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以雨水利用增蓄排能力
如果城市充满“弹性”,下暴雨时路面将没有严重积水。其背后,是城市“蓄水”与“排水”相得益彰的自由呼吸吐纳体系——也就是形象的“海绵体”。
“形成‘蓄排结合’的防治体系才是治理城市内涝的方向。”顾国维强调说,通过分散式的方法消化降水,减少产生径流,有助于减轻排水管网压力,是治理城市内涝的有效手段。
这就对地形的设计,尤其是竖向设计提出很高要求。具体来说,雨水是往低处流的,现在有些道路维修,只往上堆混凝土或沥青,以致于路面比小区地坪高,下雨时雨水往小区灌。有的道路地面下立交设置处地形过低,暴雨时径流聚集,很容易淹没地下道路,造成汽车淹没,甚至人员伤亡。“现在地下建筑越来越多,地铁、地下通道、地下商场、地下停车场等,若因台风暴雨造成淹没,损失就很大了。”
“作为海绵城市建设的重要要求之一,不仅要让城市如海绵一样‘吸水’,更要将水资源储备起来,以备不时之需。”顾国维还指出,雨水资源的合理利用不仅有节约水资源的意义,也是减轻城市防汛压力的重要方式。
顾国维举例说,德国是欧洲开展雨水利用工程最好的国家之一,制定了一系列法律法规,规定在新建小区之前,无论是工业、商业还是居民小区,均要设计雨水利用设施。德国利用公共雨水管收集雨水,简单处理后,用于厕所冲洗和庭院浇洒。屋面雨水集蓄利用主要用于家庭、公共场所和企事业单位的浇灌、冲厕、洗衣洗车、冷却循环等。
2005年以后,上海市政府出台规范性文件,加快推进节水型城市建设,鼓励在大型建筑、一万平方米以上的小区收集屋顶雨水进行二次利用,可是由于种种原因,许多地方后来就放弃使用。顾国维建议,“要推广雨水收集系统还需政策助力。”比如在小区开发建造时,地表径流系数应该和容积率一样被强制性要求,政府在后期维护时给予必要的扶持,这样城市的雨水收集工作才能被长效开展。
顾国维认为,城市洪涝防治是一个系统工程,除了要重视基础设施建设,还要重视非工程措施。“目前,上海马路上乃至小区里都有很多摄像头,交通、公安部门利用得很好,水务部门也可以利用。暴雨时通过这些摄像头观察有否积水、在降雨过程中水的流动状况、积水什么时间消退,并与降雨过程泵站排水等情况结合起来,不仅可以掌握是否积水的状况,而且通过研究有利于形成数字化的控制系统。”
同时,解决城市内涝,城市应急管理要跟上,包括加强对暴雨和洪涝的监测,让预报预警及时准确,才能科学调度和应对。
他表示,目前我们从理论研究、技术措施、政策标准、金融体系和人才培养方面尚有不足,海绵城市建设任重而道远。“同济大学正在准备成立海绵城市研究中心和智库,和美国、澳大利亚、德国这些在雨洪管理方面走在前列的国家的知名科研院所进行合作,通过深入研究,建立适合我们国情、地理和经济、人文条件的海绵城市理论体系和技术体系。”顾国维认为,这是一个重要的决策支持内容,以科研为基础、大力推进海绵城市建设、并且发展相关产业,提升上海的国际竞争力。
专家开讲
深圳大学土木工程学院教授佘年:
莫让“海绵城市”成为新污染释放源
“‘海绵城市’是一个形象说法,国外直接称之为‘低影响开发’。”深圳大学土木工程学院教授、美国环境工程师协会LID模型技术委员会主席佘年表示,对于上海这样已经成型的大都市,若要通过低影响开发(LID)模型来建设海绵城市,首先要明确LID对城市的作用,也就是使城市环境不断接近于开发前的水文循环。此前,佘年曾多年供职于美国西雅图公共事业局。他认为,上海90%的降雨都与西雅图类似。上海如要用LID技术来防止内涝并控制雨洪,美国在过去二十多年的经验教训尤其值得上海甄别借鉴。
美国环保局对低成本合流制污水溢流(CSO)控制的9条原则值得国内城市思索:第一,下水道及雨污合流系统需得当运行并妥善维护;第二,收集系统的蓄水能力(在线调蓄能力)要最大化;第三,审核污水预处理要求,尽量减少溢流;第四,尽量将送入污水处理厂的溢流污水最大化,进行实时控制;第五,消除旱季污水溢流;第六,去除CSO中的固体和漂浮物,即实施在线处理;第七,防止污染物进入下水道;第八,进行良好的公共宣传;第九,检测CSO的影响和控制效率。
佘年表示,控制河污溢流,优先考虑低成本,可运用在线储存、实时控制和在线处理来完成。高成本的河流污水溢流控制主要有大型调蓄池和地下深层隧道。对于上海正计划建设的深隧,他表示,在系统优化都走过一遍后,如果还无法较理想地满足城市排放,那么就要出动深隧这样的大型调蓄设施。然而,芝加哥也正在建设大型调蓄池,大雨来临时仍无法非常理想地控制雨水。“调蓄池的作用是有限的,单凭调蓄池来解决内涝的想法还不成熟。”
佘年强调,低影响开发的介质一定要规范化,这也是美国曾经历过的教训。据估算,海绵城市建设每平方公里的成本达1—1.5亿元人民币,在把大量雨水引入地下的同时,如何防止对地下水的污染,成为他目前最担心的问题。他表示,目前大家对海绵城市有一个很错误的假设——以为海绵城市可以削减面源污染。但事实上,如果操作不当,海绵城市建成后其本身也有可能释放污染。
有城市在“海绵城市”改造中,种植景观绿化时所使用的肥料出现磷、氮超标,并随着雨水径流分别渗入了地下水、排到了市政管网,进入受纳水体成为新的面源污染。佘年表示,氮磷污染会使水质富营养化,然而目前国内外都没有较为理想的解决办法。“我们到现在还未充分了解‘海绵城市’,莫让它成为新的污染释放源。”佘年说。
上海市水务规划设计研究院副总工程师赵敏华:
先渗透,后排水
上海市水务规划设计研究院副总工程师赵敏华认为,上海老城区要进行海绵城市的低影响开发(LID)改造存在难度。LID改造的核心是利用景观空间并采取相应措施控制暴雨径流,减少城镇面源污染,这个过程涉及千家万户。然而,由于旧区空间局促,现行方法之一是利用现有局部空间,采用断接技术,将外排雨水先接入高于地面的花坛,进行雨水滞留和净化,再溢流外排。雨水这样“一进一出”的过程,就像海绵吸水又放水那样,使老城区地下变得“处处是海绵”。
上海中心城区范围内的11座初期雨水调蓄设施,在初期雨水面源污染控制方面发挥了很大的作用。不过赵敏华认为,建造之前,必须先搞清楚建调蓄设施的目的究竟是什么。他认为,对上海来说,建设调蓄池的首要目的是排水防涝,缓解城市内涝,而非像北方那样,以积聚雨水为首要需求。
“但是,雨水并非排得越快越好。”赵敏华说,河道、天然河网应该承担10%以上蓄水作用。此外,农村土地、低洼地都能有蓄水功能。然而,现在上海中心城区只能蓄3%不到的雨水,加之市区土地硬化,雨水容易汇流,但难以渗透到地下。“事实上,真正适用于上海的排涝方式应该是‘先渗透,后排水’。”
然而,现在上海面临着整个雨水调蓄的控制何时启动、如何与河道接通的重要问题。譬如今年汛期上海遭遇多场暴雨,即使是给排水专业的“牛校”同济大学,也经历了校园“水漫同济”的窘境。问题究竟出在哪里?
赵敏华为同济大学主校区把了把“脉”。经地形高程分析,主校区一小半校园面积都在海拔3.3米以下,而大部分绿化都高于地面。由于校园地面偏低,周围地势又偏高,因此,“并非同济本身水多,而是周围的水倒灌进了校园,并且还排不出去”,最终导致了“万人看海”的状况。
像同济这样的例子还不少。赵敏华表示,上海当前在给排水领域面临着除了污水减排还要提高排水、排涝标准的压力。但他强调,“减排”和“提标”在实际操作中必须要分开进行,要时刻牢记海绵城市的“真功夫”在地下,必须一层一层渗透下去、挖下去才切实可行。
“调蓄池是人为沉积雨水的手段,无法渗透和净化雨水。相反,绿地却具备了沉积、渗透、净化三大对建设‘海绵城市’最为重要的功能。”赵敏华表示,像同济主校区这样易积水区域,完全可以将草坪下挖,使其低于地表。
他表示,对于短时内“实在排不出去的水”,才需要依靠调蓄池乃至地下深层隧道。目前设想是,利用苏州河、新泾港、淀浦河、桃浦河、走马塘等河道及部分道路的地下空间,规划60米深层调蓄管廊系统,实现减排和提标。
“城市排水工程往往牵一发而动全身。”赵敏华表示,上海地上土地、地下空间都很紧张,因而需要建设比轨交隧道挖得更深的调蓄隧道。不过,他认为必须将自然方法放在首位,“积水本身不是问题,积水不退才是问题。”积水在下挖绿地、透水地面中得到控制,才是上海排涝的首选出路。
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