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韌性城市|為降低內澇,波特蘭用上雨水管理“組合拳”
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目前,全球50%以上的人口居住在城市,聯合國預計到2050年,這一比例將上升到68%。城市的高密度和巨型化,導致已經不堪重負的排水基礎設施面臨更多壓力。而隨著全球氣候變暖的加劇,季風紊亂和極端天氣也增多,對于城市的雨洪管理而言更是雪上加霜。因此,全球各大城市正在重新思考其洪水風險管理方法。

除了繼續投資傳統的“灰色基礎設施”例如防洪墻、硬化排水渠,地下管道和滯留池外,全球許多城市正在實施水敏性城市設計(WaterSensitiveUrbanDesign,簡稱WSUD),從單純的防洪過渡到尺度更大的韌性措施??沙掷m的雨水管理往往依賴國際和國家法規,不同國家的對策也有差別。德國將標準作為可行和首選的解決方案寫入工程規范;英國用一套詳細的工程標準鼓勵編制分散解決方案的法規;美國的大多數活動都發生在地方層面,少跨區域綜合治理,每個城市和許多較小的城鎮都在自主制定、完善和實施各自的戰略。其中俄勒岡州的大波特蘭地區實踐在美國范圍內較早,從2008年即開始嘗試一套“組合拳”式的做法,雖然尚難以與上游的塞勒姆、尤金等中型城市合作,但也極大地降低了城市雨洪所帶來的影響。

波特蘭曾經的排水危機

美國俄勒岡州的波特蘭位于北溫帶,年平均降水量約914毫米,與中國中東部一些地區類似。波特蘭市十多年來一直讓雨水分散化管理,減少地表和地下徑流,而且提供野生動物棲息地和開放活動空間。

需注意的是鄭州特大洪水時三天幾乎下了一年的降雨量,這種極端氣候即使放在自然界也會造成嚴重的地質和次生災害,超過了普通的雨洪管理范疇。

與很多國家的城市排水系統類似,波特蘭的雨水管理一半由聯合下水道系統(CombinedSewageSystem),另一半由分離的污水處理系統(SeperatedSewageSystem)提供服務。在過去,波特蘭的聯合下水道溢流導致內澇的危機每年平均發生100天。雨水徑流與組合系統中的污水混合,經常使排水管過載,導致混合的污水淹沒地下設施,然后溢出到穿過市中心的威拉米特河,引起其與哥倫比亞河匯流處的生態暫時性危機。

水敏性城市設計分散管理雨水在自然條件下,水在降水、滲透、地表徑流和蒸發的循環中運行。然而在城市地區,這種循環受到干擾,無法運行。城市的地表往往是硬化的。水受到污染,由于鋪砌的表面而無法滲透到地面,被迅速收集并排放到公共排水系統,地表徑流增加,降水對地下水的補給明顯減少,沒有時間蒸發。這對地下水補給、供水、接收河流的定性和定量狀態以及城市氣候產生了負面影響。

因此,全球各大城市正在重新思考其洪水風險管理方法。而水敏性城市設計的目標是將可持續雨水管理的需求與城市規劃的需求相結合,從而使城市水循環更接近自然循環,同時為城市的舒適性做出貢獻。其雨水管理和規劃的目標是:

1.保護城市發展中的天然水系統;

2.通過使用過濾和保留技術保護水質;

3.通過使用當地滯留和減少雨水徑流和峰值流量;

4.保留城市綠地和盡量減少不透水區域;

5.減少排水基礎設施和相關開發成本,同時提高城市地區的可持續性和便利設施;

6.通過納入有助于城市地區視覺和娛樂便利設施的多用途走廊,將雨水管理整合到景觀中。

在水敏性城市設計的背景下,將解決方案與土地利用適當地配對尤為重要,而分散的雨水管理可以從與城市設計需求的整合中受益。適當的方法選擇對于任何系統的成功都很重要,而理想的解決方案通常是幾種適當方法的組合。

從2008年起,波特蘭通過協調舉措而不是直接規劃,在城市層面分散了雨水,重點完成了水敏性城市設計的1、3、4點。市內各個地點特定的分散措施可以自行發揮作用,并最終相互關聯。幾個尺度不同的計劃合稱為“從灰到綠”(FromGreytoGreenInitiative),加大了自然和人工景觀在泄洪方面的比例。在“灰”的方面,通過建造大型隧道,以收集和重定向聯合污水;在“藍+綠”的方面則主要使用分散的解決方案,如通過綠色街道、生態屋頂、雨水花園、季節性蓄水洼地、種植園等,以盡可能多地將雨水排除在下水道系統中,減輕聯合泄洪系統的危機。

小尺度:生態屋頂計劃+落水管斷開計劃

生態屋頂,即傳統意義上的屋頂綠化,“斷開落水管”計劃,則旨在將屋頂的雨水從下水道系統中“清除”,全部儲存、循環并蒸發在屋頂綠地。為了激勵私人業主為可持續雨水管理做出貢獻,波特蘭為在物業上對管理雨水有貢獻的業主提供雨水管理費折扣,鼓勵人們不要將排放到城市下水道系統。一些業主利用這個機會,通過藝術裝置來加強屋面和屋頂對雨水的截留緩沖。

例如利用屋頂之間的高差設計蓄水和跌水裝置,讓雨水一直在屋頂循環,直到緩慢地被蒸發干凈。來源:switchurbanwater.eu街區尺度:綠色街道計劃由于歐美城市建設過程中,早期建設用地的比例較小,因此大規模采用硬質鋪裝,雨水通過周邊自然地區下滲,區域內水循環尚能維持。而后城市規模越來越大,硬質鋪裝的規模和范圍也越來越大,導致了嚴重的雨水下滲問題,雨水只能通過排污管道迅速排出,但是如果缺乏水循環系統,并在雨量持續或暴漲的時期很容易引起內澇。大規模硬質鋪裝的做法相當于解構了城市的硬質地面,將其“掰碎”,在城市中心采用加大綠植和自然土地街道綠化帶,增加洪水下滲空間。

紅色為實施“綠色街道”的地區,也是威拉米特河流速最緩,地勢最低洼,最容易滯留洪水的地區,以及山下河道最窄、流速最快地區。來源:switchurbanwater.eu

“綠色街道”需要更寬的樹池(在有鋪裝的地面上栽種樹木時,在樹木的周圍保留的一塊沒有鋪裝的土地),并且將樹池蓋鐵網或者透水磚的方式完全打開(透水磚可以用在人行道上,但大型樹池更為重要),露出更多的土壤和植被表面促進積水的下滲。來源:switchurbanwater.eu都市圈尺度:創新性潮濕天氣計劃創新性潮濕天氣計劃(InnovativeWetWeatherProgram),支持盡可能接近城市水系源頭的地區有效管理雨水,并使用植被來減緩、保留和過濾雨水。但本計劃并沒有與上游城市聯動,主要位于大波特蘭都市圈內部。其主要做法為城市周邊的郊野加強生態管理,提前消解洪峰;同時,在城市中使用綠色基礎設施管理雨水,尤其注重對學校周邊和內部公共綠地和停車場的利用,實現全境健康發展。

讓學校整體更綠,更生態,并且設置科普解說。來源:switchurbanwater.eu

對Glencoe小學的雨洪監控,表明了從計劃開始后通過聯合下水道的雨水顯著減少,并且消解了三次重大的洪水危機。來源:switchurbanwater.eu此外,波特蘭的案例表明,提高分散式雨水規劃的公眾傳播度,加強居民對城市和雨水問題的認知與理解,促使更多市民和企業也參與到這一發展中來。

雨洪管理科普游覽線路,與城市騎行相結合。來源:switchurbanwater.eu對中國的借鑒意義波特蘭的“組合拳”給了中國的城市很多借鑒意義。中國大城市的老城區,特別是歷史名城,因為建設時間早,大量的排水系統依然是雨污混合排放的。就“中國式雨污分流是否是作秀”,在2012年左右曾經形成過全國性的討論,但也公認水體凈化不能只靠“灰色基建”實現。現在波特蘭給出了另一個角度的思考——既然已知它的局限性,就盡可能不要給它“添堵”,需要分散的雨水管理模式,降低現有基建的壓力,讓它不要產生“雨洪擠兌”。在這種基礎共識之上,探討“從灰到綠”才會更有意義。

首先是利用“綠色街道”解構城市硬質地面,讓街道成為能夠下滲雨水的斷裂點。中國的“海綿城市”目前依然高度依賴透水磚和點狀的街邊綠地,只有郊野地區才會出現大面積生態綠地。但這些遠方的綠地無法解決市中心雨水下滲速率遠遠比不上降水量的問題。例如上海蘇州河的生態建設依然比較依賴“灰”工程,雨洪截留主要靠雨水調蓄池和深隧調蓄工程,中心城區中只有開發時間較晚的普陀西部地區留有了更多的開敞綠地作為蓄洪空間。未來中國的城市更新中也需要考慮如何解構現有的城市硬地,讓雨水有更多直接下滲的機會。

其次,對于屋頂花園這種曾經一度推廣但是出于建筑防水需求很難做到的方式,也可以換一種角度來考慮——做成臨時水景,不只是通過植被吸收雨水,還包括真正的蓄水,以及讓雨水成為活水景觀的一部分(在長三角甚至可以考慮梅雨蓄水,伏旱時期釋放,通過蒸發降低市中心溫度),而不需要讓整個屋頂不顧一些基礎設施(如排風等功能)的需求一并“綠化”,最終異化成對綠化率指標的單一追求。

最后,所有這些措施都可以與學校,與科普相結合,讓城市生態成為一種文化?,F在中國的中小學擁有開敞的塑膠跑道,但真正的綠色空間并不多。建議將一些微觀技術手段(如雨水花園、綠色屋頂、綠色溢流通道、雨水調蓄池)運用到學校中去,讓學生和家長在日常生活有切身感受,同時城市文化愛好者也可以設計專門的慢行線路,以進行科普傳播,讓更多人參與到城市生態網絡的建設中來。