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海绵治雨新路
发布日期:2014/12/10 9:51:18

  2014年5月11日,50年一遇的大暴雨袭击深圳。


  “这座年轻的现代都市在30多年的时间里,陆续修建了1.37万多公里的下水道,却依然在暴雨面前败下阵来。”新华网最终在报道里如此写道。


  深圳在暴雨中的“失陷”,在中国内地或有一种象征性意义。


  近些年来,每逢大暴雨,全国各大城市出现“看海”的情景并不少见。从南到北,广州、武汉、天津、北京??这些平日光鲜亮丽的大城市都尴尬地面对着“逢雨必涝”的难题。


  住建部2010年对国内351个城市的专项调研显示,2008年-2010年间,有62%的城市发生过不同程度的内涝,其中内涝灾害超过三次以上的城市有137个,在发生过内涝的城市中,57个城市的最长积水时间超过12小时。


  人们原本寄望深圳成为例外。不像中国诸多大中城市均在历史老城的基础上兴建,有着先天的规划缺陷和历史包袱,深圳是一座仅有30多年历史的全新城市。


  深圳在暴雨中最终“失陷”,或许意味着中国需要彻底改革城市排水设施,彻底终结为期数十年的“重地上、轻地下”的功利化的城市建设道路。


  怎么办?革新地下管道、建设排水管廊等,目前已成社会共识,但识者也指出,仅改善排水管道远远不够,这仅是解决问题的开始。住建部于2014年11月初发布一纸技术性文件,彰显中国开始在新的排水道路——建设海绵城市——上着力。


  住建部文件全称为《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建》(下称《指南》)。《指南》强调,国家鼓励各地建设海绵城市,并让该模式统筹低影响开发雨水系统、城市雨水管渠系统及超标雨水径流排放系统。


  海绵城市又叫低影响开发雨水系统或低冲击开发系统(Low Impact Development,简称LID),在美国等发达国家实施多年。此法传至中国台湾地区后,被形象地称作海绵城市——在暴雨来袭时,城市能够像海绵一样将雨水储存起来;暴雨过后,再让雨水缓慢地流出,从而避免短时间内大量雨水聚集带来的城市内涝问题。


  中国大陆也有试验。在2014年5月的那场暴雨中,深圳并没有完败——位于深圳大学南校区的深圳大学土木工程学院LID示范区,就未出现积水。


  该LID示范区利用景观、园林绿地,通过置换土壤、植物搭配、水文水利设计,并通过分散、小规模源头控制等来达到对雨水径流及其污染的控制,使开发地区尽量接近自然的水文循环。


  国外经验已证明,海绵城市是行之有效的城市雨水管理系统,但中国诸多城市还远未就建设海绵城市形成共识。概念背后的城市革新,也可能在未来让诸多城市望而却步。


  海绵城市能走多远?


  海绵治雨


  中国城市为何出现内涝?各地给出的理由众多。但在水利学者眼中,原因简单。


  城市在开发后打破了原有的水文循环,大量硬化建筑和路面无法透水,暴雨来临,原本应该下渗或被植被储存的雨水无法下渗只能外排。外排依赖城市的地下排水管网,暴雨时下水管网所承受的压力倍增,但中国诸多城市的管网还不足以承受此压力,于是雨水停留在城市里的低洼处如马路等,产生了内涝。


  显然,建设足够应对暴雨的先进管网是好的对策,西方发达国家的城市地下廊道值得中国借鉴。但单纯地加大廊道有其弊端,一来花费巨大,二来雨水带来的环境污染难以顾及。


  大量雨水裹挟着城市路面上的垃圾、污染物等经地下管网进入河流、湖泊等自然水体,造成这些自然水体短时间内磷、氮、油脂、重金属等污染物大量聚集。


  在建设好管道之外,西方有另一套思路应对暴雨,即不让城市那么“硬”——虽然由于城市开发的需要,原生态的地貌不可能完整保留,但LID模式可以通过技术手段尽可能地保留城市开发前的水文循环。


  LID设施往往具有补充地下水、集蓄利用、削减峰值流量及净化雨水等多个功能,可实现径流总量、径流峰值和径流污染等多个控制目标。海绵城市是一种更为形象的叫法,即城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“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。


  LID主要的技术包括绿色屋顶、下沉式绿地、透水铺装、生物滞留设施、渗透塘、渗井、湿塘、雨水湿地、蓄水池、雨水罐、调节塘、调节池、植草沟、渗管/渠、植被缓冲带、初期雨水弃流设施、人工土壤渗滤等,根据不同区域的水文地质、水资源等特点进行组合,实现雨水的储存、过滤和净化。


  当降雨来临,绿色屋顶在建筑物顶层承接雨水,经过特殊设计的绿色植被既不会对建筑物造成很大负荷,也不会渗入屋内。植物和改良土壤将部分雨水蓄积在绿色屋顶上,并起到过滤和净化的作用。多余的则通过排水管进入地面上的生态滞留设施。


  简单讲,生态滞留设施是经过改造的、滞留雨水能力更强的绿化设施。雨水花园是生态滞留设施的一种。外观上看起来,雨水花园与普通的花园并无差别。但在植被下面,有经过特殊设计的蓄水层可以储存雨水,在暴雨时的调蓄作用更加明显。雨水花园的建造成本很低,在现有的花园或者绿化设施基础上进行改造就可以加强雨水调蓄的效果。


  类似雨水花园的生态滞留设施的作用在于蓄水,而渗透塘的作用则在于促进雨水下渗,有效地补充城市地下水。雨水经渗透塘下渗,可以达到一定的雨水处理效果,避免雨水污染地下水。

 

 


 

  硬化的马路、广场等则可以利用透水砖和透水水泥混凝土改造成透水性路面。一定面积的透水路面不但可以使自身的降水径流快速地入渗,而且也可以对来自于邻近区域的降水径流经行入渗,从而避免大面积积水的问题。


  植草沟指种有植被的地表沟渠,可收集、输送和排放径流雨水,并具有一定的雨水净化作用,可用于衔接其他各单项设施、城市雨水管渠系统和超标雨水径流排放系统。


  基于雨水管理和利用的理念,各国有不同的实践,相对而言,美国的LID开发模式则最为系统和完善。目前已经在全美50多个州推行。根据美国环保署(EPA)发布的数据,LID技术在不同的气候条件下,其效果有所不同,但总的来说在全美各个城市都显示出显着的效果。根据美国目前的统计资料,LID可以减少暴雨径流30%-99%并延迟暴雨径流的峰值5-40分钟,从而减轻了市政排水管网系统的压力。


  在成本上,EPA的数据显示,修建LID设施仅需要修建地下管网费用的二分之一或者三分之二。“由于国内标准规范的限制和保留部分传统地下管网的原因,带有LID设施的雨水排水系统的费用与单纯的地下排水系统的费用基本持平。” 深圳大学建设工程生态技术研究所所长刘建告诉财新记者。


  雨水集蓄回用也是低影响开发的目标之一。LID设施中的雨水罐、蓄水池等设施都可以实现雨水的收集利用。经过简单处理的雨水,可以用于绿化灌溉、冲洗路面和车辆等。


  前住建部副部长仇保兴的一组数据非常有说服力。这位多年来一直致力于推广低影响开发的官员在2014年2月发表在《给水排水》杂志上的一篇文章指出,中国应借鉴发达国家理念,在城镇大力推行低冲击开发的模式。其一,建立雨水的收集系统,主要在公共广场、建筑的地下室广泛装备雨水收集器具,可以使水资源使用量提高30%以上。其二,从建筑、广场、公园等城市空间收集雨水,减少雨水的产流、汇流水量,可以大大地减缓城市排水系统的压力,缓解城市内涝的程度。其三,可以解决初期雨水面源污染问题。


  以北京为例,年降雨量约600毫米,如果能够收集其中20%加以利用,市域内城市建成区就可以形成2.2亿立方米的水资源,相当于北京市供水总量的14%,可以解决北京市用水缺口的三分之一至二分之一。

 

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