澳大利亚城市水敏感设计

澳大利亚城市水敏感设计最新进展 童国庆 李红梅 （济南市青后小区4区2号 250013） [摘要]澳大利亚的“生态良性可持续发展”的理念可以解释为，在保护环境不受破坏的同时，保持和保护自然资源，在城市环境背景下，这意味着包括绿地建设和城市更新在内的城市建设寻求一种良性效果，尤其是关于环境保护方面的效果，例如，温室气体的排放的减少，物质资源的保护，生态多样性和水环境的保护等。水环境，例如水流流路和海滨水域，以及提供水源供应的流域，这些都是城市发展所能够影响到的关键区域，澳大利亚的城市水敏感设计（WSUD）理念最初起源于暴雨管理，现在已经发展为一个能够为可持续城市水管理提供广泛支持的城市设计框架，它为城市建设和城市水循环提供一套通用的、相互关联和统一的方法，本文介绍澳大利亚“城市水敏感设计”在澳大利亚的实践、研究和应用的最新概况。 [关键词]生化过滤 构造滞水池 暴雨水质 城市设计

一、背景介绍

人们在以前环境保护主义者前期努力的基础上，提出可持续发展的理念，可持续发展要求人们的生活方式和支撑人们生活方式的基础设施能够承受可能出现的不确定因素，因为它们应该是不会耗尽资源，也不会降低环境的质量，土地发展活动影响物理环境的可持续性，包括水环境的健康和宜人等。 水环境，例如水流流路和海滨水域，或者是提供水源供应的流域，都是城市发展可能会严重影响到的关键区域。在澳大利亚，良性生态可持续发展的初衷可以解释为在保护环境不受污染破坏的同时，保护和恢复自然资源，环境可持续发展可以解释为可能的假设，即在这种假设情形下，与发展有关的人类活动所进行的环境消耗都为零，自然这种理性化的假设人们似乎难以达到，可以理解为人类发展对环境保护的终极目标。人们设置这一挑战性目标用以获得更广泛的收益，包括环境、社会和经济方面，每一步都是向着可持续发展的终极目标迈步。 水敏感设计的环保目标，包括将雨水转化成消费用水，对废水和雨水进行处理和再利用是可持续水管理的关键目标，管理城市对水环境的影响应该注意城市水循环的各个方面，而逐渐被澳大利亚公众所广泛接受的城市水敏感设计是能够达到这些目标的具体做法。 在澳大利亚，城市水敏感设计的理念最初起源于暴雨控制，最后发展成一个为可持续城市水管理提供广泛支持的框架，城市水敏感设计的指导原则是： 1、通过提供有效的水供应和寻求可替代性水源，例如雨水和处理后的废水再利用等，达到减少饮用水的需求，在“适合适用”的原则下，达到终端用户所需要的水质需求。 2、减少污水废水的产生，并且处理废水达到能向环境排放或者重新再利用的要求。 3、处理城市暴雨，使暴雨水质达到可以重新利用或者排放到地表水中的水质标准。 4、在城市范围利用暴雨雨水来优化景观环境和促进水娱乐业的发展 二、城市水源的综合一体化管理 在澳大利亚，城市水敏感设计所设计到的四个水管理要素。包括 （1）法律法规框架 （2）评估和投资 （3）社区接受和政府支持 （4）技术与设计 城市水敏感设计在这几个方面都有明显的优势，对于人们关心较多的城市暴雨管理方面的“技术和设计要素”本文将做更为详细的介绍。 法律法规框架 主要涉及到地方、区域和州政府部门在城市发展和项目更新中应用城市水敏感设计的作用。现在人们广泛接受的共识是，目前城市流域管理的负担和作用是零碎的，这对于形成统一的城市水循环管理系统是一大障碍，澳大利亚过去五年的研究和革新实践表明，制定合适的水敏感设计方面的管理机制和规划是必要的，将会系统性地推进土地利用实践方面的革新。 评估和投资 包括对整个水敏感生命周期内的投资和系统所取得利益的外部评估，澳大利亚有很多建设实例可以进行很多水敏感设计方面的投资与受益评估分析。 社区接受和政府引导 社区接受和政府引导可以为水敏感设计的广泛实施提供政治支持，可以促进水敏感设计的执行比例，改进复杂城市环境的行业技术和能力。社区对城市水敏感的关注在增加，不仅表现在改进水敏感设计所存在问题的方面，也表现在参与和改进水敏感设计的策略方面，一些新近的项目聚焦于反映社区对于废水处理再利用和污染防治方面的态度，并且社区将公众的意愿向当地水敏感设计部门反映，其它项目集中于执行社区参与的行动模式，包括各种关于可持续水利用的讨论和其它各种形式的论坛等，并且参与水敏感设计的策略制定等。 技术与设计 城市水敏感设计要素从2000以后随着大量工程的实施表现出大范围的革新和进展，新的进展包括与建筑的结合等，大大地扩展了水敏感设计的应用。 例子之一是最近在墨尔本建造水敏感寓所，该寓所的建筑目的是，试图实现室内供水的自我满足，这些建筑都分隔开来以便收集来自浴室、洗手间的室内可以再利用的水，污水进入一个处理池处理，处理系统由一个通风平衡水箱，一个反滤渗透膜生态反应水箱组成，暴雨雨水由屋顶和与屋顶相连的不透水地面收集，然后被导入一个很大污染沉积沌，然后再被导入生化池，这样处理后的暴雨雨水再被导入渗透膜生态反应箱，以备进行第三套处理，处理后的水流经过紫外线消毒单元消毒，以后可以用作厕所冲水使用和地面浇灌。这是第一次在建筑范围进行水的循环利用，因此在设计方面充分考虑了自然保护和水质标准，对这套系统的监视正在继续，可以预见未来所需的水质处理是很少的。 三、城市水敏感设计 城市水敏感设计最为广泛的应用是一体化城市暴雨管理，这也是本文介绍的重点，同时讲述该概念的形成、系统设计和最近研究的发现和有关革新。 城市暴雨综合管理 传统的城市发展对暴雨的管理是基于传统观点，即认为暴雨径流是没有利用价值的资源，认为对环境没有破坏也不会增加环境美观（美学、娱乐和教育等）。所以，传统的城市暴雨管理主要关注于高效的排水系统，以尽快收集和排出暴雨形成的径流，一般使用与地下水管道结合在一起的工程设计，这些系统一般位于地下，是“眼不见”的东西，因此也是“心不烦”的地方，这种传统城市设计和所包含的暴雨径流的处理方式会造成暴雨时径流俱增，同时伴随严重污染，如遗弃的碎屑、泥沙、重金属和营养物质会造成自然环境的严重退化。 作为城市管理的新的范例，暴雨径流的处理不再与广泛的城区规划相独立，暴雨雨水管理在城市规划的每个阶段和过程都进行充分考虑，以确保建筑地点的规划、建设和工程基础设施能够提供暴雨水质改进的功能，将暴雨雨水变成有用的资源。类似的，暴雨雨水处理系统也需要适应城市基础建设要素，以达到整体实现生态良好、社会广泛接受、经济上可持续发展的城市系统。 城市水敏感设计作为城市规划和设计范例将会很大程度上依赖城市设计部门给公众提供成功的节水设计解决方案，在建筑中采用水敏感设计显示出人类活动和城市水资源的关联， 这将会更加促使人们节约和保护水资源，增强自然资源保护的责任心。作为对比，那种传统的使用管道系统将暴雨雨水排入下水道的做法，不能体现人类活动和城市水资源的关系，所以传统的城市建设模式很难让人们看见，和被理解为人类活动对自然资源的保护。 与城市设计专家合作可以获得更加“精明”和更加符合可持续发展的城市面积，影响人们的行为向着有利于环境保护的方向发展。 暴雨雨水处理措施 两个最常见的暴雨雨水处理措施，并且能够与城市设计捆绑在一起的是滞水池建设和生化池建设。 滞水池建设 使用建造滞水池来提高城市暴雨的水质，在澳大利亚的很多城市被广泛接受。研究和不断完善的实践对建造用于提高暴雨水质的滞水池提供了良好的基础。 水文学、水利学和植物学的设计是内部相互联系，且与滞水池的长期效果紧密结合，澳大利亚目前的滞水池建设经验包括： 建造的暴雨滞水池中间相互隔开成小块，允许水流的高速通过和形成多个处理过程。 测试暴雨雨水所携带泥沙和颗粒物的大小，以决定所需的处理时间。 使用水文有效分析曲线来选择滞水池的最大建造蓄量，这将会用到暴雨雨强频率分析，暴雨历时分析等水文分析法。 在建造滞水池、坑塘或者类似湿地的形状、深度和植被分布时，水动条件的使用定量分析在改善暴雨水质的同时达到美学目标。 生化池系统 最近应用的类似人造沼泽的系统来进行暴雨水质的处理，大大提高了暴雨水质的处理程度，它是使用一种事先设计好的土壤介质进行过滤的，这套处理系统通常被称为生态反应系统，该系统有一个沟渠，装满了事先设计好的泥沙，有着特定的电导度，非常适合对暴雨雨水进行过滤。 植被是生化池系统最关键的组成部分，植物的根系能够吸附大量的微生物组织（部分细菌和病毒，并且能够提高根系土壤介质对水的净化能力，还能吸收水中的营养物质，植被的生长对维持介质的结构和电导度也起重要作用，植被的生长和死亡能够阻止土壤结块。 最近的研究表明，澳大利亚已在使用一种“新技术”来除去暴雨雨水中的污染物。当使用合适的土壤和植被进行生化系统的设计和建造时，系统可以在减少重金属流失方面起长期作用。 建造区域范围的滞水湿地和生化过滤系统： 最近对暴雨雨水处理技术的研究表明，暴雨雨水处理技术所需要建造的滞蓄水池和生化过滤系统都可以是在小的、有限的区域面积内建成，但是通过与土壤的结合，水敏感设计可以在很大范围内应用。 建造规模 收获暴雨径流的设计可以与建筑设计融为一体，这种收获的暴雨径流可以通过生化反应系统或者是建筑于屋顶上的“屋顶花园”来接收暴雨雨水，然后经过建筑水箱的净化后，雨水可以用于冲厕所。 与很多人对“屋顶花园”的误解相反，整个屋顶空间不一定都用来进行暴雨水质处理，通常，植被处理面积（例如，生化池和建造的蓄水池）只需占据屋顶空间的2％到5％就足够进行水质处理了，一个屋顶花园收集和处理暴雨雨水，然后再将处理后的水导入储水箱，并且可以进入该建筑的热水供应系统，或者在建筑物内安装“灰水”（洗衣房排出的水）处理系统，处理后的水再用于冲厕所或者花园浇灌等。 当地范围 公共建筑的前院、寓所附近的街道、连接不同建筑的走廊、社区空地或者停车场都可以进行水敏感设计。 谈到暴雨径流的产生，公共建筑的前院、街道、屋顶，这些建筑中不透水的部分，或者透水性差的地区最容易产生暴雨径流，将暴雨管理与城市建筑相结合起来，能获得水敏感设计方面的很多成功，例如，在源头上对暴雨水质进行处理，使暴雨雨水进入建筑水供应系统，实现城市暴雨雨水与城市建筑的联系。 公共开阔地为综合收集、处理和利用暴雨雨水提供了机会。公共安全、健康和美学在区域水敏感设计方面很重要。