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基于自然的解决方案:洪水风险缓解和水资源管理规划设计 | 2021获奖作品

LA先锋奖 2021-11-24
原创
  • 项目名称:
    基于自然的解决方案:洪水风险缓解和水资源管理规划设计
  • 项目地点:
    武汉

获奖作品信息

作品题目:重构绿色城市——“基于自然的解决方案”:洪水风险缓解和水资源管理规划

参赛作者:张珈珩

指导教师:Sunantana Nuanla-or

毕业院校:武汉纺织大学



作品选题确为城建规划领域的热点区域之一,参赛者对武汉南湖进行深入调研,估算雨季南湖发生洪涝灾害的必然性,探究导致洪涝灾害频发的具体原因,并提出解决湖泊洪泛的景观规划设计策略。解决问题方案的策略分别是“海绵城市方法和绿色基础设施”、“ 国土空间规划”、“水管理”,内容表述清楚、逻辑、规范,一目了然。


——2021LA先锋奖评审人评语 / 章卫军,宜水环境科技(上海)有限公司  总经理


结构完整,成果新颖。但对于南湖问题的判断还不够深入。


——2021LA先锋奖评审人评语 / 赵杨,北京雨人润科生态技术有限责任公司  总经理



© 张珈珩

© 张珈珩



项目简介

许多城市在雨季相继出现瞬时洪涝现象,暴雨发生后,城市交通系统、网络信息系统、医疗基础设施和城市安全系统都受到了严重的影响。本项目对武汉南湖进行深入调研,分析其洪涝灾害发生的的可能性,探究导致洪涝频发的具体原因,并提出解决湖泊洪泛的景观规划设计策略。从而提高城市抗风险能力、增强城市洪涝适应性能力和提升灾后恢复能力,有效缓解城市内涝、减少损失、恢复区域生态环境。合理规划空间结构能够最大化释放滨湖空间,使湖岸线生态效益显著,并考虑到初雨污染的可能。最终提出强大的三个战略作为支撑城市湖泊应对暴雨天气而引发的城市洪水的强有力工具。策略分别是“海绵城市方法和绿色基础设施”、“ 国土空间规划”、“水管理” 。

城市洪水是全球范围内发生最为常见的自然灾害之一。据统计,1975年至2000年,全球共有17万人因洪涝灾害失去生命。仅在2012年,洪涝就造成全球3240万人流离失所。2020年中国洪涝灾害受灾人数达到6346万。数字触目惊心,可见其危害。

据报道“2016年武汉遭遇暴雨天气,城市积水严重,尤其在南湖地区水势不退,险情连连。十万多名群众正处在被积水围困的状态。” 2021年5月10日,星期日,武汉再次遭遇特大暴雨,南湖区街道和住宅积水泛滥。洪水冲击性危害、涝水覆盖性危害都表明城市洪涝灾害所造成的影响已经是一个直观的、令人焦虑的威胁。



详细说明:

武汉历年来洪涝灾害新闻报道及现场拍摄© 张珈珩

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武汉洪涝历史及湖泊洪涝灾害分析© 张珈珩

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武汉地处江汉平原之巅,水源丰富,长江流域和166个湖泊共同构成了城市的水网系统。但流域面积却在逐年减少,1988年至2015年间,南湖共流失湿地1563平方公顷,消失的湖泊转为工地,坚硬的地表加剧了该地区的洪水风险。


南湖湖泊面价消失变化及土地利用分析© 张珈珩

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查阅资料与新闻,并使用GIS分析得出南湖片区汇水范围及地势条件。最终总结出南湖地区容易发生洪水的原因,分别为“水系消失导致河流排水能力弱;填湖占地导致湖泊蓄水能力差;容纳雨水的绿色空间少;城市韧性地带缺失。”且经过现场勘察调研,发现多地驳岸空间属于垂直式硬质驳岸,这大大阻碍了南湖消解雨水的能力。


南湖片区GIS数据分析及现场调研© 张珈珩

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南湖流域流域面积37.44平方公里,蓝线控制水面面积7.67.4平方公里。基于 GIS 和 Google Earth 分析,估计了流域的绿色和硬表面区域。为测算最大降雨时湖泊的蓄洪能力,以2016年最大降雨量582.5 mm为峰值降雨数据,计算各区域的蓄水量,得出南湖汇集雨水总量约1213万立方米至湖泊流域,预计此时南湖容量可达约3382万立方米,远远超过南湖最大湖泊容量约2909万立方米,因此至少会产生473万立方米的积水无法在南湖消散。


估算将于达到峰值时南湖承水量© 张珈珩

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策略 1:海绵城市方法和绿色基础设施

首先,参考南湖最大湖容、水域面积、高峰降雨量、集水区绿硬面积、入湖排水量等相关数值,得出南湖高峰期需要容纳的水量 预测降雨量,并计算出南湖无法消散的降雨量。然后通过对植被土壤最大蓄水能力的分析来衡量该区域所需的绿化面积。最后,我们可以利用绿地的渗透和蒸发来驱散雨水。该项目的目的是利用绿地的渗透和蒸发来消散雨水。


概念愿景及战略分析图© 张珈珩

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策略 2:国土空间规划

倡导改变当地总体规划。重新评估土地使用权,重塑绿色城市。该策略的灵感来源于 James Corner团队提出的“土地置换”原则 (即去密集化理论)这一战略从规模上看可能显得激进而不现实,然而,该举措的实施有可能实现一种新的和更绿色的城市主义形式。在洪水易发地区实施去致密化策略(去致密化意味着释放最低的地形区域,为支持洪水管理策略提供空间),以创建绿色基础设施项目:雨水蓄水“海绵”。最大限度地利用南湖绿色基础设施战略。规划是通过将湖边低矮老旧住宅区搬迁到远离湖泊和地势较高的地区,增加南湖的可浸面积。这一策略将有效缓解暴雨期间的洪水,并为绿色基础设施腾出足够的空间。


概念愿景及战略分析图© 张珈珩

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策略 3:水管理

基于自然的解决方案(简称 NBS)是实现可持续发展和解决全球环境治理问题的关键工具。NBS 是一种绿色解决方案和方法,既基于自然,又有效促进经济和社会的可持续发展。该策略的实施专注于南湖水管理,连接河流和线性公园,同时拓宽和软化河岸,实现湖水循环,加速湖水净化,从而形成一个动态的、适应性强的、高度多样化的防洪生态系统。


概念愿景及战略分析图© 张珈珩

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这三种策略在武汉南湖的抗洪适应性景观规划设计中共同应用,体现了其强大的生态服务功能。湖边的软化设计,既可以满足强降雨时防洪的需求,又可以满足该地区居民对公共开放空间的需求。


概念设计总平面图© 张珈珩

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选取南湖花溪公园作为详细设计的一部分,经过多次实地勘察,发现该区域是一个硬质驳岸开放式公园,很多居民来此游憩;GIS图像显示该地区地势相对较低,容易发生洪涝。周边非建设高层住宅,有3栋仅7层高的老旧居民楼和2栋简易别墅;北侧设有排污口,水质环境较差。将三个策略共同运用于该区域,经过重新设计后,丰富的湖岸空间给人们带来不同的空间感受,展现了更高的生态价值。


细节设计总平面图及策略运用分析© 张珈珩


材料——该地区道路路面均采用透水材料,底垫面多为砂砾石垫层,减少了降雨时地表径流,丰富了底垫面的含水量,增加了地下径流。

技术——场地内构筑物、景观廊道、透水路面、滨水驳岸的施工工艺均符合透水性和稳定性标准。


场地标高及施工工程细节分析© 张珈珩

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植物——改造后的湿地公园更加生态,丰富的水生植物有助于增强湖泊自身的水循环,有效适应季节性降雨,增加区域的入渗率和蒸发扩散。

生物多样性——更自然的生态环境可以更好地作为动物的栖息地,增加动物的种类。更清洁的湖泊环境有助于水生植物的生存并丰富生物多样性。


生物多样性© 张珈珩

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湿地生态净化技术——该区域湿地设计具有净化功能,考虑到淹没的水会造成首次降雨的区域污染。研究表明,水生植物叶根、水生生物、微生物、卵石和淤泥在生态边缘改造中可以起到净化初雨、创造具有生态服务系统的水环境。


湿地净化机理© 张珈珩

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阶梯湿地初雨净化© 张珈珩

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模型——该模型展示了湖岸空间与陆地空间相交的阶梯式生态驳岸。


阶梯驳岸模型© 张珈珩

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互动性——将驳岸剖面施工图拓印到椴木板及亚克力板上,巴克球表示水流,演示洪水发生及湖泊驳岸应对方法。该互动模型不仅可以展示驳岸空间的施工细节,还能够帮助更多人了解和生态驳岸在减轻城市洪水和清理初期雨水污染方面的积极意义,兼具教育功能。


生态驳岸模型意义解读© 张珈珩

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教育性——互动模型帮助学龄前儿童在玩耍的过程中感知自然,同时吸引孩子们的学习兴趣与探索自然的求知欲,起到设计创意的引导意义。


互动模型吸引孩子们的兴趣© 张珈珩

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