随着城市化进程的快速推进,水资源短缺与水生态退化已成为制约城市可持续发展的核心问题。构建水源涵养型城市生态下垫面,并大力研发推广非常规水源利用技术,是实现城市水资源可持续管理、提升水安全保障能力的关键路径。本书聚焦于这两大前沿技术领域,系统阐述了其理论体系、技术方法与实践应用,旨在为生态城市建设提供科学支撑与技术方案。
第一章 绪论:城市水危机与生态转型之路
本章剖析了快速城市化背景下,传统硬化下垫面导致的“雨水快排”模式所引发的内涝频发、径流污染、地下水补给不足等突出问题,阐述了从“水适应城市”向“城市适应水”的生态转型必要性。提出将水源涵养理念深度融入城市规划、建设与管理全过程,并大力开发非常规水源,是实现人水和谐、建设海绵城市的根本策略。
第二章 水源涵养型生态下垫面的理论内涵与功能目标
本章明确了生态下垫面的核心定义,即能够模仿自然水文过程,对降水进行渗透、滞蓄、净化、利用和缓释的地表覆盖系统。其核心功能目标包括:增强土壤入渗与地下水补给、削减暴雨径流峰值与总量、有效控制面源污染、调节微气候以及提升生境多样性。构建此类下垫面是恢复城市水文循环健康的基础。
第三章 关键构建技术与集成设计方法
本章详细介绍了构成水源涵养型下垫面的关键技术单元:
- 高渗透性铺装技术:包括透水沥青/混凝土、嵌草砖、透水塑胶等材料性能、结构设计与施工工艺。
- 绿色屋顶系统:阐述薄层与厚层绿色屋顶的构造、植被选择、蓄排水机制及其温湿度调节效益。
- 生物滞留设施(雨水花园、生态树池):深入探讨其水文设计、填料配置、植物筛选及维护管理要点。
- 下凹式绿地与渗透塘:分析其空间布局、蓄渗能力计算与景观安全设计。
- 技术集成与系统优化:强调基于场地条件与目标,进行源头减排、过程控制与末端调蓄的设施链设计,实现水文绩效最大化。
第四章 非常规水源利用技术体系研发
本章系统梳理了城市非常规水源(雨水、再生水、海水、苦咸水等)的开发利用技术:
- 雨水收集与资源化利用技术:涵盖屋面雨水集蓄、道路径流处理、集中式雨水调蓄回用系统的工艺、水质控制与安全消毒技术。
- 城市污水再生处理与回用技术:重点介绍满足不同用途(市政杂用、工业冷却、景观环境、地下水回灌)的深度处理工艺(如膜技术、高级氧化)及水质标准。
- 海水与苦咸水淡化技术:分析反渗透、多效蒸馏等主流技术的能效提升、耦合集成与浓盐水处理方案。
- 技术经济性与风险管控:评估各类技术的成本效益,并讨论公众接受度、健康风险与长期生态影响等非技术壁垒的应对策略。
第五章 协同构建与智慧管理
本章探讨了生态下垫面构建与非常规水源利用的协同增效模式。例如,将收集的雨水经初步净化后用于绿色屋顶灌溉或下垫面渗透补给;将再生水作为生态补水,维持下垫面中水景设施的活力。引入物联网、大数据与模拟模型,构建智慧监测与管理平台,实现对下垫面水文性能与水源利用系统的实时监控、效能评估与自适应调控。
第六章 案例研究与未来展望
通过选取国内外典型城市或片区(如中国海绵城市试点、新加坡ABC水计划等)的成功实践,具体展示技术集成应用的实际效果与综合效益。展望未来技术发展趋势,如新材料研发(超渗透材料、仿生材料)、低碳节能处理工艺、基于自然解决方案(NbS)的深化应用,以及跨部门政策协同与市场化推进机制,旨在推动水资源管理向更智能、更韧性与更可持续的方向发展。
本书融合了水文学、生态学、环境工程、城市规划等多学科知识,内容翔实、技术前沿,兼具理论深度与实践指导价值,可供城市规划设计人员、水务管理者、环境工程师、科研工作者及相关专业师生参考,共同助力构建人水共生的美丽城市。