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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇海綿城市的功能及作用,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:海綿城市;綠地系統;雨水管理
1 引言
城市作為區域政治、經濟、文化中心,近年來卻頻頻出現“看海”的窘況,引發了社會各界對城市排水系統建設的廣泛關注。而在城市綜合防災減災體系中,城市綠地系統占有十分重要的位置,是城市規劃和建設中的一個重要組成部分,它不僅具有美化城市環境、凈化空氣、平衡城市生態系統、為城市居民提供休憩游樂場所等作用,同時,在減輕城市內澇及雨水災害也有較明顯的作用[1]。在此背景下,海綿城市的概念應運而生,這是我國繼園林城市、森林城市、生態城市、低碳城市等一系列政策引導的城市理念后出現的新概念[2]。因此基于海綿城市的城市綠地對降低城市徑流污染,減輕城市內澇,保持城市水環境具有重要意義。筆者基于海綿城市的概念及內涵,提出了新型城市綠地雨水管理與傳統城市綠地系統相結合的城市雨水管理模式。
2 海綿城市概念的提出及演進歷程
2.1 海綿城市概念提出背景
隨著城市化進程的不斷加快,城市地表不透水面積不斷增加,雨水下滲減少,地表徑流增加,加之城市市政排水系統不完備,使得城市內澇現象越發嚴重。近年來,國內許多大中型城市屢遭暴雨而頻現內澇災害,如廣州“5?7”暴雨,南京“7?18”暴雨,2016年夏,武漢、北京、重慶等多地再次遭遇暴雨襲擊,重啟“看海”模式。內城“看海”的景象所付出的代價卻是眾多遇難的生命和慘重的經濟損失,雨洪問題已被推到了城市中生活的每一個人面前。
我國傳統的城市建設卻不能較好的解決城市內澇和洪水問題,其主要問題在于傳統的管道排水設施、防洪設施、排水工程落后以及對雨水資源利用意識的缺乏。管道排水是我國傳統的城市排水的主要方式,這種全人力的排水模式依然體現了人定勝天的思維模式。然而,隨著人地觀念更新,這種滯后的排水系統不能改善城市水生態服務功能,而引導城市可持續發展的有效途徑,逐漸被專業領域的學者提出并推廣,成為了國家和地方政府解決城市雨洪綜合管理的指導方針和戰略目標。
2.2 海綿城市概念及內涵
海綿城市顧名思義就是讓城市具備像海綿一樣的吸水能力,其概念的產生與發展也經歷了漫長的過程,楊陽等人綜合國內關于海綿城市的研究和討論,將海綿城市的形成與發展歸納為概念雛形、實踐探索、概念發展和概念形成四個階段[2]。2013年12月,在召開中央城鎮化工作會議時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”。 2014年12月住建部、財政部、水利部便聯合印發了《海綿城市建設技術指南―低影響開發雨水系統構建(試行)》(建城函[2014]275號),明確提出了海綿城市的概念及建設路徑[6]。此后,仇保興[7]在《海綿城市(LID)的內涵、途徑與展望》中指出海綿城市即城市能夠像海綿一樣,在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”,下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水,需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用,提升城市生態系統功能和減少城市洪澇災害的發生。最佳管理措施(BMPs)、低影響開發(LID)和綠色基礎設施(GI)是海綿城市建設的理論基礎,為構建“海綿城市”提供了戰略指導和技術支撐[8]。海綿城市建設的目標主要包括:保護原有生態系統、恢復被破壞的水循環及生態特征以及推行低影響開發[7]。
3 城市綠地系統與城市綠地雨水管理的發展
3.1 城市綠地系統的產生與發展
城市綠地系統是城市生態系統的重要組成之一,伴隨著城市的產生而產生,其出現便是為了調和人類改造自然建設城市的實際需要和作為自然產物對自然的依賴與保護心理之間的矛盾。對于城市綠地系統的定義,目前尚沒有統一概念。李素英綜合不同領域對城市綠地系統的定義得出城市綠地系統是城市綠色空間中以植被為主體,以土壤為基質,以自然和人為因素干擾為特征,在生物和非生物因子協同作用下所形成的有序整體[9]。此外,中國大百科全書中對此的釋義為城市中由各種類型、各種規模的園林綠地組成的生態系統,用以改善城市環境,為城市居民提供游憩境域[10]。
城市綠地隨著社會經濟的進步而不斷發展。早期社會生產力水平底下,經濟水平落后,城市規模較小,這一時期的綠地主要出現在達官貴人的宅院之內,其主要功能為滿足人們的觀賞與休憩,主要以點狀的形式分布于城市的各個區域。隨著生產力的發展,到近代工業革命時期,工業企業不斷增加,人口集聚現象日趨明顯,為城市的快速發展奠定了基礎。隨著城市的快速增長,城市環境問題日漸凸顯。于是,在英、法、美等國率先掀起了“城市公園運動”及“田園城市”理念,大量修建城市公@,使得城市綠地逐漸形成規模[11]。城市綠地系統理論也初現于這一階段。隨著信息產業革命的進行,生產力得到極大的解放,人民生活水平不斷提高,對生活環境質量的要求也不斷提高,對于城市建設城市綠化的要求也逐漸提高。因此,這一階段的城市綠地系統建設更多的是根據城市規劃要求結合城市特色,發展具有地方特色的城市綠地系統[12]。
3.2 傳統城市綠地系統的不足
隨著城市化進程的加快,人民生活質量的提高,傳統的城市綠地系統已經不能滿足城市發展的需要。一是現有城市綠地系統雨水管理功能尚未得到充分發揮。研究表明城市綠地系統有美化環境、休憩娛樂、調節氣候、凈化空氣、水土保持、維護生物多樣性等功能[9]。但傳統城市綠地系統依然被作為休憩娛樂和環境美化等方面,其在雨水管理上的作用沒有得到充分體現。傳統的城市雨水管理多依賴市政雨水管網系統,注重雨水的收集與快速排放。但隨著城市雨水管理觀念的轉變,雨水已不再是無用之物而是被視作一種資源而加以利用,因此傳統的城市綠地系統并沒有充分發揮其蓄水、排水和補充地下水的功能。二是傳統城市綠地系統要素空間形態單一,金云峰等[13]在對國外的城市綠地系統結構中發現城市綠地系統要素空間形態主要呈現點、線、面3種形態。然而在我國的《城市用地分類與規劃建設用地標準(GB50137-2011)》中,只是對點狀要素進行了明確的規范和要求,因此說明我國當前的城市綠地系統要素主要為點狀要素。要素單一且要素之間相互隔離使得城市綠地并沒有成為一個整體系統,系統功能也不能得到充分發揮。
4 城市雨水管理c城市綠地系統的發展趨勢
在當前建設海綿城市的背景下,將傳統的城市雨水管理系統與現有城市綠地系統整合為城市綠地雨水管理系統是城市綠地與城市雨水管理發展的必然趨勢。其原因如下。
(1)城市雨水管理系統與城市綠地系統的整合能夠保證和促進各自功能的正常發揮,兩者在功能上并不矛盾,而是相互促進的。傳統城市雨水管理系統由于其蓄水的局限性往往不能及時將短時大量雨水輸送出去,因此傳統城市雨水管理系統輸水功能結合城市綠地系統蓄水功能可實現其各自功能的最大化,因此兩者滿足實現整合的前提。
(2)兩者的整合有助于提高空間的利用率,實現城市空間的高效可持續利用。無論是城市綠地系統建設和城市雨水管理系統建設都將占用大量的城市空間,而如果將兩者進行空間整合,建立立體的城市可持續綠地雨水管理系統,將大大節約城市空間,提高城市空間利用率。同時,城市綠地系統的線狀和面狀布局本身也可實現更多的城市生態與社會服務功能,實際上,兩者整合之后大幅度提高了城市空間的利用效率。
盡管現有的城市綠地系統與城市雨水管理系統可以實現空間整合,形成城市綠地雨水管理系統,但這種系統依然存在需要不斷完善和提高的地方。首先,現有城市綠地系統,其本身的功能與結構尚不夠完善,因此整合后的城市綠地雨水管理系統的整體性和連續性也有待進一步提高,這樣才能保證其城市雨水管理功能的最大化。其次,現有的城市雨水管理規劃與城市綠地建設規劃的連接性不強,缺乏統一的城市綠地雨水管理規劃,因為城市雨水問題不僅僅是城市排水系統或者城市綠地雨水管理系統的問題,應協調各個系統各個方面的整體功能,才能確保最大程度上解決城市雨水問題。因此,在海綿城市概念下的城市綠地雨水管理系統除了保證系統內部的有序性以外,還應保證其與其他系統的連續性。
5 結語
在建設海綿城市的理念下,現有城市雨水管理系統應當在空間上完成和城市綠地系統的整合,形成城市綠地雨水管理系統。不斷完善城市綠地系統自身功能與結構并實現與城市雨水管理系統的良好對接,同時協調與城市其他系統的關系,實現雨水在復雜城市系統內的有序流動,只有這樣,城市綠地雨水管理綠地系統才能整合城市間其他系統來共同解決城市的綜合雨水問題。
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Study on Rainwater Utilization of UrbanGreen Land
System Based on the Sponge City Perspective
Zhou Wei , Zhang Kai, Zhang Lijuan
(Chengdu Huaxing Zhongzhi Engineering Consulting Co., Ltd., Chengdu, Sichuan 610047,China)
關鍵詞:城市洪澇;成因;防治對策
中圖分類號:TU992
文獻標識碼:A文章編號:16749944(2017)8016803
1引言
2016年的夏天,對全國人民而言是不平凡的夏天。受超強厄爾尼諾現象的影響,入汛以來我國南方大部分城市多次受強降雨襲擊,局部地區洪澇多發,長江水位一度超過同期水位,湖北、安徽、江蘇、河南、貴州等地均受到不同程度的洪澇災害,造成人員傷亡、農田損毀、山體塌方等,經濟損失慘重。
2016年6月1日至7月25日期間,多輪強降雨導致武漢城市洪澇災害發生。其中6月30日晚到7月2日20時,武漢市近兩天累計降雨量達到315.8 mm,按武漢市國土面積8494 km2計算,相當于下了22.5個東湖的水量(東湖最大容量為1.2億m3),超過武漢全年雨量的1/3。強降雨不僅導致武漢市數百處路段出現不同程度漬水,還造成長江武漢關水位快速上漲。長江武漢關水位自7月5~25日超警戒水位27.3 m,持續21 d,最高峰達28.37 m,超過1937年的最高水位,在武漢歷史上排名第五位。2016年武漢遭受洪澇災害,造成巨大的人員傷亡和財產損失,因此,解決城市洪澇問題迫在眉睫。
2城市內澇與洪水災害
城市內澇是指由于強降水或連續性降水超過排水系統排除能力致使城市道路及低洼區產生一定程度積水,影響城市交通和產生其他災害的現象。
洪水災害是由于江、河、湖、庫水位猛漲,堤壩漫溢或潰決,水流入境而造成的災害。洪水可分為河流洪水、湖泊洪水和風暴洪水等。最常見的洪水是河流洪水。
從名詞解釋的角度分析,城市內澇與河流洪水災害成因的相同點均為強降水,不過城市內澇的形成機制主要是由于城市排水能力不足,從而導致降雨不能及時通過自然下滲、地表徑流、地下管網系統或者排澇泵站排走,造成路面低洼地段積水,影響區域一般為單個城市內部;而河流洪水災害的形成機制主要是流域內長時間暴雨造成河流水位居高不下而引發的堤壩決口,影響范圍一般為流域周邊城市等大面積區域,對城市、工業、農業、交通運輸、生態環境等均造成嚴重危害,洪水災害的成因與影響范圍均大于城市內澇。
單個城市內澇可能是由于城市排澇系統建設不到位而造成的,而多個城市同時內澇則可能說明廣大區域均遭受強降雨襲擊,不僅降雨范圍大,而且降雨強度超過多個城市的排澇能力。當長江中下游水位超過城市設防水位時,引發洪水災害的可能性較大,不僅對城市正常排澇造成不利,易造成城市內澇,而且對城市各堤壩的安全構成威脅。
3武漢城市內澇成因
一般而言,城市內澇成因眾多,除了與全球氣候變暖、極端天氣頻現等自然環境有關外,還與各城市地勢特征、發展狀況、排水設計標準與系統建設以及維護管理等有關。
3.1武漢地形地勢因素
武漢,別稱江城,地處江漢平原東部、長江中下游,除少數山丘和湖塘外,武漢市區一般地面標高在20~24 m,部分地區地勢低于長江多年平均洪水位23.87 m。在梅雨季節,長江流域降水集中、降水量增多,長江中下游水位迅速上漲,武漢城區雨水主要通過排澇泵站抽排出江。2016年汛期連續強降雨不僅使武漢遭受城市內澇的重創,還飽受洪災威脅,可謂“內憂外患”。2016年長江武漢關水位上漲至最高水位28.37 m,遠超過城區地面平均高程;汛期排澇泵站超負荷運作,加上泵站規模不足等因素,武漢城市內澇十分嚴重。武漢地處長江中下游、地勢較低等先天排澇條件不足是城市內澇發生的原因之一。
3.2城市天然海綿設施逐漸減少
湖泊、河流、綠地等是城市的天然海綿,在暴雨降臨時可起到自然蓄水、自然滲透、調洪錯峰的功能。
武漢原有“百湖之城”的美譽,1949年武漢城區湖泊有127個,但隨著城市化進程的加快,大量湖泊被填滿,2005年湖泊數只有38個。建國以來,武漢城區近90個湖泊消失。圍湖造田、填湖造城等導致城市內湖泊、溝渠、濕地等自然蓄水容積銳減,調蓄分流能力大大折扣,取而代之的排水管網能力卻無法彌補。2016年多雨使得武漢市多個湖泊調蓄容量飽和,湯遜湖、南湖、巡司河、夾套河、南太子湖等主要調蓄河湖水位幾乎與路面持平,各湖泊水位嚴重失控,武漢市共187處路段出現不同程度漬水,部分地勢低洼處因湖水倒灌導致低強度降雨下發生了嚴重漬水,交通嚴重受阻。
武漢城市大開發大建設過程中路面硬化率迅速上升,導致自然土壤逐步被不透水路面取代,雨水下滲途徑和滲透量逐漸減少,不僅造成路面雨水只能通過城市排水管網等灰色設施排走,縮短了雨水匯流時間,易形成高峰流量,而且增大了地表徑流量和徑流系數,從而增加了城市內澇風險。
3.3排水管網設計標準偏低
1970~2014年,武漢市修建的排水工程暴雨設計重現期為1年,相當于每小時降雨強度為34 mm。2014年排水設計標準才提高至3年,相當于每小時降雨強度為48 mm。由于地理、氣候等先天因素,武漢每年遇到的暴雨強度不定而且有日益偏大的趨勢。據武漢市江夏雨量站數據顯示,2016年6月30日20時至7月6日10時,東湖新技術開發區累計一周降雨量達696.7 mm,超過50年一遇;最大單日累計降水量為240.1 mm,接近20年一遇;最大一小時降雨量為61.3 mm,超過10年一遇,已建成的排水管網輸水能力無法滿足強降水量,超標徑流雨水只能通過路面R流至低洼處,導致地勢低洼處積水。
3.4排水系統建設不夠完善
城市排水管網建設是一個長遠的發展過程。排水管網作為一個地下輸水系統,管道之間需要連通才能真正發揮作用。在武漢新城區,為避免道路的重復開挖,市政排水管網往往作為新建道路的配套一并形成,但往往由于建設分散且未按規劃統一實施,下游排水管網尚未完全形成或已形成的排水管網建設標準偏低,上游來水因無排水出路或因下游排水管網過流能力不足而出現積水。
排澇泵站等建設速度跟不上城市發展速度,也是城市內澇的原因之一。2016年汛期,作為武漢市武昌區、洪水區、東湖高新區、江夏區主要的調蓄水系之一,湯遜湖水位最高水位達到21.33 m,超過規劃最高控制水位(18.65 m)約2.68 m,湯遜湖水系水位失控,而最主要的排江通道,湯遜湖泵站連續11 d滿負荷工作,抽排量超過1.2億m3,相當于一個東湖。面對周降雨量超過50年一遇的暴雨,湯遜湖泵站抽排能力仍顯得不足,而第二排江通道正在建設中,區域排水系統建設尚不完善。
3.5維護管理措施不完善
隨著城市的發展與擴大,配套的城市排水系統也隨之形成。但因維護管理意識薄弱,路邊垃圾、施工渣土隨意丟棄,經清掃進入雨水口等排水設施后直接排入到排水系統中,易造成管道堵塞。此外,許多現狀排水管網自投入使用后,久未進行清淤疏浚,造成排水效能下降。武漢市目前處于大發展大建設時期,武漢在建工地數已超1萬個,因缺乏對排水設施進行保護意識,部分工程施工中常常對現狀雨水口造成損壞,卻又未及時就近新建恢復,導致降雨時路面雨水無法排入到現狀管涵中,造成地面積水。
由于管理不善等原因,新城區部分雨、污水管存在一定程度的混接、錯接,如雨水通過篦子排入污水管、污水錯接入雨水管涵中,造成暴雨時污水井蓋翻水、雨水管涵因污水管或初期雨水帶入大量污物,沉積下來后形成淤塞,又因常年未清淤疏浚,不僅使排水管溝過水斷面減小,還增加了排水阻力,排水量大為減少,導致排水不暢。
4城市內澇防治對策
4.1統籌規劃,科學發展
城市規劃是城市建設過程中的重要組成部分,為城市性質、規模和發展方向的確定與建設提供基本依據,涉及到多個部門,具體到區域用地性質劃分、路網與排水系統的形成、建設資金的籌集等均受城市規劃統一指導和綜合部署影響。作為系統性指導方針,武漢市城市規劃應從總體規劃、分區規劃和詳細規劃等不同角度,Y合各項城市基礎設施建設,綜合考慮城市防澇策略,比如明確城市排水系統規劃,綜合城市防洪排澇規劃,合理劃分排水設施用地,優化用地豎向控制等。通過系統合理的規劃,從源頭上降低漬水風險,充分發揮排水規劃的龍頭作用。
4.2合理提高排水設計標準
我國大多城市在建設初期采用的是前蘇聯的城市建設理念,前蘇聯降雨較少,排水管道標準較低,而我國城市在建設排水管網時由于受資金、技術等因素限制,加之當時城市規模較小、人口密度偏低,導致排水管網的建設沒有充分考慮到未來城市發展,也缺乏科學發展的超前意識。隨著近幾年城市內澇的頻繁發生,該問題越來越突出,因此,《室外排水設計規范》于2014~2016年進行了修訂,設計暴雨重現期有所提高。武漢市在實施過程中,應結合城市自身特點,在重要地區、地鐵站、下沉式立交橋、地勢低洼地等排澇不利區,可因地制宜地提高排水系統建設標準,合理布局排水設施,在新建與改造項目中逐步優化城市排水設施,減少引發城市內澇的隱患。
4.3完善海綿排水系統建設與管理
近幾年,我國大力推進海綿城市,提倡將以排為主的傳統排澇方式轉變為以“滲、滯、蓄、凈、排”等多技術途徑的低影響開發雨水系統,通過自然積存、自然滲透、自然凈化實現城市水文良性循環。2015年4月,武漢正式成為首批16個“海綿城市”建設試點城市之一,武漢市計劃三年投資162.9億元開展青山和四新示范區試點工作,此外洪山區、東湖新技術開發區等各區在市政建設中逐漸采用海綿城市建設理念,通過設置透水路面、透水廣場、下凹式綠地、池塘、濕地等綠色海綿設施,讓雨水降落后率先通過透水地面滲入地下,或通過生態調蓄池進行蓄水滯水收集,延遲徑流洪峰峰值形成時間,增加超標徑流雨水排水出路,減輕城市排水管網排澇壓力。 為深化、 細化國家相關規范和技術指南的要
求,指導和促進武漢市海綿城市的規劃建設,武漢市結合區域特點,分別編制了《武漢市海綿城市規劃導則》和《武漢市海綿城市建設技術標準圖集》。
作為城市發展的新理念、新方式和新模式,海綿城市建設與工程技術還不夠成熟,武漢市在海綿城市建設中應根據自身特點,不斷完善海綿排水系統建設與管理,形成蓄排結合的城市內澇防治體系,有利于提高城市抗澇能力。
4.4加大宣傳力度,提高保護意識與公眾參與度
除了過去“重地表、輕地下”偏見性建設發展方向外,很多人對城市排水設施重要性的認識也比較薄弱。無論是工程施工隊伍,還是街道清掃員,對現有排水管網、雨水篦子等缺乏保護意識,往往在日常生活、工作中圖方便,造成排水管涵局部遭受一定程度的破壞,或將垃圾、灰塵直接掃入雨水口,無意間造成雨水口的堵塞,從而影響排水管網的正常排水功能。武漢市相關部門可通過廣播、書籍、講座等形式加大宣傳力度,提高公眾對排水設備重要性的認知,讓廣大人民群眾加入到自覺維護公共設施的行列。
4.5加強排水智慧城市與應急預案的建設
隨著科技的不斷發展,智能化產品、信息化管理逐漸融入到日常生活中。在國家“十二五”期間,寧波擬投資407億元,在五年內把寧波建設成為國家示范性智慧城市,其中包括采用全自動智能化操控,城市管理者可在監控中心24小時監測城市的排水狀況。為降低城市內澇造成的影響,武漢市相關部門應借鑒寧波等城市的成功經驗,對排水智慧城市進行研發建設,并相應編制高效的應急預案,比如除了監控生活污水和工業廢水的分區、分時排放外,還可通過現代信息技術手段,增加降雨前對暴雨強度進行前期掌握與及時預報,對漬水高風險地段進行智能化定位并對漬水深度提出明確警示,建立排水系統GIS數據庫,當受到漬水災害時,應能按照應急預案及時采取措施,安排人員組織救援等,以將損害降到最低。
5結語
城市內澇現象是伴隨著城市發展而出現的,其成因眾多,防治城市內澇的發生是一個系統性工程,需要多部門配合、多技術結合,科學規劃,提高建設標準,加強排水系統建設與維護,鼓勵公眾參與,開發排水智慧城市,策劃高效的應急預案,逐漸地解決城市內澇問題。
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從2006年開始,現任中國科學院地理科學與資源研究所副研究員的張彪就參與了北京市綠地資源、濕地資源以及城市生態狀況調查等項目研究,取得了大量一手數據和研究成果,并在多個國內外知名刊物雜志上發表。十年來,張彪埋頭于北京市綠色空間與城市生態文明的關系研究,兢兢業業地尋求著更為理想的“綠地模式”。
打基石,穩中求進
不積跬步,無以至千里,不積小流,無以成江海。世上沒有一蹴而就的事情,對于科研來說更是如此。
1998年,張彪考入東北師范大學城市與環境學院經濟地理專業,本科階段的他在這里初步奠定了城鄉二元結構與地理空間分析方面的基礎:2002年,張彪進入中國環境科學研究院環境科學專業攻讀研究生,跟隨著名區域生態學專家、現任環保部南京所所長高吉喜,在區域環境質量與生態安全方面有所積累:2006年,張彪選擇繼續深造,在中國科學院地理科學與資源研究所師從著名生態學家李文華院士,在生態服務功能與生態補償領域進行了深入研究。
“博士之前,我更多地是在積累知識,這一時期才真正開始開展自己的研究。”從進入中國科學院地理科學與資源研究所開始,張彪就參與了北京市森林資源資產的價值化方法研究。整整3年,張彪以北京市的森林生態系統為研究對象,著重研究了其水源涵養功能和土壤保持能力。在收集大量數據,進行科學模擬之后,他對不同區縣、不同森林類型以及不同海拔和坡位上的森林涵養水源的功能及其差異進行了比較分析,并對不同區位條件上森林生態系統的土壤保持能力開展了綜合評價。
這些研究內容,形成了張彪博士論文《北京市森林資源的生態系統服務及其空間異質性研究》的主體構架。雖然初出茅廬,他所做出的努力還是推動了人們對森林生態服務的空間差異性認識,有利于較小尺度上森林資源價值的核算和不同區位條件下森林保護與補償,為北京市森林資源的建設與管理提供了參考依據。
畢業之后,張彪進入中國科學院地理資源研究所的資源生態與生物資源研究室工作,重點針對城市綠地的生態服務功能與區域生態紅線管控開展了系統研究,相繼主持參與國家自然科學基金“北京城市綠地生態系統調蓄雨水徑流的時空作用規律及其調控對策研究”、國家科技支撐項目“中國森林生物多樣性監測預警及觀測網絡構建技術”、環保部”生態環境狀況評價技術規范”和“生態紅線區域經濟社會狀況與保護成效評估”等課題研究,相繼參與張家港、湖州市、深圳市、北京市等地方生態文明規劃與自然資源負債表編制工作,在城市綠色空間功能模擬與圖式表達、區域生態資產核算與生態補償等方面取得一系列研究成果。探規律,優化布局
“2050年全球三分之二的人口將生活在城市,中國城市化水平將進一步提升,研究探索城市生態文明的建設途徑迫在眉睫。”張彪說:“實現城市的生態文明不是一件簡單的事情,絕非大多數人以為的多建綠地就可以做到。”
眾所周知,綠色空間對于保障城市生態安全和生態文明的實現至關重要,可是它的作用具體體現在哪些方面,其生態服務功能的機制和規律是怎樣的,這些都有待科研人員探索。
張彪的科研之路起于對森林資源的研究,其后,他將研究對象擴展到整個綠色空間。“近年來我們致力于北京城市綠色空間的生態服務功能研究,目的是解析北京城市綠色空間生態服務功能的生態學機制及其規律,并探索綠色空間布局優化模式。”他這么概括自己的工作內容。
在他看來,北京市現有大量公共綠地,空間開闊、占地面積大,這些綠地可以在北京雨水極不均勻的情況下接收滯留大量的雨水資源。因此,充分發揮城市綠地滯蓄暴雨功能,是有效利用降雨、增加入滲、減小暴雨徑流和河道防洪負擔并改善水生態環境的重要措施,是今后城市化發展過程中充分利用雨水資源、減輕城市防洪負擔的有效途徑。而且在雨水下滲的同時,也能充分利用綠地土壤的凈化能力,對城區地表徑流導致的面源污染控制具有重要意義。
張彪等人以2009年北京城市園林綠地調查數據為基礎,采用徑流系數法計算得到北京城市綠地生態系統調洪凈污1.54億m3,與2006年北京市生態景觀用水量(1.61億m3)大體相當。“這說明綠地對雨水徑流的調蓄作用不可忽視。”張彪說,“我們采用影子價格法,計算得到北京市綠地年調蓄雨水徑流價值13.44億元,其中綠地暴雨緩排價值11.9億元,如果按照二類養護標準計算[6元/(m2?a)],北京綠地年養護成本17.83億元,考慮到綠地同時具有其他重要生態服務價值,也說明了加強城市綠地建設的生態重要性。
除此之外,張彪還做了大量的相關研究,如綠地防災避險功能、蒸騰降溫功能等。在國內外知名刊物近百篇,其中,被SCI/SSCl收錄論文20篇,出版中英文學術專著6部,擁有4項計算機軟件著作權,并多次獲得環保部、科技部等部委以及浙江省、北京市等省市獎勵。他的研究成果表明,除了眾所周知的景觀美學與休閑游憩功能以外,北京城市G色空間還具有重要的控制暴雨徑流、降溫增濕、吸收污染物、凈化環境等生態功能,以及防災避險、房產增值、節能減排等社會經濟功能。研究證實,北京城市綠色空間能控制17%~23%暴雨徑流,夏季能使周圍環境降溫0.8~C~4.80°C,并且公園綠地能使1.38公里范圍內的房產價格增值10.9%左右。
亮數據,文明生態
基于本領域的優秀研究成果,張彪獲得了國家自然科學基金的資助。在“北京城市綠地生態系統調蓄雨水徑流的時空作用規律及其調控對策研究”啟動之初,他就制定了一套方案:先獲取北京城區高精度多時相遙感影像數據和綠地調查數據并進行處理,綜合分析綠色空間格局變化以及暴雨內澇特征:再基于典型樣地調查,開展綠地調蓄雨水徑流實驗觀測,獲取不同綠地類型的雨水徑流系數:然后,基于經典生態場理論,建立綠地調蓄雨水功能評估模型,分析北京城區綠地調蓄雨水功能潛力及其變化特征:最后探討提升綠地調蓄雨水功能的綠地格局優化對策。
而在執行過程中,他的計劃未能實施。“我們原計劃將經典生態場理論引入生態服務功能研究中,用場強、場勢與場幅等生態場指標來表示綠地斑塊調蓄雨水功能。”張彪解釋說:“但是在具體研究過程中發現,雖然不同綠地斑塊單元的滯蓄雨水能力可以用場強表示,可這種滯蓄能力的作用范圍無法確定。因此,基于目前的科學認識和實踐經驗來看,采用場幅來表示綠地斑塊滯蓄雨水能力的影響范圍還難以令人信服。”