缓解内涝需营造“海绵城市”

□俞孔坚 李雷   2016-11-25 05:22:15

通过海绵城市建设,控制雨水径流、修复水生态、改善水环境、涵养水资源,是破解城市内涝的根本所在

□俞孔坚 李雷

有这样一种说法:一场雨就可以知道一个城市基础设施的完善程度。“雨季一来,城市看海”,反映的是不少城市脆弱的排水能力,而时下流行的“海绵城市”概念,则是解决这一问题的主要对策。

从2008年以来,中国境内受到内涝影响的城市数量翻了一倍多。内涝的发生已经成为一个全局性的难题。2016年的汛期比往年来得更早,也更凶猛。7月初,暴雨侵袭持续多日,长江水位、秦淮河水位迅速上涨,导致内河河水无法及时外排,出现大面积的积水,造成城市低洼地区严重积淹水,多个城市看海景象再次上演。

城市化需要建设“海绵城市”

2014年开始的厄尔尼诺事件,在2016年5月逐渐进入尾声。这次是20世纪有观测以来最强的一次厄尔尼诺事件。它使得主汛期出现暴雨等极端气候事件的风险显著增加。

除了异常气候这一主因外,城市化也在“助纣为虐”。现在城市内涝多发现象严重,主要是因为城市发展太快。城市建设者们雄心勃勃地用水泥和沥青将我们的道路、广场、河道、湖泊装点起来,却让城市陷入了一场灾难。我们盲目追求一马平川,往往会填湖平壑,地面大量硬化,钢筋水泥过多地替代了能够涵养水源的林地、草地、池塘等,切断了自然水循环,导致城市就像蒙上了一层塑料布,无法“自由呼吸”。每逢大雨,雨水直接落到硬化地面,快速形成径流,只能单一地通过下水道、排水河道、泵站等“灰色”排水管网集中快排,一旦发生强降雨,就会出现多少管道都不够用的情况。城市开发建设破坏了自然的“海绵体”,导致“逢雨必涝、雨后即旱”,同时也带来了水环境污染、水资源紧缺、水安全缺乏保障、水文化消失等一系列问题。

传统城市的建设模式以“快速排除”和“末端集中”控制为主要理念。于是,强降雨一来,雨水落在硬化地面上,只能倾泻到下水道,不仅超过80%的宝贵水源被直接浪费,而且一旦降水量超过管道的排水能力,便会出现内涝。

大暴雨后,许多城市可以说是靠一场“人民战争”,战胜了可能发生的水灾。但人防不如技防。告别内涝,既要有应急之计,更呼唤长久之策。而打造海绵城市提供了一种从“末端治理”转向“源头治理”的新思路。最近在中国许多地方发生的暴雨灾害,恰恰证明了海绵城市建设的必要性和迫切性。

中国从十多年前就开始尝试建造海绵城市。2013年12月,中国国家主席习近平在中央城镇化工作会议上明确指出了建立海绵城市的重要性。住建部先后印发《海绵城市建设技术指南》、《海绵城市建设绩效评价与考核办法(试行)》。继2015年4月财政部、住建部和水利部联合发布16个海绵城市建设试点名单后,10月中旬,国务院办公厅又印发了《关于推进海绵城市建设的指导意见》,部署推进海绵城市建设。海绵城市从提出到写入国家文件,不但反映了从“水适应人”到“人适应水”的价值观转变,更是对传统、单一的治理洪涝灾害方法的反思,寻求的是一种系统性、综合性、根本性的解决方案。

何谓“海绵城市”

“海绵城市”是一种形象的表述,国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建”,指的是城市像海绵一样,有降雨时能够就地或就近吸收、存蓄、渗透、净化径流雨水,补充地下水,调节水循环;在干旱缺水时有条件将蓄存的水“释放”出来并加以利用,缓解城市缺水现状,从而让水在城市中的迁移活动更加“自然”。海绵城市建设是让作为“城市之肺”的水系湿地等能正常代谢,作为“城市皮肤”的土壤能正常呼吸,让城市逐渐回归自然的水文循环(如图1所示)。

广义讲,“海绵城市”是指山、水、林、田、湖、城这一生命共同体具有良好的生态机能,能够实现城市的自然循环、自然平衡和有序发展;狭义讲,“海绵城市”是指能够对雨水径流总量、峰值流量和径流污染进行控制的管理系统,特别是针对分散、小规模的源头初期的雨水控制系统。

图1 海绵城市示意图“海绵城市”已让国外得以从容应对水患

1.荷兰:雨水倒灌成就鹿特丹排水系统。欧洲最大的海港、荷兰第二大城市鹿特丹海拔低于海平面,经常面临海水倒灌的威胁,同时城区洼地众多,排涝压力颇大。早在1953年,荷兰成立了专门防洪的水务委员会,并不断提出“水广场”、浮动住宅等富有创意的方案来应对洪涝、海平面上升等“水问题”。

在鹿特丹市中心,“水广场”顺地势而建,由形状、大小和高度各不相同的水池组成,水池间有渠相连。平时是市民娱乐休闲的广场,人们可以在广场上尽情地踢球、溜冰、玩耍;而当暴雨来临时,“水广场”则瞬间变身为一个防止积水的排水系统。由于雨水流向地势更低洼的水广场,街道上就不会有积水。所有的水池就像一张循环往复的网,雨量大时,从大水池中分流到沟渠;雨量小时,水又回流入大水池。雨水不仅可在水池间循环流动,还能被抽取储存为淡水资源。同时,为了从源头上对降雨进行分流和吸收,该城铺设了透水性能好的砖块,并根据一定坡度向周围绿地透水。实施多年的屋顶绿化方案更让屋顶发挥了吸水海绵的作用,减缓了雨水进入。

2.德国:柏林蓄水排污的综合系统。柏林的下水管道分为两种,即污水雨水合流管道和污水雨水分流管道。整个排水系统的目标是既可以防止城市内涝,同时又可蓄积雨水,合理利用废水,节约水资源。

为了以防万一,柏林全市还有160多个紧急排水口和暴雨溢流口,它们分布在几条运河边上。除此之外,整个柏林有1000多个水库和蓄水池,能够蓄积90万立方米的水。当降雨平息后,这些蓄水池中多余的水就可以送往污水处理厂进行处理。

为了防止污水雨水一起排放的合并式下水道在暴雨时溢流,设计者在此类型下水道沿线设立了蓄水和防溢流设施——明沟。它被建成模拟天然河道的造型,当大雨降临时,这些明沟就能存储大量雨水,等到降雨停歇,再通过水泵将这些水抽入污水处理厂进行处理。

除了在地下设施上下工夫,柏林市政建设者还利用地上景观减轻排水压力,将部分公园做成起伏的地形和人工湿地,并鼓励社区建立利用雨水的景观和人工湖。

武汉的“海绵”并未失灵

武汉水患之所以备受关注,是因为三年前它曾经提出,要花129.85亿元来治涝。当时有报道称武汉三年后可以告别“看海”。2015年,武汉还被列为全国16个“海绵城市”建设试点城市之一。然而2016年,武汉不仅又“看海”,而且范围更大,持续时间更长,引发了民众质疑。

对此,武汉水务局解释,到目前为止,近130亿元的投资计划,只完成了40余亿元。相对于过去的“水淹全城”,2016年内涝严重的是近年发展较快的新城区,武汉市内原来的积水点基本没有积水,中心城区新积水点主要分布在工地周边。这是因为围挡、渣土等改变了地表雨水的走势,导致局部水量过大,从而出现短时积水的情况。同时,武汉水务局也承认,由于征地、建设等原因导致部分重要排水项目建设滞后。

武汉水患应该是多重原因导致的结果。建设海绵城市,可以减少水患的发生,但就此说它可以终结看海模式,并不现实。海绵城市的建设无法杜绝内涝的发生,但它一定可以减少内涝的次数,缓解内涝的严重程度。海绵城市是一个由点、线、面构成的庞大系统工程,需要时间和过程,不可能一蹴而就。因为出现“ 城市看海”现象,就对海绵城市建设产生质疑,太过片面。

2016年7月7日,广州,大观湿地公园利用自然地形改造的连串“海绵泡(水塘)”成为具有“海绵弹性”功能的城市雨洪廊道,下雨时能吸水、滞水、渗水、净水。 CFP供图打造“海绵城市”的途径

海绵城市建设不是一个单纯的目标,而是一个综合目标。海绵城市建设需要相关部门形成合力,统筹规划、有序建设、精细管理,实现“规划一张图、建设一盘棋、管理一张网”,才能够收到事半功倍的效果。

1.科学编制规划。编制城市总体规划、控制性详细规划以及道路、绿地、水等相关专项规划时,要将雨水年径流总量控制率作为其刚性控制指标。划定城市蓝线时,要充分考虑自然生态空间格局。建立区域雨水排放管理制度,明确区域排放总量,不得违规超排。排水分区的划定是建立区域雨水排放管理制度的基础。一个城市由若干个排水分区组成,每个排水分区就是一个大的区域雨水排放管理单元,在此区域内所有的建设开发项目都有义务共同承担规划确定的雨水年径流总量控制率的目标任务。

2.严格实施规划。将建筑与小区雨水收集利用、可渗透面积、蓝线划定与保护等海绵城市建设要求作为城市规划许可和项目建设的前置条件,保持雨水径流特征在城市开发建设前后大体一致。在建设工程施工图审查、施工许可等环节,要将海绵城市相关工程措施作为重点审查内容;工程竣工验收报告中,应当写明海绵城市相关工程措施的落实情况,提交备案机关。

3.源头减排、过程控制、系统治理是建设海绵城市的技术路线。(1)源头减排。城市是社会经济发展与环境资源矛盾最为突出的地域,目前,中国城镇化率达到55%,创造的GDP接近全国的80%,可想而知,城市的环境容量非常有限。传统“快排”的末端治理模式,成本高昂,难以为继,无法支撑城镇化健康发展的需要,必须从源头减排来分解责任和压力。源头减排,就是要在城市各类建筑、道路、广场等易形成硬质下垫面(雨水产汇流形成的地区)处着手,实现有效的“径流控制”,即从形成雨水汇流的源头着手,尽可能将径流减排问题在源头解决。这就要综合采用绿色建筑和低影响开发建设的手段,在建筑和小区等地块的开发建设过程中,结合区域雨水排放管控制度,落实雨水径流控制的要求。。

(2)过程控制。传统排水系统的设计是按照末端治理的思路进行的,城市排水管网按最大雨强(单位时间内落到单位面积上雨水的质量)来设计管径。海绵城市建设的理念是要通过“渗、滞、蓄”等措施将雨水的产汇流错峰、削峰,不致产生雨水共排效应,使得城市不同区域汇集到管网中的径流不要同步集中排放,而是有先有后、细水长流地汇集到管网中,从而降低了市政排水系统的建设规模,也提高了系统的利用效率。简而言之,过程控制是利用绿色建筑、低影响开发和绿色基础设施建设的技术手段,通过对雨水径流的过程控制和调节,延缓或者降低径流峰值,避免雨水径流的“齐步走”。

(3)系统治理。水的外部性很强,几乎无所不在,治水绝不能“就水论水”。要从生态系统的完整性来考虑,充分利用好地形地貌、自然植被、绿地、湿地等天然“海绵体”的功能,充分发挥自然的力量。同时,也要考虑水体的上下游、左右岸的关系,既不能造成内涝压力,也不能截断正常径流,影响水体生态。

4.海绵城市建设的技术方法即是从传统“快排”模式转化为采用“渗、滞、蓄、净、用、排”等主要工程技术措施。“渗”,减少硬质铺装、充分利用自然下垫面渗透作用,减少径流,涵养生态与环境,积存水资源。“滞”,通过雨水滞留,以空间换时间,提高雨水滞渗的作用,同时也降低雨水汇集速度,延缓峰现时间,既降低排水强度,又缓解了灾害风险。“蓄”,降低峰值流量,调节时空分布,为雨水利用创造条件。“净”,减少面源污染,降解化学需氧量(COD)、悬浮物(SS)、总氮(TN)、总磷(TP)等主要污染物,改善城市水环境。“用”,充分利用雨水资源和再生水,提高用水效率,缓解水资源短缺。“排”,构建灰绿结合的蓄排体系,避免内涝等灾害,确保城市运行安全。

5.海绵城市建设要着重处理好几个关系。一是水质和水量的关系。有质无量,水不够用;有量无质,水不能用。只有量和质统一才能处理好水的自然循环和社会循环的关系,体现人与自然和谐共生,取水于自然,还要使其回归于自然。

二是分布与集中的关系。分布就是化整为零,源头减排,在“小”上下功夫;集中就是要集零为整,末端处理,在“大”上下功夫。设施建设的分散和集中需要因地制宜,处理好节能、就近再生利用以及运营管理等问题。

三是景观和功能的关系。有景观无功能是“花架子”,有功能无景观,是“傻把式”。要将自然生态功能融入到景观中,做到功能和景观兼具。目前,国内一些园林绿化的做法,太注重景观,忽略了园林对水的自然吸纳、净化的功能,反而加大了对市政排水系统的压力。

四是生态和安全的关系。对大概率小降雨,要从涵养生态的角度留住雨水;对小概率大降雨,要以安全为重,妥善及时地排水防涝。

五是“绿色”与“灰色”的关系。二者要相互融合,实现互补,不能顾此失彼。发达国家的实践证明,“绿色”基础设施比“灰色”基础设施的全生命周期的成本支出要少20%左右,尤其是在运行管理方面,可节省大量人力和财力,从而降低运行管理费用。

此外,还需要注意的是,建设海绵城市并不意味着一味大兴土木搞工程,甚至进行破坏性建设。恢复城市本身的自然生态,对天然存在的绿地、湿地、河湖等景观予以保护和修复,充分调动自然本体消化、吸收雨洪的作用,也是关键。

(作者分别为北京大学建筑与景观设计学院院长和博士生)

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