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【技术】他山之玉——新加坡ABC水计划如何开启天津中新生态城的华丽“蝶变”


作为一个缺乏含水层、并拥有接近500万人口的岛国,水资源的缺乏一直困扰着新加坡。目前,60%的淡水都依赖马来西亚调入。历史上马国经常以此要挟新加坡,两国因此纷争不断。2060年马来西亚政府也将停止向新加坡供应淡水资源,缺水将成为制约新加坡生存和发展的最大瓶颈。



那么年均降雨量达到2400毫米,雨量充沛的新加坡到底该如何解决城市内涝问题的呢?


新加坡ABC水计划的前世今生


1丨起源:ABC水计划进程

针对水问题的紧迫性,新加坡政府在2006年提出了“ABC水计划”,主要概念是把环境、水体和社区更好的融合起来,来促进沟渠和水库等雨水元素和城市环境的紧密结合;同时提升水质,移除了污染物,保护下游生物;通过建设洁净亲水社区来提高人们的生活品质。

传统的雨水管理


ABC水计划是一种优化的水资源管理战略,旨在将下水道、沟渠、水库改造成为富有活力的、美丽的、洁净的小溪河流与湖泊,目标是综合环境、水体和社区以创造一个充满活力、能够增强社会凝聚力的可持续城市发展空间。作为一个以源头解决方案、路径解决方案和去向解决方案的整体雨洪管理系统,以便更有效的管理雨水径流,降低城市洪灾的风险,有效管理雨水。


  • 源头解决方案指降低地面雨水径流的流动速度,收集雨水径流;

  • 路径解决方案指提高输送系统能力,包括加宽加深排水沟和建立集水水平滞留系统等;

  • 去向解决方案指采取措施保护雨水可能终止的区域,如修建建筑物拦洪坝等。


2丨详解A.B.C

  • A计划主要针对亲水活动,包含提高大自然可亲近性,注重商业元素的融入以及艺术与文化的呈现;

  • B计划主要针对滨水驳岸,包含美丽河岸景观的打造和自然岸线的保留;

  • C计划主要针对水体质量,包含雨水管理,水敏感城市设计,新型建筑类型、湿地技术、生物修复、水库改造。

ABC水管理策略

3丨“ABC”水计划的主要设施

  • 沉淀池。沉淀比较粗的泥沙,减缓流速,通常作为径流处理的第一个环节,保护下游设施。

  • 植草沟。代替管道输送雨水,为集水区中的接收水体和不透水域提供一个理想的缓冲带。通过植被平衡径流分布,减缓流速和沉淀粗泥沙,并通过土壤渗透移除细颗粒和污染物。通常纳入到沿街或者公园的城市设计中。

  • 生物蓄水池和人工湿地等设施。通过土壤渗透、沉淀、生物吸收等方式移除细小或者可溶性颗粒和污染物。生物蓄水池可灵活纳入街边、停车场或者开发项目中。

  • 净化群落生境,植有生物净水功能的湿地植被。适用于湖水和城市水体的净化,可以公园景观紧密融合。


关于“ABC水计划”需要强调是:“ABC”设施只是排洪系统的一部分,其主要功能是增加城市的水弹性,应对超出设计暴雨的强降雨,同时它必须与其他的雨水滞留系统等连接在一起,发挥作用。


2007年,新加坡颁布了“ABC水计划”总体规划。在这个总体规划中,确定了100多个项目,到2030年分期建设完成,其中27个作为试点项目。截至2014年6月,已经有23个项目建成实施。通过雨水系统的建设和提升,新加坡的洪水多发区面积从1970年的3200公顷,已经减少到2014年的34公顷。


新加坡ABC水计划的应用案例——加冷河-碧山公园


加冷河-碧山公园是ABC方案下的旗舰项目之一,由于公园需要翻新,公园旁边的加冷河混凝土渠道需要升级来满足由于城市化发展而增加的雨水径流的排放, 因此这些计划被综合在一起,进行此项重建工程。加冷河从笔直的混凝土排水道改造为蜿蜒的天然河流。


这是第一个在热带地区利用土壤生物工程技术(植被、天然材料和土木工程技术的组合)来巩固河岸和防止土壤被侵蚀的工程。通过这些技术的应用,还为动植物创造了栖息地。新的河流孕育了很多生物,公园里的生物多样性也增加了约30%。


碧山公园鸟瞰图

1丨生态与游憩化改造

加冷河岸通过改造,变成了泥土松软,遍布植物的软景河岸,这不仅延展了原有沟渠的功能,使之不再局限于排水和供水的单一功能,还对恢复公园生态系统起着重要作用,为动植物群落创造了一个适宜的栖息场所,同时软景河岸的美丽景观还培养了人们对河流的归属感,对河流不再有恐惧和担心,能够更加近距离地接触水体,享受并保护河流。

治理方案


生态净化群落示意图 生态净化植物群落将周围池塘中的水体循环净化



2丨生态工法

生态工法技术包括梢捆,石笼、土工布、芦苇卷、筐、土工布和植物,是指将植物、天然材料(如岩石)和工程技术相结合,稳定河岸和防止水土流失。与其它技术不同的是,植物不仅仅起到美观的作用,在生态工法技术中更是起到了重要的结构支撑的作用。



动态整合公园和河流,为碧山公园打造了一个全新的、独特的标识。这是第一个在热带地区利用生态工法来巩固河岸和防止土壤被侵蚀的工程。



这一技术可以追溯到古代的亚洲和欧洲,在中国,历史学家早在公元前28年就有对生态工法使用的记录。生态工法结构的特点是能够适应环境的变化,并且能够通过日益增加的坚固性和稳定性进行自身的修复。这种技术安装成本低,并且从长远利益看,比僵硬的混凝土河道更具有可持续性和长期经济效益。


旧河道改造后循环利用的混凝土石材被用于创建一处面向河流的崭新观景点


改造后的碧山宏茂桥公园和加冷河,使之成为新加坡打造绿色城市基础设施的新篇章,既能满足新加坡对水资源的需求,又有助于雨洪管理,同时还能为市民提供更多休闲与娱乐的场所。


3丨安全系统设计

碧山公园安装了全面的河道检测和水位传感器预警系统、警告灯、警笛和语音通告设备,提供出现大雨或水位升高的预警。沿着河岸也设置了一些警告标志、红色标记和浮标。在大雨将要来临前或者水位上升时,水位到达安全节点,河流检测系统将触发警告灯、警报器和语音通报设备,提醒公园游客远离红色标记区。

即使在遭遇特大暴雨时,河里的水也会缓慢填充,人们可以从容地从河边转移至更高的地面。在选定的地方还设置了带浮标的安全线、闭路电视和24小时巡逻侦察队;在遇到特大暴雨时,紧挨公园的陆地可以兼作输送通道,将水排到下游。

该项目是一个具有启发性的案例,它展示了如何使城市公园作为生态基础设施,与水资源保护和利用巧妙融合在一起,起到管理洪水、增加生物多样性和提供娱乐空间等多重功用。人们在与水的亲密接触中,提高了对于环境的责任心。



天津生态城:雨水综合利用典范


天津生态城是中国、新加坡两国政府战略性合作项目,选址于天津滨海新区的盐碱荒滩。通过借鉴新加坡等发达国家的新城镇为样板,打造可持续发展的城市型和谐社区。一下大雨就“看海”的现象极少出现在中新天津生态城。


生态城旧貌

8年前,这里曾是渤海畔一片由三分之一盐碱荒地、三分之一废弃盐田、三分之一污染水坑组成的“生态禁区”。




1丨区位分析

生态城地处的滨海新区,是一个高盐碱、高地下水位、冬季较寒冷而降雨集中(6~9月降雨达年降雨85%左右)的地区。高种植及维护成本的绿色屋顶在本区推广几无可能;整个滨海新区绿化种植排盐系统的出路往往是雨水管网收集系统,这样导致雨水中含盐分过高(>3000mg/l),即使源头规划雨水调蓄池也会因为绿化排盐的接入雨水难于利用,由此,水系统规划设置雨水调蓄池也不合时宜;生态城淤泥质土壤渗透系数<10-4,如不改良土壤,促渗效果不佳,所有这一切给生态城海绵建设添加了不少难度>


2丨建设目标

2016年4月,天津市获批第二批海绵城市建设试点,生态城是两个试点片区之一。生态城还编制了《天津生态城海绵城市专项规划(2016-2030)》,确定海绵城市建设思路,重点加强雨水资源利用和雨水净化,并根据各汇水分区实际情况,分别制定建设目标和措施,将海绵城市建设要求分解至各地块。

中新生态城的海绵城市建设目标为年径流总量控制率达80%,雨水径流污染物去除率达65%以上,再生水回用率达30%,雨水利用替代自来水比例达2%,建设区域60%以上达到海绵城市建设要求。


3丨建设技术

在海绵城市建设方面,生态城主要通过三条途径实施。

一是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。比如生态城总体规划将蓟运河、蓟运河故道、静湖三个水系的滨水湿地完全予以保留,作为城市禁建区。

二是生态恢复和修复。对已经受到破坏的水体和其他自然环境运用生态的手段进行恢复和修复,并维持一定比例的生态空间。比如治理营城污水库形成静湖。该湖既是城市景观湖,也可用于汛期排涝和调蓄。

三是低影响开发。低影响开发指在城市开发建设过程中采用源头削减、中途转输、末端调蓄等多种手段,通过渗、滞、蓄、净、用、排等多种技术,实现城市良性水文循环,提高对径流雨水的渗透、调蓄、净化、利用和排放能力,维持或恢复城市的“海绵”功能。


4丨建设结果

截至目前,生态城49个试点项目已经启动,其中完工项目9个,在建项目20个,在设计项目20个,占试点项目总数的72%。已经完成投资8.5亿元,占总投资的21%。


总结


无论是铺装材料、排水沟还是树池,我们只是从地面上的表层部分看到了这个国家对于细节上的重视,地下的管道部分估计会做的更为令人赞叹,根据世界水资源权威机构的评估,新加坡每年的“水量流失”只有5%,是全球失水量最低的国家,希望这些细节会给我们未来的设计带来一些启示,毕竟水资源对于所有人都是重要的。



本文编辑:范秋璇

附:一周绿媒榜(2017.11.12-2017.11.18)


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