Экология и климат

Исследования по строительству «города-губки»

Авторы
ЧЭНЬ ХУНГАНКомпания Hangzhou Urban Land Development, г. Ханчжоу, пров. Чжэцзян, Китай

В журнале «Геоинфо» уже было несколько публикаций по созданию «городов-губок» в соответствии с концептуальной моделью строительства или модернизации городов для борьбы с наводнениями и улучшения экологичности городской среды, предложенной в Китае в начале XXI века. Элементы этой модели использовались при градостроительстве и раньше. Но ее реализация в полном масштабе предполагает что-то вроде естественного круговорота воды в пределах целого города за счет устойчивой комплексной дренажной системы. Ливневые сточные воды в такой системе не сбрасываются в водотоки, а на большой площади захватываются «губчатыми телами» – почвой, растениями и городскими ландшафтными водоемами, которые потом отдают эту воду за счет испарения в жаркую погоду и охлаждают воздух. Дождевые стоки по возможности накапливаются, сохраняются, очищаются и используются для городских нужд в сухое время года. Естественно, необходимо предварительно выполнить рекультивацию городских водных объектов и максимально увеличить их способность к самоочищению. Эту модель уже взяли на вооружение некоторые мегаполисы мира.

Сегодня представляем адаптированный и немного сокращенный перевод доклада «Исследования по строительству “города-губки”» [1], сделанного на 2-й Международной конференции по экологической среде и гражданскому строительству, проходившей в 2020 году в городе Гуанчжоу (пров. Гуандун, Китай). Его автором является Хунган Чэнь – представитель компании Hangzhou Urban Land Development (г. Ханчжоу, пров. Чжэцзян, Китай).

Указанный доклад был опубликован в сборнике материалов конференций Earth and Environmental Science («Науки о Земле и окружающей среде») издательской компанией IOP Publishing британского научного общества IOP (Institute of Physics – «Институт физики»), ставшего фактически международным. Он находится в открытом доступе и распространяется по лицензии Creative Commons Attribution 3.0, которая позволяет переводить, адаптировать и использовать эту работу в любых целях при указании ссылки на первоисточник и типов изменений. В нашем случае ссылка [1] приводится в начале списка литературы. Остальные источники из этого списка были использованы автором переведенной работы.

Автор работы [1] представил исследование создания экологичного города и предложил свою модель (в рамках более обширной модели «города-губки»), сочетающую рекультивацию водных объектов и «зеленое» строительство в целях оптимального комбинирования «серой» и «зеленой» инфраструктуры с минимально возможным уровнем отрицательных воздействий на экологию. Эта модель может поспособствовать скоординированному развитию нового городского строительства и его экологической среды, что принесет большую пользу обществу.

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В связи с быстрым прогрессом социально-экономического развития и урбанизации разработка и реализация модели, уделяющей особое внимание обществу и игнорирующей экологию, приводят в Китае к все более заметным экологическим проблемам, таким как нехватка водных ресурсов, частые наводнения и другие проблемы с водной средой, которые отрицательно влияют на развитие здоровой городской среды. Однако с ускорением градостроительства и значительным увеличением размеров городов сбросы ливневых, бытовых и промышленных сточных вод значительно превысили способность водных объектов к самоочищению, что привело к дисбалансу городских речных, озерных и других экосистем. Крупномасштабное и чрезмерное строительство изменило структуру значительной части городской дневной поверхности с водопроницаемой на непроницаемую, вызвав изменения в циркуляции и распределении поверхностных, подземных и ливневых сточных вод, стало способствовать загрязнению городской среды из неточечных источников. Такие проблемы, как частые наводнения и другие стихийные бедствия, становятся все более серьезными.

Поэтому городское строительство в Китае неизбежно перейдет от модели экстенсивного развития к модели строительства «городов-губок» с минимальным воздействием на качество окружающей городской среды, что создаст хорошие ресурсные и экологические условия для здорового и устойчивого развития социальной экономики.

На основе практического опыта разработки и применения экологически чистых технологий строительства в КНР и других странах [2, 3] в разных частях Китая изучались модели создания «городов-губок» в соответствии с особенностями тех или иных мест [4] и выполнялось всестороннее развитие и применение методов экологичного «зеленого» городского планирования. За последние три (к моменту написания переведенной статьи. – Ред.) года такие пять принятых в провинции Чжэцзян направлений управления водными ресурсами, как очистка сточных вод, предотвращение наводнений, дренаж, водоснабжение и водосбережение, достигли замечательных результатов. К настоящему времени управление городскими водными ресурсами в этой провинции начало переходить от «инженерных» мер к «экологическим» и стало активно поощряться и продвигаться строительство «городов-губок» в сочетании с принятыми пятью направлениями управления водными ресурсами.

 

ОБЩИЕ ПРОБЛЕМЫ, ВОЗНИКШИЕ В ПРОЦЕССЕ ГОРОДСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

 

До широкого использования методов «зеленого» строительства в городах провинции Чжэцзян (Ханчжоу и др.) время от времени происходил прямой сброс в водные объекты бытовых сточных вод и мусора, что приводило к формированию толстых слоев ила, зарастанию и накоплению избыточного аммиачного азота в реках (например, в реке Данунган). Вода в них могла быть просто черной. Городские водоемы также могли быть серьезно загрязненными (рис. 1).

 

 

Рис. 1. Фотографии реки Данунган до начала реализации модели экологичного «города-губки»
Рис. 1. Фотографии реки Данунган до начала реализации модели экологичного «города-губки»

 

В некоторых городских районах имеются речные сети и другие водные системы. Однако на начальном этапе градостроительства распределение воды в водных системах и экологические ландшафты были несовершенны, способность водотоков и водоемов к самоочищению была слабой, качество воды в некоторых из них было плохим, часто случалось затопление многих участков в городах. И все это никак не соответствовало потребностям жителей в экологичных ландшафтах и водных системах.

Масштабное освоение территорий и активная застройка неизбежно изменят естественную форму некоторых рек, нанеся определенный ущерб качеству воды и речным экосистемам.

 

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ

 

Считается, что рассматриваемая проблема должна быть решена в соответствии с концепцией «зеленого» строительства и правильной экологии города в сочетании с пятью принятыми в провинции Чжэцзян направлениями управления водными ресурсами для создания «города-губки» (и попутного продолжения соответствующих исследований). Принцип такого решения состоит в том, чтобы превратить город в целом в гигантскую «губку», то есть построить региональную систему благоприятного круговорота воды в соответствии с местными условиями, эффективно решить экологические и ресурсные проблемы, увеличить пропускную способность водной среды, повысить потенциал водной безопасности города, а также скоординировать развитие и расширение городского пространства с улучшением его экологичности.

В соответствии с необходимостью рекультивации городских водоемов и водотоков (их очистки, улучшения качества их воды, совершенствования ландшафтной функции водной системы и т. д.) был проведен следующий комплекс исследований на основе использования биологических (экологических) технологий: «экологическая защита береговых и подводных склонов + создание в водных объектах плавучих островков из растений + искусственное создание водно-болотных угодий».

 

Экологическая защита береговых и подводных склонов

 

На основе результатов предыдущих научно-практических исследований были разработаны технологии рекультивации разных участков береговых и подводных склонов и дна для создания экологичной среды, подходящей для размножения и роста водных и околоводных растений, животных и микроорганизмов и улучшения способности водных объектов к самоочищению.

 

Создание плавучих островков из растений 

 

Корневые системы растений под искусственно созданным плавучим островком могут поглощать загрязняющие органические вещества из воды и образовывать подходящее пространство для обитания, прикрепления и размножения различных водных животных и микроорганизмов. При комбинированном действии абсорбции, питания, адсорбции, разложения и других функций водных растений, животных и микроорганизмов можно очистить воду от загрязнений и создать хорошую экологически сбалансированную среду (рис. 2).

 

 

Рис. 2. Фотографии реки Данунган до (а) и после (б) рекультивации этого водотока и создания на его поверхности плавучих островков из растений
Рис. 2. Фотографии реки Данунган до (а) и после (б) рекультивации этого водотока и создания на его поверхности плавучих островков из растений

 

Искусственное создание водно-болотных угодий

 

Искусственно созданные и контролируемые водно-болотные угодья принимают в себя и помогают распределять ливневые стоки и грязь (а иногда даже и другие сточные воды). В них и в примыкающих к ним других водных объектах высаживаются водные и околоводные растения, выпускаются водные и околоводные животные, добавляются определенные микроорганизмы и вещества (с разумным соотношением видов и в подходящем количестве), которые расширяют пищевые цепи экосистемы и очищают воду от загрязняющих веществ [5].

 

Оптимальное комбинирование «серой» и «зеленой» инфраструктуры

 

Разумное комбинирование «серой» (строительных объектов из бетона, металла, асфальта и т. п.) и «зеленой» (озелененных зон, травяных дренажных канав, водных объектов и т. п.) инфраструктуры может свести к минимуму возможный уровень воздействия градостроительства на экологию. Таким образом могут быть разумно реализованы дренаж, фильтрация, сохранение и очистка ливневых стоков, а также дальнейшее использование очищенной воды для нужд города, то есть будет сформирована региональная система переустройства или застройки и эксплуатации старых и новых городских пространств с приоритетом создания не просто безопасной, а полностью экологически здоровой и привлекательной городской среды.

 

СОЦИАЛЬНЫЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ПРИМЕНЕНИЯ ПРЕДЛОЖЕННОЙ МОДЕЛИ

 

Городское землеустройство в соответствии с концепцией «города-губки» в первую очередь должно ориентироваться на интересы людей и уделять равное внимание градостроительной, социальной и экологической сферам.

 

Польза для жизни и здоровья людей

 

Раньше при городском планировании внимание в первую очередь уделялось строительству зданий, сети дорог и мостов. А благодаря новой инновационной практике рекультивации водных систем и их использования в ландшафтном проектировании жители городов начали постепенно формировать другой стиль жизни, гуляя в прибрежных парках по дорожкам и тропам, занимаясь там фитнесом и улучшая свой здоровье, встречаясь и беседуя с друзьями в павильонах на озелененных речных берегах, вдыхая ароматы цветов и наслаждаясь красивыми видами.

 

Польза для экономики

 

С одной стороны, улучшение городской среды повышает стоимость земли. С другой стороны, результаты соответствующих исследований в процессе применения этой практики могут помочь разработать техническую поддержку для создания систем очистки воды в других регионах, поспособствовать развитию технологий строительства «городов-губок» и, соответственно, дать определенные экономические преимущества в более широких масштабах.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В представленной работе, направленной на решение проблемы несогласованности между современным градостроительством и благоприятной окружающей средой, предложена модель рекультивации городских водных объектов в комплексе с формированием оптимального для конкретных условий сочетания «серой» и «зеленой» инфраструктуры. Эта модель может использоваться (и уже начала применяться в некоторых местах) для решения экологических и ресурсных проблем. Ее полная реализация может дать возможность водным объектам вмещать все ливневые стоки в дождливые периоды, обеспечить способность этих объектов к самоочищению, улучшить микроклимат в городе и отдать накопленную воду для городских нужд в жаркие и засушливые периоды.

Предложенная модель будет способствовать скоординированному развитию переобустройства или расширения городского пространства и улучшения его экологической функции, что принесет определенные выгоды для общества, экологии и экономики.


ИСТОЧНИКИ (REFERENCES)

  1. Chen H. Research on sponge city construction // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science.2020. Volume 568. Proceedings of the 2nd Global Conference on Ecological Environment and Civil Engineering, 7–9 August 2020, Guangzhou, China. Article № 012048. DOI:10.1088/1755-1315/568/1/012048. URL: iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/568/1/012048/meta; iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/568/1/012048/pdf.
  2. Kayee P., Sonthiphand P., Rongsayamanont C., Limpiyakorn T. Retraction note to: archaeal amoA genes outnumber bacterial amoA genes in municipal wastewater treatment plants in Bangkok // Microbial ecology. 2016. Vol. 72. № 1. P. 262. DOI:10.1007/s00248-016-0794-9
  3. Tekeli A.N., Arslan A. Characterization and assessment of Kullar Domestic Wastewater Treatment Plant wastewaters // Environmental Monitoring and Assessment. 2008. Vol. 138. P. 191–199. DOI:10.1007/s10661-007-9763-6.
  4. Zhong Ch. Constructing the sponge city in the view of landscape ecology // Chinese & Overseas Architecture. 2016 Vol. 7. P. 121–123.
  5. Gao N. Study on Pollutant in the Water Removal Efficiency of Several Trees Commonly Used in Urban. Beijing: Beijing Forestry University, 2009.

 


Журнал остается бесплатным и продолжает развиваться.
Нам очень нужна поддержка читателей.

Поддержите нас один раз за год

Поддерживайте нас каждый месяц