B1案例联合馆）北区综合楼北区综合楼（宁波馆等）文化与时尚中心：文化与时尚中心：品牌与艺术的对话（B3B4馆）世博创意秀场（B3-2展馆）南区综合楼南区综合楼（方案设计中）当代艺术博物馆当代艺术博物馆（未来馆）世博后基地总平生态世博、绿色世博基于环境保护与生态建设的实际需求，规划提出生态世博的概念，通过屋顶绿化、低洼绿地、渗透性辅面等措施的应用，以收集雨水减少污染，展现雨水生态持续发展的趋势。瑞典滚珠轴承制作公司瑞典滚珠轴承制作公司案例联合展馆案例联合展馆2 2马德里案例馆马德里案例馆沪上生态家沪上生态家（上海馆）（上海馆）伦敦馆伦敦馆澳门馆澳门馆上海设计中心上海设计中心(北北)（阿尔萨斯馆）（阿尔萨斯馆）罗阿馆罗阿馆汉堡馆汉堡馆上海设计中心上海设计中心(南南)（案例联合展馆（案例联合展馆1 1）成都馆成都馆北区综合楼北区综合楼（西安、宁波馆）（西安、宁波馆）光电幕墙+立体绿化上海设计中心（北楼）三项技术三项技术：光伏发电板、水幕墙光伏发电板、水幕墙及智能控制系统及智能控制系统，巧妙的实现了玻璃幕墙建筑的“冬暖夏凉”。设计中心南立面采用了两种绿色设计手法，分别是采用立体绿化的“植被墙”和覆盖着太阳能光伏发电板的外层幕墙。玻璃幕墙三个部分三个部分：建筑的玻璃幕墙分为三部分，由外及内依次是：太阳能光伏发电板、外太阳能光伏发电板、外层玻璃、空气层以及伴有潺潺流水的水幕层玻璃、空气层以及伴有潺潺流水的水幕墙。墙。太阳能光伏板太阳能光伏板外层玻璃外层玻璃水幕墙水幕墙冬季模式：冬季模式：外层幕墙的所有通风口关闭，太阳能光伏发电板依旧运作，给建筑提供部分用电，在夏季开启的水幕墙关闭，其间的空气层被太阳能光伏电板的余热及太阳辐射加热，通过风机将热新鲜的热空气源源不断地送往室内夏季模式：夏季模式：外层幕墙的所有通风口开启，太阳能光伏发电板将产生的电能供给水泵，通过水泵的输送，水幕从上而下流经最后一层幕墙，带走建筑的热量；在水幕墙的水帘、光伏发电板的阴影以及外部幕墙通风口的共同作用下，其间的空气层被降温，从而起到给建筑降温的作用生态调节模式上海设计中心（北楼）内层玻璃幕墙玻璃幕墙上的太阳能光伏发电板面积约为72.2平方米，发电量6600瓦,无法满足整个建筑的能耗，但在其与水幕墙的共同作用下，展馆的能耗已远小于同类建筑。外层玻璃幕墙和光伏板上海设计中心（北楼）主体结构采用钢筋混凝土框架和剪力墙体系，大面积窗和局部4 层的外墙均采用了钢结构，有利于材料的模数化；该馆的“植被墙”采用盛装轻质种植土的土袋和标准的种植箱，并整合具有施肥功能的专业微灌系统。立体绿化鱼形活水公园实践区北区面积为7.13 h，雨水收集量为929 m，3天利用水量为267 m，其余662 m雨水需要在3天内就地下渗。为达到LEED认证目标（根据LEED-ED认证体系要求，园区内收集的雨水的90%必须在3天内用完，且不能外排到市政水网），北楼设置了224m的调蓄池和2680平方米的雨水花园，花园日调节300m雨水。储水池储水池曝气池曝气池植物床植物床湿地塘湿地塘清水池清水池鱼塘鱼塘氧化沟氧化沟成都馆调蓄池+植物床+湿地塘+氧化沟清水池储水池曝气池植物床湿地塘鱼塘氧化沟活水公园核心调蓄设施生态调蓄池世博城市最佳实践区南区面积9.72 h，共需收集雨水量1375 m。根据南区实际情况，提出利用南区3#地块的绿地空间（1845），在绿地下面形成蓄水下渗空间，实现南区雨水就地下渗。南区餐厅（联合展馆）最佳实践区最佳实践区C2C2楼楼透水铺装的大量应用城市最佳实践区的地面铺装都有讲究，渗水地面不仅可以减少地面的热量反射，还能保持土壤的生态功效。应用了具有排水性的全生态透水沥青路面，路面使用材料的80%为经特殊工艺处理的再生废钢渣。同时在人行广场、停车场等地区，大量采用具有渗水性能的面层铺装，有效地降低园区的雨水径流。雨水渗井的增加基于leed铂金江示范街区的要求，街区内的雨水必须得到回收利用，基本不进入城市排水管道。为此，实践区内新建了近10个雨水井，并将原先的城市案例活水公园改造为下渗池，以增加其雨水下渗的速度。绿色屋顶的应用在实践区中，大量的建筑单体采用先进的屋顶绿化技术，以降低雨水径流。其中包括伦敦馆（零排废建筑）、马德里馆、B-3-2建筑（雨水收集绿化）等。同时根据“生态世博”、“绿色世博”的要求，上海世博会核心区将建设本市首个大面积屋面雨水利用系统。上海世博会核心区域的公共活动中心、演艺中心、主题馆、中国馆等四大永久场馆和世博轴景观顶棚都将建设屋面雨水利用系统，预计每年利用雨水近11万立方米，成为“生态世博”的示范设施。