新加坡如何建设海绵城市?

2023-05-10 14:56:27

新加坡是一个热带城市国家,季风性气候导致降雨充沛,年均降雨量约2400毫米,高于1050毫米的世界平均水平。但即使是在雨季,城市也很少出现积水和内涝现象,这要归功于结合低影响开发设施,经科学设计,合理规划的雨水收集和排水系统。

新加坡国内的水资源形势十分严峻。由于是一个岛国,岛内缺少大型纵深河流,降雨资源无法保留,仅能满足20%左右的用水需求。新加坡的人均水资源占有量排在世界倒数第二位,全国日常生活和工业生产用水主要依靠于雨水的收集储存和从马来西亚的柔佛地区进口淡水。新加坡和马来西亚从1961年就签订了供水协议,曾经有超过50%的供水是来自于马来西亚,但随着供水协议到期,2061年后马来西亚将不再为新加坡供水,新加坡面临着用水自给自足的巨大压力,雨水资源的有效利用和管理成为解决用水问题的重要途径。

图1 新加坡汇水区及主要河道(来源:PUB)

一、新加坡的雨洪管理模式

新加坡最初建立的水管理办法是为了实现水源供给的多元化,以应对国家的水资源危机。经过多年的努力,新加坡现在已经建立了一个完整通达的水道网络,包括长达8000米的水道和排水管,连接了32条主要河流以及17个蓄水池,雨水经由城市雨水收集系统最终汇入这些大型蓄水池。大型蓄水池是新加坡加强雨水疏导和解决城市内涝问题的关键所在。

近年来,新加坡开始将水源管理关注点转移到汇水区,并和城市空间设计融合。新加坡有48个主要汇水区和河道水网,汇水区的雨水径流通过主要河网水道的输送,进入调蓄湖库或排入海洋,集水区占总国土面积的三分之二。新加坡政府的最终计划是把集水区扩大到全岛面积的90%。也就是说,将来新加坡本地的大小河流都有可能成为供水来源。

由于新加坡的城市场地有限,城市化发展对于城市的功能和承载能力都提出了更高的要求,仅仅依靠扩大水渠和排水沟等雨水排水系统的面积是远远不够的。因此,新加坡事务局创建了包含源头解决方案、路径解决方案和去向解决方案的整体雨洪管理系统,以便更有效地管理雨水径流,降低城市洪灾的风险。

源头解决方案指通过下渗等方式降低地面雨水径流的流动速度,收集雨水径流;路径解决方案主要指通过加宽加深排水沟和建立集水水平滞留系统等方式来提高输送系统能力;去向解决方案指采取措施保护雨水可能终止的区域,如修建建筑物拦洪坝、蓄水池等,提高雨水蓄积的能力,预防洪水淹没基础设施。

图2 整体雨洪管理系统(来源:PUB.笔者翻译改绘)


二、ABC全民共享水计划

针对新加坡的城市水环境现状,2006年新加坡国家水务局、公用事业局联合发起了“活力、美观、清洁”的ABC水计划,转变既有的功能单一、实用性差的排水沟渠、河道、蓄水池,结合城市景观,整合周边的土地开发,打造充满生机、美观的溪流、河湖,创建更宜居和可持续的滨水休闲、社区活动空间。在过去十年内,有超过60个的低影响开发项目在这一计划下完成。作为一项长期的举措,到2030年,将有超过100个项目得到阶段性实施。

图3 ABC水计划项目分布图

(一)概念和宗旨

ABC水计划包含三个部分,A代表活跃(Active),旨在指导在水体边打造新的社区空间,鼓励市民参与环境保护与管理,并积极参加亲水活动。B代表美丽(Beautiful),提倡将水道、水库等打造成充满活力,风景宜人的空间,将水系与公园、社区和商业区的发展融为一体。C代表清洁(Clean),旨在通过降低流速、清洁水源等全局性的管理手段来提高水质,美化滨水景观;通过公共教育建立人与水的关系,最大限度地降低水污染。

ABC(活力Active、美观Beautiful、洁净Clean Water)城市设计导则作为城市长期发展策略的环境指导,旨在转换新加坡的水体结构,使其超越防洪保护、排水和供水的功能,通过整合新加坡的水体资源(蓝色)、城市公园(绿色)和休闲设施(橙色),构建“蓝、绿、橙”综合体系,打造充满活力、能够增强社会凝聚力的可持续城市发展空间。

蓝色系统构建的主要目的在于为水生动植物提供栖息地,提高水质,降低暴雨的影响,以避免洪灾、水污染对人们的生产生活造成威胁。绿色系统构建的目的在于为本土动植物提供栖息地,主要通过在流域内创造一片栖息地,或沿河流构建绿地系统来实现。橙色系统主要服务于社区,为人们提供更多与水接触的机会和娱乐空间,通过教育提高人们的环保意识。

(二)管理监督

新加坡的水资源开发、利用、保护、供排水、水污染防治、污水处理以及雨水集水排水等一切涉水事务,都是由新加坡公共事业管理局(PUB,The Public Utilities Board)进行统一规划、统一管理。公共事业局属于国家级水务管理机构,成立于1963年,其上级部门是新加坡国家贸易和工业发展部。2001年通过整合成为统一的水务管理机构。

(三)ABC水共享项目设计导则

2006年由安博戴水道(Ramboll Studio Dreiseitl)、新加坡公共事务局和国家公园委员会共同参与,,美观,洁净”城市导则发布并开始推行。

ABC导则中,在整体雨洪管理中加入ABC水域管理策略,主要涉及三大要素:集水区要素、处理要素、输送和储水要素。

ABC水计划提出加大集水区建设,新加坡计划最终把集水区扩大到全岛面积的90%,到2060年实现本国水源全面自给自足。除了保护自然水体,改造原有运河、排水渠和湖泊打造,修建水库外,导则还强调了城市空间作为集水区的重要性,针对城市交通基础设施(机动车道路、非机动车道以及行人步道)、建筑和城市公共广场等提出建设指引。注重排水、集水设施与城市建筑的融合,构建出一个有效的城市水循环系统。

处理要素,即水域景观设计,ABC水计划提出通过生物土壤工程技术构建动植物群落栖息场所、加强屋顶绿化工程建设,以此来减缓、滞留或截留初期冲刷的雨水径流,同时完成净化,还可以恢复城市水系统的生态多样性,提高环境的亲水性。导则主要针对植被洼地、生物滞留洼地、生物滞留池、沉淀池、人工湿地、生态净化群落等提出建设要求。

输送和储水要素即新加坡的雨水网络,包括17座水库、32条主要河流以及8000km长的水渠和排水沟。导则结合土地用途、污染物种类、径流流量、地质条件、周边设施和活动等影响因素,提出水道改善和维护措施。旨在将既存的功能单一的排水沟渠、河道、蓄水池转变为充满生机、美观的溪流、河湖,并通过整合周边的土地开发,营造崭新的水滨休闲和社区活动空间。


三、ABC项目特点

(一)项目运营模式

在ABC城市设计项目实施的过程中,利用PPP模式进行建设极为重要,在开发者收益与政府愿景间达成共识,以促进整体规划的有效实施。PUB大量鼓励私人组织参与,将政府的融资任务转移到私人机构中,大大减轻了政府的财政压力。PUB和私人机构协作进行项目的设计、融资、建设、运营。得益于ABC项目的优质宣传和包装,私人开发商对水敏性开发建设项目很有信心和兴趣。

PPP合作方法如果得不到城市居民的认同和支持,就无法实现可持续的雨洪管理。公共事业局不断培养城市居民对水体的主人翁意识。例如,鼓励学校为各项ABC水域项目制定教育学习路径,方便学生进一步了解和珍惜水域。私营公司、基层组织和社区团体同时也在ABC水域场所开展多种活动,鼓励更多的人以负责任的态度使用场所和相关的设施。

(二)ABC水项目设计认证

公共事业局于2010年7月1日推出ABC城市水域景观设计认证计划,旨在认可接纳ABC水域理念和景观并将其包括在开发区内的公共机构和私人开发商,确保设计景观符合最低的设计标准。获得认证有效期为3年。为了核实已认证的项目依据设计内容实施,在临时占用许可证(TOP,Temporary Occupation Permit)阶段将实行抽查。通过认证获得证明书的项目,可以使用ABC的标识进行宣传。2010年至今,已经有62个项目获得了认证。

ABC水域认证计划根据下列四类进行评估:活跃(30分)、美观(30分)、洁净(30分)和创新(20分)。待认证的项目至少需获得45分,其中前3类每类得分至少为5分。

活跃旨在考察项目通过向人们提供新型的社区公共空间,开展娱乐活动并拉近城市居民与水资源之间的距离,努力在各个地区营造充满活力的生活氛围。

美观重点是将水资源和景观相结合,营造优美的水域景观,提高生物多样性。在设计时应注意因地制宜,在植物种类的选择上积极鼓励使用本地植物。

洁净主要整个开发地区实现整体的可持续雨洪管理。其手段就是通过水文工程技术和生态景观设计相结合,收集在现场滞留的雨水并改善水质。

ABC水认证评分表(来源:PUB,笔者译)

指标得分
活跃总分30
1)为新型社区空间和公众娱乐提供设施,同时附带教育价值20
a)提供设施,拉近人们和水资源之间的距离,提倡开发区内的亲水活动(如观景台、瞭望台、木栈道、水道或ABC水域设计景观提供的座椅空间-不包括泳池、喷泉)5
b)已提供设施的可及性和安全性考虑因素(如无障碍设施)5
c)ABC城市设计导则下的水域景观的可维护性(如只需少量维护的设计景观)5
d)公众教育范围(如用于解释水资源、自然、ABC城市设计导则等知识的标识)5
2)资本介入和社区参与10
a)在开发区域内组织可盈利项目和公众参与的社区活动(并制定计划确保活动的可持续性)5
b)城市居民的使用便利性5
美观总分30
1)将水景和建筑物结合20
a)增强地面水排水设施的美学性(如使用植被洼地/生物滞留池洼地取代混凝土排水道,使用储水池和湿地种植等)10
b)增强天台/屋顶的美学性(如使用密集型或粗放型绿色屋顶减缓雨水径流的流速)5
c)增强城市立面的美学性(如将垂直绿化和播种筒用于处理雨水)5
2)与景观环境结合10
a)多种植物(首选原生植物)的种植计划,鼓励生物环境的创造(如蝴蝶、蜻蜓和鸟类的栖息地),提高生物多样性10
洁净总分30
1)融入ABC水域设计景观,处理现场的地表径流20
a)通过渗透、蓄水池和其他ABC水域设计景观处理或滞留来自35%以上集水区面积(现场面积)的径流10
b)通过渗透、蓄水池和其他ABC水域设计景观处理或滞留来自11%~35%集水区面积(现场面积)的径流5
c)通过渗透、蓄水池和其他ABC水域设计景观处理或滞留来自10%的集水区面积(现场面积)的径流5
注:在通过渗透、蓄水池和其他ABC水域设计景观处理35%以上现场总铺筑路面后,可额外获得15分,最高20分
2)整体雨洪管理10
a)雨水收集并与ABC水域设计景观相结合7
b)雨水收集和重复使用(如用于灌溉)3
创新
1)将创新性ABC水域设计融入各个项目最多20分
a)渗透措施,如透水路面或工程土壤
b)传达ABC水域信息的创新性渠盖设计
c)保存饮用水或使用雨水的创新性灌溉系统
d)减少进入水道的垃圾数量的污染物收集装置
e)其他天然排水系统
f)灰水循环

创新要求项目ABC水项目设计要素或其他环境友好型特征具有创新性和独创性,且有助于减轻城市化进程对雨水径流的质量和数量产生的影响。

被授予ABC认证的开发建设项目将会得到一定的奖金,除了经济激励外,这也是一种对于项目的荣誉和专业上的认可,对于项目而言将有更长远的意义。

(三)ABC专业设计人员认证

随着ABC项目的数量不断增加,新加坡对具备适当资质并且能够承担独特ABC城市水域景观设计的人员需求也在不断增加。公共事业局和新加坡工程师协会在新加坡建筑师学会、新加坡风景园林师协会、新加坡建屋发展局、陆路交通管理局和国家公园局的支持下于2011年联合推出ABC城市水域专业人员项目。

专业人员认证考核包括四项核心课程和两门选修课程,主要考核资格人员从设计—施工—维护的系统性专业知识。核心课程分别是:1.ABC城市设计导则和认证。2.利用ABC城市设计手段管理雨水水质。3.洼地和缓冲带的设计、施工及维护。4.生物滞留池和生物滞留洼地的设计、施工及维护。

通过培训获得资格认证的ABC城市水域专业人员主要负责检验已建成的ABC水项目,以确保该项目充分利用和挖掘了新加坡水资源的潜力,并为城市居民营造新型的可持续亲水娱乐空间。开发商和私人业主必须获得注册人员的评估认证才可以申请ABC项目。这也是PUB对于ABC项目的一种监督和管理方式。


四、ABC项目实践

图4 改造前的碧山宏茂桥公园图5 改造后的碧山宏茂桥公园

新加坡碧山宏茂桥公园与加冷河修复是ABC水计划的旗舰项目之一,是城市蓝绿基础设施设计的全新展示。

碧山宏茂桥公园建成于上世纪60年代末,公园内的规划和设施都反映了当时的需求和设计风格。沿碧山宏茂桥公园边缘行走的加冷河是一条坚硬的混凝土排水渠。因公园是建造于填埋土地之上的,所以场地排水困难。此外,改造之前的碧山公园生物种类单一,以大片的草坪为主,零星分布几棵树木。

、并与公园完美融合的河流水体。项目将长2.7km的笔直混凝土排水渠改造成为长3.2km的弯曲、自然式河流,蜿蜒穿过公园。

碧山宏茂桥公园和加冷河修复工程将自然河道系统和公园融为一体,实现了基础设施系统的协调,在保障给排水和防洪功能的基础上,提升基础设施的品质,改善城市环境。此外,公园意在吸引当地民众,培养他们对于河流的公共性主人意识,这对于流域性水资源保护计划的扎根落地有深远意义。

图6 碧山宏茂桥公园总平面图

五、项目评价

新加坡ABC水计划的快速推进以及设计要点的实现,主要得益于公共事业管理局设计指引的发布和强制推进。即使是在LID推行已有较长一段时间的英国,也依旧缺少一部统一的设计规范。新加坡在十年时间内取得卓有成效的发展,、完整的项目框架以及当地社区的积极参与。

此外,ABC水计划塑造了新加坡水敏性城市设计品牌,项目获得认证后,即可获得象征荣誉的ABC标签,并在以水敏性建设为内容的项目里都可以冠以ABC标签宣传,实质上是增加了项目的社会价值。ABC品牌的打造还提升了开发商对海绵城市建设项目的关心和投资的信心,有利于政府吸引社会资本。ABC水项目的品牌标签也是宣传城市水环境改善理念的有效工具,拓宽了人们对水敏感城市设计的认知,同时也为PUB的管理提供了便利。


原文见《城乡建设》2017年第5期

(转自:管廊建设)

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