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海绵农田-海绵城市应用新思路

作者: 发布时间:2018-07-18 浏览次数:309
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自2017起,“海绵城市”正式被写入首部国家级市政基础设施规划。随着海绵城市建设的兴起,衍生出许多新的概念,如:海绵农田、海绵小镇、海绵机场等。海绵城市不再仅仅是城市规划、城市建设领域的概念,也不仅仅细分到城市新区、小区、公园绿地、建筑、道路排水,一些意想不到的领域,也开始跟海绵城市产生关系,逐渐进入大众视野。

 

2017年中央一号文件公布提出深入推进农业供给侧结构性改革。文件指出,要在确保国家粮食安全的基础上,紧紧围绕市场需求的变化,优化农业产业体系、生产体系、经营体系,提高土地产出率、资源利用率、劳动生产率,促进农业向追求绿色生态可持续转变。

 

农田是城市生态系统中的“生产者”,因需要人工灌溉而成为了高耗水、高耗能的“水资源消费者”。所以,结合海绵城市建设技术,对农田的进行辅助改良就显得尤为重要。让农田绿地成为海绵农田,在“涝”时吸水,在“旱”时释放水源,除了能满足农田的基本用水,改善城市环境等传统功能外,还可以承担解决城市的雨水管理问题。

 

一、什么是海绵农田?

 

海绵城市的主要功能是吸水和蓄水,充分发挥城市中的原有河流、湖泊、水库、湿地、坑塘、沟渠等海绵要素的作用,切实涵养水源,应对较大强度降雨,达到建设要求。对于“海绵农田”来说,就是要根据海绵城市的“渗、滞、蓄、净、用、排”六大功能进行统筹规划,将农田打造为可以与雨水进行吸收利用的生命体。收集到的雨水资源既可以灌溉农田,也可以成为农产品加工环节中的清洗等工作的用水。



二、海绵型农业建设模式


1丨海绵型设施农业-日光温室模式

对于集中连片的普通日光温室,可把多棚的雨水通过集雨管(沟)统一收集到一个或几个集雨池,统一规划,统一配水。雨水经棚面、集雨沟、沉沙池和拦物栅汇集到集雨池,再用水泵抽到单棚内的储水池进行滴灌。

2丨海绵型设施农业-连栋温室模式

雨水通过棚面和竖集雨管、主集雨管、拦物栅和沉沙池汇流到集雨池,再经灌溉首部统一供水。



3丨海绵型沟渠模式

利用沟渠进行整治、清理,恢复其行洪、蓄水的能力,将毛沟、支沟与主沟、干沟相连通,在汛期引入部分降雨产生的径流,利用这些废旧沟渠作为滞洪、蓄水的场所。


三、技术措施——注重对雨水的渗透、存蓄和净化


“海绵农田”强调对雨水的下渗和调蓄作用,将农田打造为兼顾“民生、产业、耕保、生态”的海绵综合体。


1丨海绵农田特色应用技术——“生泰”透气防渗砂


定义:生泰透气防渗砂是以沙漠风积沙为原料,通过特定的成型工艺制成,透气防渗,可以作为干旱地区土壤改良材料,起到保持土壤水分的作用。

技术原理:以沙漠中的风积沙作为原料,优选高分子材料作为表面改性剂,通过独创的微颗粒界面改性技术和反应性覆膜技术,将高分子材料均匀、稳定地包覆于颗沙粒表面,形成一种具有透气性的新型生泰防渗材料。

 

技术特点:

(1)透气性:5cm厚度的生泰®保水砂的透气性为49。

(2)防渗性能:2米高水压下,渗透速率<0.3 kg/㎡/h;

(3)浸出毒性:检测结果显示,有毒物、重金属均未检出;


2丨海绵农田特色应用技术——蜂巢结构地下隐形水库

 

定义:蜂巢结构地下隐形水库由硅砂井透水砌块与硅砂井滤水砌块组合建造的“蜂窝状”蓄水池。


技术原理:蜂巢结构地下隐形水库内填满由硅砂透水砌块拼装的六边形硅砂透水井,构成蜂窝状的储水空间,结构稳定,储水率高达91.5%。井体硅砂砌块的蜂窝状孔隙构造是优良的过滤界面,配合合理的水池进、出水水流组织,保证了雨水的良好过滤效果。蜂巢结构地下隐形水库底部的部分面积以透气防渗砂铺装池底,有防水、透气双重功效,能有效地提高水体的含氧量(确保水体溶解氧8%~10%),有利于水质保持。

 

技术特点:

(1)抗盐冻性:寒冷地区、严寒地区冬季道路使用除冰盐除雪时及盐碱地区应进行抗盐冻性试验,经ND25次抗盐冻性试验的质量损失应≤0.50kg/m²。

(2)透水速率:硅砂透水井砌块透水速率≥10.0[mL/(min·cm²)],硅砂滤水井砌块透水速率≥3.0[mL/(min·cm²)];

(3)抗冻性能:夏热冬冷地区25次冻融循环,寒冷地区50次冻融循环,严寒地区75次冻融循环,冻融循环后质量损失≤20%,冻融循环后抗压强度损失率≤20%;


四、典型案例


1丨杭州富阳“生态海绵水田”项目


项目概述:该项目利用“生泰透气防渗砂”技术和“硅砂蜂巢结构地下隐形水库”技术构建的“生态海绵水田”技术垦造水田,研究“生态海绵水田”对水稻生理指标、收获指标、水质、土质及灌溉用水的影响。



小广场下面,是一个硅砂蜂巢结构的地下隐形水库,经过多层过滤,对水质具备保鲜作用,同时进出稻田的水,可以达到三级地表水的标准。



杭州富阳“生态海绵水田”项目,具有重要的示范推广作用。未来,整个杭州市、浙江省乃至全国范围内都将有序开展旱地改生态海绵水田的改造、建设、维护及研发、推广。



总结-海绵农田的四大优势


省地:蓄水池深埋地下2-3 米,不额外占用土地;

节能:雨水收集、输送、储存全过程采用无动力水处理技术,节约电能的消耗;

省时:由于工程选用的产品均为标准成型产品,如塑料雨水井、塑料储水池模块,防渗土工膜等,施工速度很快,所以施工周期短,与同规模混凝土类型工期相比,省时2/3;

环保:雨水经过多级过滤、弃流分离、自然渗透、沉沙等处理,得到净化,保证水质;蓄水池采用抗压、抗腐、抗低温的PP 和PE 新材料,替代传统的高耗能生产的水泥钢筋建筑材料并能够保护土壤;


目前只有促进产业创新和技术科研出台,鼓励创新设计方法、施工方法、创新技术产品的政策,以此制定促进海绵城市建设相关产业发展的优惠政策,在全国范围内加强海绵技术的推广。


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