第一篇:海綿城市的利與弊及其發展態勢分析[推薦]
海綿城市的利與弊及其發展態勢分析
建設海綿城市,即構建低影響開發雨水系統,主要是指通過“滲、滯、蓄、凈、用、排”等技術途徑,實現城市良性水文循環,提高對徑流雨水的滲透、調蓄、凈化、利用和排放能力,維持或恢復城市的“海綿”功能。傳統城市建設模式主要依靠管渠、泵站等“灰色”設施來組織排放徑流雨水,以“快速排除”和“末端集中”控制為主要規劃設計理念,這不僅增加市政雨水管網及收納水體、排澇設施壓力,而且降雨初期大量污染物隨徑流雨水入河影響水環境質量。另外大量雨水外排,也是水資源的一種浪費。海綿城市構建從源頭到末端的全過程控制雨水系統,與傳統雨水利用相比,海綿城市更注重雨水的自然積存、自然滲透和自然凈化,是一種綠色可持續的雨水排放模式。
海綿城市的建設途徑主要有對城市原有生態系統的保護、生態恢復和修復、低影響開發等三個方面。首先應保護現有河網水系、濕地、綠地等城市雨水滯納區,對城市建設中已遭到破壞的,應采用生態手段盡可能恢復,提升城市滯納雨水的能力;其次通過綠色屋頂、下凹式綠地、雨水花園、植被淺溝、綠色街道、生態濕地、透水鋪裝、雨水調蓄池等低影響技術措施,強化雨水的積存、滲透和凈化。
海綿城市建設提出的背景及其基本內涵
當前,中國城市化的快速發展帶來了不少新的問題。例如,城市規模不斷擴大,不少湖泊被填埋,人口在增加,水資源越發緊缺;城市的硬質路面比例大大增加,城區的水文、水力特性明顯改變,城市防洪壓力很大;加上過去的城市排水管網設計以“快速排除”和“末端集中”控制為主要設計理念,往往造成逢雨必澇,旱澇急轉,難以應對大流量的雨洪。據有關統計資料,過去三年,全國有超過 360 個城市遭遇過內澇,其中60多個城市單次內澇時間超過 12 h,淹水深度超過0.5 m,北京、深圳、長沙等城市出現人員傷亡,造成生命和財產損失。另外,我國 1 100 座城市缺水,而雨水又沒有得到合理利用,雨水利用潛力巨大。為此,社會各界對城市的排水系統和節水問題提出質疑。如果可以把雨水最大限度地收集利用,經濟社會效益將十分顯著。在自然和城市建設面前,科學家和研究人員一直尋找一種兩全其美的方式,用自然的力量調蓄雨水、節約用水和減少洪水帶來的威脅。國際經驗和實踐表明,在提升城市排水系統時完全可以優先考慮把有限的雨水留下來,優先考慮更多利用自然力量排水,把自然和城市建設融合起來,實踐證明是有效的。美國、澳大利亞以及歐洲的城市建設和雨水利用給我們提供了很好的借鑒,這些國家提出了低影響開發、水敏性城市設計、水資源綜合管理等理念,在城市規劃設計中得到了很好的應用。
澳大利亞研究提出了城市洪水、供水、排水、污水、雨水利用和中水回用系統治理的水資源綜合管理軟件系統工具包(IWM Toolkit),在悉尼波特尼地區應用后,通過模型計算和優化分析,市政供水需求減少 55%,污水向河流排放減少 80%,實現了節水減排防洪的綜合目標,促進了悉尼的水環境改善。中國在學習借鑒國外知識和經驗的基礎上,進行了生態城市、低碳城市、智慧城市、水生態文明城市建設的實踐,并創新地提出了建設自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”的偉大構想。所謂海綿城市,就是比喻城市像海綿一樣,遇到降雨能就地或者就近吸收、存蓄、滲透、凈化、調節水循環;在干旱缺水時可以將續存的水釋放出來,并加以利用。海綿城市具有自然循環的“綠色海綿”系統,整個城市容易適應新的環境,遭遇水災害后快速恢復,而且不危及其中長期發展,能夠讓城市彈性適應環境變化和自然災害。例如,陜西西咸新區灃西新城,規劃建設了小區內部、市政道路、景觀綠化、中央雨洪四級系統,實現了雨水的綜合利用。每年收集利用雨水4 000萬 m3,城市防洪能力提升 2 倍,節約景觀式澆灌用水資金1 億元。
海綿城市建設項目實際效益的發揮,受制于后期的運行管理。無論是小型、分散低影響開發設施,還是大型的雨水濕地、多功能調蓄水體設施,如果缺少后期管理與維護或者管理不當,不但其作用不能有效發揮,甚至可能出現水質污染、水體破壞、雨水資源浪費等現象。因此,在運行管理階段維護和管理的實時、科學和高效至關重要,而智慧城市作為一種新的城市管理理念,其突出的一個優勢就是可實現城市方便、快捷、智能、高效的管理。智慧化理念在運行管理階段的應用體現在多個方面:對排水和雨水收集智能控制,實現智慧排水與雨水收集;對管網和一些海綿設施的進水口或溢流口進行監測,判斷其是否堵塞或滲漏并實時反應;對水體污染情況監測,實現智慧水污染控制和治理;對雨情和積水情況實時監測,實現防洪排澇預警控制;對用水量進行智能控制,實現雨水的高效利用,比如可通過監測雨情、墑情、植物生長情況等并結合降雨預報信息,判斷澆水時間、次數和用水量,進行智能灌溉,從而實現節水和雨水高效利用的目的。又如,管道的堵塞和滲漏是管網系統里常見又難于解決的問題,管道堵塞會導致排水不暢,管道滲漏則會導致污水污染環境。可采用智慧化的理念實現管網的智能監測管理:(1)利用遙感等技術探測管網走向和布局,并將探測 數據上傳至 服 務器;(2)對數據進行處理,利用 MIKE、ArcGIS、SWMM、CAD 等軟件 獲 得 現 狀 管 網 的 布 局 和 走 向平面 圖;(3)對管網進行分類、分段、編號,并標出 管網的分叉、匯集等特殊點;(4)在每個編號段的合適位置以及一些特殊點上布設流量傳感器,實時監測流量和上傳數據;(5)利用云計算等技術對大量數據進行分析、計算,將布設點實時監測的流量,與利用水力模型推算出的該點流量進行比對,并對流量差別較大點進行預警,分析流量變化的原因(如流量變大的可能是因為堵塞,變小的可能是因為滲漏);(6)及時對預警點進行排查和維修,疏堵或補漏。針對獲批的試點城市,加強其創建過程與成果的績效評價,對于發揮國家級示范的引領帶頭作用,加快推進 海 綿 城 市 建 設 具 有 十 分 重 大 的 意 義。2015年7月10日,住建部辦公廳印發了《海綿城市建設績效評價與考核辦法(試行)》,要求在推進海綿城市建設中參照執行。但在執行過程中,對于涉及到水生態、水環境、水資源、水安全的一些指標具體該如何評價,還存在很多問題,即還沒有一套行之有效的績效評價體系可供建 設的示范項目使用。因此,盡快解決指標評價的方法問題,并研究制定行之有效、精準全面的績效評價體系是十分重要和迫切的。海綿城市的績效評價多 是一個監測、統計、計算、比對的過程,完全可以結合智慧化理念,發揮傳感器、3S、大數據、云計算在監測、統計、計算等方面的優勢,建立包含多種指標的績效評價模型,如年徑流總量控制率、雨水資源利用率、城市面源污染控制率、城市暴雨內澇災害防治水平等指標。
第二篇:泰州市城市發展態勢分析報告
泰州市城市發展態勢分析報告
子報告1《泰州市區位發展態勢研究分析報告》
摘要小結:
一、本區位南京東面,距離南京較遠,脫離了南京都市區
二、本區位不靠揚州、不靠南通兩個蘇中發動機,所謂地理幾何中心,其實是劣勢
三、本區位沒有海港、沒有城市品牌,在地級市中狹小而年輕
四、本區位唯一可靠的蘇南隔江,目前只有一個江陰橋,通路狹小
五、本區位北連競爭成本更低的蘇北
六、本區位在蘇中最不佳,發展趨勢難比南通揚州
七、泰州區位,一要靠上海、二要靠蘇南、三靠海外
八、未來交通通暢后,也未必更好,因為交通不是唯一的。
子報告2《泰州市交通發展態勢研究分析報告》 第一部分、江蘇省公路交通發展態勢分析
第一章、江蘇省高速公路網絡發展規劃分析
一、寧通高速
二、滬寧高速
三、沿江高速
四、錫澄高速
第二章、幾條與泰州發展相關的重要公路分析
六、海溧高速
第二部分、江蘇省鐵路交通發展態勢分析
一、新長鐵路
二、寧啟鐵路
第三部分、江蘇省長江通道發展態勢分析
一、潤揚大橋
二、蘇通大橋
三、江陰大橋
四、泰州過江通道
第四部分、江蘇省港口交通發展態勢分析 第五部分、江蘇省機場經濟分析
一、南京機場饑餓
二、蘇南機場之爭
三、浦東機場損蘇
四、蘇中機場夢想
第三篇:申論熱點分析:海綿城市
熱點分析:海綿城市
16城試點“海綿城市” 將獲大額中央補貼
21世紀經濟報道記者獲悉,包括南寧、濟南在內的16個城市將獲得中央財政補貼10多億元,用于海綿城市建設。這一補貼源于2014年2月31日財政部發布的《關于開展中央財政支持海綿城市建設試點工作的通知》一文。
該文指出,財政部、建設部、水利部將推進中央財政支持的海綿城市試點工作,中央財政對海綿城市建設試點給予專項資金補助,一定三年,具體補助數額按城市規模分檔確定,直轄市每年6億元,省會城市每年5億元,其他城市每年4億元。對采用PPP模式達到一定比例的,將按上述補助基數獎勵10%。
全國130多個城市參與競爭,最后經過篩選有34個進入初步名單。3月4日,3部委確定22個城市參與國家海綿城市建設試點城市競爭性評審答辯,最后有16個獲得海綿城市的資格。
4月2日晚間,根據財政部網站消息,海綿城市建設試點城市名單正式公布。根據競爭性評審得分,排名在前16位的城市分別是:遷安、白城、鎮江、嘉興、池州、廈門、萍鄉、濟南、鶴壁、武漢、常德、南寧、重慶、遂寧、貴安新區和西咸新區。
海綿城市,能充分發揮城市綠地、道路、水系等對雨水吸納、蓄滲和緩釋作用,有效緩解城市內澇,削減城市徑流污染負荷,節約水資源,保護和改善城市生態環境。
雨水要留下來且做好處理
根據財政部此前發出的通知,2015年有積極性的省份先推薦1個城市,各省份推薦城市后經過財政部、建設部和水利部進行資格審查,然后對通過資格審查的城市,在3月組織公開答辯,由專家進行現場評審,現場公布評審結果。
其中資格審核的要求的是:城市發展對排水防澇基礎設施建設、調蓄雨洪和應急管理能力需求強烈;試點區域總面積原則上不少于15平方公里,多年平均降雨量不低于400毫米;優先鼓勵舊城改造項目,包括城市水系統、城市園林綠地、市政道路、綠色建筑小區等。
21世紀經濟報道記者獲悉,本次重慶也入圍16個海綿試點城市,但是京滬津都沒入選。有專家指出,北京目前盡管在立交橋下開始設定蓄水池,但是主要是排水用的,與海綿城市還是有區別。
中國城鎮供水排水協會副秘書長王嵐指出,海綿城市的最主要內容是兩個,即雨水要保留下來,其次是要做好處理。而做到這兩條的很少。“常德過去做這樣的工作已經很多年了,很多城市才起步。”她說。
常德市委書記王群在3月27日申報國家海綿城市建設試點城市競爭性評審答辯會上指出,常德共有河湖面積78萬畝,年均徑流總量1356億立米,占洞庭湖年均入湖徑流總量的48%。常德已經有了10年的探索與實踐,早年常德編制了《水城常德—江北城區水敏性城市發展和可持續性水資源利用整體規劃》,在此基礎上高標準編制了相關的20多個總體規劃和專業規劃。
今年2月,常德市委、市政府成立了海綿城市建設推進工作領導小組,計劃3年內在近42平方公里的中心城區范圍內實施海綿城市建設試點示范,加速打造生態宜居常德。
中央大額補貼
根據國家政策,入圍海綿城市將獲得巨額的財政補貼。其中常德將有望獲得超過12億元的國家專項補貼資金,是歷年來獲國家城市建設單項補貼最高的一次。
廣西地方媒體也指出,如果南寧入選海綿試點城市,南寧市在未來3年將獲得16.5億元以上 的國家專項補貼資金,用于進一步優化城市基礎設施、改善人居環境等方面的建設。
按照直轄市入選海綿試點城市,每年6億元的中央財政補貼,3年可以拿18億元。不過重慶是以兩江新區的名義申請海綿城市試點單位,是否3年能拿到18億,仍難定。
北京林業大學園林學院教授李飛指出,建設海綿城市,資金需求巨大。海綿城市對中國仍是新鮮事物,要做到雨水留下并不容易。南京過去實施雨污分離是需要的,“但是僅僅分離還不夠,關鍵是雨水能蓄住且以后被利用。”
海綿城市涉及到瀝青滲水以及公路地面滲水等功能,這需要使用特別的水泥和磚面,滲水的瀝青,涉及巨額的資金。
以常德為例,該市共有河湖面積78萬畝,全市年均降雨量超過1360毫米,預備進行海綿城市的試點區域可達118平方公里。到2014年底,常德市城區啟動的110多個項目中已完成36個,完成投資80億元。
用“海綿城市”終結“城市看海”
今年以來,我國已有41座城鎮遭受內澇。2012年有184座城市發生內澇,2013年234座城市內澇,2014年125座城市內澇,“城市看海”屢見不鮮。在國家氣象局日前舉辦的“直擊天氣——與科學家聊天”活動中,專家對“城市看海”做了詳細分析及應對措施,認為應通過建設“海綿城市”,撕下“城市看海”名牌。(7月29日《工人日報》)
“海綿城市”是個比喻說法,是指城市像海綿一樣,遇到降雨時就地滲透、吸收、存蓄雨水;遇到干旱時再將蓄存的雨水“吐”出來,加以循環利用,比如澆灌花草樹木、清洗城市道路和建筑等,可為城市節約大量水資源,緩解城市水危機。有人因此說,“海綿城市”讓城市像海綿一樣“呼吸”,更具生態魅力。
“海綿城市”確實可以讓“到城市看海”成為傳說。近年來,我們很多城市屢屢為逢雨必澇、暴雨淹城所困。為何?在現有城市狀態下,城市排水防澇水平長期滯后的痼疾難以根除。逢雨必澇之后則是旱澇急轉,城市又開始“喝渴”,為何?拼命造房、拼命開發的城市已無蓄水功能。
如果建成“海綿城市”,下雨時像海綿一樣把水“吸”住,干旱時再把水“吐”出來,不僅能提升城市的生態還原能力,而且能提升城市消化雨水的能力,緩解逢雨必澇,豈不妙哉?故而去年11月,住建部發布了《海綿城市建設技術指南》,鼓勵各地因地制宜,探索建設自然留存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”,根治城市內澇頑疾,而不是將雨水“一排了之”。
建“海綿城市”首先得有“海綿體”,“海綿體”從哪里來?一方面要保護好現有河流、湖泊、溝渠等“海綿體”。有些城市,在急功近利的賣地與開發沖動之下,不僅河湖周邊用地紛紛被開發商侵占,甚至還填湖遮河,在湖河及濕地上修房造屋。或無視湖河保護而淪為“臭水坑”、“垃圾場”。要建“海綿城市”,就要在現有河湖水系周圍劃一條清晰的保護線,還公共空間給市民。
另一方面,要大規模建設新“海綿體”。新建林地、河湖自不必說,在修建街道、廣場及停車場等公共區域時,不能一味地硬化路面,據說硬化地表對雨水的滲水率不足一成,而用滲水磚鋪設公共區域,滲水率高達六成。還應改變過去追求一馬平川而填坑平渠的不科學做法,因地制宜地建設下沉式綠地、公園、草溝、水景設施等。在東京和大阪,街頭小型公園、綠地和廣場無一例外地采用沉降式,雨水可輕易在此匯聚并滲入地下。
建設“海綿城市”一方面是讓雨水流得更暢——澇時能吸水,另一方面是讓留得更多——旱時能吐水。當我們的城市成了“海綿城市”,“城市之腎”河湖能正常代謝,“城市之肺”土壤能正常呼吸,或許就不會那么頻繁地“一邊喊渴,一邊內澇”了。期待“海綿城市”建設在我國風生水起。
建設“海綿城市” 促進人水和諧 “海綿城市”通過下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水,需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用,可實現“自然積存、自然滲透、自然凈化”三大功能。“海綿城市”建設可有效地解決我省城市水安全、水污染、水短缺、生態退化等問題,應科學謀劃并將其付諸實施。
習總書記多次強調“城市要優先考慮把有限的雨水保留下來、優先考慮更多的利用自然力量排水,建設自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市”。這表明,建設“海綿城市”已經成為黨中央、國務院的重大決策部署。海南建設國際旅游島和生態省,有條件也應該率先貫徹落實中央的決策部署,在城市轉型發展、城市生態文明建設上作出示范。
“海綿城市”的提出背景
改革開放以來,我國城市數量從1978年的193個增加到2014年的658個,城鎮化率達到54.77%,城市已成為人們生產生活的主要組成部分。與此同時,城市也面臨資源約束趨緊、環境污染加重、生態系統退化等一系列問題,其中又以城市水問題表現最為突出。
水安全問題。一方面,受“重地上、輕地下”等習慣思維的影響,城市排水設施建設不足,“逢雨必澇”成為城市頑疾,據統計,全國62%的城市發生過水澇。另一方面,傳統城市到處都是水泥硬地面,城市綠地等“軟地面”在豎向設計上又高于硬地面,雨水下滲量很小,也未考慮“滯”和“蓄”的空間,容易造成積水內澇,更嚴重的是,阻礙地下水補給,造成地下水水位下降、形成漏斗區。如2014年海口市漏斗區面積為726平方公里,比2004年增加了48平方公里,其中2008至2013年海口漏斗區面積持續擴大。
水生態問題。傳統城市建設造成大量湖河水系、濕地等城市藍線受到侵蝕,據調查,我國濕地面積比10年前減少3.4萬平方公里,海南東部沿海超過20%的濕地消失,土壤、氣候等生態環境質量下降。另一方面,城市河、湖、海等水岸被大量水泥硬化,甚至這種城市化水岸修筑模式已向鄉村田園蔓延,人為割裂了水與土壤、水與水之間的自然聯系,導致水的自然循環規律被干擾,水生物多樣性減少,水生態系統被破壞。
水污染問題。以海南為例,目前主要江河及湖庫水質保持優良,但是城市內河、部分入海河流水質問題始終沒有得到改善,據省環境監測中心監測,全省城市內河水質達標率僅51.4%。值得一提的是,目前的城市污水都是到下游、末端集中處理,長距離的污水管網工程,不僅耗費資金和地下空間資源,而且污水沿途“跑、冒、滴、漏”,以致污水處理廠負荷不足,又造成新的環境污染。
水短缺問題。海南降雨量充沛,人們很難聯想到缺水問題,然而事實上海南也季節性缺水、區域性缺水,如今年6月份的干旱造成多個城市用水告急,原因就是海南降雨在時間、空間上分布不均衡,加上島嶼地理上中間高、四周低,河短坡陡,水來得急、去得也快,而位于城市的自然調蓄空間大量被擠占,人工蓄水設施又不足,導致大量雨水白白流走。
建設“海綿城市”就是要系統地解決城市水安全、水資源、水環境問題,減少城市洪澇災害,緩解城市水資源短缺問題,改善城市水質量和水環境,調節小氣候、恢復生物多樣性,使城市再現“鳥語、蟬鳴、魚躍、蛙叫”等生態景象,形成人與自然和諧相處的生態環境。
“海綿城市”的基本認知
“海綿城市”讓城市回歸自然。
顧名思義,“海綿城市”是指城市能夠像海綿一樣,在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”。“海綿城市”遵循“滲、滯、蓄、凈、用、排”六字方針,下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水,需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用,從而實現“自然積存、自然滲透、自然凈化”三大功能。
“海綿城市”的本質是改變傳統城市建設理念。傳統城市習慣于戰勝自然、改造自然的城市建設模式,結果造成嚴重的城市病和生態危機;“海綿城市”則是順應自然、尊重自然的低影響發展模式。在城市排水上,傳統城市建設模式是以“快速排除”和“末端集中”控制為主要規劃建設理念,而“海綿城市”以“慢排緩釋”和“源頭分散”控制為主要規劃建設理念,追求城市 人水和諧。
“海綿城市”的認識誤區。“海綿城市”是否要花很多錢?
從算大賬的角度出發,“海綿城市”不但具有社會效益、生態效益,更具有經濟效益,可謂花錢少、辦事好。一是“海綿城市”注重依靠自然力量滲水、蓄水、排水,大大減少了排水設施的工程建設量。二是傳統的大馬路、大廣場、排水設施維護費用高,“海綿城市”依托生態修復、生態處理,運行維護要求低、成本也低。三是“海綿城市”還能收獲雨水資源利用、污染源防治、暴雨內澇災害緩解等綜合效益,降低水環境污染治理費用以及城市內澇造成的巨額損失。
當然,我們不主張對老舊城區單獨進行海綿化改造,而是提倡利用老舊城綜合改造時,將“海綿城市”的理念融入進去,適當添置一些“海綿體”,這雖然會增加一些建設成本,但卻是城市生態修復所必須還的“舊賬“。
“海綿城市”是否要替換原來的排水系統?
當一個城市遇到降雨時,首先是城市各類“海綿體”吸水、滲水功能發揮作用,其次是蓄水設施吸納、調蓄,再次是隨著“海綿體”的飽和,就需要進入傳統排水系統排除。顯然,“海綿城市”對傳統排水系統不是取代,而是一種“減負”和“補充”,這也要求“海綿城市”建設要統籌低影響開發雨水系統、傳統排水系統及超標雨水排放系統,形成相互補充、相互保障的完整系統。
“海綿城市”的建設思路
轉變思想觀念。建設“海綿城市”是黨中央國務院的重要決策部署,也是城市建設領域的調結構、轉方式。“海綿城市”的建設需要全社會轉變觀念、形成共識,特別是各市縣政府作為城市建設的直接責任人,更需要充分認識到“海綿城市”建設的必要性、緊迫性并付諸實際行動,各個相關部門和行業也要同步推進。為此需要在不同層面開展大量宣傳、培訓工作,既包括住建、水務、國土等管理部門培訓,也包括規劃、設計、施工等專業培訓,還包括投融資政策和運作方式方面的培訓等。我廳將聯合省內主要媒體以及省委黨校開展多方位的宣傳培訓。
抓好微循環建設。可以對城市各類新建和改造項目,先啟動各類具有末端微循環功能的“海綿體”建設,如建筑、小區的雨水收集利用,城市下凹式綠地建設,道路、廣場采用透水鋪裝,污水處理盡量采用就近、生態模式等等,這些項目即使在大海綿系統未形成的情況下,也能單獨實施,且不妨礙未來系統化。
大力推廣綠色建筑。綠色建筑在“海綿城市”建設中起基礎性的作用。從小區下凹式綠地、綠色屋頂、建筑物內蓄水裝置或周邊小型、分散的蓄水設施抓起,積極為雨水利用及回補地下水提供滲透路徑,充分利用各類自然條件,推進建筑節能、節地、節水、節材,創建綠色小區、綠色社區。
加強規劃引導管控。省級利用“多規合一”契機,融入“海綿城市”的理念,強化對森林、水系、湖泊等大海綿體的保護,強化城市綠線、藍線等劃定。各市縣應將“海綿城市”的要求貫穿于城市總體規劃、專項規劃、控制性規劃的全過程,并轉化為具體管控指標,在城市中保留足夠的生態用地,控制城市不透水面積比例,最大限度減少對城市原有水生態環境的破壞。
創新城市投融資模式。“海綿城市”既有普通建筑、小區等社會領域里的工作內容,又有城市公園、廣場等公共領域里的內容。對社會領域內容,應通過法規規章以及適當獎勵等措施,組織社會力量去自行實施,政府加強監管評估來確保落實;對公共領域里的項目內容,除財政直接投入實施外,也可以由政府制定具體的操作辦法,采取ppp模式等引進社會資本參與。
制定標準規范及鼓勵政策。結合國家《海綿城市建設指南》,制定我省“海綿城市”建設的技術標準、規程規范,爭取出臺一部地方綜合性法規,以保障“海綿城市”主要指標和管控措施的落實。同時制定相應的政策,鼓勵應用新技術、新工藝和新產品的研發、生產制造和施工應用,力爭培育一批“海綿城市”新型產業和創新型企業,為城市產業結構調整做出貢獻。
第四篇:海綿城市瀝青力學性能分析 -
海綿城市瀝青力學性能分析
一、研究背景及意義
海綿本身有水分與力學兩個特征。水分特征指的是海綿吸水、保水、釋水等性質,力學特征指的是海綿本身的回彈、壓縮、恢復等性質。“海綿城市”概念是一種形象的表達,源自于行業內和學術界習慣借用“海綿”的物理特性來比喻城市的某種吸附功能,比喻城市吐納雨水的能力,其學術術語為“低影響開發雨水系統構建”(L0w impact development of rainwater system construction).多孔瀝青混合料(Porous Asphalt Mixtures)顧名思義是一種含有較多連通空隙(一般大于 15%)的瀝青混合料,由于其在排水、抗滑及降噪方面的優良使用性能,近幾十年來在歐洲、日本、美國得到了廣泛的應用。由多孔瀝青混合料面層與多孔排水基層組成的透水式路面可以將雨水轉移入地下,有效補充地下水,形成良好的生態系統循環;同時透水式路面亦可有效連通大氣環境與下部土壤基礎,增加水分的相互流通,而水在流通過程中可以很好地轉移熱量,最終起到降低路面溫度、減少城市熱島效應的目的。而飽水式路面可以在路面結構內部保存水分,當外界溫度升高,水分蒸發將改善沿途熱環境,緩和熱島效應。同時,對于降低車輛行駛噪音,改善道路兩側居民居住環境有較大益處。
但是,由于使用功能與傳統密級配瀝青混合料有較大差異,多孔瀝青混合料的更廣泛應用還存在很多問題。多孔瀝青混合料的物理特性(尤其是空隙率)嚴重制約著其功能性及耐久性。隨著使用年限的增加,混合料內部出現空隙破壞和堵塞,此時多孔瀝青混合料排水、降噪等功能將迅速減弱。對于季節性凍融地區,由于設計、施工不合理以及使用過程中環境與交通的影響,混合料可能會出現堵塞并導致路面積水,當溫度在冰點上下循環變化時,混合料又將面臨凍融耐久性問題。
故我們研究的問題主要針對的是海綿城市中,采用多孔瀝青路面的力學性能分析。
二、多孔瀝青混合料的力學模型
1、多空瀝青混合料粘彈塑性損傷本構方程的假設
(1)假設多孔瀝青混合料初始損傷為 0;
(2)多孔瀝青混合料的損傷主軸與應力主軸和應變主軸重合。
2、總應變的增量表示
在巖土材料中,材料在受力時的變形一般包括可恢復與不可恢復部分。在本研究中,總變形增量方程可寫為:
3、損傷模型
瀝青混合料在成型后內部結構即存在不同程度的缺陷與裂紋,盡管這些缺陷與裂紋在混合料內部是離散分布的,但在連續損傷力學中,材料的這些缺陷可使用連續的內部損傷場變量表示。在巖土領域的研究中,Weibull分布函數被一些學者用以描述巖土材料內部的損傷過程,其表達式為:假設損傷因子 D 變化率滿足 Weibull 分布,即:
因此,損傷因子可寫為
引入損傷力學中的有效應力概念,即:
4、粘彈性模型
對多孔瀝青混合料進行單軸壓縮時,采用的是位移控制模式,即保持應變速率不變,探討應力隨時間與應變的變化情況。已有研究表明,廣義 Maxwell 模型適用于描述恒應變率加載下的材料粘彈性行為。為簡化模型參數,選擇 2 個 Maxwell 模型與 1 個彈簧并聯,模型示意圖如下:
該模型的連續方程可使用積分形式表示:
對于恒定應變率施加荷載,上式中
即為加載速率。因此,該模型可以反映加載速率的影響。以上積分型本構方程當進行數據擬合和參數驗證時,需要對其離散化,即構建增量型本構方程,因此改寫為:
因此可得,5、塑性模型
對于巖土材料,一般情況下靜水壓力對材料塑性是有影響的。因此最終屈服函數選擇應用廣泛的 Drucker-Prager 模型,該模型屈服函數在π平面的投影為光滑連續的圓形,且考慮了靜水壓力的影響。其形式為
在選取塑性流動規則時,已有研究表明瀝青混合料的力學行為符合非關聯流動法則,即塑性勢函數 g 并不等于屈服函數 f。為了得到非關聯塑性模型,Drucker-Prager 塑性勢函數采用與屈服函數類似的結構形式,僅將其中的參數進行了更改:
為了更好地驗證模型,引入有效應力與有效應變的概念。對于本章的驗證試驗,加載模式為單軸壓縮。因此,有效應力為:
而有效塑性應變可用增量形式表達:
塑性模量的概念隨之可定義為:
因此可得,6、模型的驗證
可以看到模型在 0℃以上與試驗數據擬合較好。當溫度下降到-10℃時,由于瀝青混合料顯示出更多的彈性,其力學性能對加載速率依賴性減弱。
對于多孔瀝青混合料來說,經歷凍融后其強度逐漸降低,粘性開始喪失,混合料抵抗外力能力減弱,并且在凍融過程中其破壞形式主要為內聚力的損失。而多孔瀝青混合料的結構整體性主要靠瀝青膠漿或瀝青與集料間粘結性提供,因此凍融后其結構開始松散,最終導致坑洞等破壞。Huurman 等提出多孔瀝青混合料的破壞主要包括瀝青膠漿的斷裂和瀝青與集料界面粘結力的失效。按照前述分析,瀝青膠漿也是細集料與瀝青的混合物,由復合材料理論,兩者之間的界面交界處應是破壞的臨界位置。
三、瀝青與集料間的粘結性能
多孔瀝青混合料的凍融損傷歸根結底也是一種疲勞損傷,即外界溫度在 0℃上下循環變化時,冰凍荷載對混合料結構內部施加的周期作用。路面內部的溫度可近似認為呈正弦變化,因此施加到混合料內部結構上的荷載也可認為是正弦荷載。最終多孔瀝青混合料的凍融損傷問題就演化為在循環變化的冰凍荷載下,瀝青與集料的界面抗疲勞性能。
盡管本文中對瀝青與集料界面系統進行疲勞試驗時采用的是剪切加載模型,為單向受力。但實際路面中界面應處于 2 維或 3維的受力狀態。因此參考以往研究提出界面在受疲勞荷載時損傷率滿足以下方程:
一般來說,D=1 代表承載能力的完全喪失。本文以瀝青結合料模量下降到初始模量的一半作為破壞的標志,因此可認為 D=0.5 為材料的破壞臨界點。對于周期循環加載過程,在時間增量內的損傷增量可寫為:
由于采用等幅值加載,本文假設單次加載循環對界面系統造成固定的損傷。因此疲勞壽命可表示為:
因為對集料與瀝青界面性能的研究是在不同溫度下進行,那么式中的參數也應與溫度密切相關。考慮到疲勞試驗僅對 3 種溫度進行了試驗,同時基于簡化模型的目的,假設式中參數與溫度線性相關,即:
最后,通過預測結果與實測數據進行最小平方差擬合,得到上述疲勞模型參數。
當瀝青為普通未改性瀝青時,瀝青材料自身的粘度較小,這時與其粘結的巖石材料化學成分就將有較大的影響。而當膠結材料為粘度較大的橡膠瀝青時,兩者之間的界面性能主要取決于瀝青自身的特性,而巖石成分的作用相對減小。這也說明,對于多孔瀝青混合料,在凍融荷載下結合料的性質非常重要。
四、研究展望
上述界面疲勞試驗盡管可以很好的表征復合材料抵抗外部低頻率溫度荷載的能力,但是由于試驗頻率較低,試驗時間過長,不利于更廣泛地應用。如何以簡單的性能試驗表征瀝青與集料間的凍融疲勞作用,需要進一步研究。
對于凍融作用下的多孔瀝青混合料,當內部冰凍荷載足夠大時,只需要數次循環加載就會產生界面破壞。而這個荷載對于不同溫度是不同的。
低溫下瀝青與集料界面開裂力學性能的研究需要進一步做下去。力學試驗由于條件所限,需要忽略集料的表面物理特性。對于多孔瀝青混合料,在凍融等外界荷載作用下,集料與瀝青間的界面以及瀝青膠漿應是最不利位置,由微觀凍融引起的損傷不可忽視。
五、參考文獻
1.吳丹潔,詹圣澤,李友華等,中國特色海綿城市的新興趨勢與實踐研究,2016.1.11; 2.郭鋒利,侯曙光,木質素纖維在高粘瀝青混合料中的分散工藝,2012.3.30; 3.王知樂,解建光,多孔降噪瀝青路面研究,2013.2;
4.蔣瑋,沙愛民等,透水瀝青路面的儲水-滲透模型與效能,2013.1;
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6.M.Huurman, L.T.Mo.Fatigue in mortar and adhesive zones;measurements, test interpretation and determination of model parameters[R].Laboratory of Road and Railway Engineering, Delft University of Technology, Delft, 2007.11;
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8.Liantong Mo, M.Huurman, Shaopeng Wu, A.A.A Molenaar.Ravelling investigation of porous asphalt concrete based on fatigue characteristics of bitumen–stone adhesion and mortar[J].Materials and Design, 2009,(30): 170179.9.易軍艷,基于界面行為的多孔瀝青混合料凍融損傷特性研究,2012.3; 10.韓宏偉,黃紹龍,丁慶軍等,運用高粘度改性瀝青配置OGFC的研究,2005.3;
第五篇:海綿城市總結
海綿城市建設措施總結與思考
摘要:海綿城市作為城市建設新思想,在接受我國各試點城市的試煉。本文簡略介紹了海綿城市的提出背景,總結了目前學者所提出的海綿城市建設措施,對其進行了思考。對海綿城市的推廣有幫助。
關鍵詞:海綿城市建設措施
一、海綿城市的背景
我國年際降雨變化大,年內降雨季節不均勻,6~9月的降雨量占全年的60%~80%。受維度、海陸影響,東西南北地區氣溫和降水差異顯著,南方靠近海洋水汽充足,北方靠近內陸水汽缺乏,季風由南向北減弱。氣候變化不確定性造成夏季暴雨洪水現象不斷發生。同時,因城市化迅速發展,多變的降雨現象惡變成了內澇災害。近幾年各地均出現暴雨頻頻,2015年全國20個省遭遇暴雨災害,強度為歷年罕見。說明城市內雨水排水系統的存在嚴重缺陷。此外,水污染事件也屢見不鮮。4月江西省新余仙女湖水質污染事件是今年第一起水污染大型事件。我國的水資源因水質污染也面臨著嚴重短缺的現象。然城市對雨水的利用卻不盡人意。傳統城市排水模式以工程管道方式直排。力求雨水盡快排出,造成雨水不能在城市中下滲和蒸發,影響城市地下水補充,人為增大徑流量,違背大自然的規律。
這樣一個背景下,2014年我國住房城鄉建設部編制了《海面城市建設技術指南》。旨在落實總書記講話和中央城鎮化工作會議精神,大力推廣“海綿城市”,促進自然積存、滲透、凈化,節約水資源,已水生態基礎設施為根本的建設。2015年有16個城市成為我國海綿城市首批試點,2016年先后有公布新加入試點城市名單[1]。
二、海綿城市的內涵概念
海綿城市(sponge city),指城市在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”,下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水,需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用[1]。思想理念即人與自然和諧相處,排水防澇思路有一個新的格局,保證了城市和城市周圍自然的原水文特征穩定,資源的可持續化。
三、建設措施提出、思考
海綿城市的目標即是使城市擁有面對自然所造成的環境災害等問題的彈性適應力,增強城市的綜合承受能力。表象上緩解城市內澇等問題,實質改善城市的生態系統。為了加快海綿城市的建設,許多學者提出了各種措施。
1、區域水生態系統的保護和修復
如今多數學者在“海綿城市”的建設上更傾向于低影響開發(LID)技術的應用,焦點在防洪內澇的雨水利用及管理問題上。誠然為重點之一,但解決問題的前提應是保護區域水循環過程。在現有城市中,海綿城市的建設要從部分走向整體。要對水生態系統進行區域劃分,森林、河流、農田、城市生活區、城市市政區等,不同的區域采取不同保護與修復,建設園林相關的水生態基礎設施,使城市基礎設施跟上城市化發展,提高城市水涵養水源的能力。
2、以海綿城市為指導進行城市規劃
城市進行總體規劃時,要把水文條件、因地制宜等放在第一位。此外,俞孔堅教授提出,要建設“海綿城市”,需進行跨尺度的生態規劃。要研究水生態系統,不能只關注于水本身這一特殊的環境因子,因為其的流動和循環特點,與土地利用和各類景觀要素相關聯,受自然過程和人類活動的廣泛影響。應從更高的層次進行研究,將視野從水體擴大到匯水區域或流域以及景觀尺度。要認識水域、水體本身的服務對象不僅僅為水生態系統,而是整個生態系統。而跨尺度的水生態基礎設施建設,從宏觀上看,要研究水系統在區域或流域中的空間格局,即進行水生態安全格局分析;從中觀上看,城市或者鄉村的新區和功能區塊,主要研究如何有效利用規劃區域內的河道等;從微觀層面,包括公園、小雨等區域和局域給水單元的具體“海綿體”。上述各層面需落實到土地利用和城市總體規劃中。正是由于跨尺度設計,“海綿城市”才能綜合解決城市生態問題[2]。
3、有效的雨水、中水回用
作為水循環中對人類最為重要的一步即為降雨。過去的排水將大量降雨直接排走增大了徑流量,嚴重破壞了城市與周遭自然水文特征。在缺水時卻又不能有效利用。仇保興博士提出了建筑雨水利用與中水回用的辦法[3]。建筑中灰色水與黑色水分開處理。同時建設綠色屋頂、透水地面和雨水儲罐收集雨水。除此之外,在建筑周圍建設雨水花園、人工濕地等,目的在于恢復自然水生態系統的雨水滲水、凈水、儲水、用水。在獨棟私人建筑可建設小型人工濕地。雨水城市蒸發量增大對空氣質量的提高也有幫助。
4、結合經驗及時修改措施
古代人類在長期與水災害斗爭過程中積累的生態價值的實踐經驗,在城鄉選址、水資源管理、水適應性等方面有杰出貢獻對如今海綿城市的建設有啟示意義。海綿城市作為我國新出臺的城市規劃概念,在建設系統上有多方面不足,需要對古代技術的借鑒以及現代試點經驗的不斷完善。
四、結語
海綿城市的提出對我國新型城市化建設規劃起重要指導作用。在行之有效的前提,應加以推廣。能使舊城市的可持續發展有上升空間,使城市質量總體提高。自然水生態系統的保護與修復得到進一步認可,人與自然和諧共處也能在良好的水生態系統中得以驗證。
五、參考文獻
[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部.《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建(試行)》.2014.10.[2] 俞孔堅,李迪華,袁弘,等.“海綿城市”理論與實踐[J].城市規劃,2015(6):26-33.[3]仇保興.海綿城市(LID)的內涵、途徑與展望[J].建設科技,2015(1):11-18.