基于MGCS生态节能系统的城市更新研究
——以佛山市禅城区品字街历史文化街区为例

庄鸿溢，李欣潼，卢靖，林子博，曾煜民

（佛山科学技术学院）

1 引言

《2019年佛山市水资源公报》显示，佛山市禅城区年降水量1832.3mm，由于受到暴雨强降水和城市快排的影响，佛山市经常发生城市内涝，而旧城区尤为严重，传统的排水系统已无法满足降雨排水的需求。根据《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》（国发〔2013〕24号），我国光伏产业出现产能过剩和市场开发不足等问题，而佛山市拥有光伏产业基地，光伏产业发展位于全国前列。因此，利用好雨水资源和光伏资源，将节能减排技术应用到城市更新中，能够为其他城市更新提供借鉴。

2 MGCS生态节能系统

MGCS生态系统概念的提出是基于雨水分类收集管理系统（Management-M）、雨水花园系统（Rain Garden-G）、城市水窗冷却系统（Cooling-C）、城市光伏节能系统（Solar-S）四个子系统，主要融合了海绵城市中关于雨水利用的相关技术和光伏产业的相关应用，对旧城区进行改造升级，解决城市内涝，资源不足等问题。

3 品字街历史文化街区现状研究

品字街历史文化街区位于佛山升平和汾江河交汇处，街区由永安路，升平路，南堤路包围而成，属于佛山市中心城区的祖庙商业文化中心。街区建筑破损问题较为严重，主要表现为升平路沿街建筑外立面受损。街区中基础设施和排水设施老化严重，排水系统管道存到淤堵以及混接的现象，局部内涝和水体污染等问题较为严重。

4 雨水分类收集管理系统

4.1 雨水分类处理系统设计背景

目前我国多数城市存在“暴雨即涝”、“城中看海”等现象，同时“以快排为主”的传统排水方式使70%以上的雨水不能被加以利用，城市缺水问题也难以得到解决[1]。因此，将雨水进行分类，形成一个雨水分类收集管理系统，有助于该片区的生态发展趋势。

4.2 雨水分类处理系统组成

雨水可分为屋面径流、路面径流和覆被地表径流。屋面径流在整个雨水径流中所占的比例较大，可以很好地利用起来；路面径流主要是硬质地面、街道等产生的径流；覆被地表径流经过地表下渗汇集后进入管网系统。故将该系统主要分为分类收集、分类管理以及分类使用三部分。

1）分类收集

道路可采用适当比例的透水铺装，将雨水进行粗处理后收集。通过改变绿地设计从而延长径流时间，有助于雨水下渗。通过建造绿色屋顶和下沉式绿地等对雨水进行收集。

2）分类管理

雨水通过收集后，进行不同程度的粗过滤。由于雨水在初期径流时携带了大量的污染物质，故可采用过滤工艺、沉淀工艺以及消毒工艺等去除径流中的悬浮颗粒、有机污染物和重金属离子等有害物质，使雨水可再利用，分类管理可有效提高城市的雨水利用率。

3）分类使用

屋面雨水水质较好，有可引流收集直接利用的优势，可用于景观用水、绿地灌溉等。路面雨水需要经过多种手段的特殊处理，处理后可用于街区的公厕用水等。覆被地表径流经由绿地过滤后，可用于灌溉植物、清洗设备和景观用水等。

5 雨水花园系统

5.1 雨水花园概述

雨水花园是在自然形成或人工挖掘的浅凹绿地内种植地被植物的专类工程设施。通过土壤和植物过滤、净化和储存雨水，从而减少地表净流量。雨水花园是一种兼具观赏价值、生态性、持续发展的雨洪控制与雨水利用设施。

5.2 雨水花园的功能组成

雨水花园既满足生态功能，又满足观赏功能，是建设海绵城市的重要实践。雨水花园能有效改变地表径流，减轻排水管网压力，改善该片区环境问题。主要组成有四部分。

1）道路渗透系统

道路渗透系统是指雨水通过路面之间的砾石填充空间渗透到下面砾石层的铺装系统。雨水中的污染物和悬浮物在渗透过程中会被截留，起到净化作用。

2）绿色屋顶

绿色屋顶即在屋顶上铺设柔软的绿色植被，减缓降雨径流，过滤空气中的污染物[2]。雨水径流通过处理收集，用于景观灌溉和公厕用水。根据现场踏勘，初步判定对街区北部和东部部分居民楼屋顶进行绿色屋顶的改造，从而达到调节小气候生态环境的目的。

3）人工湿地

人工湿地是一种人工浅水生态系统，设计用于处理和储存雨水径流，通过污染物的沉降或由植被处理提升雨水质量。品字街历史文化街区靠近汾江河，可以建造有工程土壤介质和穿孔的排水管道，通过过滤污染物并提供雨水储存来改善区域内的土壤、湿度等条件。

4）辅助供水

辅助供水指的是从家庭和企业产生的灰水，几乎可以用于任何不需要高质量用水的用途，其中包括冷却塔和公厕用水等。再生水的成本较低，具有一定的经济效益，某种程度上减轻了用水紧张的情况。

6 城市水窗冷却系统

6.1 城市水窗冷却系统概述

城市水窗指在城市环境中，能够实现大气圈、生物圈、土壤圈、水圈之间通畅的能量与物质交换，保障城市安全与生态环境健康发展的非硬地界面，包括各类城市绿地、农田、裸土地、荒草地、无硬化地的水域等[3]。

6.2 城市水窗冷却系统组成

对于城市大幅度硬底化的弊端，如何将水元素运用到其中，通过水的联系将城市生态系统激活，成为最重要的问题。

1）地面水景布置

在品字街历史文化街区布置地面水景节点，对城市起到冷却降温、缓解热岛效应的作用。地面水景用水来源于雨水收集，形成一个资源循环的生态系统。

2）HVAC系统

通过建于社区内部的HVAC热交换设备，在夜间将雨水冷却到5℃以下，在白天将冷却水通过管道流向街区内的各栋建筑，从而达到降温的作用，最终达到城市冷却的效果。

7 城市光伏节能系统

7.1 城市光伏节能系统概述

城市光伏节能是在可再生能源的基础理念上提出来的，利用太阳能的可再生能源发电优势，为品字街历史文化街区提供电能系统。使用光伏节能系统有助于减少对化石燃料的依赖，从而保护环境，并且使用光伏发电也可以减少公用事业费用。

7.2 光伏节能系统设计

光伏产品的应用将大大提高品字街历史文化街区能源的利用，将光伏能源有效地运用在街区的日常生活中，能减少对其他能源的一来，也能创造更多的就业和商业机遇。

1）加装太阳能板

通过在街区内屋顶加装太阳能板，由太阳能转化为电能，实现自然能源的一个转换[4]。太阳能板的吸收作用，同时也能减少屋顶的热量，对建筑起到降温的作用。

2）光伏节能供电点

通过对停车场进行统计调查，街区内有13个停车场。通过设立汽车充电桩，为新能源车提供固定的充电点，减少传统电能的使用。

8 结语

通过MGCS生态节能系统的综合改造，对品字街历史文化街区进行城市更新设计。将水、绿化、能源、生活有机地结合在一起，不仅能够解决城市内涝，资源短缺，建筑老旧破损等问题，更是提出了一种新的城市更新理念，丰富了现有的城市更新的技术方法，其成果能够推广到全国大部分城市的城市更新中。