陕北丘陵沟壑区雨洪管控的地域适宜性策略与方法

杨建辉 岳邦瑞 史文正 康世磊 Yang Jianhui Yue Bangrui Shi Wenzheng Kang Shilei   2018-06-19 04:00:34

Regional Suitability Strategies and Methods for Stormwater Management in Loess Hilly and Gully Region of Northern Shaanxi

摘要:从海绵城市建设的地域性差异出发,基于陕北丘陵沟壑区的特殊情况探讨了雨洪管控的普遍经验与地域性策略,提出了该区域海绵城市建设必须面对多重特殊问题并且实现多维目标。搭建了针对目标和措施双重适宜性评价的评价框架,并通过百草坡森林植物园海绵建设项目案例探讨了地域性雨洪管控的策略和规划设计方法。

关键词:风景园林;地域景观;陕北丘陵沟壑区;雨洪管控;地域适宜性规划设计;百草坡森林植物园

文章编号:1000-6664(2018)04-0054-09

中图分类号:TU 986

文献标志码:A

  收稿日期:2016-09-18

修回日期:2017-08-08

基金项目:住房和城乡建设部研究开发项目“西北半干湿地区雨水利用场地适宜性设计方法及策略研究”(编号2013-K1-4)资助

Abstract: This paper takes the regional difference on the construction of "sponge city" as its starting point. Based on the special circumstances of loess hilly and gully region of northern Shaanxi, some common experience and regional strategies for stormwater management has been discussed. This paper states that the construction of sponge city in this area must face the multiple special problems and fulfill multi-dimensional targets, and it also proposes an assessment framework to evaluate the suitability of both goals and measures. Then, taking the case of sponge city construction project: Baicaopo Forest Botanical Garden as an example to discuss the strategies of regional stormwater management and approaches of planning and design.

Key words: landscape architecture; regional landscape; loess hilly and gully region of northern Shaanxi; stormwater management; regional suitability planning and design; Baicaopo Forest Botanical Garden

中国幅员辽阔,地域差异巨大,在雨洪管控和海绵城市建设的总目标下,多雨地区侧重的可能是防涝问题,而降雨量少且缺水的西北城市,目标可能更应侧重于雨水的资源化利用。即使同省的西安和延安两市,也存差异,虽都为湿陷性黄土地区,但因延安处丘陵沟壑地貌区,在雨洪管控时则更应特别注重水土保持及场地安全之目标。因此,各地在海绵城市建设时除了考虑降雨量之外,须考虑的地域性因素还包括土壤特性、地形地貌、植被情况、场地安全、景观视效、经济效益等。基于不同的地域因素,可得出更多更具体的地域性雨洪管理目标,这种雨洪管控的地域性差异在全国范围内是广泛而显著地存在的,但在一哄而上的全国性海绵城市建设浪潮中,因为相关基础研究的不足、缺乏具体经验而被设计和建设单位有意或无意地忽略,往往采取几种雨水措施千篇一律全国通用的思路。基于上述情况,本文选取陕北丘陵沟壑区进行雨洪管控和海绵城市的地域化研究,旨在探讨适合本地域的适宜性策略与方法。

1 陕北丘陵沟壑区雨洪管控的普遍策略比较与地域适宜性整合

目前普遍推广的海绵城市经验为基于“低影响开发(LID)模式”的以雨水的源头、分散式控制为主要特征的方法。在海绵城市的具体实践中,普遍性的经验必须与地域性的策略相结合才能发挥最好的效益,实现预定的海绵目标。以论文研究的地域为例,目前在雨洪管控和海绵城市建设中存在2种技术思路或方法。

1.1 基于水土保持思想的传统技术与方法

主要是人们在长期的生产与生活中总结完善逐步形成的“淤地坝”“谷坊”“原边埂”“鱼鳞坑”“梯田”“涝池”“水窖”“水平阶”以及“弧形下凹路面”“场路分离排水”“明沟跌落排水”等水土保持、场地雨水利用与管控的技术措施。传统技术措施的优点是技术要求低、简单实用、易于推广,但其不足也显而易见,主要体现在过于倚重经验,单独使用无法满足较大尺度雨水综合管控的目标[1-2]。自20世纪60年代以来,朱显谟[3-4]、吴普特[5]、余新晓[6]、陈江南[7]、傅伯杰[8]、郑粉莉[9]、赵西宁[10]等学者针对陕北黄土高原地区干旱少雨以及雨季水土流失严重的特点,展开了大量的研究,主要以建立水文动力模型为手段,模拟流域地表径流、输沙、土壤水分、蒸散发、水质、非点源污染等多种过程以及各种农业管理措施对这些过程的影响,进而选择布置合理的场地措施实现流域径流调控、消除水土流失动力和雨水资源化利用的目的。其共同特点是仍然以上述传统水土保持措施为基本手段,但措施的布置和规划设计需要大量的基础数据,且必须基于合理的数学模型进行模拟。由于限制条件太多,难度高,目前仍停留在理论研究和试点示范阶段。

1.2 “海绵城市”规划设计方法

以《海绵城市建设技术指南》①为代表的“海绵城市”建设普遍经验的核心措施主要体现在“渗、滞、蓄、净、用、排”6个字上[11]。从总体目标来看,这6点措施/目标没有任何问题,但具体到陕北丘陵沟壑区内的各类建设场地,则不能一概而论,尤其是针对地势变化剧烈且湿陷性严重的黄土建设场地,从场地安全角度考虑,海绵城市中首选的“渗”和“滞”在此并不会必然成为首选措施,场地坡度较大时反而需要避免使用,而对于开阔的台原和沟谷阶地型建设场地,经评估和适当场地处理后“渗”和“滞”则目标适宜。《指南》的要义是以下渗、分散滞留为主要手段来消纳雨水,缓解城市内涝,并在此基础上对雨水加以利用;而陕北黄土丘陵沟壑区最常见的问题不是城市内涝,而是因暴雨引起的场地垮塌、陷落、塌方以及水毁路桥等场地安全威胁以及季节性干旱。针对上述情况,就需要提出有别于《指南》的地域化雨水场地规划设计方法,尤其是要引入场地适宜性评价及技术适宜性分析等内容(图1)。

1.3 结合地域特殊性的策略筛选与整合

1)陕北丘陵沟壑区雨洪管控的特殊问题。陕北丘陵沟壑区土壤结构疏松、大孔隙、垂直节理发育、容易湿陷的特点,在季节性强降雨的条件下,洪涝灾害频发,使本地区成为陕北水土流失最严重的地区,生态环境和人居环境都易受到极大的破坏。归纳起来,该地域的特殊问题有3点:一是季节性强降水导致洪涝易发,二是伴随强降水而至的强烈水土流失和建设场地破坏,三是缺雨季节表现出的干旱少雨及其带来的生产受阻。

2)陕北丘陵沟壑区雨洪管控的多维目标。针对本地域的特殊问题,开展地域雨洪管控及海绵城市建设必须设定水土保持、雨水资源利用、场地安全、场地生境恢复、雨洪管控等多维目标,在多维目标指引下,建设必须充分研究地表水文过程及其相关要素,根据黄土地貌的特点,结合不同尺度和类型场地的实际情况,在防止土壤侵蚀的前提下有效而安全地滞留和利用季节性的雨水、缓解雨洪压力,营造健康的场地生境环境,提高建设场地的安全等级和人居环境品质[1]。实现多维目标不仅需要切实可行的技术措施,更需要创新的规划设计方法和策略。

因此,必须将上述2种思路结合,针对地域特殊问题与多维目标,才能形成地域适宜性策略与方法。

图1 常用LID措施不适宜于陕北黄土高原的场地特点(杨建辉绘) Fig. 1 The frequently-used LID method is not suitable to the site in loess hilly and golly region of northern Shaanxi (drawn by Yang Jianhui)

图2 场地土壤剖面(康世磊根据《晋中市百草坡森林植物园晨曦阁岩土工程勘察报告》绘) Fig. 2 Site soil profile (drawn by Kang Shilei, based on Geotechnical Engineering Survey Report of Chenxi Court of Baicaopo Forest Botanical Garden in Jinzhong City)

图3 场地破坏现状(a、b、f 土壤湿陷破坏;c、d 场地垮塌;e、g 水土流失;康世磊摄) Fig. 3 Site damage status (photoed by Kang Shilei)2 陕北丘陵沟壑区雨洪管控的地域适宜性策略与方法

陕北丘陵沟壑区雨洪管控适宜性规划设计方法包含4个步骤:1)场地适宜性评价;2)建立场地雨水目标;3)选择适宜的技术措施;4)场地规划与设计[12]。其中,场地适宜性评价是整个规划过程的基础,是制定合理场地雨水目标的必要条件,而合理的场地雨水目标则直接决定了选择适宜性技术措施及其组合的方向。传统的雨水场地措施和LID技术在黄土丘陵沟壑区并不具有通用性,必须根据不同的场地类型和雨水目标来选择和组合,才能在发挥功用的同时保障场地的安全。在上述3个环节都充分完成后,最后一个阶段则需详细分析人为干预之后可能的地表水文过程,确定场地空间形态,形成最终的规划设计方案。

2.1 场地适宜性评价

包括场地雨水目标适宜性及场地措施适宜性2个方面,评价是以场地的用地性质、开发建设现状以及地貌类型等为基础条件,根据预设的单个或多个场地雨水目标及拟用场地措施选取相关的评价因子进行评价,评价合格则该场地雨水目标及场地措施可行,反之则需调整场地雨水目标及相应的场地雨水措施并重新进行评价,直到评价通过为止。

2.1.1 评价因子

策略要点:选择与地表水文过程及海绵城市建设密切相关、影响广泛且易于操作的因素作为评价因子,如场地坡度、土壤特性/类型、土壤侵蚀度、景观视效等。

2.1.2 评价框架与方法构建

评价框架和方法的构建需要从目标适宜性和措施适宜性2个方面进行。

1)目标适宜性评价。

策略要点:(1)基于微观场地尺度来开展适宜性的分析和评价;(2)评价过程中,类似于组合原则法[13],需要将不适宜于自重湿陷性黄土等影响场地安全诸因子的建设目标排除。剩下的目标根据分值之和进行排序,分值越低则适宜性越高,可以作为优先目标设定(表1)。

2)措施适宜性评价。

策略要点:根据项目的具体情况选择相对应的影响因子,如项目要求有较高的地域特色,则选择“地域性”因子中的“要求高”选项对各措施进行评估,以判断该项措施是否具有地域性或进行地域性的改造,有则适宜,没有则不适宜(表2)。

2.1.3 评价标准

本研究中的评价都属于定性评价,评价的依据主要有4个方面。首先是涉及安全的规范条文及定性判断;其次是场地的区位、性质以及本身对场地安全的敏感程度;第三,充分参考相关规范中对场地及措施的基本要求;最后,每一项措施都有适用的条件和前提以及其主要的功能目标,评估时必须作为判定的依据。在具体工程项目中,可以参考表中的评估结果,也可根据实际情况对特定的评估因子或适宜性数值进行结合实际的调整。

2.2 建立适宜的场地雨水利用目标

策略要点如下。1)根据评价的结果,选择适宜的雨水场地建设目标,基于项目的特点和需求可以选择不同的多维目标进行组合,对于简单的项目也可以确定单一的目标。建立场地雨水利用目标的过程是对预设目标的评估与修正的过程,一般是根据项目特点先预设多维目标,进行适宜性评估后调整目标。不建议直接根据表1的分析结论罗列目标,这样的目标往往无法体现项目的特色。2)在具体的项目中还应结合《指南》中的要求和方法对年径流总量控制率等指标性的内容提出要求,以便进一步的细化和实施。《指南》中的年径流总量控制率目标主要针对大概率的中小降雨事件而设定,可作为研究地域制定雨水量化目标的底线,由于陕北地区雨洪灾害主要由小概率的高强度降雨形成,在该地域开发强度和密度普遍较低的有利条件下,实际项目中的年径流总量控制率目标制定应适当提高为宜。3)在场地安全目标的选择上,可区别对待,与人的活动及生命财产安全紧密相关的场地建设,应确立高安全目标,如沿沟式和靠山式窑居场地、各类沟谷场地以及位于沟头的场地则属于此类;对于远离人群活动或者临时性的以及建设成本较低、易于修复的场地,则可降低场地安全目标,如原面场地、各类缓坡场地、宽阔的河谷阶地等。4)对于生境敏感的场地以及需要有效恢复场地生境的项目,则须设定较高的场地生境目标,并依此选择适宜的工程措施。这类场地大量存在于沟谷和台原的边界上。

需要强调的是,由于研究地域地貌复杂多变,一个具体的项目内往往包含了上述多种场地形式,每块小场地的目标可能差异较大,那么在制定总体目标时就需要进行归纳和总结,根据主要矛盾提出适宜的目标或目标体系,而不需要将每一具体地块的目标巨细无遗地罗列在总目标中(可参考文中案例)。

2.3 选择适宜的技术措施

选择适宜的技术措施要遵循2点原则。一是尽量选择适宜性最高的技术措施。在满足相同功能目标的措施中,应优先选择适宜性评估分值最低的选项,以确保该措施的适应性最广泛。对于有些适宜性居中的选项,如果从实际情况出发的确需要使用,则可以对该措施进行适当的改造和调整。例如,在湿陷性黄土上如果需要运用植草沟等传输措施,则可以通过改变植草沟断面的土壤成分或者增加防护性构造层来使其更具适应性。二是需根据项目中具体的场地及该场地需要承担的雨水功能针对预选的技术措施进行适宜性评估,以选择最适宜的技术措施。措施的适宜性针对的是项目中的具体场地而不是总体项目,在项目中甲地块可行的措施放到乙地块很可能就不适宜,这也是由黄土高原特殊地貌和水文特征决定的。如文后的案例,有组织排水措施采用了改良后的植草沟、旱溪和硬质沟渠,前两者适宜于平坦场地或缓坡场地,后者则适宜于陡坡场地,不能通用,这是根据具体场地特点做出的适宜性选择,对整个项目而言,这3种措施都是适宜的,但运用的地方有区别,这点很重要。

2.4 场地规划与设计

通过合理的场地规划设计可以落实项目每一个地块承担的具体目标和拟采用的技术措施,进而通过不同的方案设计手法与场地设计技巧将具体工程措施和设计方案及场地现状完美地衔接,实现良好的视觉景观效果以及生态环境效果。

策略要点:1)在落实措施之前需先分析人为干预之后可能的地表水文变化,并依据水文特点和数据确定措施的规模、数量和空间位置;2)设施规模的计算方法可以参照《指南》中的相关办法,如:流量法、容积法等;如果对场地的水文过程进行了模拟,则可以模拟结果作为设施规划布局和设计的依据;3)设施的选择和规划设计需充分考虑设施的形态与场地景观效果上的协调,避免只关注雨水功能不考虑景观效果的情况发生。

3 典型案例分析——百草坡森林植物园雨水收集系统建设设计项目

基地位于晋中市东郊,属黄土高原丘陵沟壑地貌区,地形变化剧烈,土壤湿陷性严重,局部为IV级自重湿陷(图2)。植物园在设计之初因较少考虑雨洪管控问题,建成之后雨季来临时随即发生了大规模的水土流失和局部场地垮塌(图3),带来巨大经济损失,在此背景下启动了案例项目。

图4 雨水利用模式(康世磊绘) Fig. 4 Rainwater utilization pattern (drawn by Kang Shilei)

图5 团结渠雨水收集系统(钱芝弘绘) Fig. 5 Drainage system of Tuanjie Canal (drawn by Qian Zhihong)

图6 汇排水分区(康世磊绘) Fig. 6 Sink drainage zones (drawn by Kang Shilei)3.1 确定适宜的雨水场地目标

根据《指南》,将基地的年径流总量控制率目标确定为85%,针对基地场地特点和已建成营业的现状,经过场地适宜性评价后,确定了“雨水安全排放、洼地集蓄回用以及防治水土流失保障场地安全和提高景观效果”的多维目标。

3.2 选择适宜的场地雨水工程措施

选择相应的评价因子对雨水措施进行适宜性评价,由于场地严重的自重湿陷性,排除了以“渗”为主的目标。评估后,可将措施分为两大类:原面和坡面以排为主,洼地和沟谷则以蓄积回用为主。公园现状存在梯田和水平阶等措施,规划后则大量增加排水沟进行有组织排水,考虑到景观视效,最终选择了具有一定防渗性的植草沟或旱溪作为缓坡场地排水措施,陡坡则采用硬质沟渠排水以防土壤侵蚀。原面上大量的低洼地和2条主要的沟谷则作为蓄积雨水的空间,小洼地采用了雨水花园的外观形式,作一定的防渗处理降低渗透性,起到滞蓄的作用;大的洼地采用水塘的形式,作生态护坡处理;沟谷空间较大,原本建设有景观水系,本次规划在上游设置拦洪坝削减场地上游的雨洪,在下游低洼处采用本土的淤地坝技术淤地滞水。

3.3 场地规划设计与方案生成

需要先制定场地的雨水利用模式(图4、5),并根据场地分析和现场踏勘的结果进行汇排水分区(图6)、确定雨水洼地的位置和沟渠的走向,进而按照容积法计算蓄水设施的规模、按照流量法设定排水沟渠的截面大小。在设施规模和流向关系确定后,结合场地竖向进行景观优化设计,形成与已建成环境紧密融合的雨水利用工程措施体系(图7~10)。

3.4 与水量有关的几个问题

关于水量平衡,据测算③,园区每年运行所需的稳定用水量约为2315000m3,基地年均可回收降水量约为386541m3,远小于园区年运行所需的水量,植物园规划单位在建园之初考虑到了这个问题,主要的用水量由基地外的水库引水解决。因此,在进行基地雨水收集系统的设计时,确定设计要点是通过对复杂地形地貌上的各类下垫面降水的合理而安全的汇排水组织来实现场地在雨季的防止水土流失、避免场地垮塌下陷等安全目标,第二位的目标才是在此过程中通过各种适宜的蓄水措施来实现雨水的收集回用。关于基地调蓄容积的设计与计算,以85%的年径流总量控制率测算得基地内的调蓄容积需要37344.9m3(表3)。由于植物园明显不同于城市中心区,其调蓄地表径流的能力较强,调蓄空间较多,所以在充分利用低洼地形后,实际设计的可调蓄容积为68875.3m[3],对应的设计降雨量约为43.9mm。另外,基地调蓄降水的空间绝大部分都是基于现有低洼地建设,在用水量和蒸发量都很大的情况下,并没有像景观水系那样定位为长期保持稳定水面的空间,只是做临时性的调蓄空间使用,因此,在植物选择上,需要具有一定的抗涝性或喜湿性。

3.5 小结

本案例的地域性特点使其不同于常规的海绵城市项目,经适宜性评估后没有将“渗”作为场地目标,为了场地安全和防止水土流失,反而选择了有组织的“排”作为主要的目标之一,即便是为了美观而采用常规植草沟,也做了适合土壤特性的改造,由渗透排水改造为微渗排水。总之,地域特征强烈的项目都必须经过适宜性的评估,以确定适宜的目标和措施,然后结合场地深入设计才能做到“因地制宜”,体现地域特色,避免“水土不服”。

图7 雨水利用设施规划总体布局(康世磊绘) Fig. 7 Layout of the drainage infrastructure (drawn by Kang Shilei)图8 旱溪平面模式(向欣绘) Fig. 8 Plan of the dry creek (drawn by Xiang Xin)4 结语

在规划设计及建设中,存在巨大差异的地域性城市如何在《指南》的框架下建立适合地情的适宜性方法和策略是当前的一项急迫任务。文章基于陕北丘陵沟壑区的特殊地理及气候条件,分析了雨洪管控及海绵城市建设中面临的特殊问题,进而提出了海绵城市建设的多维目标,强调了水土保持、场地安全以及生境恢复等目标在当地海绵城市建设中的重要性,在此基础上,构建了目标和措施双重适宜性评价的规划设计方法和策略,并在实际工程项目中加以运用,为海绵城市的地域化建设提供了参考和思路。该方法面对起伏剧烈的丘陵沟壑地貌和湿陷性黄土特征,明确将场地安全和水土保持列为与雨洪控制同等重要的海绵城市建设目标,并通过适宜性评价将不利于前2个目标的雨水措施排除,进而筛选出适宜的场地建设模式[2]和措施。文中基于影响因子的适宜性评价是一种定性评价,分值的确定既有规范的要求,也有专业的经验表达,虽然对于规划设计项目而言可以作为充分的指导,但作为理论研究其不足之处在于欠缺定量的分析和机理探究,有大量的工作需要开展,另外,限于篇幅和研究深度,文章对各因子之间的关联和相互影响交代不够,有待进一步的工作。

图9 旱溪剖面模式(向欣绘) Fig. 9 Section of the dry creek (drawn by Xiang Xin)\

图10 生态护坡(向欣绘) Fig. 10 Ecological revetment (drawn by Xiang Xin)注释:

①指住房和城乡建设部2014年发布的《海绵城市建设技术指南》,后文中所用“《指南》”均为其简称。

②山西省城乡规划设计研究院,《晋中市百草坡森林植物园雨水收集系统建设项目》,2016.07。项目负责人:史文正,岳邦瑞;技术负责人:杨建辉;项目组成员:康世磊,孙菲,刘慧敏,钱芝弘,曹艺砾,杨茜,兰泽青,向欣,赵梦钰,杨雨璇,刘阳,王菁,郭翔宇。

③园区每年运行所需的稳定用水量引自北京林业大学园林学院及北京北林地景园林规划设计院有限公司编制的《山西省晋中市森林植物园规划设计方案》;基地年均可回收降水量则以多年平均降雨量(1954—2008年)395.9mm作为依据测算,其中降雨量数据引自山西省第三地质工程勘察院提供的园区岩土工程地勘报告(详勘)。

参考文献:

[1]杨建辉.陕北丘陵沟壑区雨水利用场地类型及建设模式[J].中国园林,2015(11):59-64.

[2]杨建辉,岳邦瑞.响应水资源特征的多尺度陕北地域景观图示语言[J].风景园林,2015(2):74-79.

[3]朱显谟.强化黄土高原土壤渗透性及抗冲性的研究[J].水土保持学报,1993(3):1-10.

[4]朱显谟.黄土高原水蚀的主要类型及其有关因素[J].水土保持通报,1982(3):40-44.

[5]吴普特,高建恩.黄土高原水土保持新论:基于降雨地表径流调控利用的水土保持学[M].郑州:黄河水利出版社,2006:9-15;29-33;35;171-172;202.

[6]余新晓,张满良,信忠保,等.黄土高原多尺度流域环境演变下的水文生态响应[M].北京:科学出版社,2011:33-48.

[7]陈江南,王云璋,徐建华,等.黄土高原水土保持对水资源和泥沙影响评价方法研究[M].郑州:黄河水利出版社,2004:211-222.

[8]傅伯杰,赵文武,张秋菊,等.黄土高原景观格局变化与土壤侵蚀[M].北京:科学出版社,2014:17-26.

[9]郑粉莉,张勋昌,王建勋.WEPP模型及其在黄土高原的应用评价[M].北京:科学出版社,2010:1-33.

[10]赵西宁,吴普特,冯浩,等.基于GIS的区域雨水资源化潜力评价模型研究[J].农业工程学报,2007,23(2):6-10.

[11]中华人民共和国住房和城乡建设部.海绵城市建设技术指南:低影响开发雨水系统构建(试行)[M].北京:中国建筑工业出版社,2014:6;46-47.

[12]杨建辉,刘恺希.西北半干湿地区雨水利用场地适宜性研究现状及其规划设计方法展望[C]//刘海龙.国际城市雨洪管理与景观水文学术前沿:多维解读与解决策略.北京:清华大学出版社,2015:396-403.

[13](美)福斯特·恩杜比斯.生态规划历史比较与分析[M].陈蔚镇,王云才,译.北京:中国建筑工业出版社,2011:56. (编辑/王媛媛 杨子蕾)

作者简介:

杨建辉

1977年生/男/湖北孝感人/西安建筑科技大学建筑学院城乡规划专业在读博士研究生/西安建筑科技大学建筑学院风景园林系副系主任,副教授/研究方向为西部城镇绿色空间规划设计理论与方法、西部城市雨洪管理规划设计方法与工程技术(西安 710055) 岳邦瑞

1973年生/男/西安人/博士/西安建筑科技大学建筑学院风景园林系教授/研究方向为景观生态规划设计(西安 710055)

史文正

1980年生/男/山西太谷人/英国谢菲尔德大学景观学院博士/山西省城乡规划设计研究院副总工程师/山西省城市规划学会理事/研究方向为绿色基础设施与景观管理(太原 030001)

康世磊

1988年生/男/陕西榆林人/西安建筑科技大学建筑学院风景园林专业在读博士研究生/研究方向为西北脆弱景观生态规划理论与方法(西安 710055)

Regional Suitability Strategies and Methods for Stormwater Management in Loess Hilly and Gully Region of Northern Shaanxi

Yang Jianhui, Yue Bangrui, Shi Wenzheng, Kang Shilei

Despite that the huge geographical diversity China has, target of stormwater management and sponge city construction are basically identical. Approaches are routinized and the regional features are missing. This article selected loess hilly and gully region of north Shaanxi for regional research. Starting from its regional differences, the article discusses stormwater management’s widespread experience and regional strategies based on regional particular situations, which puts forward that this regional sponge city construction must deal with multiple special issues and realize multidimensional goals. Besides, it establishes a framework for the evaluation of the dual suitability of targets and measures, and further discusses the strategies and planning design methods of the stormwater management through the case study of the parkway forest botanical garden project. The significance of the research done in the article is to propose a planning and design strategy based on the suitability assessment of regional factors, which can provide reference for the construction of sponge cities in different parts of China.

Firstly, the article analyzed and compared two most popular stormwater strategies and methods in the research region: one is based on the ideology and methodology of the traditional techniques of soil and water conservation, the other is a "sponge city" planning and design method. The characteristics of the former lie in that its essential means are based on the traditional soil and water conservation measures that consist of a large amount of data, and those data are used as input parameters for constructing a reasonable mathematical model for basic simulation. With many limitations in practical conditions and manipulation difficulties, therefore, it still stays in theoretical research and the pilot demonstration stage. The latter's core measures mainly focus on the six functions of "infiltration, stagnation, storage, purification, use and platoon", however, the lack of evaluation of the site often results in inappropriate technical conditions. On account of the above-mentioned two strategies, the regional suitability strategy and method of stormwater management in the hilly and gully region of northern Shaanxi has four steps: 1) suitability evaluation of the site; 2) setting up the target of the rain water; 3) selecting appropriate technical measures and 4) site planning and design. Among the four steps, the site suitability evaluation is the foundation of the entire planning process, it is also the requirement to establish reasonable ground rain target. And the reasonable ground rain targets directly determine the selection of which suitability measures to use and the direction of their combination. That is to say traditional rainwater field measures and LID (low impact development) technology are not universal in the loess hilly and gully region, and must be selected and combined according to different site types and rainfall targets so as to ensure the safety of the site while taking effect. The last phase requires detailed analysis of the possible surface hydrological process after human intervention in order to confirm the spatial morphology of site and to formulate the final design scheme.

The suitability evaluation of the site includes two aspects: the suitability of the rainfall target and the suitability of the site measures. Which is based on the property of the site, the development and construction status and the landform type. And to select the relevant evaluation factors according to the predetermined individual or multiple field targets and the proposed field measures. If the evaluation is eligible, that is to say, the rainwater target of the site and the site measures are feasible, otherwise it is necessary to adjust the rainwater target and the corresponding site rain measures and re-evaluate them until the evaluation is passed. It should be noted that it is necessary to select factors that are closely related to the surface hydrological process and the urban construction of sponge city, which influence a wide range of operational factors, such as the grade of the site, soil characteristics/ type, soil erosion, landscape and visual effect. The critical points for the strategy of the suitability evaluation of rainwater targets on the site include: 1) the analysis and evaluation of suitability based on the micro scale; 2) in the evaluation process, similar to the combination of principle methods, it is necessary to exclude the construction targets of the factors affecting the safety of the site, such as the collapsible loess. The remaining targets are sorted according to the sum of the values, and the one with the lower the score is, the higher the appropriateness is, which can be set as the priority goal. Main points for the measure suitability evaluation are the selected specific factors according to certain situations, for example, a project demand for high regional characteristics, then select the "regional" factor in the "high" option to evaluate various measures to determine whether the measures have local or regional innovation, if appropriate, there is appropriate, if not, it is not appropriate. There are four main aspects of evaluation in the study: first, the safety regulations and qualitative judgment; secondly, the location, nature and sensitivity of the site itself to the site security; thirdly, the basic requirements of the site and measures in the relevant norms are fully referenced; finally, each measure has the applicable conditions and premises and its main functional objectives, which must be used as the basis for the determination.

The process of establishing the target of rainwater utilization on the site is the process of evaluating and revising the preset target, which is usually based on the preset multi-dimensional goal according to the characteristics of the project, and then adjust the target after the suitability evaluation. Storm flood damage research area mainly caused by high intensity rainfall that rarely happen. Under the favorable conditions of low development intensity and density in the region, the annual runoff volume control rate target of the actual project should be appropriately raised. In the selection of the site safety targets, the site safety objectives shall be different according to the site type, the targets relating to the safety of the human beings and their property shall be high, and those that are away from the crowd activities or are built temporarily that the construction costs are low and is easy to repair can be low. For habitat sensitive sites such as gully and terrain`s boundary, high site habitat targets should be set.

When choosing appropriate technical measures, two principles should be followed: first, the most appropriate technical measures should be chosen; secondly, it is necessary to carry out the suitability assessment of the preselected technical measures according to the rainwater function undertaken by the specific site in the project, so as to select the most appropriate technical measures. Measures of suitability for the project are in response to a specific field rather than the overall project, it may not be appropriate to transplant one feasible measures from one site to another as those measures are decided by the special geomorphology of the loess plateau and hydrological characteristics.

The research establishes plan design method and strategy of the dual suitability evaluation for both the target and measure which were studied and apply in the actual engineering project in response to the urgent need of the present regionalization of sponge city construction. Nevertheless, in this article, the suitability evaluation of influencing factors is a qualitative evaluation, and the determination of the score is both normative and professional. As a theoretical study, the deficiency lies in the lack of quantitative analysis and mechanism exploration, and there is a great deal of work that need to be carried out in subsequent studies.

(Editor / WANG Yuanyuan)

Biography:

Yang Jianhui, male, born in 1977, Ph.D. candidate of XAUAT, Associate Professor and Associate Head of the Department of Landscape, XAUAT, research area: the planning and design theory and method of green space in western wown, the stormwater management design method and engineering technology of western cities(Xi'an 710055)

Yue Bangrui, male, borin in 1973, Ph.D. of XAUAT, Professor of the Department of Landscape, XAUAT, research area: landscape ecological planning and design(Xi'an 710055)

Shi Wenzheng, male, born in 1980, Ph.D. of The University of Sheffield, Associate Chief Engineer of the Institute of Urban-rural Planning and Design of Shanxi Province, research area: GI and landscape management(Taiyuan 030001)

Kang Shilei, male, born in 1988, Ph.D. candidate of XAUAT, research area: fragile landscape ecological planning and design of western area(Xi'an 710055)

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