如何理解「海绵城市」的概念?

2017-12-27
作者:丁文韬
链接:https://www.zhihu.com/question/31200669/answer/80503999
来源:知乎
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国外先做的。大家的答案基本包含了各典型案例。
“海绵城市”针对城市。
当前的案例和研究对城市和房地产开发的指导意义都很有限。
海绵城市的初衷立意在于减少投资,但造个大公园不管怎么说都是很贵的。
从开发商研发的角度,现在基本都在观望,嘴上时髦一下罢了。
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我尝试理一下我所理解的关于”海绵城市”的来龙去脉。

首先,把海绵城市蓄水——净水——再释放利用的功能定义暂时放在一边,政府看上这个概念的大背景语境就一个——解决内涝,这个是严重影响到市民生活和城市生产的。至于能不能净水,能不能把水再释放,都是锦上添花的东西,有当然最好,暂时做不到也可以接受。


城市内涝的典型城市可以参照北京、武汉和广州。前面有朋友讲到俞孔坚在哈尔滨和六盘水的作品,我认为都不合海绵城市的真实语境,问题在于与普遍的、典型的城市建成区地貌还是有差距。

解决城市内涝有一个很直接粗暴的良方——重修排水系统。
然而太贵,我国也才刚刚一只脚迈入小康,表示换不起,也不好换。

所以也就有了第二个次级语境问题,在不大兴土木重修地下排水管网、尽量减少投资的前提下,解决城市内涝。这也才正式轮到LID思想抛头露面。重点就在于海绵城市的雨水阻滞能力,缓解城市排水系统的单位时间内的压力。

到这里,逻辑没任何问题。然而这不意味着就有了宏观、中观、微观的具体方法论了。逻辑上的论据有问题。

问题1:拿来主义
海绵城市借鉴自日本、北美和西欧的相关思想和经验。但是,这些地方地下排水设施本来就修的不错,人家似乎没有把零食当正餐吃的习惯。另外,具体的气候差异也比较大。
例如西雅图,很多学者喜欢拿这个城市作为案例,说明海绵城市的有效合理性,并作为将其引入我国的论据。然而比较尴尬的是西雅图属于温带海洋性气候,全年都是绵绵细雨,我国没有任何一个城市属于温带海洋性气候。大家有兴趣可以查一下西雅图的降水记录,看那里一个月的降雨量,是不是赶得上武汉夏季一场典型大暴雨的降雨量。
大半个德国也都是典型的温带海洋性气候,尴了个尬。日本至少没有这个尴尬之处,然而日本的地下蓄水设施花钱并不少,凶得很。

问题2:定量
把需要做什么东西罗列出来,仅仅是定性的可能性探讨,不足以支撑这个概念。
这跟水敏城市不一样,河道改造的成功经验大家积累的多,水文的定量分析研究也比较成熟。
而海绵城市实际操作面临的复杂性、科学性和功能性的挑战不是一个量级。
需要定量的分析报告才能去执行,这包括但不仅仅包括:
1.各个精细地块的设计最大降雨量、流向、特点。
2.当前软硬质地表对应的雨水阻滞能力,对比对应的各种”海绵城市“策略下的单位地块的雨水阻滞能力,实施的可行性。
3.针对现有设施和降水记录的调研与数据报告。
4.基于以上数据的降雨滞——排数学模型。
5.在数学模型指导下的规划设计策论。
这个据我了解还没有人做出来,在没人做出定量研究的情况下言之凿凿,是我比较想吐槽的现象。
这就像买鞋不看尺码一样的……
有人在做吗?有。还是蛮欣慰的。

问题3:第一个吃螃蟹的人
国家在这个问题上也没有太武断,先搞试点。
可是学术问题没有研究透彻之前,也怪不得资金不到位、执行力度不大。
市委书记心里打鼓,当前反腐不是请客吃饭。
毕竟国内没有成功案例,专家的研究并不充足,管不管用、怎么才管用没有可靠结论。
可想而知修的时候就一定程度的影响市民的正常出行,万一宣布阶段性胜利后,一场百年一遇暴雨下来又全市看海,媒体奚落一番,这就里外不是人,上面脸色也不会好看。
而且谁投资谁获益呢?
拎不清。

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更新一下。
这个答案是整整一年前写的。一年后看到新提供的答案依然是那些陈词滥调,不免想再说些什么。


我们看这个案例好了,很好的对应了上面提到的三个问题。

2016 ASLA分析及规划类杰出奖: 哥本哈根暴雨应对行为准则


gooood.hk/2016-asla-cop
这是一个优秀的案例,但我并不是百分之百的推崇。我们直接谈其中的技术细节好了。

<img src="https://pic2.zhimg.com/50/v2-0383391f02d5edb51428984bca2b2608_hd.jpg" data-rawwidth="1001" data-rawheight="876" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="1001" data-original="https://pic2.zhimg.com/v2-0383391f02d5edb51428984bca2b2608_r.jpg">
这是其基本逻辑结构,是很清晰的。
其中我关注的是第二步与第四步的衔接。这其中潜藏着一些问题。
<img src="https://pic4.zhimg.com/50/v2-06e358ee16f58de708382dcf63d2ff6f_hd.jpg" data-rawwidth="960" data-rawheight="605" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="960" data-original="https://pic4.zhimg.com/v2-06e358ee16f58de708382dcf63d2ff6f_r.jpg"> △这是体现第二步工作的一套图纸。玩过GIS的都知道,这套图不难出,并且也没有任何的新鲜感和神秘感。如果只有这套图纸的话,怕是还有些的数模上的问题。因为这套图还是解决了定性的问题,缺少定量,并非一个十分严谨的数学模型。但不可否认是一个非常精确的定性分析。
缺少了数值,最终的效能就值得怀疑。当然,也许设计过程中是有一个精确的数学模型的,出于知识产权保护没有展示出来,最终只展示了一套很大众的GIS图。
<img src="https://pic4.zhimg.com/50/v2-239f835f189ec72ec13d731bf68d447d_hd.jpg" data-rawwidth="960" data-rawheight="638" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="960" data-original="https://pic4.zhimg.com/v2-239f835f189ec72ec13d731bf68d447d_r.jpg"> △这张图对应着第四步中的解决方案。其实讲道理,就那么几种办法而已。如果没有定量数模,那么问题到这一步就尖锐了。我怎么知道一场暴雨会在特定的街道或广场产生多深的积水呢?流速又是多少?为了将这个积水降低到不影响城市生产生活的程度,我需要多大的软质种植空间?多少规格的草沟?多少口宽底宽的地表径流?多高常水位的蓄水区域?多大下渗率的地面铺装?找坡坡度该定多少?
满满的技术问题。这其实是知识产权的核心,相信具体的工作过程和细节并不会展示出来。
<img src="https://pic4.zhimg.com/50/v2-b196e7cd1cbe6a113af87aee88b0b028_hd.jpg" data-rawwidth="960" data-rawheight="621" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="960" data-original="https://pic4.zhimg.com/v2-b196e7cd1cbe6a113af87aee88b0b028_r.jpg"> △总之上面的问题不解决,就放出这么一张图的话,我选择不做任何评论。画的倒是很漂亮,一片和谐社会的样子,谁知道是不是中看不中用的花架子。
<img src="https://pic1.zhimg.com/50/v2-41de1b24c209e74b589b3de806654095_hd.jpg" data-rawwidth="1043" data-rawheight="688" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="1043" data-original="https://pic1.zhimg.com/v2-41de1b24c209e74b589b3de806654095_r.jpg"> △当然就算是只看效果图,丹麦人的这套图还是有一个很大的优点,那就是诚实。人家承认就算是做了所有的措施,一旦碰到大暴雨,在一定时段内,该淹水的地方还是得淹。其实这种认识在国际上也是主流,比如BIG U,比如俞孔坚的故意要被水淹没的那个公园。let it drown,不要尝试硬怼大自然。控制在可接受的影响范围内就行了。小雨不愁,大雨没辙。这才是国内的海绵城市可能面临的一个窘境。毕竟小雨本身就是基本无害的。
<img src="https://pic4.zhimg.com/50/v2-7b8d250c282f3650a1671b9ecaa87fcc_hd.jpg" data-rawwidth="954" data-rawheight="207" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="954" data-original="https://pic4.zhimg.com/v2-7b8d250c282f3650a1671b9ecaa87fcc_r.jpg"> △同理还有这张图。
<img src="https://pic3.zhimg.com/50/v2-810f3f0686b48ac1eb2b8f8959481f78_hd.jpg" data-rawwidth="986" data-rawheight="776" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="986" data-original="https://pic3.zhimg.com/v2-810f3f0686b48ac1eb2b8f8959481f78_r.jpg"> △以及这张。
当然这套图里还潜藏着其他的问题。几乎所有的车行道都变窄。这在拥挤的东亚城市基本是不可能被接受的。另外还有滋生蚊虫的问题。
所以下次碰到有说海绵城市就是可以解决城市看海问题的,还是小心些,可能是遇到“高人”了
<img src="https://pic3.zhimg.com/50/v2-9b170917d3a0c69af4fdf27e3bc6ee24_hd.jpg" data-rawwidth="315" data-rawheight="218" class="content_image" width="315">


最终,还要特别注意,研究中有这一步。

<img src="https://pic4.zhimg.com/50/v2-1bf6ebb448daac682fd46e894a7fa562_hd.jpg" data-rawwidth="274" data-rawheight="96" class="content_image" width="274"> 什么都不做,一年损失多少钱?如果每年均摊造价和维护费高于这个值,政府搞这个工程的动机就会减少。文中提到了这些绿色基础设施可以提高地价,在国内的语境下,我表示很怀疑。国内能做到这一点的是大型的景观公园,这种公园其实很贵。



总之,丹麦人的这套东西是走在前面的。也是景观发展到今天应该出现的一套东西。如果还是有同学坚持海绵城市的课题方向的话,建议还是参考下类似的逻辑框架和技术成果,然后去努力超过他们,至少要超过这套公开展示出来的东西。毕竟这些成果已经是今天国内优秀院校的研究生乃至本科生可以做出来的了。

至于还是在潜心研究海绵城市大框架的,我就没话说了。我的印象里,大牛们已经把这部分工作“做掉了”。没有你发观点独到、立意新颖文章的空间了。
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谢邀。

“海绵城市”定义及内涵

海绵城市,是生态文明建设背景下,基于城市水文循环,重塑城市、人、水新型关系的新型城市发展理念,具体是指通过加强城市规划建设管理,充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用,有效控制雨水径流,实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式。其建设能有效缓解快速城市化过程中的各种水问题,有效改善城市热岛效应等生态问题,创造具备生态和景观等功能的公共空间,是修复城市水生态、涵养水资源,增强城市防涝能力,扩大公共产品有效投资,提高新型城镇化质量,增强市民的获得感和幸福感,促进人与自然和谐发展的有力手段。

<img src="https://pic1.zhimg.com/50/v2-d3f928e148c1bba54edc377f13fff03f_hd.jpg" data-rawwidth="1269" data-rawheight="458" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="1269" data-original="https://pic1.zhimg.com/v2-d3f928e148c1bba54edc377f13fff03f_r.jpg">

“海绵城市”提出的背景

城镇化是保持经济持续健康发展得强大引擎,也是促进社会全面进步的必然要求。然而,我国在快速城镇化的同时,不可避免地出现了一系列城市水问题,例如城市内涝频发、水环境恶化、水资源短缺等。为此,必须创新城镇化发展道路,实现可持续发展。党的十八大报告明确提出“面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势,必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念,把生态文明建设放在突出地位”。建设具有自然积存、自然渗透、自然净化功能的海绵城市是生态文明建设的重要内容,也是今后我国城市建设的重大任务。

2014年10月,住房和城乡建设部发布《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》,标志着我国海绵城市创建迈出了重要一步。

<img src="https://pic1.zhimg.com/50/v2-b8dd502f7d0f7661c95a5bf24c03851a_hd.jpg" data-rawwidth="1359" data-rawheight="765" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="1359" data-original="https://pic1.zhimg.com/v2-b8dd502f7d0f7661c95a5bf24c03851a_r.jpg">

目标与指标

建设海绵城市要取得老百姓认可,达到“小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解”的理想效果,同时要积极探索海绵城市建设的管理模式。

对于水生态,要划定蓝线(河道保护线)、绿线(生态控制线),加强山水林田湖等生态空间的有效保护并稳步提升城市建成区绿化覆盖率;要做好源头径流控制与利用。

对于水安全,要完善排水防涝系统,基本解决城市内涝积水问题;重视和完善城市雨水管渠等基础设施建设,与源头减排设施、超标暴雨的调蓄与排放设施统筹建设,综合提高城市排水及内涝防治能力。

对于水环境,要加强黑臭水体治理;有效控制径流污染及合流制溢流污染,改善城市水环境质量。

对于水资源合理利用,要保护水源地,降低管网漏损,推进节水型城市建设和最严格的水资源管理。

海绵城市专项规划

海绵城市建设涉及到城市水生态、水环境、水安全、水资源等方面的内容,而非单一型的市政设施建设,因此需要发挥规划的引领与统筹作用。

海绵城市专项规划是城市总体规划的重要组成部分,是城市层面落实生态文明建设、推进绿色发展的涉水顶层设计,是保护城市水生态、改善城市水环境、保障城市水安全、提高城市水资源承载力的系统方案,为加强城市规划建设管理提供管控依据和和支撑。

海绵城市专项规划是以解决城市内涝、水体黑臭等问题为导向,以雨水综合管理为核心,绿色设施与灰色设施相结合,统筹“源头、过程、末端”的综合性、协调性规划。海绵城市专项规划需要在评估相关规划(包括土地利用规划、城市总体规划、以及城市水资源、污水、雨水、排水防涝、防洪(潮)、绿地、道路、竖向等专项规划)的基础上统筹研究,并将海绵城市规划成果要点反馈给相关规划,在通过上述相关规划予以落实。

通过城市规划建设管控,系统管理城市雨水,实现自然积存、自然渗透,自然净化的城市发展方式的途径。

<img src="https://pic3.zhimg.com/50/v2-87a66d0d77424612a991fd3a3bf33b63_hd.jpg" data-rawwidth="2835" data-rawheight="1890" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="2835" data-original="https://pic3.zhimg.com/v2-87a66d0d77424612a991fd3a3bf33b63_r.jpg">


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<img src="https://pic3.zhimg.com/50/v2-a39e829207fef7392d6cec9faca46214_hd.jpg" data-rawwidth="728" data-rawheight="593" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="728" data-original="https://pic3.zhimg.com/v2-a39e829207fef7392d6cec9faca46214_r.jpg">

光明新区低影响开发示范工程


答主:任心欣

深圳市城市规划设计研究院副总工程师,住房和城乡建设部海绵城市建设技术指导专家委员会委员,广东省海绵城市建设指导团专家。

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书荐:《海绵城市建设规划与管理》

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海绵城市是主要针对城市建成区地表径流时空调蓄的工程规划设计以及为保障调蓄效果的必要工程计算。

所有讲不清楚水文工程计算的景观公司都是忽悠。



第一部分 时空调蓄和工程计算

城市铺装路面透水性比自然覆盖差。上过景观水文课,学过rational method的同学都会很熟悉下面这个表。其中c叫做径流系数(runoff coefficient),即多少百分比的雨水会形成地表径流,1表示完全流走,0表示完全下渗到地下径流。这是非常粗糙的工程经验估计,只能用于小尺度场地(好像10公顷左右?)的粗糙估计,更精确应当实测采集径流和下垫面数据用SWMM等软件来模拟。

<img src="https://pic1.zhimg.com/50/v2-4c2f5fbc65d132873cf6915adb72551d_hd.jpg" data-rawwidth="972" data-rawheight="995" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="972" data-original="https://pic1.zhimg.com/v2-4c2f5fbc65d132873cf6915adb72551d_r.jpg">

(自己老课件一个hydro lab作业的计算数据)


因为渗透率情况不同,一场很短的暴雨下来,原来的自然状态出现的洪峰流量小很多(下图橙色),而城市化后会短时间形成一个很高的洪峰量(蓝色)。

<img src="https://pic4.zhimg.com/50/v2-f612e9bdeaa4042dfe40fc7acc85b2d0_hd.jpg" data-rawwidth="585" data-rawheight="390" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="585" data-original="https://pic4.zhimg.com/v2-f612e9bdeaa4042dfe40fc7acc85b2d0_r.jpg">

(设计课邀请的水文工程师Robert Ward课件中用过的一张示意图,没有记录来源)


不透水铺装路面不仅渗透率差,而且要命的是水流速度还更快,导致蓝色峰更早一些。故此,城市化铺装不仅改变了系统的洪峰流量,还改变了系统的历时,即最远点到达汇水的时间=系统到达洪峰的时间。故此,在城市中,变得更高的洪峰排水压力会在更短的时间迅速集中到城市雨水管网。

<img src="https://pic1.zhimg.com/50/v2-8f5348c695ff8164ed2d5c79ff191abd_hd.jpg" data-rawwidth="797" data-rawheight="635" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="797" data-original="https://pic1.zhimg.com/v2-8f5348c695ff8164ed2d5c79ff191abd_r.jpg">

(设计课邀请的水文工程师Robert Ward课件中用过的一张示意图,没有记录来源)


汇水的洪峰也就迅速在下游叠加放大。随着系统变大,洪水风险到下游就是几何级数地增加。所以城市下游的压力会非常大。

<img src="https://pic1.zhimg.com/50/v2-b857fa24c781dcab9f245e6619f41206_hd.jpg" data-rawwidth="1398" data-rawheight="980" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="1398" data-original="https://pic1.zhimg.com/v2-b857fa24c781dcab9f245e6619f41206_r.jpg">

(IWHR王虹老师2013年的讲座<美国城市雨洪管理>)

美国很多州采用的一个政策就是要求建设前后洪峰流量不变。这就要求设计实现第二张图中黄色的线。黄色线就是通过设置一个detention(调蓄水池)实现时空调蓄,减轻洪峰时期对下游管网的压力,错过洪峰期再排掉。


这里提供合作的水文工程师Robert Ward给AutoCAD公司做的线上讲座,手把手一步步教怎么在civil 3d上进行水文计算(au.autodesk.com/au-onli),当然其他平台也可以计算的,不过AutoCAD家搞的水文课程当然要用他家的软件(¯―¯ )

第二部分 对应不同空间尺度的设计措施

然后我们再来简单讲讲对待不同空间尺度,常用的雨洪设计措施。这个部分主要根据IWHR王虹老师2013年<美国城市雨洪管理>的讲座,图全部来自于该讲座。有兴趣的同学可以上网搜,ppt和录像都有。

必须要再次强调的是,设计手法必须辅助以上述计算,没有计算支持的雨洪措施就像设计台阶不计算高差,随手画几级好看算几级一样,你懂的。

&amp;amp;amp;lt;img&amp;amp;nbsp;src=&amp;amp;quot;https://pic3.zhimg.com/50/v2-27dec4cbfacb1be3d5aba79486fe858e_hd.jpg&amp;amp;quot;&amp;amp;nbsp;data-rawwidth=&amp;amp;quot;1635&amp;amp;quot;&amp;amp;nbsp;data-rawheight=&amp;amp;quot;867&amp;amp;quot;&amp;amp;nbsp;class=&amp;amp;quot;origin_image&amp;amp;nbsp;zh-lightbox-thumb&amp;amp;quot;&amp;amp;nbsp;width=&amp;amp;quot;1635&amp;amp;quot;&amp;amp;nbsp;data-original=&amp;amp;quot;https://pic3.zhimg.com/v2-27dec4cbfacb1be3d5aba79486fe858e_r.jpg&amp;amp;quot;&amp;amp;amp;gt;

雨洪调节系统


正因为雨洪的风险根据系统的大小变化,所以雨洪调节策略从小到大可以分为源头、小区、区域、流域四个等级。其中景观专业一般就涉及源头和小区,区域和流域不仅涉及复杂的管网系统,其预测难度更是要大不少(对数学要求也比较高),需要市政水利专业介入。作为景观的,这里我就讲源头和小区。

1. 源头: 基本对应景观的场地site尺度,主要是附属绿地和高速公路绿地。

对策:尽量就地解决,不要流到其他地方对其他地方造成问题。

常用做法:屋顶绿化(green roofs), 雨水收集(rainwater harvesting),可透水铺装 (permeable surfaces)

这个尺度下的景观项目实例,我最推荐以生态设计工艺见长的andropogen,技术工艺扎实,甩其他拿asla奖玩规划概念的景观事务所好几条街。就是造价贵。

感兴趣技术细节的,应该搜专利而不应该搜设计图纸,又全面又清楚还全免费。我自己做屋顶绿化时用综述文献的办法综述过屋顶绿化专利,其实就那么简单的几个基本模块,然后有些变化和拓展。


1.1.屋顶绿化

&amp;amp;amp;lt;img&amp;amp;nbsp;src=&amp;amp;quot;https://pic3.zhimg.com/50/v2-73f7141348fe9e7c3251f6b95880e6c2_hd.jpg&amp;amp;quot;&amp;amp;nbsp;data-rawwidth=&amp;amp;quot;1645&amp;amp;quot;&amp;amp;nbsp;data-rawheight=&amp;amp;quot;1225&amp;amp;quot;&amp;amp;nbsp;class=&amp;amp;quot;origin_image&amp;amp;nbsp;zh-lightbox-thumb&amp;amp;quot;&amp;amp;nbsp;width=&amp;amp;quot;1645&amp;amp;quot;&amp;amp;nbsp;data-original=&amp;amp;quot;https://pic3.zhimg.com/v2-73f7141348fe9e7c3251f6b95880e6c2_r.jpg&amp;amp;quot;&amp;amp;amp;gt;

1.2.在地下(街道用的多,成本最高)或者贴墙(独立住宅建筑用的多,成本稍低一些)雨水收集,往往伴随着中水回用

&amp;amp;amp;lt;img&amp;amp;nbsp;src=&amp;amp;quot;https://pic3.zhimg.com/50/v2-bba489ff7347acabe8253f7283d2632c_hd.jpg&amp;amp;quot;&amp;amp;nbsp;data-rawwidth=&amp;amp;quot;1633&amp;amp;quot;&amp;amp;nbsp;data-rawheight=&amp;amp;quot;1126&amp;amp;quot;&amp;amp;nbsp;class=&amp;amp;quot;origin_image&amp;amp;nbsp;zh-lightbox-thumb&amp;amp;quot;&amp;amp;nbsp;width=&amp;amp;quot;1633&amp;amp;quot;&amp;amp;nbsp;data-original=&amp;amp;quot;https://pic3.zhimg.com/v2-bba489ff7347acabe8253f7283d2632c_r.jpg&amp;amp;quot;&amp;amp;amp;gt;

1.3 可透水铺装

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这其中1.1和1.2的初始投入都很大,特别是1.2。个人建议应当采用全生命周期评价(Life cycle analysis)结合工程管理现金流来进行成本收益分析。


2. 小区:这个一般对应我们的修详到控详尺度。

对策:下渗结合储存,第一英寸下渗,第二英寸储存。

常用做法:软化的排水沟(green coveyance),雨水花园(rain garden), 调蓄水池(retention/detention ponds)、渗透措施

这个尺度下的设计案例,去Portland市找。

2.1 软化的排水沟

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2.2.雨水花园

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2.3调蓄水池,这就是第一部分图2计算的黄线。注意无论retention还是detention,一般会用砾石做垫层加固而不是直接素土,这是出于水土保持的考虑,否则下层容易被泡软冲刷,可以看到很多生态雨洪边沟也会采用类似的工艺。

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较低洼一般都有水的Retention

2.4渗透措施。这个在大面积平缓草地用的比较多。就是有下渗引导的明沟暗渠。

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