海綿城市首選透水材料——透水磚的生態及環境優勢

重所周知,我國是一個干旱、洪水并發的國家,干旱地區的保水和多雨地區的排水矛盾異常突出。北方城市特別是內陸城市常年受到水資源缺乏的嚴重威脅,年缺水量達30億立方米;南方城市常因暴雨引發路面積水,嚴重阻礙城市交通和居民出行。然而,隨著我國經濟的迅速發展,許多城鎮被鋼筋混凝土房屋、大型基礎設施、各種不透水的場地和道路所覆蓋。而這些不透水的場地及路面具有蓄熱性的同時,缺乏呼吸性和雨雪滲透性,從而加劇了氣候的劣化,帶來了所謂的“熱島效應”,使天賜水資源極少滋潤植被,回歸大地,而且還加重了疏浚系統的負擔,加劇了江河的污染。????2012年4月,在《2012低碳城市與區域發展科技論壇》中,“海綿城市”概念首次提出;2013年12月12日,習近平總書記在《中央城鎮化工作會議》的講話中強調:“提升城市排水系統時要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,建設自然存積、自然滲透、自然凈化的海綿城市”。?  因此,大量采用透水性材料鋪筑各種場地和路面是我國乃至世界道路發展的趨勢,也是人類保護水資源、維護生態平衡的必要舉措之一。???透水性鋪裝的生態及環境優勢???透水性路面及鋪地(簡稱透水性鋪裝)的內部構造是由一系列與外部空氣相連通的多孔結構形成骨架,同時又能滿足路用及鋪地強度和耐久性要求的地面鋪裝。???透水性鋪裝包括透水磚鋪裝、透水性混凝土鋪裝及透水性瀝青鋪裝等;其中透水磚鋪裝比其他兩種擁有獨一的重復使用性。我國傳統的用于園林鋪地的鵝卵石地面鋪裝也是透水性鋪裝的一種。有些透水性地磚與綠化相結合,形成半綠化地面。透水性鋪裝由于其本身良好環境效益越來越受到人們的重視。???????維護城市土壤生態環境的平衡???透水性鋪裝兼有良好的滲水性及保濕性,它既兼顧了人類活動對于硬化地面的使用要求,又能通過自身性能接近天然草坪和土壤地面的生態優勢以便減輕城市非透水性硬化地面對大自然的破壞程度,透水性鋪裝地面以下的動植物及微生物的生存空間得到有效的保護,因而很好地體現了“與環境共生”的可持續發展理念。良好的防洪排水性能???由于自身良好的透水性能的滲水能力,能有效地緩解城市排水系統的泄洪壓力,徑流曲線平緩,其峰值較低,并且流量也是緩升緩降,這對于城市防洪無疑是有利的。因此,鋪裝透水性地面不失為城市廣場防澇的積極措施。?改善光環境的作用???透水性鋪裝表面由于孔隙的存在使得投射到表面上的光線產生擴散反射,因而避免了光滑地磚或石材常出現的由定向反射而造成的眩光,雨天不透水地面聚集的水面同樣會產生眩光,這種眩光在夜間的車燈照耀下特別嚴重,這是造成夜晚雨天行車交通事故多的重要原因之一。透水性鋪裝由于及時消除表面積水,因而克服了行車“漂滑”、“飛濺”、“夜間眩光”等不透水地面所帶來的缺陷,對城市交通安全也是有利的。?具有吸音作用???當聲波打在透水性鋪裝表面上時,聲波引起透水性鋪裝內部小孔或間隙的空氣運動,緊靠孔壁表面的空氣運動速度較慢,由于摩擦和空氣運動的粘滯阻力,一部分聲能就轉變為熱能,從而使聲波衰減;同時,小孔中空氣和孔壁的熱交換引起的熱損失,也能使聲能衰減。由于城市高層建筑以及高架道路的不斷增多,再加上穿過市區的飛機噪聲,這些聲源較高的噪聲,從城市上空投射到透水性鋪裝表面上,根據上述原理,透水性鋪裝依靠其特有的吸聲降噪機理對城市聲環境起到明顯的改善作用。普通的非透水性硬化廣場地面只能將聲波重新反射,起不到吸聲降噪的作用。另一方面,透水性鋪裝的多孔結構能使在其上行駛車輛的輪胎噪聲降低,進而對降低交通噪聲也是有利的。透水磚的孔隙結構能有效降低路面噪聲6-10分貝。環保、優化城市環境???大孔隙率的透水工程材料能吸附城市污染物(如粉塵),減少揚塵污染,對地表污水起過濾作用。而且在雨天可以有效的防止地表徑流的情況出現,這樣就可以防止垃圾隨著地表徑流隨處漂,到處是臟水的情況。使城市無論是晴天還是雨天都是干干凈凈的,更加環保。美化環境???可以在粘結劑中摻入各種色料,使得透水磚路面顏色變得多種多樣,也很容易形成各種圖案,可以結合周圍景觀自由設計,擺脫了以前黑色鋪裝的單一、凝重、壓抑,豐富了城市路面的色彩,美化了城市的景觀效果。這種例子在我國已經很多了,我國正在積極研究,現在已有透水性生態彩色藝術地坪,它不但生態環保,且色彩、質感、花式多變,適宜不同的景觀風格需求。位于寧夏中衛市的鼓樓大街,就應用了透水磚鋪裝,一瓶礦泉水倒下去,不過兩秒鐘就完全滲下,解決了以往花崗巖鋪裝一遇雨雪天氣路面打滑的問題。???經濟效益顯著???據專家測算,南京市可改造為透水鋪裝面積約370萬平方米,如全部改造完畢,可蓄水69萬立方米,相當于70臺水泵的排水量;如果這部分降水混入污水系統,浪費嚴重;2007年,北京改造玉泉西街、體育場北路東段等9條奧運市政道路兩側步道,鋪設步道總長5500米,覆蓋步道面積2.5萬平方米,年可節水1.2萬立方米;透水材料鋪裝的地面與不透水材料鋪裝的地面工程造價基本持平或更低。有效治理河流治污???城市河道治污在城市建設中具有重要的意義。透水磚路面可用于河道護坡,防止因水流對河堤的沖刷而水土流失,有利于綠化植物扎根生長。應用效果超出有關部門對河岸實施生態修復工程的設想。杭州市為實施“運河申遺”計劃,大規模把透水磚路面運用到城市河道的堤岸、護坡工程,很好的實現“水清、岸綠、景美”,成為市民休閑游玩的好去處。有很好的儲水性????透水磚路面能使雨水迅速滲入地下,補充地下水,保持土壤濕度,維護地下水和土壤的生態平衡,改善城市生態條件;又能避免因過度開采地下水而引起的地陷和房屋地基下沉等工程地質災害。經測算,5000萬平方米透水地坪,按年降雨量600毫米計,可蓄水3000萬立方米,相當一個中型水庫容量。可見透水磚鋪裝路面的蓄水潛力非常巨大!?透水鋪裝對于城市地下水資源保護的作用???傳統的非透水性鋪裝片面強調硬化地面的防水防滲性能,該路面將自然降雨完全與路面下部土層及地下水阻斷降雨只好通過城市排水系統管網排入江、河、湖、海等地表水源中,這就造成城市地下水源難以得到及時的補充,嚴重影響雨水的有效利用。同時不透水地面降雨時雨水是先通過地面的排水坡度或地表明溝排入下水道,雨水在進入下水道前要經過較長距離的地表徑流才能進入城市地下排水系統。該過程使相對較清潔的雨水溶入大量的城市地表污染物,這種徑流過程中產生的二次污染,通過城市排水系統進入周圍地表自然水體,因而加重了這些自然水體的污染程度。透水性鋪裝通過本身與鋪地下墊層相通的滲水路徑將雨水直接滲入下部土壤,雨水通過土層的過濾還可以得到凈化。???因此,用透水性鋪裝代替不透水鋪裝可以有效緩解城市不透水硬化地面對于城市水資源的負面影響。日本屬多雨國家,該國的單位面積年平均降雨量為1800mm,是世界年平均降雨量的215倍,20世紀70年代為解決“因抽取地下水而引起地基下沉”等問題,日本采取了“雨水的地下還原對策”,開發應用透水性瀝青路面,20世紀80年代初期日本建設省推行“雨水滲透計劃”。日本透水性鋪裝主要應用于公園、廣場、停車場、運動場及城市道路,1996年初,僅東京都就鋪設透水性地面及鋪地495000m2,據統計,東京透水性鋪裝市區雨水流出率由51.8%降低到5.4%。20世紀90年代以來,國際上流行使用諸如透水瀝青路面、透水磚鋪裝以及類似我國園林的鵝卵石鋪地等透水路面覆蓋城市硬化地面,此舉對于提高城市市區雨水利用,保證市區地下水的有效補充具有重要意義。透水鋪裝對于城市廣場及市區熱、濕環境的改善作用???透水性鋪裝由于自身一系列與外部空氣及下部透水墊層相連通的多孔構造,雨過天晴以后,透水性鋪裝下墊層土壤中豐富的毛細水通過太陽輻射作用下的自然蒸發蒸騰作用,吸收大量的顯熱和潛熱,使其地表溫度降低,從而有效地緩解了“熱島現象”。所以,城市廣場及市區中透水性鋪裝與城市水體蒸發及綠化體系的蒸騰作用一樣都將影響城市廣場及市區的溫度,對改善城市市區的熱環境及形成局地風都有明顯的作用。“城市干燥化”是城市熱島效應的連鎖反應之一。北方城市在少雨季節常見的風沙起塵現象,究其原因就是地表的濕度及蒸發量減少,空氣及地表的濕度過小,空氣日益干燥。該現象在缺水的北方城市尤其明顯,這些城市如果使用透水性鋪裝,透水性鋪裝蒸發的水蒸汽會增加空氣的濕度,這對于緩解“城市干燥化”也是有利的,該增濕作用可以有效地減少城市地面的起塵及“沙塵暴”危害。透水鋪裝對于城市地表土壤生態環境的改善作用???不透水鋪裝嚴重地破壞了城市市區地表土壤的動植物生存環境,改變了大自然原有的生態平衡。包括城市廣場、建筑、道路等設施在內的城市下墊層代替了大自然原有的森林、綠地和田野,形成了“城市荒漠”,野生動植物逐漸失去了其賴以生存的環境而不斷減少以致瀕臨滅絕,可以說城市不透水硬化地面正是形成一系列城市地表生態環境危機的根源之一。聯合國環境計劃署(UnitedNationsEnvironmentPro2gram,簡稱UNEP)制定的“人類環境宣言”和“生物多樣性公約”正是針對上述危機而提出的世界范圍的生態保護法規。透水性鋪裝兼有良好的滲水性及保濕性,它既兼顧了人類活動對于硬化地面的使用要求,又能通過自身性能接近天然草坪和土壤地面的生態優勢以便減輕城市非透水性硬化地面對大自然的破壞程度,透水性鋪裝地面以下的動植物及微生物的生存空間得到有效的保護,因而很好地體現了“與環境共生”的可持續發展理念。透水鋪裝對于城市防澇的作用???我國城市基礎設施發展嚴重滯后的狀況使得暴雨時節城市排水設施不能有效滿足排水及防洪的要求,市區硬化地面常常出現雨水蓄積和漫流現象,這種情況下非透水性鋪裝無疑會加重城市排水系統的壓力,它是我國很多城市夏季產生城區內澇的重要因素。不透水地面只能依靠表面匯水系統及城市排水管網排除地表降雨,在暴雨時這種地面徑流急劇增高,很快出現峰值,流量急升急降。而透水性鋪裝地面由于自身良好的透水性能的滲水能力,能有效地緩解城市排水系統的泄洪壓力,徑流曲線平緩,其峰值較低,并且流量也是緩升緩降,這對于城市防洪無疑是有利的。因此,鋪裝透水性地面不失為城市廣場防澇的積極措施。

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