7月14日以来,中国西南部分地区再次出现强降雨过程,局地大暴雨,引发洪涝、滑坡等灾害。贵州全境进入“暴雨模式”,省城贵阳的雨势自16日凌晨至今未停,低洼路段的积水甚至可以淹没至成年男子的膝盖;持续强降雨导致铜仁市境内河流洪水暴涨,沿河两岸低洼地带房屋被淹,沟渠、公路、电力等基础设施受损严重,强降雨还造成杭瑞高速多处塌方,省道多处漫水和塌方,导致交通中断。面对多次发生的洪涝灾害,城市生态雨洪管理系统迫在眉睫。
【建设生态雨洪管理系统的必要性】
众所周知,近几年的城市内涝问题频率上已经由个别年份极端的天气下产生,增加到几乎年年产生,甚至个别城市出现一年发生好几次的现象。空间分布上也由最大的北京城市向南蔓延,福州、南昌、杭州等等越来越多的城市都出现了“城市看海、城市划船”的现象,汽车被泡,甚至人员被困至淹死也时有发生。人们对城市排水系统的诟病不绝于耳,常常提起德国人为青岛建的排水系统以此寄托对安全城市生活的期望。
【究竟是什么原因是城市内涝的罪魁祸首】
当我们的财产或人生安全在暴雨中泡汤的时候,通常第一时间会归责与为什么管网的排水能力如此之差,建设管网的钱一定是被昧着良心给贪污了。
根据我们国家现行的《城市排水工程规划规范 GB 50318-2000》的条例:重要干道、重要地区或短期积水能引起严重后果的地区,重现期宜采用3~5年,其他地区重现期宜采用1~3年。也就是说规划中预计城区中大多数地区的积水频率就为1-3年,加上近年来极端气候的频繁出现,积水出现频率更是情理之中。
这种情况下,人们自然会想到为什么不能通过加大管网的投入,来降低积水出现的频率。前不久很多城市,如昆明、重庆等城市也纷纷提出了将积水出现的频率提高到50年一遇,甚至还有100年一遇的.
从直线的逻辑来看,这好像是正确的手段。但更严重的问题出现了,当管网的防积水频率由1-3年一遇提高到50年一遇,将增加的建设成本是不可估量的,同时以管网的方式增加到50年一遇的水平,也就意味着50年这些管网才能派上最大的用场,这种建设方式无疑是浪费和不经济的。另一方面,当雨水以足够快的速度排走,也将引来城市地下水回补的不足,城市“干岛”、城市“下陷”等更严重的问题一定接踵而至。所以增加管网的防御水平绝不是解决城市内涝的办法。
那究竟是什么原因造成了城市内涝?雨水的消解需要的是吸纳雨水的汇和排走雨水的流,土地是吸纳雨水最大的汇,排走雨水的流的也不仅仅是雨水管网,还有更多的是河渠和冲沟。事实上,造成内涝的真正原因是城市化水泥硬化地面后导致土壤作为最大的雨水吸纳功能丧失、城市土地上原本存在的河渠和冲沟因城市化进程中被忽视而遭填平。
所以造成内涝的罪魁祸首是土地的下渗能力破坏以及河渠冲沟的大面积消失。在对浦东地区城市化进程的调查中,很惊讶地发现,不到20年的城市化进程,消灭了近2/3的城市水网和水域面积,这正是造成内涝的主要原因。
【怎样的办法是解决城市内涝的办法】
我们都得承认,城市是各种要素高效的集合,经济的高效、人流的高效、生产的高效,因此雨水在城市运行也必须找到自身的高效运作方式才能生存在下来。这既不是一成不变地保留原有水网,也绝不是如浦东一样以2/3规模的填平水网。
对于做开发的企业或人士而言,通常他们认为最好的土地开垦条件是,那些坡度不超过3%的农田,这意味着这将是一马平川的楼房和随之而来的大把钞票。但他们通常会忽略掉一个非常严重的事实,那就是这里曾经的农田实际是一块雨水储蓄的场地,而将这些农田变成楼房之后,这块土地上曾经需要被调蓄的雨水量该如何解决?
如果忽略了这个,越是平整的土地,越容易面临内涝的风险,这在各大城市频出的积水点证实了这一推断。而恰恰选择平整土地的开发企业往往会忽略掉曾经土地承载的雨水调蓄功能,所以被涝自在情理之中。
【只有高效地雨水运行系统才能适应城市】
生态雨洪管理系统并不意味着全部保留原有水网,甚至也不可能不减少原有水网面积和长度,因为城市要求各元素较农业时代运行更高效,而高效一定意味着集约。
回到造成内涝的根本原因是原本存在土地上起到排解径流的河渠和冲沟(流)减少了,以及起到吸纳水分的土壤(汇)被大面积固化了,因此通过科学的方法找到雨水的流与汇,雨洪管理的建设就有的放矢了。
(1)通过地理信息系统模拟土地上的径流路径
在GIS的帮助下模拟出径流的汇水路径作为前提工作,下一个步骤是对照基于模拟的径流路径与现有场地所形成真实径流之间的差别,这个差别将是核心中的核心。也就是说,如果模拟图中存在着径流的线路,而现场未能形成真实的径流,则说明场地产生的径流被以某种方式消解了,而这种方式是不直观的。
这种情况多出现在以农田为主要方式来消解径流,如果开发过程中未能察觉农田对潜在径流的消解,而在城市化过程中未能主动恢复潜在径流,这就意味着内涝是不可避免的。
【径流模拟】
【现状水文格局】
上述这种消解径流的现象,在城市化过程中需要人为开挖河渠来恢复径流。而这种行为在疯狂追逐土地价值的今天是很难看到的,回顾我们在改造土地的过程中开挖河渠的几种原因:农业时代为灌溉而开挖河渠、航运时代因运输而开挖河渠、旧皇城因防御和排污开挖护城河、为游赏而开挖景观河渠,但鲜见有为生态防涝而开挖河渠,但未来一定是需要更多这样的河渠。
【潜在径流判断】
在确定完既有径流和潜在径流的完善格局之后,下一步需要进行的是对已有径流的分级,不同的河流级别起所承载的生态功能以及相应的建设方式是完全不同的。
最直观的以区域性江河:长江;城市性河流黄浦江;城区性河流上塘河以及城市干渠、支网。人们通常会以长江、黄河作为华夏民族的母亲河,而以黄浦江作为上海的母亲河,每个城市的母亲河以及城区的母亲河,其对应的建设方式和空间要求是有很大差别的。
【水系分级】
这种对比在以全市为范围似乎很好判断和理解,但在通常以2-3平方公里的控规操作范围内,是较难区分去水系的等级,尤其是那些原本是广袤农田的地区,因此依托地理信息系统对控规尺度上的场地径流分级是非常重要的,也是解决内涝的核心手段。
【不同级别水系建设方式】
(2)发现场地中现有的汇
上面理清了城市雨水运行流的问题,下面重点讲汇的判断,这个汇通常也称之为湿地。为什么城市中的汇的角色如此重要。原因同样在于固化的城市面积需要另外一种集中的手段来实现下渗的功能,汇(湿地)犹如雨水的集中安置地,在那里高效集约地实现雨水的下渗和调蓄功能。
【洼地判断】
汇(完成)的判断同样需要地理信息系统辅助完成,当不具备地理信息手段的时候,一个比较朴素的手段是发掘场地中已有池塘汇聚地,通常把它们保留起来也能实现汇的功能,这也充分说明几千年的农业时代发现场地的汇是基本正确的。
【洼地选点】
既然河流存在不同级别而产生不同的建设方式,汇(湿地)的建设方式同样是多样且有差别的,国际上应用比较成功的德国雨洪管理湿地、日本的河川湿地以及伦敦的绿手指计划采用不同的湿地建设手法,后续将有专章详细论述。
【规划中湿地选址】
(3)场地内的低影响开发手段
低影响开发的关注点基于场地开发的视角,这是场地集雨、产生径流的源头,是大面积的缓解方式,低影响开发提出的雨水边沟、雨水花园、雨水湿地、下渗路面、雨水收集设施起到了非常的前端控制,这部分内容在我们前面的文章中有专门的论述。
【低影响开发示意】
【结语】
综上,城市的内涝问题并不可怕,它的根源不在排水管网的缺少,而是找到高效的雨水生态运行模式,找到雨水在场地上形成的流(河渠与冲沟)与汇(湿地),尤其要重视潜在径流与湿地的恢复,特别是处于传统的平原农耕地区,一旦忽视极易造成建成后的内涝问题,这些问题都可以在控规制定中得到统一解决。
在后续的开发设计过程中,采用低影响开发策略,从场地集雨源头上调控雨洪,是最大规模、也是最具有全面意义的方法,是值得在每个地块开发建设中采取的手段。
来源:奥雅设计集团
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城市生态雨洪管理系统
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