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1、海绵城市概念与传统村落的被动式节能 王晓健 白昕洲 河北工程大学建筑与艺术学院 摘 要： 从传统村落入手, 应用海绵城市概念, 把海绵的概念应用到建筑物这一传统村落的细胞当中, 结合设计方法及被动式建筑技术, 完成传统村落的被动式节能设计, 以更好的保护传统村落地区的资源与环境。关键词： 海绵城市概念; 传统村落; 被动式节能; 作者简介：王晓健 (1964-) , 男, 教授;作者简介：白昕洲 (1993-) , 男, 在读硕士收稿日期：2017-09-30On concept of sponge cities and passive energy saving for traditiona
2、l villagesWang Xiaojian Bai Xinzhou Hebei University of Engineering, School of Architecture and Art; Abstract： This article mainly from the traditional village of application of sponge city concept, the concept is applied to the buildings that traditional village cells, combined with the design meth
3、od and construction technology, complete the passive design of traditional villages, traditional villages in resource and environment protection better.Keyword： sponge city concept; the traditional village; passive energy saving; Received： 2017-09-301 海绵城市提出的背景1.1 我国城市水资源危机现况近些年来, 中国城镇化率不断增长, 城市范围也在
4、不断的扩张, 城市化进程的高速增长引起了多种环境和生态问题, 其中水资源问题尤为严重。最近几年, 国内的许多大中型城市往往因突降暴雨导致市内排水不及时, 产生城市内涝灾害, 然而, 在城市中水资源短缺是其中重要的一项。从整体上看, 中国淡水资源较丰富, 从人均上看, 我国淡水资源严重不足, 仅仅达到世界人均淡水资源水平的 1/4。在中国经济高速前进的过程中, 城市水污染也伴随着不断增多。由于我国水环境污染情况, 致使水资源短缺更为严重, 生态环境恶化不断加剧, 对人类生活健康、社会稳定和经济发展造成严重威胁。由水资源、水环境等问题着手, 开发新的发展理念和发展方式, 探索建立人与自然和谐共处的
5、低影响开发 (LID) 模式, 是城市发展的必然趋势。1.2 概念内涵海绵城市概念有着明确定义:指城市能够像海绵一样, 在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”, 下雨时吸水、蓄水、渗水、净水, 需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。该简单概念可以具体理解为:1) 海绵城市在洪涝或干旱时可以有效灵活的解决问题;2) 海绵城市可以通过低影响开发 (LID) 的思想和相应技术维持原本的环境状态不被改变, 实现;3) 海绵城市要保护水环境不受破坏, 有效利用水资源, 缓解城市缺水问题。基于以上, 与传统城市的一味只排不留的思路相比, 海绵城市理论对坏境友好和最优限度利用水资源的建设思想,
6、突出其城市可持续发展的优点。2 国内外利用与研究美国康奈尔大学, 位于五大湖旁边, 学校旁有景观湖泊水体, 可用来储存雨水, 调节周围环境。美国康奈尔大学把管道铺设进湖底, 与室内管道相连通, 管道中的水吸收室内热量, 循环到湖底, 利用湖水底部的低温度, 冷却降温, 水体再循环到室内, 通过风机把用水冷却的低温度空气吹进室内, 达到降低室内温度的作用。利用天然湖水这种自然资源, 少量维持设备运转的电能, 创造舒适的室内环境。既有效利用了资源, 又节约能源能耗。另一个典型的例子就是新加坡。新加坡经过多年海绵城市建设, 整体设施比较完备, 全国一大部分的面积都已建设完成, 可以满足 1/3 的用
7、水需求。新加坡地处热带, 常年多雨, 但由于国土面积小, 缺乏河流及湖泊, 无法满足蓄水需求, 国家发展被淡水资源所限制。最基本的居民用水问题无法解决, 淡水资源的污染以及城市内涝的问题不断加深。经过十余年的建设, 新加坡现已具备一个庞大的水道网络, 包括 17 个大型蓄水池、8 000 余米的水道和排水道和 32条人工河流, 收集大量雨水资源, 解决了城市用水问题和城市排水内涝问题。2015 年, 海绵城市建设在中国选出嘉兴、济南、常德、厦门、重庆和武汉等 16个城市, 每个城市建成并运行多于 15 km 的海绵城市示范区进行试点。为此, 中央财政支出资金总金额多达 200 亿元。这些举措足
8、以看出国家对于海绵城市极大重视。成都在中国海绵城市建设中处于领先地位。成都天府新区兴隆湖边的环湖路, 路面铺设透水性材料, 可以有效吸收集纳雨水, 补充地下水资源, 防止雨水在路面存积, 给行人及车辆造成不便, 另外还可以降低环境噪声的影响。道路路肩上的碎石可过滤雨水, 留存大尺寸的污染物, 使进入路旁蓄水草地, 并有效减少雨水对路基的冲刷。3 海绵城市与传统村落被动式节能建筑通过国内外实例可得出, 海绵城市对于城市地区雨水的回收利用大有益处。但通过实例也可以分析得出城市地区的海绵城市概念大多应用于道路上, 其原因是城市地区道路所占面积远远大于建筑所占面积, 所以大都强调道路的“海绵性”。海绵
9、城市的建设有以下三方面:1) 保护原有生态系统;2) 对受到污染的自然环境和水体进行修复;3) 建设城市生态环境要将对环境的影响降到最低。我国城市排水系统具有只排不蓄、只排不用的缺陷, 海绵城市概念的产生和应用及时的解决了这个问题。城市的绿地广场被利用起来保留雨水, 进而下渗进地下, 恢复城市地下水资源。通过技术手段过滤的保留雨水, 用来道路清洁、浇灌绿地、补充景观水体。六位一体中的“收”环节, 所谓“收”其实就是海绵城市概念中的收集雨水, 在雨水充沛的季节中将雨水收集起来, 缺水时节再将收集的雨水释放出来加以利用。这是本论文主要研究的内容。3.1 现阶段传统村落存在的问题传统村落地区的街道比
10、较狭窄, 居住较为密集, 街道所占面积相对于建筑所占面积比较小。居住建筑内的积水只能排到街道, 街道排水不及时, 导致道路破坏, 甚至雨水倒灌回院子。2016 年邯郸特大暴雨之后, 实地调研发现, 传统村落道路狭窄, 当雨水流量大, 街道来不及排水, 于是村民在道路上挖出深沟来保证排水。这不仅破坏了道路, 而且严重阻碍了交通, 影响了雨洪灾后救援。灾后重建还需回填深沟, 造成人力及物力的浪费。如何有效解决传统村落的雨水回收与利用, 变不利因素为有利因素, 成为亟待解决的问题。3.2 海绵城市概念及被动式节能在传统村落的应用从邯郸市小王庄的总平面图上可以直观的看出, 灰色部分也就是房屋占据了大部
11、分传统村落的面积。从传统村落其中一条街来看 (见图 1) , 十几户人家共用一条街, 街道所占面积远远小于房屋所占面积。我们通过突出道路与房屋的关系, 除去无关条件, 得到清晰的道路与房屋图底关系图。如图 2 所示, 灰色为道路部分, 绿色为房屋部分。分析得出传统村落地区房屋所占面积远远大于道路所占据面积, 房屋在单位时间内所接受的雨水量远远大于道路所接受的雨水量。由此得出, 海绵城市的概念在传统村落地区同样适用, 只是适用主体由道路转变为建筑物。在传统村落地区的建筑物这个层面直接吸收利用雨水, 一是单位时间内接受雨量大, 效率相比道路要高, 二是可减轻道路排水压力。图 1 小王庄街道平面图
12、下载原图图 2 道路与房屋图底关系 下载原图基于海绵城市概念在传统村落地区的应用理念, 在设计建造小王庄村委会时, 结合海绵城市概念, 设计建造海绵建筑。利用单坡屋顶挑檐设计, 使基地范围内的雨水尽量多的被建筑所收集, 收集的雨水汇入建筑庭院中, 建筑物地下建有蓄水池, 用于收集、净化和储存雨水, 达到循坏利用雨水的功能。村中房屋在屋顶种植绿植 (见图 3) , 减低屋面排水负荷。雨水落在种植屋面上, 植物减弱了雨水对屋顶的冲刷, 一部分雨水被植物所吸收, 另一部分雨水被储存起来。待到晴天, 持续改善建筑物周围空气湿度, 植物可吸附附近空气中的有害物质和灰尘, 改善空气质量。采用可回收环保材料
13、装配屋面配件, 雨水回收利用, 使雨水资源被最大程度的利用。部分屋顶采用蓄水屋顶, 不仅可以储存一部分雨水, 而且有效改善屋面的保温隔热性能。屋顶做绿化或建造蓄水池, 不仅对过滤周边空气环境, 改善空气质量有积极作用, 还可利用收集的雨水浇灌植物、冲厕, 充分利用雨水资源。在院子下建造地下储水池, 把雨水集中回收, 通过过滤净化水质再利用。图 3 种植屋顶结构图 下载原图屋顶采用新型遮阳技术, 使用不锈钢管管网, 下雨收集的雨水通入管网内, 阳光照射时, 管网起到遮蔽阳光的作用, 同时管内水流起到吸收热量, 降低环境温度, 有效降低屋面温度, 使室内温度降低, 节约电能。天气寒冷时, 还可提供
14、热水或温水。4 结语海绵城市理论在传统村落地区同样适用, 并且亟待应用。传统村落地区同样需要节约资源, 减少环境污染, 应用海绵城市理论及相应的被动节能技术手段对于传统村落的建设发展, 节约资源, 改善生态环境具有现实意义。并且, 在传统村落地区应用海绵城市概念技术不仅可以改善当地自然条件, 同时可以改善村民居住条件, 净化居住环境, 为美丽乡村增添新的内涵。参考文献1苏义敬, 王思思, 车伍, 等.基于“海绵城市”理念的下沉式绿地优化设计J.南方建筑, 2014 (3) :39-43. 2陈永.我国传统村落建筑能耗现状与节能任务分析J.现代农业科技, 2011 (22) :275-277. 3俞孔坚, 张蕾.基于生态基础设施的禁建区及绿地系统以山东菏泽为例J.城市规划, 2007, 31 (12) :89-92. 4周关红.城市规划对城市人居环境作用机制研究D.重庆:重庆大学, 2009. 5周春艳, 周春涛.吉林省传统村落太阳房平面优化设计J.吉林建筑工程学院学报, 2009, 26 (5) :56-58.
