隨著城市化進程的快速推進,水資源短缺與水生態退化已成為制約城市可持續發展的核心問題。構建水源涵養型城市生態下墊面,并大力研發推廣非常規水源利用技術,是實現城市水資源可持續管理、提升水安全保障能力的關鍵路徑。本書聚焦于這兩大前沿技術領域,系統闡述了其理論體系、技術方法與實踐應用,旨在為生態城市建設提供科學支撐與技術方案。
第一章 緒論:城市水危機與生態轉型之路
本章剖析了快速城市化背景下,傳統硬化下墊面導致的“雨水快排”模式所引發的內澇頻發、徑流污染、地下水補給不足等突出問題,闡述了從“水適應城市”向“城市適應水”的生態轉型必要性。提出將水源涵養理念深度融入城市規劃、建設與管理全過程,并大力開發非常規水源,是實現人水和諧、建設海綿城市的根本策略。
第二章 水源涵養型生態下墊面的理論內涵與功能目標
本章明確了生態下墊面的核心定義,即能夠模仿自然水文過程,對降水進行滲透、滯蓄、凈化、利用和緩釋的地表覆蓋系統。其核心功能目標包括:增強土壤入滲與地下水補給、削減暴雨徑流峰值與總量、有效控制面源污染、調節微氣候以及提升生境多樣性。構建此類下墊面是恢復城市水文循環健康的基礎。
第三章 關鍵構建技術與集成設計方法
本章詳細介紹了構成水源涵養型下墊面的關鍵技術單元:
- 高滲透性鋪裝技術:包括透水瀝青/混凝土、嵌草磚、透水塑膠等材料性能、結構設計與施工工藝。
- 綠色屋頂系統:闡述薄層與厚層綠色屋頂的構造、植被選擇、蓄排水機制及其溫濕度調節效益。
- 生物滯留設施(雨水花園、生態樹池):深入探討其水文設計、填料配置、植物篩選及維護管理要點。
- 下凹式綠地與滲透塘:分析其空間布局、蓄滲能力計算與景觀安全設計。
- 技術集成與系統優化:強調基于場地條件與目標,進行源頭減排、過程控制與末端調蓄的設施鏈設計,實現水文績效最大化。
第四章 非常規水源利用技術體系研發
本章系統梳理了城市非常規水源(雨水、再生水、海水、苦咸水等)的開發利用技術:
- 雨水收集與資源化利用技術:涵蓋屋面雨水集蓄、道路徑流處理、集中式雨水調蓄回用系統的工藝、水質控制與安全消毒技術。
- 城市污水再生處理與回用技術:重點介紹滿足不同用途(市政雜用、工業冷卻、景觀環境、地下水回灌)的深度處理工藝(如膜技術、高級氧化)及水質標準。
- 海水與苦咸水淡化技術:分析反滲透、多效蒸餾等主流技術的能效提升、耦合集成與濃鹽水處理方案。
- 技術經濟性與風險管控:評估各類技術的成本效益,并討論公眾接受度、健康風險與長期生態影響等非技術壁壘的應對策略。
第五章 協同構建與智慧管理
本章探討了生態下墊面構建與非常規水源利用的協同增效模式。例如,將收集的雨水經初步凈化后用于綠色屋頂灌溉或下墊面滲透補給;將再生水作為生態補水,維持下墊面中水景設施的活力。引入物聯網、大數據與模擬模型,構建智慧監測與管理平臺,實現對下墊面水文性能與水源利用系統的實時監控、效能評估與自適應調控。
第六章 案例研究與未來展望
通過選取國內外典型城市或片區(如中國海綿城市試點、新加坡ABC水計劃等)的成功實踐,具體展示技術集成應用的實際效果與綜合效益。展望未來技術發展趨勢,如新材料研發(超滲透材料、仿生材料)、低碳節能處理工藝、基于自然解決方案(NbS)的深化應用,以及跨部門政策協同與市場化推進機制,旨在推動水資源管理向更智能、更韌性與更可持續的方向發展。
本書融合了水文學、生態學、環境工程、城市規劃等多學科知識,內容翔實、技術前沿,兼具理論深度與實踐指導價值,可供城市規劃設計人員、水務管理者、環境工程師、科研工作者及相關專業師生參考,共同助力構建人水共生的美麗城市。