"海綿城市"與城市水環(huán)境變革:從傳統城市排水到未來(lái)水資源綜合管理
海綿城市vs水泥城市
海綿城市引發(fā)了針對傳統雨洪排水理念的再認識。傳統的觀(guān)念認為,我們需要用更快的速度、更高效的手段來(lái)實(shí)現雨水的收集并排出城市。人們仿佛認定了雨水是惹人厭煩且不受待見(jiàn)的“包袱”,所以管網(wǎng)都盡量埋入地下,以“眼不見(jiàn)心不煩”的形式,在視線(xiàn)之外實(shí)現排水功能。在具體手段上,城市建設過(guò)程中密如蛛網(wǎng)的道路、林立的建筑物和浩繁的排水管網(wǎng)系統承擔了雨水收集和排水任務(wù)。冰冰冷冷的集水排水模式堪稱(chēng)“水泥”城市。不可否認,水泥城市的模式雖然建設周期長(cháng)、投資大,但在承擔城市防澇方面,尤其對于保障大型城市防洪安全上起到了決定性作用。法國巴黎、日本東京的下水道建設就是堪稱(chēng)“水泥城市”的世界典范。
近代下水道的雛形脫胎于法國巴黎,法國文豪雨果曾在《悲慘世界》中寫(xiě)道,下水道是“城市的良心”。今天的巴黎下水道總長(cháng)2300多公里,規模遠超巴黎地鐵。大部分排水管道處于地面以下50米,擁有超過(guò)6000多個(gè)地下蓄水池,且管道設計采用多功能設計理念,中間是寬約3米的排水道,兩旁是寬約1米、供檢修人員通行的便道。日本東京的現代地下排水系統雖籌建相對較晚,于1963年開(kāi)始興建滯洪和儲蓄雨水的蓄洪池,并在1992年開(kāi)工了“第二代城市下水總體規劃”的建設,2006年竣工。但系統規模宏大,由一連串混凝土坑體構成,地下管道深達60米,號稱(chēng)“地下宮殿”,以保障東京受到臺風(fēng)雨水災害侵襲。
海綿城市與水泥城市其實(shí)并不相悖,而是辨證統一的。在保證防澇排水安全的前提下,海綿城市的設計理念通過(guò)低影響設計和低影響開(kāi)發(fā)的原則(Low impact design or development, LID),避免地表凈流量大幅度增加,從而緩解排水道壓力,同時(shí)充分利用城市內部各種蓄水、凈水設計,實(shí)現雨水的收集和再利用。海綿城市的理念體現了排水防澇思路的轉變,以解決城鎮化與資源環(huán)境的協(xié)調、可持續發(fā)展為目標,代表著(zhù)未來(lái)城市建設水資源管理的發(fā)展方向。事實(shí)上,不同國家在探索未來(lái)城市雨洪管理中或多或少也體現著(zhù)海綿城市的理念。
德國近年來(lái)推廣新型雨水處理系統“洼地——滲渠系統”,通過(guò)就地設置洼地、滲渠形成分散的雨水處理系統。利用低洼草地中短期儲存和滲渠中的長(cháng)期儲存,減少了因城市化而增加的雨洪暴雨徑流,同時(shí)由于及時(shí)補充了地下水,可以防止地面沉降,從而使城市水文生態(tài)系統形成良性循環(huán)。在徑流流動(dòng)與貯存上,具體分地下管道和地表明溝兩種形式,其中地下雨水管線(xiàn)不僅要考慮雨水傳輸,同時(shí)還要考慮儲存雨水和減緩洪峰的功能;地表明溝則既考慮了雨水輸送的功能,也考慮了對構造城市景觀(guān)的作用,通常是將其模擬為蜿蜒曲折的天然河道。最終,雨水的輸送儲存與城市景觀(guān)建設和環(huán)境改善融為一體,既有效地利用了雨水資源、減輕了污水處理廠(chǎng)的壓力,又有效地改善了城市景觀(guān)。新加坡則將對雨水的收集和利用推動(dòng)到了極致。受限于本國極端缺水的國情,新加坡將雨水收集樹(shù)立為本國四大水源之一,同時(shí)通過(guò)統一城市規劃,利用雨污分流的方式,建設獨立的雨水溝道、雨水干道和位于海邊的地(水)下式大型蓄水庫,最終計劃將新加坡陸地面積的90%都建設成雨水集水區。
海綿城市vs數字城市/智能城市
海綿城市的建設,“水”是關(guān)鍵詞,具體包括城市自然水系、城市給水、排水、防洪排澇、再生水使用、地下水回灌等等。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據等信息技術(shù)手段從概念走向現實(shí),未來(lái)城市發(fā)展呈現數字化、智能化。而海綿城市一改傳統城市粗獷的雨水收集-排放模式,通過(guò)精細化的城市空間設計、分散式的海綿體布置,力爭使城市具備彈性應對蓄水、凈水和排水的功能。這一方面在管理水平上,對雨水徑流量的分析、預測、監控和管理都提出了更高要求,另一方面,也為未來(lái)水環(huán)境管理領(lǐng)域實(shí)現數字城市和智能城市的建設發(fā)展提供了著(zhù)手點(diǎn)。具體來(lái)說(shuō),海綿城市“滲、滯、蓄、凈、用、排”的理念,在水量上,需要數字化測定、管理或設計綜合徑流系數、可滲透地面面積比例、雨水調蓄標準(以mm降雨計)和雨水調蓄總容積、地下水埋深、天然水域面積保持程度、雨水利用量、替代城市供水比例、公共供水管網(wǎng)漏損率,污水再生利用率等;在水質(zhì)上,也需要數字化監測不同時(shí)空分布下的水體水質(zhì)情況。
海綿城市vs中國未來(lái)城市水環(huán)境
筆者相信,海綿城市的實(shí)現絕非遙不可及的新鮮事。事實(shí)上,我國城建史上可以追尋到諸多海綿城市的影子。比如從某種意義上看,北京城在歷史上便可視為海綿城市的典范。北京城曾經(jīng)河湖縱橫、清泉四溢、稻花飄香、禽鳥(niǎo)翔集,從諸多地理區域的命名上便可見(jiàn)一斑。以海淀區為例,僅帶有“河”的地名便有“萬(wàn)泉河、肖家河、清河、北安河、金溝河路、永豐西河村、西北旺東河、紫金長(cháng)河、旱河路、南沙河、長(cháng)河灣、二河開(kāi)、上河沿、安河橋、昆玉河、上河村、北玉河”等。帶有“湖”的地名有“昆明湖、八一湖、稻香湖”等。帶有“泉”、“塢”的地名有“香泉橋、溫泉鎮、海淀泉莊、香泉環(huán)島、雙泉堡、冷泉、玉泉山、玉泉路”和“南塢、中塢、北塢、太舟塢”等,不一而足。
這些遍布海淀的“河、湖、泉、塢”的存在,客觀(guān)上正起著(zhù)海綿城市的基本要素——海綿體所起的作用。而在社區設計方面,北京四合院講究綠化,院內植樹(shù)種花,再加上盆栽水養的花草和院落中階前、階后的花圃設計,在營(yíng)造庭院美景的同時(shí),也體現了針對雨水的“滲、滯、蓄、凈、用、排”,正是可供海綿城市參考的范例。
營(yíng)造健康、綠色、宜居的城市水環(huán)境是全世界共同面對的挑戰。“以世界的眼光看中國問(wèn)題”,我國未來(lái)城鎮化建設必須擺脫傳統城市建設思路,追求可持續的人與自然和諧發(fā)展模式。而“以中國的眼光看世界問(wèn)題”,海綿城市是我國推行城鎮化建設過(guò)程中自行提出的,以實(shí)現資源環(huán)境可持續協(xié)調發(fā)展為目標的城市建設理念??梢云诖?,海綿城市理念的實(shí)踐應用,伴隨著(zhù)順應自然、社區友好、與自然和諧共處的低影響城市建設發(fā)展模式,必將對所有城市居民帶來(lái)深入的積極影響。
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