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一座无惧暴雨的城市该是怎样

2019年07月15日   10: 解放周一/城事   稿件来源:解放日报  


一部城市发展史,往往伴随着一部城市地下排水系统发展史。在我国城市化发展过程中,城市排水系统的规划和建设一定程度上没有跟上城市规模的快速扩张。一旦汛期到来,大范围强降雨天气便可能导致水漫金山的情况出现。

什么样的城市无惧暴雨?哪些地方有可资借鉴的治理经验?德国、瑞士、新加坡的案例或将提供一些参考。

用石块或透水砖铺设人行道

德国首都柏林,年降雨量580毫米。“无污染的直接用,轻污染的简单处理后用,有污染的强制处理后排放”的雨水回收利用理念,让柏林成为海绵城市建设的典范。

柏林市政府实施“雨水费”制度,通过经济手段鼓励公共建筑和居民对雨水进行收集利用。如果建筑没有雨水利用设施,直接向下水道排放雨水,则必须按房屋的不渗水面积,缴纳每平方米约1.84欧元的费用。房顶多余的雨水或斜坡屋顶的雨水通过固定在房檐处的灰色天沟和专用管道收集,经过简单过滤后储存于建筑物雨水收集罐或蓄水器,用于洗衣、洗车、冲厕、绿化浇灌及消防等。此外,城市人行道用石块或透水砖铺设,是柏林一道独特的风景。道路上的雨水,由于含有大量金属、橡胶和燃油等污染物,经专用管道进入污水处理厂处理后排入河流。

就连城市中的大型广场建设,也处处可见柏林海绵城市规划理念。比如具有历史意义的波茨坦广场。建设之前,市民就对那里抱有很大期望。人们不仅希望那里是工作的场所,也希望他们能够在那儿进行休闲活动。因此,建筑师需要建造一种充满生机和活力的城市空间,尽管这在周边高楼林立的公司总部建筑的笼罩之下显得有些困难。

后来,设计师决定“与水对话”,把水作为广场开放空间主要元素。以水作为主题所能够营造出的所有可能性给人以想象空间,同时具有满足生态标准的潜力。以雨水作为如厕冲水和灌溉绿色空间的建议也符合这种需求。同时,采用地下水箱收集雨水,补给包含一个广场北侧的狭小湖体、广场上大面积主体水体以及南部水面。另外,这样的设计提供了建造阶段不降低地下水位,且能够适当收集建筑体滑落雨水、填充附近运河的可行性。

建造过程中,建筑师用计算机进行模拟,预测整个地块的排水指数。为确保广场排水系统具备足够的缓冲能力,首先设置5个能够容纳2600立方米水量的地下水箱,其中900立方米被留作备用以应对强降雨量。另外,在常水位与高水位之间,设计中的主体水面能够提供15厘米高度的水量存留,提供1300立方米的缓冲蓄水能力。主体水面经过沉淀后,水质自然分层,获取下部浑浊层之上的清水资源。水体中的固态物质首先在地下水箱中沉淀,之后通过南部和主体水面岸边的水管流出,再经过生态净化群落。于是,水质得到生物性和化学性的净化。

在波茨坦广场,水体以复杂多变的形式流向广场的最低点。水体自主体部分向流动阶梯滑行,创造出具有韵律感的波形结构。细部设计精确至厘米,由全比例的模型制作而成。在毗邻的广场,水体从两侧缓缓移动,穿过线形水阶与建筑体形态呼应。最终,水流从北部水体出发,流入一个狭窄的水渠。设计师表示:我们能够清楚地看到,如果建造人工的大水面,需要高能耗的技术干预和化学添加物的使用。而现在,广场水质保持得很好,对于强降雨也具备一定的缓冲能力,还能够节约建筑物内部的净水消耗量。

这种水环境设计使得波茨坦广场成为柏林著名的游览场所之一,并在建成十余年之后收获德国DGNB绿色建筑认证体系可持续城市区域设计银奖。

生活污水和雨水

通过不同管道进行处理

瑞士是个不缺水的国家,境内湖泊众多,最大的日内瓦湖面积约581平方公里。但瑞士政府一向提倡节约用水,鼓励民众在下雨时吸水、蓄水、净水,让雨水得到循环利用。

20世纪末起,瑞士在全国大力推行“雨水工程”。这是一个花费小、成效高、实用性强的雨水利用计划。通常来说,城市中的建筑物都建有从房顶连接地下的雨水管道,雨水经过管道直通地下水道,然后排入江河湖泊。瑞士则以一家一户为单位,在原有的房屋上动了一点儿“小手术”:在墙上打个小洞,用水管将雨水引入室内的储水池,然后再用小水泵将收集到的雨水送往房屋各处。

如今在瑞士,许多建筑物和住宅外部都装有专用雨水流通管道,内部建有蓄水池,雨水经过处理后使用。一般用户除饮用之外的其他生活用水,用这个雨水利用系统基本可以解决。瑞士政府还采用税收减免和补助津贴等政策鼓励民众建设这种节能型房屋,从而使雨水得到循环利用,节省了不少水资源。

在瑞士的城市建设中,最良好的基础设施是完善的、遍及全城的城市给排水管道和生活污水处理厂。早在17世纪,瑞士就已经出现了结构简单、暴露在道路表面的排水管道。从1860年开始,下水道已经被看作公共系统重要的组成部分,瑞士的城市建设者按照当时的需要建造地下排水系统。

二战后,瑞士制定了水使用和水处理法律,并开始落实下水管道系统建设规划。在瑞士,日常生活污水和雨水是通过不同的管道进行处理的。早在140年前,苏黎世就建立了污水净化设施。生活污水通过单独的管道流到污水处理站,进行净化处理,未经收集的雨水则通过简单的过滤处理后流入湖水或其他自然水体。污水和雨水流入不同的管道,含有大量油污的厨房污水就不会流入雨水管道并堵塞管道。这在一定程度上有利于避免大规模降水时造成的城市洪涝现象。

建立严格地面建筑排水标准

新加坡是一个雨量充沛的热带岛国,其最高年降雨量在近30年间呈持续上升趋势,却鲜有城市内涝的情况发生。这要归功于设计科学、分布合理的雨水收集和城市排水系统。

首先,预先规划城市排水系统。新加坡通常在进行地面建筑的建设之前,事先规划和设计好该建筑的地下和地面排水系统。每一栋建筑,包括人行道、马路周边都分布有一定数量的排水渠。这些排水渠与城市的主要排水系统相连,形成了遍布全岛的城市雨水收集、排放网络,保证了大量雨水能够及时、快速地排出。

同时,建筑物本身的雨水收集和排放系统也相对完善。以政府组屋为例,楼顶、走廊、楼梯间等重要部位均设有雨水收集管。雨水可由此排至建筑外的排水沟渠,随后汇入城市主排水管道。在细节方面,新加坡的地面排水沟渠往往设有多个接入城市主排水管道的连接口,既确保了排水的通畅,也防止水沟过深。此外,在新加坡的地下主排水管道内均安装有电子监控系统,相关工作人员可实时监控管道内的情况,如管道内水位、流量,以及是否有垃圾阻塞问题等,以便及时处理。

其次,加强雨水疏导,建立大型蓄水池。经由城市雨水收集系统收集到的雨水最终将汇入新加坡城市周边的17个大型蓄水池,而这些大型蓄水池也是新加坡解决雨水疏导和城市内涝问题的关键所在。在新加坡17个大型蓄水池中,滨海蓄水池拥有全国最大,也是最具城市化的集水区。滨海蓄水池由长350米的滨海堤坝与海水相隔而成。滨海堤坝设有9个冠形闸门。当大量雨水至蓄水池内水位较高而海水处于低潮时,闸门会降下,使过量的雨水倾泻入海。而当蓄水池内水位较高且海水处于涨潮状态时,亦可通过巨型排水泵将过量的雨水排入海洋。据了解,当滨海堤坝的7个巨型排水泵同时启动,整个排水过程只需要9秒钟。

再次,建立严格的地面建筑排水标准。为确保在雨量激增情况下,能够将雨水及时排出,新加坡公用事业局数次修订和提高地面建筑排水系统标准,要求所有新建筑物必须提高防水门槛的高度。其中,一般建筑(不含地下层)的最低平台高度必须比路面高出30厘米或高出最高淹水水位60厘米。有地下层的商业或住宅项目,最低平台高度必须比路面高出60厘米或高出最高淹水水位60厘米。所有通往地下设施(停车场、地道、地下层等)的进出口都必须设最低路脊高度。特别是地下设施,如地铁站、大型商业或住宅项目,最低路脊高度必须比最低平台高度高出30厘米。除此之外,还规定凡占地面积超过2000平方米的建筑项目,开发商必须建造容积为12立方米的地下储水池。开发商为建筑物安装的储水或“吸水”设施须能“困住”25%至35%的地面径流,以减少暴雨对建筑物造成的负担。

(吴越 综合自《法制日报》《前线》《经济日报》、中国水网)