生物滤池雨水怎么清理
《ABC水计划设计导则》(第四版)
ABC水计划是新加坡应对城市降雨径流管理难题的核心策略。在其系统的综合治水框架指引下,新加坡探索出了一套兼顾雨水资源利用、防洪除涝、水环境质量改善、滨水空间品质提升的生态治水路径。
热带岛国的治水困扰
新加坡地处热带,长年受赤道低气压带影响,是典型的赤道多雨气候地区。降雨具有密度高、持续时间短、分布集中的特点。长年监测数据显示,新加坡年均降水达到2 400毫米,且呈现逐年增加的趋势。
充沛的降水为新加坡这个资源匮乏的岛国带来了大量的淡水。但令人遗憾的是,由于岛内水道过短,地表径流迅速冲刷入海,降水没有充分转化为可利用的水资源。除此之外,由于城市集中高强度开发导致净流总量和污染物增加,而硬质化河道的生态净化功能弱化,容易产生内涝和水污染的问题。如何有效治理降雨径流,成为新加坡城市建设管理的重要议题。
新加坡2020年降雨量分布图
来源:新加坡气象局
1980—2018年新加坡降水趋势
来源:新加坡气象局
ABC水计划:
一个系统的生态综合治水框架
2006年,新加坡公用事业局(Public Utilities Board,PUB)提出了Active, Beautiful, Clean Waters Programme(简称ABC水计划),其核心目标是系统地加强城市水资源管理,充分发掘地表水资源的利用潜力,同时兼顾暴雨内涝治理和水环境改善,将环境、水体和社区融合到一起,开拓新的社区公共生态空间。其中,降雨径流管理(Stormwater Management)是ABC水计划的核心内容。
传统的降雨径流管理优先考虑的是排水安全需求,是一种快速排水的理念,通过城市排水系统和河道将水直接导入水库、海洋中,以消除洪水和内涝风险。城市化初期,在这种治水理念驱使下,许多自然河道被改造为混凝土渠道,以减少河岸侵蚀、提高河道过水能力。在气候变化的背景下,降雨量逐渐增加,同时由于城市建设范围扩大导致地面不透水区域过于集中,降雨后地面雨水径流的总量也不断增加。按照传统的降雨径流治理逻辑,只有不断改造城市排水系统、不断扩大硬质河道断面,才能维持排水能力与降雨压力的线性关系。
快速排水导向的传统降雨径流管理模式
来源:《ABC水计划设计导则》
ABC框架下生态策略优先的降雨径流管理模式
来源:《ABC水计划设计导则》
随着城市不断扩张和排水基础设施的逐渐固化,传统径流管理策略的缺点逐渐凸显。一是过度依赖排水系统和硬质化河道,无法有效解决水体环境污染问题;二是城市建成区内实施改造的难度越来越大;三是经济投入巨大,但系统改造效率极低。
对于新加坡而言,以更系统的视角审视降雨径流管理问题,从根本上转变工作思路势在必行。因此,PUB借鉴澳大利亚“水敏感城市设计”等经验,尝试将径流管理从单纯的快速排放,转变为“源头—过程—末端”的全流程系统综合治理,在保留较强的排水能力基础上,进一步探索减少径流总量、净化径流污染、利用径流资源的可能性。其中,源头处理是指在场地内设置原位雨水缓滞或调蓄设施,减少径流产量;过程治理是指在径流传输的路径上,通过加大排水管道、增加河道水深、设置调蓄设施等,增加雨水管网或河道对降雨径流的容纳能力;末端治理是指加强对末端河湖系统的保护,如强化防洪堤坝等。
与传统降雨径流管理相比,ABC水计划中最显著的变化是高度强调“源头治理”的作用,大规模推广分散式的生态化径流治理工程技术。具体而言,这些生态治理工程的作用包括:削减高强度降雨期间峰值径流量,延缓峰值流量出现的时间,从而提高地区的洪涝灾害防御能力;对径流中的污染物起到吸附、净化等作用,减少进入水体的污染物含量,改善水体环境品质;设施蓄存的洁净雨水可作为绿化浇灌、道路冲洗等杂用水,补充水资源;对城区硬质下垫面进行生态化改造,提高地区生物多样性,改善滨水公共空间生态品质。
两种降雨径流管理模式下降雨径流量对比示意图
新加坡水系网络示意图
来源:新加坡气象局
导则先行:
提供专业、细致、常新的技术引领
为更好地指导开发商和专业技术人员将ABC理念应用到实际项目中,PUB于2009年推出了第一版《ABC水计划设计导则》,此后根据工程应用效果和各界使用反馈,不断对导则内容进行修正和更新,至2018年推出了第四个版本。
提供丰富的工程技术清单
生态化工程技术是ABC水计划的基础。在《ABC水计划设计导则》中,构建了一套适用于径流治理全流程、各类下垫面全覆盖的技术措施清单,为开发商和设计师提供了丰富的技术基础。
ABC水计划设计导则推荐的常用生态化工程技术清单
来源:《ABC水计划设计导则》
倡导生态治水导向的场地规划设计
城市水问题的核心是人类建设活动会对自然水循环过程造成负面影响,而传统的场地规划设计中缺乏有效的应对措施。因此,ABC水计划提出,场地规划设计应该改变片面追求单一功能的思路,尝试用更加生态化的方法,充分发挥微地形、植物、水体等要素的渗水、蓄水、净水功能,实现主体功能与综合治水需求统一的高品质空间开发。
ABC倡导的场地规划设计模式示意图
来源:《ABC水计划设计导则》
因地制宜的场地设计指引
《ABC水计划设计导则》为不同类型的项目提供了本地化的规划设计参考路径。
建筑设计指引。由于新加坡城市化地区比例极高,PUB希望除绿地、水体、广场等开阔空间之外,密集的建筑也能在综合治水中发挥重要作用。因此,导则最大限度挖掘了建筑项目中生态化工程技术的应用潜力,提出了符合当地气候特点的设计指引。具体的生态化技术包括绿色屋顶、空中花园或生态露台、立体绿化、地面绿化、雨水资源化利用系统等。
ABC水计划中的建筑设计指引示意图
来源:《ABC水计划设计导则》
Kampung Admiralty社区综合体
ABC理念下的生态化建筑设计
及其雨水治理方案
Kampung Admiralty是一座集养老公寓、医疗康养、幼托、商业、广场、公园及其他便利设施的社区综合体。该项目依托阶梯状的建筑轮廓,综合设置了多种ABC水计划生态工程技术。首先,第七和第八层的屋顶绿化和生物滤池对径流进行初步收集和净化;其次,径流汇至第六层和第三层的雨水花园,得到进一步净化;再次,径流进入第二层的雨水收集利用设施,能够为建筑提供多达5天的绿化浇灌用水;最后,多余的径流经过植被繁茂的地表生物滞留设施处理后,进入排水系统排出。在ABC水计划指引下,该项目实现了社会服务功能、生态景观品质和雨水综合治理的和谐统一。
Kampung Admiralty社区综合体
来源:笔者自绘