進(jìn)入六月的北京城已經(jīng)開啟了“花灑模式”，時(shí)不時(shí)就來一場酣暢的降雨。對于雨水，我們一直有復(fù)雜的感情：一方面身處一座干旱的城市，我們渴望雨水滋養(yǎng)京城大地；另一方面，有過“7·21”暴雨成災(zāi)的慘痛經(jīng)歷，我們又希望京城能陽光藍(lán)天常駐。其實(shí)，一座城市應(yīng)對雨水最好的辦法就是“小雨蓄起來，中雨排出去，大雨別成災(zāi)”，將蓄存的水充分加以利用，城市安全、生態(tài)、清潔，如同一塊海綿。
如今“海綿城市”的理念正被越來越多的城市采納。在住建部組織下，北京建筑大學(xué)雨水團(tuán)隊(duì)作為主要編制單位，聯(lián)合編寫了《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》。該校雨水團(tuán)隊(duì)已經(jīng)進(jìn)行了20年的“城市雨水控制與利用”研究，包括雨水利用、內(nèi)澇防治在內(nèi)的一系列成果在北京市政府辦公區(qū)、北航新校區(qū)、亦莊開發(fā)區(qū)等地得到成功應(yīng)用。
“海綿城市”研究
從雨水利用起步
從上世紀(jì)90年代中期開始，北京建筑大學(xué)汪慧貞、車伍和李俊奇就開始專注于雨水收集利用的研究，他們最初的切入點(diǎn)主要是針對北方缺水地區(qū)的雨水資源化。1998年，在北京市節(jié)水管理中心的支持下，他們開始了第一個(gè)正式的雨水利用課題研究。此后研究逐步深入，從微觀到宏觀，包括集蓄回用、徑流污染規(guī)律、滲透補(bǔ)充地下水、雨水與水環(huán)境景觀設(shè)計(jì)等。
作為建筑大學(xué)城市雨水系統(tǒng)與水環(huán)境省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，李俊奇說，如今20年過去，對“城市雨水控制利用”的研究已經(jīng)經(jīng)歷了從資源化利用到污染控制，從內(nèi)澇防治到生態(tài)保護(hù)，從單向技術(shù)到海綿城市規(guī)劃建設(shè)等多個(gè)階段。除了技術(shù)研究之外，團(tuán)隊(duì)還從政策制度設(shè)計(jì)方面進(jìn)行探索，如雨水控制標(biāo)準(zhǔn)、雨水排放許可與雨水排放費(fèi)等。
在李俊奇的記憶中，年少時(shí)代，缺水、水質(zhì)不好、洪澇在很多地方都非常突出。一直到現(xiàn)在，很多地區(qū)，城市化發(fā)展和新農(nóng)村建設(shè)過程中有很多水系、濕地被侵占，不當(dāng)?shù)拈_發(fā)模式對雨水系統(tǒng)考慮得極為不夠，導(dǎo)致了“城市看海”現(xiàn)象頻頻發(fā)生，這些都是雨水團(tuán)隊(duì)師生開展研究的緣起與動(dòng)力。
校內(nèi)建起“水簾洞”
人工模擬特大暴雨
在建筑大學(xué)大興校區(qū)的籃球場東側(cè)，有一棟三層小樓，打球的學(xué)生來來往往，很少有人知道，這里面可以再現(xiàn)一個(gè)足以讓孫大圣都受不了的“水簾洞”。這就是建筑大學(xué)的雨水綜合實(shí)驗(yàn)樓，大量模擬降雨實(shí)驗(yàn)就在這里完成。
團(tuán)隊(duì)成員王建龍老師告訴記者，實(shí)驗(yàn)室建筑面積1700平方米，由人工降雨大廳、徑流雨水處理實(shí)驗(yàn)區(qū)、水生態(tài)實(shí)驗(yàn)室和分析測試平臺四大部分組成。其中人工降雨大廳面積300平方米，降雨高度15米，可以逼真模擬從毛毛細(xì)雨到特大暴雨各級強(qiáng)度的降雨過程，“模擬‘7·21’那樣的降雨強(qiáng)度毫無問題。設(shè)備啟動(dòng)后，整個(gè)大廳就能形成一個(gè)‘水簾洞’。”王建龍說。
在降雨實(shí)驗(yàn)大廳內(nèi)，有一條道路的橫截面，包括瀝青路面、滲水磚人行步道、綠化帶等要素一應(yīng)俱全，此外還有不同構(gòu)造的雨水滲透鋪裝和不同坡度的雨水植草溝，可以真實(shí)再現(xiàn)降雨后雨水匯集、滲透地下等過程。“我們的實(shí)驗(yàn)降水匯集在地下室進(jìn)行過濾等處理后還可以用于其他徑流雨水處理實(shí)驗(yàn)，或者再次回輸供下次模擬降雨實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)了環(huán)保理念。”王建龍說。
為實(shí)戰(zhàn)淋大雨是常事
為等雨挨蚊咬最難熬
從事雨水研究，離不開與天打交道。即使有模擬實(shí)驗(yàn)室，也不能錯(cuò)過老天給予的“實(shí)戰(zhàn)機(jī)會”。雨天，當(dāng)人們都在家中躲避電閃雷鳴的時(shí)候，團(tuán)隊(duì)的老師和學(xué)生往往最忙碌，他們帶著采樣瓶，穿著雨衣奔走在不同的監(jiān)測地點(diǎn)。
研究生李小靜至今仍然記得2012年“7·21暴雨”那天的經(jīng)歷。那天她和秦祎、幺海博三人在亦莊的博大公園現(xiàn)場接雨監(jiān)測。從當(dāng)天下午開始，博大公園開始下雨，之后越下越大。到了晚上9點(diǎn)，降雨強(qiáng)度達(dá)到頂峰，“跟水整盆整盆往外倒一樣，大家相隔幾米，說話都聽不清。”他們雖然每個(gè)人都穿著雨衣，但依然免不了全身透濕。接完所有的采樣瓶，時(shí)間已經(jīng)接近凌晨。他們用藏在包里的紙巾把水樣瓶貼標(biāo)簽處擦干，逐一寫上時(shí)間和地點(diǎn)，貼上防水膠帶趕回學(xué)校。
王建龍說，淋大雨還不算什么，最難熬的是等雨。有時(shí)候天氣預(yù)報(bào)說有大到暴雨，他們趕緊去戶外候著，以便監(jiān)測。結(jié)果雨一直不來，但人又不能走開。到了夜里，蚊子的殺傷力驚人，有時(shí)干一趟活兒就“傷痕累累”，帶著幾十個(gè)包回來是經(jīng)常的事。“但是從老師到學(xué)生，再苦再累也毫無怨言。”
今年畢業(yè)的研究生張萍萍已經(jīng)確認(rèn)將前往北京師范大學(xué)讀博深造。她說，自己在實(shí)驗(yàn)室三年收獲頗豐，“不僅是學(xué)識，更有老師們和同學(xué)們展現(xiàn)出的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)和敬業(yè)精神，使我終身受益。”
亦莊被廢棄沙坑上
建起雨水調(diào)蓄公園
在李俊奇團(tuán)隊(duì)看來，“海綿城市”在水量控制方面的核心包括三套系統(tǒng)：一是低影響開發(fā)系統(tǒng)，在中小規(guī)模降雨時(shí)，由房前屋后綠地、透水鋪裝、綠化帶等組成的這套系統(tǒng)將大大緩解雨水進(jìn)入管網(wǎng)的速度，利用自然對水進(jìn)行凈化處理，或回補(bǔ)地下，或集蓄回用；二是雨水管渠系統(tǒng)，在1至10年一遇的降雨級別，該系統(tǒng)利用城市管網(wǎng)和泵站，迅速排水，保障城市正常運(yùn)行；最后就是超量雨水排放系統(tǒng)，也叫大排水系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)諸如“7·21暴雨”這樣超過管渠和泵站能力的降雨時(shí)，城市應(yīng)當(dāng)充分利用道路、溝渠進(jìn)行轉(zhuǎn)輸，利用河湖水體進(jìn)行調(diào)蓄和排水，降低公共設(shè)施和市民生命財(cái)產(chǎn)的損失。除此之外，還應(yīng)做好與水利系統(tǒng)的銜接和水質(zhì)控制等。
北京從2013年起啟動(dòng)實(shí)施中心城區(qū)75座雨水泵站的升級改造，最終將建成61個(gè)調(diào)蓄池，蓄水能力將達(dá)21萬立方米，相當(dāng)于一個(gè)陶然亭湖水量。這樣既能提高管渠系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力，又可以起到超量雨水排放系統(tǒng)的作用。
從1998年到如今，“海綿城市”團(tuán)隊(duì)的研究成果已經(jīng)開展了大量的工程應(yīng)用。團(tuán)隊(duì)王文海老師從事的是水力學(xué)和流體力學(xué)的研究，針對城市降雨初期雨水較臟的現(xiàn)實(shí)，他發(fā)明了多套初期雨水棄流裝置，通過程序控制盡可能多利用相對潔凈的中后段雨水。這套系統(tǒng)在北京航空航天大學(xué)沙河校區(qū)、西城區(qū)科技館等單位和項(xiàng)目中投入使用。
此外他們還利用自然環(huán)境構(gòu)建多功能雨水調(diào)蓄。在亦莊開發(fā)區(qū)，一個(gè)在2005年還是廢棄的沙坑，如今已經(jīng)被改造成一個(gè)水鳥棲息、步道環(huán)繞的開放式公園。其雨水蓄量可達(dá)50年一遇排水標(biāo)準(zhǔn)。“這個(gè)示范緩解了上游的內(nèi)澇問題，也減輕了下游的防洪壓力，同時(shí)還可作為集蓄回用和生態(tài)凈化的生態(tài)水體，對北京這樣的大城市具有重要意義。”李俊奇說。
多管齊下防治內(nèi)澇
兼顧控水質(zhì)護(hù)生態(tài)
2014年10月，《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》正式發(fā)布，推動(dòng)了海綿城市的建設(shè)，加快了城市雨水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)模式的轉(zhuǎn)型。
記者了解到，北建大“海綿城市”研究團(tuán)隊(duì)還參與編寫了《城市排水工程規(guī)劃規(guī)范》等多部國家相關(guān)技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，主持或參與國家和北京市等各級科研項(xiàng)目100余項(xiàng)。目前，團(tuán)隊(duì)正在主編“海綿城市綠地規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則”等，正在為多個(gè)城市海綿城市規(guī)劃建設(shè)提供技術(shù)咨詢和工程實(shí)施指導(dǎo)。
李俊奇說，城市內(nèi)澇防治應(yīng)多管齊下，首先要保證傳統(tǒng)的管渠系統(tǒng)的正常運(yùn)行，再結(jié)合源頭減排系統(tǒng)和超量雨水蓄排系統(tǒng)共同發(fā)揮作用。除了技術(shù)手段之外，還應(yīng)做好應(yīng)急預(yù)警和調(diào)度管理。一定要防止只重視高樓大廈，而忽視地下管網(wǎng)，忽視水系保護(hù)，忽視綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的傾向。
他對記者坦言，“海綿城市”的建設(shè)任重而道遠(yuǎn)，不僅是控制水量，也包括控制水質(zhì)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，不同的城市甚至一個(gè)城市的不同區(qū)域應(yīng)結(jié)合問題導(dǎo)向采取不同的策略。他說，除了內(nèi)澇防治外，徑流污染控制也非常重要，雨水落地后沖洗城市地面，然后匯集到水體，污染不容小視，以北京為例，每年有5萬到8萬噸的化學(xué)需氧量是通過徑流雨水帶入河湖水體的。
此外就是生態(tài)保護(hù)，“海綿城市”的建設(shè)途徑包括保護(hù)、修復(fù)和建設(shè)。首先要保護(hù)綠地、水系不被侵占；要修復(fù)河道駁岸，盡量采用生態(tài)駁岸，要修復(fù)硬化地面，盡量采用能夠滲水透水的路面做法；新建更是應(yīng)按照對大自然低影響的開發(fā)思路進(jìn)行，對一些封閉水體，在雨水匯流過程中還會通過地面攜帶大量熱量，排入水體會形成熱污染，對水生動(dòng)植物的生存帶來極大的威脅，“要讓整座城市的運(yùn)行與大自然和諧相處”。
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