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一座城市该如何应对雨水?海绵元素因地制宜

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一座城市该如何应对雨水?海绵元素因地制宜

一座城市该如何应对雨水?海绵元素因地制宜

  • 作者:深圳市海绵雨水利用科技有限公司
  • 来源:www.spongerain.com
  • 发布时间:2019-08-27 00:00
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大雨过后,地面微微潮湿,道路两侧浅浅的植草沟里还存有水迹,它们通往地势更低的坑塘、花园、蓄水池。这是北京城市副中心一个居民小区刚刚完成海绵城市改造后的场景。
 
2016年,通州区被确定为全国第二批海绵城市建设试点。总面积19.36平方公里的试点区内,住宅小区、公共建筑、公园绿地、市政道路、河流湖泊等,都一一进行改造。
 
在今年夏天的数场大雨中,通州试点区经受住了考验,未出现内涝积水。
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镜河承担着北京市行政办公区雨洪调蓄的功能
 
一、从快排理念到海绵哲学
 
逢暴雨就“看海”,是不少数场在夏天面临的困境。
 
内涝雨快速的城市化进程息息相关。据统计,我国城市的不透水地表面积以每年6.5%的速度增长,湖泊、湿地等生态系统在连年减少。
 
要治涝,包括北京在内的城市都曾一度依靠“雨水快排”:道路、小区的地面铺上了不透水沥青,婉蜓的河道被裁弯取直,河床上的树木灌草被清楚,代之以“三面光”的护砌····这一切,都是为了让雨水加速排出。
 
然而,雨水快排并没有人们想象中那样行之有效。近年来,我国多个城市饱受汛期内涝之困,促使人们思考内涝的根本解决之策。
 
“将内涝完全归咎于排水不畅,是抓错了问题的关键。所以雨水快排并没有从根本上治涝,而是一味把灾害转移至下游。”北京大学建筑与景观设计院院长俞孔坚这样说。
 
显然,要解决城市内涝,就不能“头痛医头、脚痛医脚”,而需要全局性的思路,对雨水开展源头、过程。未端的全流程综合管控。于是,近年来,快排的传统治涝思想渐渐被讲求慢排的“海绵城市”思维所取代。
海绵是一个比喻,指的是城市像海绵一样具有弹性,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水释放并加以利用。“海绵”既包括河湖水系、蓄滞洪区,也包括城市配套设施,如绿地、花园、集雨池、可渗透路面等。
 
在俞孔坚看来,与其说“海绵”是工程措施,倒不如说是一种哲学思想:将有化为无,将大化为小,将排他化为包容,将集中化为分散,将快化为慢,将刚硬化为柔和。
 
事实上,“海绵”的提法虽然是现代城市治理离你那,却古来有之。自古以来,中国人都将雨水看做宝贝,于是才有了“四水归明堂,财水不外流”的讲究。不论是单体的四合院建筑设计,还是农家天井的蓄水缸、遍不广袤土地的陂塘,都是古人蓄水的智慧结晶。
 
故宫西北,占地70万平方米的北海团城已有800年历史,这座城堡便是古代海绵工程的典范。不管下多大的雨,都仅仅是雨过地皮湿。
 
团城270米的围城上没有一个泄水口,秘密全在于倒梯形的青砖墙面。下雨时,雨水会通过砖缝流入地下,多余的雨水还会借北高南低的走势流入11个水眼,最终汇入涵洞储存,形成一条地下暗河。城上38课百年古树至今蓊郁葱翠,全靠涵洞的雨水滋养。
 
求诸自然规律和先贤智慧,留住天上水,成了新时期治涝的新思路。
 
二、从单个技术突破到技术集成创新
 
2016年,通州区被确定为全国第二批海绵城市建设试点。试点总面积19.36平方公里,西南起自北运河,东至规划的春宜路,北至运潮减河,包括住宅小区、公共建筑、公园绿地、市政道路、河流湖泊。
 
早在20年前,北京市水科学技术研究院就在全国率先开展雨洪利用的研究和探索。“北京本就属于半个干旱地区,降雨量全年分布不均,再加上从上世纪90年代起进入了持续干旱期。所以,怎么留住珍贵的雨水,一直是重点。”
 
过去数十年,透水砖、蓄水池、下凹式绿地等雨水收集设施已较为成熟,也在城区有不少应用。眼下在通州建设海绵城市,从单个技术来看,实施难度并不大,真正难的是开展技术的集成创新,也就是针对不同的改造对象,因地制宜寻找最合适的技术组合方案。
 
“海绵城市建设在国内处于起步阶段,没有可借鉴的先行经验,更没有可复制的成功样本。”通州区海绵办的蔡殿卿说,除了技术集成创新之外,试点区更重要的使命是探索出一套普适性的改造方案、管护办法,甚至包括政府各部门的对接机制。
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三、从海绵小区试点到因地制宜
 
说起“海绵城市”这个有些专业的词汇,73岁的紫荆雅园小区居民李宜任一点不陌生。历经大半年的改造之后,紫荆雅园成了北京城市副中心首个完成改造的海绵小区。
 
紫荆雅园东临六环路,建成至今超过10年,由于地势低洼,每逢下雨,地面总布满小水洼,“年纪大点儿的人,走路得格外留神。”
 
“改造之初,屋面先进行了深入的调研,发现积水的原因除了地势低洼之外,还包括硬质路面不能透水、高绿地无法收集雨水等。”建设方北控水务的相关负责人介绍,小区的改造内容包括道路、绿地、停车位等。
 
就拿道路改造来说,地面挖深约1米,先后铺设了4层渗水层。路面也从普通的混凝土换成透水砖和透水沥青。这样一来,下雨时,雨水不会在地面停留,而是迅速透过路面,在层层下渗中得到净化并涵养地下水。从南门走进小区,可以看到灰色路面由透水砖铺成,中央宽约2米的红色步道则是透水混凝土。细瞧步道两侧,还各有一条排水沟,暴雨来临时,无法及时下渗的雨水可由此排走。
 
“渗、滞、蓄、净、用、排,是海绵城市建设中的六大措施。具体到工程方式上就更多了,包括透水停车位、透水铺装广场、下凹绿地、雨水花园、植草沟等数十种。”北京建筑大学的博士生说。在通州海绵城市的改造中,他参与了多个项目的方案咨询,针对不同项目,设计人员会反复现场踏勘,因地制宜优化设计方案,添加不同的“海绵元素”。
 
被运潮减河和北运河三面环绕,月亮河城堡临水而居。今年夏天,是它完成改造后的第一个汛期。测算显示,75%的雨水可就地消纳,不超过24毫米的降雨量将全部被小区“喝掉”,初步实现了“小雨不湿鞋、大雨不积水”。
 
与紫荆雅园相比,月亮河城堡小区的独特优势是有一个地势较低的小广场。于是,设计人员在小广场的地下深挖了一座蓄水池,可容纳200立方米雨水,地面换成了透水混凝土,四周还开辟了一圈草木茂盛的植草沟。
 
一旦大雨来临,小区里的雨水从四面八方汇到植草沟,进行滞留、蓄存、净化,然后汇入蓄水池暂时歇歇脚。如此不但能消减洪峰,减轻内涝,净化后的雨水还可用于绿地灌溉。
 
在平顶的公共建筑,屋顶花园是一项应用极广的措施,它既能提高建筑颜值、节省空间,又能驻留雨水、降低气温。在通州某幼儿园的教学楼楼顶,2000平方米的屋顶郁郁葱葱,成为孩子们最爱的地方。
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图为通州紫荆雅园小区雨水花园的多层结构与月亮河城堡的透水铺装。
 
四、从后期改造到规划设计先行
 
比后期改造更有效的,是在地块开发建设之初就加强顶层设计,高标准规划,把海绵城市的理念融入建设之中。
 
郝家府地铁站东侧,一条秀美的河流婉蜓绕过行政办公区。河水明亮如镜,几朵睡莲悠闲地漂在水面,河边次第生长着芦苇、菖蒲、美人蕉,密匝匝像绿篱一般。若不是离旁边矗立着高大的建筑,简直会让人误以为这是郊外的一条“野河”。
 
它就是建设行政办公区时,通州新开挖的河流-镜河。
 
来这儿转上一圈儿,普通人只能看到镜河的秀丽,却不知其真正的玄妙之处。“它是行政办公区化身“海绵”最重要的工程措施。”市水科院高级工程师于磊说,镜河河道两侧的地底下埋设了排水方涵,其容积之大甚至可容私家车通行,可容纳约55万立方米雨水。方圆6平方公里的行政办公区,雨水全部汇入方涵暂时存储,一旦降雨大于20年一遇标准,方涵内的溢流堰将把河水分流至镜河,再排入北运河。同时,由于镜河弯弯曲曲,有深潭浅滩,也有芦苇菖蒲,本身即可减缓河水流速,调节水量之丰俭缓解旱涝灾害。
 
暴雨过后,方涵中的雨水经过净化,还能再重新注入镜河,使其净水长流。
 
如此精妙的设计,全部基于建设时严格的竖向管控。竖向管控,可以通俗理解为对建筑高程做出严格的规定,施工时不得随意更改,这样一来,就能大致决定雨水的整体流向。行政办公区就是通州区首个在规划之初便实行竖向管控的大型工程。
 
“水往低处流。只有实行严格的竖向管控,才能合理确定收水范围。否则,即便建了下凹式绿地,雨水也有可能无法汇入。”于磊说,行政办公区看似地形起伏不定,实则有规律可循。“雨水就像有导航一样,总能曲曲折折留到镜河,不会跑偏,不会积水。”
在今年5月17日的暴雨中,行政办公区的道路、园林绿化均无大面积积水,水文监测数据显示,75%的雨水实现了就地蓄留,其中,10.86万立方米雨水流入方涵暗渠,32.64万立方米雨水通过自然渗透等方式灌溉办公区的植物、涵养地下水源。
 
经过两年多的建设,通州已有45个项目完成了海绵化改造和建设,在一定程度上减轻了内涝风险,涵养了水源。此外,还有46个项目正在建设,43个项目预计今年启动建设。
 
大雨,带来的将不再是内涝,而是把城市变成灰呼吸,有弹性、生机勃勃的桃花源。