韌性城市下的區(qū)域雨洪控制系統(tǒng)構(gòu)建
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【摘要】本文以韌性城市、雨洪調(diào)蓄及雨洪控制等相關(guān)概念剖析入手，簡(jiǎn)要地分析了區(qū)域雨洪控制系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)所必須面對(duì)的降雨量增大、行洪能力減弱、地表徑流加強(qiáng)的不利局面，并提出了以河道水系治理、城市綠地調(diào)蓄、改善城市地表徑流態(tài)勢(shì)等方面的改進(jìn)建議。
【關(guān)鍵詞】韌性城市；雨洪控制；系統(tǒng)構(gòu)建；改建建議
1相關(guān)概念
1.1韌性城市
韌性城市是由“Resilientcity”一詞翻譯未來，而韌性“Resilient”原本常見于物理學(xué)領(lǐng)域，其通常表示材料在受到正面壓力或側(cè)方剪力過程中所能吸收的能量大小，而所吸收的能量每種材料或以塑性形變的方式進(jìn)行消耗。1973年加拿大的學(xué)者將韌性一詞引入生態(tài)學(xué)領(lǐng)域，并將其定義為某一生態(tài)系統(tǒng)受到外界干擾和破壞后，通過自身調(diào)節(jié)能力重新恢復(fù)至原狀的能力。隨后，韌性城市這一理念逐步在西方國(guó)家被學(xué)術(shù)界認(rèn)可，目前城市規(guī)劃行業(yè)將其定義為城市或城市中部分區(qū)域在受到外界各類負(fù)面影響后，在其城市環(huán)境、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等要素發(fā)生不可逆惡化前所展現(xiàn)的應(yīng)對(duì)突發(fā)事件能力，其中的負(fù)面影響包括地質(zhì)災(zāi)害、雨雪洪澇、干旱、傳染性疾病等。
1.2雨洪調(diào)蓄與雨洪控制
雨洪調(diào)蓄是指城市在降水來臨期間通過河道等自然水體排放或調(diào)蓄，亦或是通過雨水管網(wǎng)系統(tǒng)外排的降水量大小。雨洪控制則是城市通過各種措施來降低雨洪對(duì)于城市正常生產(chǎn)生活的影響的能力，雨洪對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家的城市而言不僅是威脅更是寶貴的資源，其能夠通過多種技術(shù)手段對(duì)降水進(jìn)行充分的收集和利用，而在我國(guó)由于降水期間的地表徑流未能得到妥善的凈化處理，大量降水中污染物質(zhì)超標(biāo)從而降低了其資源性，為此我國(guó)的雨洪控制則更多地體現(xiàn)在了水量管控方面。
2區(qū)域雨洪控制系統(tǒng)所面臨的困境
2.1區(qū)域短時(shí)降水量不斷增加
通常情況下城市雨水管網(wǎng)及河道的排水量?jī)H可保證城市在面對(duì)5年一遇的降水期間不受淹，但是由于全球氣候的不斷惡化，各種突發(fā)性氣候?yàn)?zāi)害的頻率和影響程度不斷加大，我國(guó)部分城市短時(shí)間的面雨量可以猛增至幾十甚至上百毫米/平方米，其大大超出了城市雨水管網(wǎng)系統(tǒng)的承受能力，從而導(dǎo)致城市出現(xiàn)內(nèi)澇災(zāi)害。
2.2區(qū)域內(nèi)河道行洪能力不斷減弱
在城市中河道水體會(huì)因城市開發(fā)建設(shè)的需要受到較大的影響，大量河道因違章搭建或清淤不及時(shí)而出現(xiàn)堵塞和淤積，從而導(dǎo)致河道的水域面積和所對(duì)應(yīng)的河道水體庫(kù)容量大幅下降，大量降水無法通過河道組織排放。
2.3區(qū)域內(nèi)地表徑流流速與流量大幅上升
由于城市建設(shè)導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)地表的不透水大大增加，部分可在區(qū)域內(nèi)進(jìn)行下滲、消納的地表徑流無法正常下滲，大量雨水不得不完全依靠雨水管道向河道排放。地表徑流不斷在區(qū)域內(nèi)匯集，而其所對(duì)應(yīng)的流量與流速也急速增加。
3區(qū)域雨洪控制系統(tǒng)構(gòu)建改進(jìn)策略
3.1加強(qiáng)水利建設(shè)，提升城市雨洪防御能力
城市中的各類水體不僅對(duì)于雨洪有著十分顯著的調(diào)蓄作用，而且河道也是城市行洪排澇的骨干通道，城市建設(shè)往往會(huì)為了提高區(qū)域內(nèi)中土地利用的從而采取大量填埋現(xiàn)有水域亦或是肆意改變河道走向，雖然在短時(shí)間內(nèi)獲取了較高的土地收益，但對(duì)河道水域的改變對(duì)于區(qū)域雨洪控制系統(tǒng)而言是致命的，許多城市出現(xiàn)的城市內(nèi)澇問題都是由于原本通暢的水體受到侵占，河道原有的調(diào)蓄和行洪能力大幅下降而導(dǎo)致的。因此，通過加強(qiáng)區(qū)域內(nèi)水利設(shè)施建設(shè)，恢復(fù)或提高區(qū)域河道行洪、蓄洪能力對(duì)于區(qū)域雨洪控制而言是首要任務(wù)。為了進(jìn)一步完善區(qū)域河網(wǎng)水系體系布局情況，可先結(jié)合區(qū)域降水量、地表徑流系數(shù)、現(xiàn)有水面率等因素進(jìn)行水力模型計(jì)算，從而計(jì)算出符合區(qū)域現(xiàn)狀及未來發(fā)展需求的區(qū)塊規(guī)劃水面率控制目標(biāo)。隨后，結(jié)合區(qū)域空間布局和土地利用情況確定每條河道的具體走向、河道寬度等相關(guān)指標(biāo)。最后，根據(jù)水利工程建設(shè)計(jì)劃以及區(qū)塊開發(fā)情況落實(shí)區(qū)域內(nèi)規(guī)劃河道的建設(shè)工作。為了達(dá)到規(guī)劃水面率控制目標(biāo)除了安排資金新開挖部分河道外，通過對(duì)現(xiàn)有河道開展一系列的整治工作也能起到提升水面率的作用，例如拓寬現(xiàn)有河道、打通關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、擴(kuò)大過水?dāng)嗝娴刃问?。擴(kuò)寬河道是指對(duì)現(xiàn)有河道水域進(jìn)行拓寬，拆除原本搭建在河道兩側(cè)的各類違章建筑物、廢棄碼頭平臺(tái)等一系列阻水設(shè)施，同時(shí)對(duì)部分淤積嚴(yán)重的河道邊灘進(jìn)行清理，并在河道兩側(cè)重新砌筑護(hù)岸，進(jìn)而使得河道水面寬度增加。上世紀(jì)五六十年代由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件的限制，我國(guó)城市中的橋梁建設(shè)往往會(huì)通過填筑部分河道水域來縮小橋梁跨徑，但跨徑的縮小導(dǎo)致許多河道在橋梁處出現(xiàn)了卡口，河道在橋梁處的阻水率突然上升至30%以上，部分節(jié)點(diǎn)甚至能夠達(dá)到50%左右。而打通關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)便主要針對(duì)上述河道“梗阻點(diǎn)”，通過對(duì)橋梁的拆復(fù)建來降低橋梁所產(chǎn)生的阻水率，進(jìn)而起到改善河網(wǎng)行洪能力的作用，這一舉措在部分區(qū)域內(nèi)承擔(dān)著行洪排澇能力的骨干河網(wǎng)有著至關(guān)重要的意義。擴(kuò)大河道過水?dāng)嗝娌粌H能通過增加河道水面寬度來達(dá)到，而且利用對(duì)河道開展日常清淤工作，及時(shí)地清理淤積在河道底部的淤泥與垃圾，從而增加河道水深也可起到擴(kuò)大過水?dāng)嗝娴哪康摹：拥赖男詈槟芰?duì)于城市雨洪控制系統(tǒng)也能起到較大的改善作用，例如在強(qiáng)降水來臨前通過預(yù)排預(yù)泄提前將區(qū)域河網(wǎng)的水位控制在降低的水平，從而在降水期間河網(wǎng)在達(dá)到警戒水位線能夠儲(chǔ)存更多的水量。同時(shí)，在行洪河道上建設(shè)強(qiáng)排泵站可進(jìn)一步提高河道在降雨期間的調(diào)蓄能力。
3.2充分利用城市綠地，增強(qiáng)城市雨洪調(diào)節(jié)能力
雖然通過擴(kuò)大城市河網(wǎng)水面率能夠起到較好的雨洪控制效果，但是由于城區(qū)區(qū)域內(nèi)建設(shè)用地?cái)?shù)量極其有限，如區(qū)域內(nèi)將規(guī)劃河網(wǎng)水面率制定的過高則勢(shì)必會(huì)造成大量的城市空間的浪費(fèi)及開發(fā)利用受限。根據(jù)我國(guó)城市規(guī)劃控制要求，城市綠地指標(biāo)通常都被控制25%以上，我國(guó)南方地區(qū)甚至可以高達(dá)30%，如能通過各類改造技術(shù)使其能夠增加調(diào)蓄雨洪的功能，勢(shì)必會(huì)大大增加區(qū)域的韌性。首先，我國(guó)城市中河道的兩側(cè)布置了帶狀的防護(hù)綠地，但是由于河道和綠地分屬城建和水利兩個(gè)部門，其在綠地的防護(hù)指標(biāo)上存在諸多差異，許多河道防護(hù)綠地由于地坪標(biāo)高過高而失去了部分調(diào)蓄功能。為此，河道兩側(cè)防護(hù)綠帶建設(shè)前，住建部門可征求水利部門相關(guān)意見，適當(dāng)降低河岸兩側(cè)一定范圍內(nèi)綠地的地坪標(biāo)高，使其能夠在水位暴漲時(shí)承擔(dān)起擴(kuò)大河道行洪斷面的作用。同時(shí)，針對(duì)河道兩側(cè)綠帶存在短時(shí)間過洪的需求，園林部門在綠地內(nèi)苗木品種選擇上也應(yīng)當(dāng)考慮其能夠承受短時(shí)間的水淹，而在苗木布局上河岸兩側(cè)的植物密度不宜過大、高度不宜過高，不然其將影響到河道行洪，可以灌木、地被及水生植物為主共同營(yíng)造出和諧的景觀效果。其次，發(fā)揮綠地的空間優(yōu)勢(shì)，采用人工濕地、雨水花園、生態(tài)塘等低影響開發(fā)技術(shù)進(jìn)一步緩解區(qū)域雨洪調(diào)蓄壓力。目前城市綠地中往往會(huì)設(shè)置部分景觀水體，但由于景觀水體未能與城市河道進(jìn)行溝通，從而導(dǎo)致大量景觀水體的調(diào)蓄能力被浪費(fèi)。因此，在公園景觀水體設(shè)計(jì)可盡量與城市河道相溝通，亦或是采取區(qū)域調(diào)蓄的原則利用植草溝、排水渠等形式的排水設(shè)施將公園及周邊一定范圍內(nèi)區(qū)域降水引導(dǎo)至景觀水體內(nèi)進(jìn)行臨時(shí)儲(chǔ)存，從而降低城市雨水管網(wǎng)的排水壓力。雨水花園則是一種新興的景觀設(shè)計(jì)模式，其在平時(shí)是一處可供游客游覽參觀的花園，但其內(nèi)部的植物和其他景觀設(shè)施均可承受短時(shí)間的水淹，在降水期間承擔(dān)部分雨洪調(diào)蓄功能，待到了降水結(jié)束后雨水花園內(nèi)的積水可自行通過管渠或采取人工外排等方式外外部雨水管網(wǎng)排放。最后，通過發(fā)揮城市綠地在遲滯、吸收、下滲等方面的功能可減少流經(jīng)城市綠地中地標(biāo)徑流的流量與流速，并以此來達(dá)到區(qū)域雨洪管控的目的。其一，綠地內(nèi)的植物均有發(fā)達(dá)的根系組織，降水期間地表徑流流經(jīng)綠地時(shí)植物能夠吸收大量的水分，并通過根系組織像海綿一樣儲(chǔ)存部分水分，這對(duì)降低地表徑流量有著極大的幫助。其二，綠地的透水性較高，地表徑流可緩慢地透過綠地上的植物滲透入地下空間，而種植在地表上的植物能夠起到減緩地表徑流流速的效果，從而使得更多的地表徑流能夠通過綠地滲透入地下空間，即減少了區(qū)域雨洪調(diào)節(jié)量，又能充分補(bǔ)充日益下降的地下水位。其三，初期雨水中含有大量的雜質(zhì)，地表徑流在經(jīng)過植物表面時(shí)，其中所大量雜質(zhì)能夠被植物枝葉上的微絨毛組織所吸附和阻隔，從而降低雨水的污染物質(zhì)含量。
3.3改善建設(shè)用地透水性，消減開發(fā)建設(shè)對(duì)于區(qū)域雨洪控制的影響
通過對(duì)部分城市內(nèi)澇的成因分析，除了區(qū)域內(nèi)水域面積和雨洪調(diào)蓄能力降低這一誘因外，各類建設(shè)用地中雨洪調(diào)蓄能力的降低也給區(qū)域雨洪控制造成了巨大壓力。由于城市開發(fā)的過程中將原本透水率較高的農(nóng)田變成了硬化的地坪，從而使得原本可在區(qū)塊內(nèi)進(jìn)行下滲或調(diào)蓄的雨洪必須通過區(qū)域雨水管網(wǎng)系統(tǒng)組織外排，最終造成了區(qū)域市政雨水管網(wǎng)系統(tǒng)即便是一再對(duì)現(xiàn)有管網(wǎng)進(jìn)行改造也會(huì)不堪重負(fù)而出現(xiàn)內(nèi)澇問題。為此，通過各種技術(shù)手段來降低因城市開發(fā)所產(chǎn)生的區(qū)域雨洪增量，也成為了區(qū)域雨洪管控的一項(xiàng)重要舉措。日本東京在面對(duì)城市開發(fā)過程中所產(chǎn)生的巨大雨洪管理壓力時(shí)，采取了建設(shè)大規(guī)模地下調(diào)蓄池的做法，在東京地區(qū)遍布著數(shù)十處總調(diào)蓄量近200萬方的地下調(diào)蓄設(shè)施，其在降雨期間能夠臨時(shí)儲(chǔ)蓄大量的地表徑流，而在降水過后調(diào)蓄池內(nèi)的雨水亦可被用于市政養(yǎng)護(hù)、園林綠化灌溉等方向，大大提升了雨水的利用率。如在我國(guó)城市中推廣類似的雨洪調(diào)蓄池，雖然所耗費(fèi)的資金成本較大，但一旦上述設(shè)施建成后其所體現(xiàn)的社會(huì)和生態(tài)效益將會(huì)惠及子孫。目前，市政道路和廣場(chǎng)鋪裝上所使用的瀝青、混凝土、石材均為不透水鋪裝，從而在建設(shè)用地表面構(gòu)成一道厚厚的防滲層，幾乎所有雨水都不能及時(shí)地下滲。近年來各類透水瀝青、透水混凝土的相繼研發(fā)成果，如采用上述透水材料進(jìn)行鋪裝，材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的孔隙組織能夠迅速地引導(dǎo)雨水向下部土壤中滲透，進(jìn)而達(dá)到消減地表雨洪量的目的。同時(shí)，在各類建筑物的屋頂在建筑物承重和防水性能達(dá)標(biāo)的前提下，可適當(dāng)布置屋頂花園等形式的特殊區(qū)域綠化，使得降雨期間建筑物頂部說收集的雨水也能得到有效的存儲(chǔ)和吸納，進(jìn)一步減少建設(shè)區(qū)域中雨洪外排量。
3.4出臺(tái)相關(guān)政策法規(guī)，使區(qū)域雨洪管理“賞罰分明”
上文中已經(jīng)就改善區(qū)域雨洪管控的部分技術(shù)性措施進(jìn)行了簡(jiǎn)要論述，但任何改進(jìn)措施的推廣必須依賴政府出臺(tái)相關(guān)的激勵(lì)或強(qiáng)制性條文，從而彌補(bǔ)因技術(shù)升級(jí)所造成的資金缺口。政府應(yīng)當(dāng)在建設(shè)用地出讓時(shí)明確區(qū)域內(nèi)出讓用地所能夠外排的雨洪總量，并按照這個(gè)一張表設(shè)置雨水接口，而出讓地塊內(nèi)剩余的雨洪量必須由開發(fā)商在出讓地塊內(nèi)采用各種技術(shù)手段進(jìn)行內(nèi)部消化。對(duì)于不能夠完全消化雨洪調(diào)蓄量的開發(fā)商，政府有權(quán)向其征收一定的“區(qū)域雨洪調(diào)節(jié)費(fèi)”；對(duì)于部分能夠超額完成雨洪調(diào)蓄量的地塊開發(fā)商，政府還可從罰沒的“區(qū)域雨洪調(diào)節(jié)費(fèi)”中給予一定的獎(jiǎng)勵(lì)。同時(shí)，對(duì)于采用透水鋪裝、屋頂花園、地下調(diào)蓄池的建設(shè)單位可按照每種類類型雨洪管控技術(shù)的實(shí)際調(diào)蓄量給予一定的工程造價(jià)補(bǔ)貼。鑒于區(qū)域雨洪管理涉及水利、市政、住建、園林等多家政府職能部門，其在綠地規(guī)劃、設(shè)施建設(shè)等方面都有所關(guān)聯(lián)，故在許多區(qū)域雨洪管控的技術(shù)和規(guī)范需要上述部門共同進(jìn)行探討和擬定，并報(bào)請(qǐng)上級(jí)人民政府發(fā)文批準(zhǔn)以便后續(xù)部門推進(jìn)。
結(jié)語(yǔ)
基于韌性城市的區(qū)域雨洪控制體系的構(gòu)建不僅提高了城市在面對(duì)雨洪災(zāi)害時(shí)的應(yīng)急處置能力，而且其對(duì)于提高雨洪的資源化利用率也有著積極的作用。通過水域與陸域同治、多家政府職能部門聯(lián)動(dòng)勢(shì)必將進(jìn)一步提高城市雨洪韌性，為創(chuàng)建可持續(xù)的社會(huì)主義城市化發(fā)展之路再立新功。
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作者：鄭英 單位：日照市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)有限公司