宮永偉在北建大雨水樓樓頂進(jìn)行海綿城市研究。
8月14日，位于通州區(qū)的北京城市副中心行政辦公區(qū)附近。這里按照海綿標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了建設(shè)。
樓房雨水管道下端的水泥體,可以緩沖自上而下的雨水。
海綿改造后，一所小學(xué)內(nèi)的池塘成了雨水收集裝置。
進(jìn)入新世紀(jì)以來，隨著城鎮(zhèn)化迅猛發(fā)展，中國的城市內(nèi)澇問題日益凸顯。住建部2010年的數(shù)據(jù)顯示，全國62%的城市出現(xiàn)過內(nèi)澇，且頻率呈上升趨勢。城市內(nèi)澇不僅影響公眾的出行便利，更會造成嚴(yán)重的財物損失和人員傷亡。與此同時，在一些缺水型城市，循環(huán)利用雨水資源迫在眉睫。
海綿城市是新一代城市雨洪管理概念。習(xí)近平總書記曾強調(diào)，要大力建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市。自2014年起，從國務(wù)院到住建部，一系列紅頭文件標(biāo)志著海綿城市建設(shè)已上升為國家戰(zhàn)略。在降低環(huán)境影響的前提下，海綿城市建設(shè)遵循“源頭減排-過程控制-系統(tǒng)治理”的思路，既解決城市內(nèi)澇問題，也關(guān)注雨水的回收利用。
8月20日一場大雨過后，地勢低洼的通州區(qū)武夷大地月季園幼兒園幾乎沒有積水。
過去每逢雨季，雨水從四周的高地匯到這里，灌進(jìn)地下室，積水經(jīng)常漫過小腿。但去年年底，幼兒園和附近小區(qū)進(jìn)行了海綿改造，小雨不再積水，大雨不再內(nèi)澇，“也消除了安全隱患，”園長彭延紅說。
“所謂海綿改造，是讓城市像海綿一樣，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水釋放出來并加以利用。”通州區(qū)海綿城市建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室負(fù)責(zé)人蔡殿卿說，這項工程不僅改造了城市的基礎(chǔ)設(shè)施，也改革了政府的雨洪管理思路。
“通州是2016年成為國家級海綿城市建設(shè)試點的。以前，這里地面硬化率高、調(diào)蓄不足、排水防澇標(biāo)準(zhǔn)低、水環(huán)境質(zhì)量差。”北京建工集團建筑技術(shù)總工程師武艷麗說，按照后期可在北京推廣、操作的原則，通州選了北運河與運潮減河圍合的“兩河片區(qū)”作試點，總面積19.36平方公里。
三年中，通州已有包括小區(qū)、學(xué)校、城市圖書館、河道等地點的45個項目完成了海綿化建設(shè)，46個項目正在施工，43個項目即將啟動。截至去年底，試點改造區(qū)域年徑流總量控制率達(dá)到75%。也就是說，經(jīng)過自然和人工強化的滲透、集蓄、利用、蒸發(fā)等，該區(qū)域全面控制雨水量占到了總降雨量的7成以上。
一塊“海綿”
仲夏的午后，通州區(qū)減河公園附近的紫荊雅園小區(qū)內(nèi)，陽光透過綠葉在道路上映出斑駁的樹影，幾位老人坐在樹下納涼。作為通州最早進(jìn)行海綿城市改造的地點之一，紫荊雅園的不同全都隱藏在細(xì)節(jié)里，各種排水、滲透裝置把它變成了一塊“海綿”。
細(xì)看小區(qū)內(nèi)的每棟樓房，磚紅色的墻壁上裝有白色的雨水管道，可以讓屋頂和外壁的雨水流下來。管道下端出口附近，有一塊鋪著白色鵝卵石的水泥體，中間低、兩邊高。北京建工集團的施工人員說，這是為了緩沖自上而下的雨水。水泥體旁邊不到10厘米就是綠化帶，雨水將會順著出口流入其中。
影影綽綽的大樹下，黑色的瀝青車道也與普通小區(qū)不同，中間高、兩邊低，微微呈坡狀，路面上的雨水可以順著坡度向兩邊的綠化帶分流。人行道是用紅色的透水混凝土鋪設(shè)的，很像塑膠跑道，有明顯的顆粒感和孔隙，可以高效透水。
小區(qū)北側(cè)的居民休閑廣場，是老人和孩子健身、玩耍的場所，在去年的改造中用透水磚替代了原本的水泥路。8月14日，記者向地上倒了1/3瓶礦泉水，不到10秒，積水全部滲到了地下。
匯集了各處雨水的綠化帶同樣大有文章。比如雨水最先進(jìn)入綠地的地方被稱作“植草溝”，是一條具有景觀效果的排水溝渠，溝內(nèi)植被可以吸收、凈化雨水。未被吸收的雨水，會順著植草溝流到一些正方形的“生物滯留池”里。滯留池有一米多深，可以對雨水進(jìn)行攔截和短暫儲存，之后再慢慢滲入地下或蒸發(fā)。
綠化帶中心種著紫色萱草，附近的下凹程度比四周更明顯，這被稱為“雨水花園”。據(jù)武艷麗介紹，花園下方鋪設(shè)了多層凈化雨水的過濾層，過濾后的雨水最終流入園區(qū)西側(cè)的調(diào)蓄池，用于回收利用。
“我們下一步計劃是改造小區(qū)的污水處理站，將它改建為雨水調(diào)蓄池。”承建方負(fù)責(zé)人宋慧軍說，紫荊雅園外圍的地下排水管線是雨污合流管線，建好雨水調(diào)蓄池后，雨水就能順著管線流過去，凈化后再回來灌溉綠地、沖洗道路等。
“紫荊雅園的這些裝置，比如雨水花園、透水磚等，只是海綿城市建設(shè)的部分技術(shù)手段。”北京建筑大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院副教授宮永偉說，工程師們設(shè)計各區(qū)域的改造方案時，會根據(jù)各小區(qū)、公園、道路、廣場的具體條件因地制宜。“比如有的小區(qū)綠化面積較少，我們就會設(shè)置地下蓄水池或想辦法將雨水引到小區(qū)外側(cè)的綠地進(jìn)行集中調(diào)蓄。”
在一名物業(yè)公司的負(fù)責(zé)人眼中，這些海綿裝置相當(dāng)于在一個區(qū)域內(nèi)營造了幾十個“小環(huán)境”。暴雨襲來時，相當(dāng)數(shù)量的雨水進(jìn)入地下排水管道前就被“小環(huán)境”們消化了，“就像‘鳥巢’（體育館）一樣，為什么那么多人卻不會發(fā)生踩踏事故？因為它有很多出口，可以迅速疏散人群。”
巨大的排水壓力
“我們?yōu)槭裁匆ㄔO(shè)海綿城市呢？部分原因是它可以減輕城市地下排水管道的壓力”，宮永偉說。自上世紀(jì)90年代以來，中國的城市內(nèi)澇問題日益凸顯，城市排水壓力巨大，北京便是一個典型。
從排水專業(yè)的角度看，一座城市的地下管道排水能力，通常用“幾年一遇”的標(biāo)準(zhǔn)衡量。對于北京而言，一年一遇的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)意味著排水系統(tǒng)可以應(yīng)對降雨量小于31毫米的單場次降雨（按降雨時間1小時計），五年一遇的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)意味著排水系統(tǒng)可以應(yīng)對降雨量小于54毫米的單場次降雨。
據(jù)《中國經(jīng)濟周刊》報道，1949年后，北京根據(jù)前蘇聯(lián)經(jīng)驗及經(jīng)濟發(fā)展水平，排水系統(tǒng)的設(shè)計能力為0.33-1年一遇。改革開放后，雖然提高到了1-3年一遇，但對一座特大型城市來說依然偏低。“和北京比，許多國際化大都市的排水能力都更強，比如巴黎是5年一遇，東京是5至10年一遇，紐約是10至15年一遇。”宮永偉說。
但設(shè)計能力偏低的排水系統(tǒng)，很難大面積改造。因為城市地下管網(wǎng)錯綜復(fù)雜，包括排水、供熱、通信電纜等多種設(shè)施，牽一發(fā)動全身。有媒體報道稱，即便是2008年北京奧運會期間，專家提議將北京的排水系統(tǒng)提高到5年一遇的標(biāo)準(zhǔn)，“但后來算了一下，總共需要上百億的資金，只能作罷”。
“當(dāng)年我們確實要考慮經(jīng)濟因素，因為高標(biāo)準(zhǔn)的排水系統(tǒng)大部分時間用不上。”宮永偉解釋，北京屬于溫帶季風(fēng)氣候，夏季強降雨略多，冬季下雨很少。“所以一年365天，地下排水管道可能只有幾天是滿負(fù)荷工作。”
另一方面，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，城市內(nèi)的水泥路面越來越多，取代了可以天然滲透、吸收雨水的自然地表。一旦暴雨來臨，雨水只能排進(jìn)地下管道，加劇了管道的承載壓力。
近年來，每逢雨季，北京城內(nèi)立交橋下“漂小船”的新聞時有出現(xiàn)。2012年，曾有網(wǎng)友在微博上繪制出“北京積水圖”，積水點有四五十個，西二旗北路路口、西大望路鐵路涵洞、廣渠門橋等著名積水段耳熟能詳。
蔡殿卿在通州區(qū)的水務(wù)系統(tǒng)工作多年，很熟悉轄區(qū)內(nèi)的內(nèi)澇點。比如京秦鐵路與地方市政道路交匯區(qū)域都會形成下凹橋區(qū)，很容易積水。雖然近年來政府對各橋區(qū)都進(jìn)行了積水點治理工作，但每逢防汛預(yù)警，工作人員仍會在存在積水風(fēng)險點位臨時加設(shè)應(yīng)急排水設(shè)備。
2012年7月21日晚，北京遭遇了61年來最強暴雨，共造成79人遇難。公開資料顯示，當(dāng)晚全市大部分地區(qū)降雨量達(dá)到170-215毫米，局部地區(qū)達(dá)到541毫米。
紫荊雅園的物業(yè)公司負(fù)責(zé)人丘自然至今記得“7·21”當(dāng)晚的情景。下暴雨時，汛情緊急，連附近運河文化廣場的欄桿都被淹了。他動員物業(yè)公司的所有人員，把地下插座拔掉，抽調(diào)水泵排水。
當(dāng)時，小區(qū)地下鋪設(shè)的是雨污合流管道，會集中到附近的一個污水處理站，旁邊就是河道。如果暴雨持續(xù)時間過長，河道水位上漲超過排水口，可能造成河水倒灌，加重小區(qū)內(nèi)的汛情。“幸好凌晨一兩點雨就停了，不然后果不堪設(shè)想。”丘自然說。
從學(xué)術(shù)研究到國家戰(zhàn)略
同樣是“7·21”的北京，順義區(qū)一處地勢低洼的社區(qū)內(nèi)卻是另一番情景。
當(dāng)時，北京建筑大學(xué)（原北京建筑工程學(xué)院）的城市雨水與水環(huán)境研究團隊（下稱“雨水團隊”）正在那里現(xiàn)場監(jiān)測。一名學(xué)生回憶，他們拿著采樣裝置，在社區(qū)現(xiàn)場接雨，當(dāng)晚9點多降雨強度達(dá)到頂峰時，雨聲大得連說話都聽不見。
“那個社區(qū)有234公頃，除了局部的下沉庭院外，幾乎沒有建設(shè)雨水管道。”宮永偉說，下雨時，小區(qū)道路、屋頂?shù)挠晁痪G地滲透和滯蓄了，綠地的蓄水量飽和后，雨水會順著植草溝溢流到附近的一個調(diào)蓄湖里。“‘7·21’當(dāng)天，學(xué)生發(fā)現(xiàn)小區(qū)路面幾乎沒有積水，整體排水非常有序。”
這個社區(qū)是北建大雨水團隊的試點之一，試點項目為低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建。“低影響開發(fā)是指在開發(fā)過程中，追求對環(huán)境影響的最小化。利用生態(tài)化措施，盡可能維持城市開發(fā)建設(shè)前后水文特征不變，有效緩解不透水面積增加等對環(huán)境造成的不利影響。”宮永偉說，它通過綠色屋頂、下沉式綠地、生物滯留設(shè)施、蓄水池等約20種“海綿設(shè)施”吸收、分散雨水，減少地表徑流量。也就是說，下暴雨時，一定量的雨水會進(jìn)入這些“海綿”而非地下排水管道，從而減輕管道壓力。
自上世紀(jì)90年代起，北建大便開始研究雨水的綜合利用，彼時，這在國內(nèi)還是一個冷門專業(yè)。近20年中，團隊在北京、深圳、濟南、寧波等地開展了試點研究，效果良好。隨著城市內(nèi)澇問題日益嚴(yán)峻，雨洪管理也越來越受到重視。
2013年12月12日，習(xí)近平總書記在“中央城鎮(zhèn)化工作會議”的講話中強調(diào)：建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市。
2014年10月，住建部發(fā)布了《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建》，其主要撰寫人便是北建大的雨水團隊。宮永偉說，住建部到學(xué)校調(diào)研時，發(fā)現(xiàn)他們的水體污染控制與治理科技重大專項“低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)研究與示范”項目剛好編制了相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則，海綿城市的理念與上述系統(tǒng)非常接近。
在此基礎(chǔ)上，北建大雨水團隊將20余年的研究經(jīng)驗應(yīng)用在了通州，與北京市水科院等單位共同對通州區(qū)海綿城市的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、評估等進(jìn)行了技術(shù)把控。
雨洪管理思路的轉(zhuǎn)變
2016年，身為“北京城市副中心”的通州成為第二批全國海綿城市試點，試點區(qū)域總面積19.36平方公里，范圍內(nèi)的住宅小區(qū)、公共建筑、公園綠地、市政道路、河道等要按照海綿城市理念進(jìn)行建設(shè)。
在蔡殿卿看來，建設(shè)海綿城市前，政府對積水嚴(yán)重的地區(qū)開展單打獨斗式的專項整治，哪里積水了，就在附近修蓄水池、調(diào)整線路，“頭疼醫(yī)頭、腳疼醫(yī)腳”。但像月季園幼兒園那樣的洼地，如果不治理周邊地區(qū)，附近高處的雨水仍會往下排。
為了解決這個問題，通州在試點區(qū)域設(shè)置了16個排水分區(qū)。“所謂排水分區(qū)，就是一定范圍內(nèi)的雨水最終匯集到同一個排河口，形成一個相對獨立、封閉的區(qū)域。”蔡殿卿解釋，每個排水分區(qū)有一個總的雨洪管理任務(wù)，“比如一個排水分區(qū)內(nèi)的小區(qū)達(dá)不到控制水量要求，下游的綠地或集中式調(diào)蓄池就要多承擔(dān)控水量。”
為了讓各職能部門相互配合，2017年，通州區(qū)成立了海綿城市建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組，區(qū)長、副區(qū)長任組長、副組長，區(qū)水務(wù)、規(guī)資、園林等18家機構(gòu)為成員單位。領(lǐng)導(dǎo)小組的辦公室（下稱“海綿辦”）設(shè)在了區(qū)水務(wù)局。
成立之初，海綿辦就設(shè)立了周例會制度，每周四下午所有成員單位都要在海綿辦的會議室開會。這樣的會議至今開了90多次，在蔡殿卿的記憶中，“有時會有一些爭論”。
2016年海綿城市試點工作開展之初，在對小區(qū)進(jìn)行海綿城市專項改造中存在著施工物料內(nèi)運和渣土外運時段上的矛盾，按照城市管理要求，白天市政道路不能行駛施工運輸車輛，而小區(qū)內(nèi)部管理要求夜間不能在小區(qū)內(nèi)擾民。為此，由海綿辦通過會議協(xié)調(diào)確定了傍晚時段錯峰集中運輸、白天分散搬運的解決方案，得到了各方同意。
周例會無法解決的問題，還有區(qū)政府每月一次的海綿工作調(diào)度會研究解決。
2016年，住建部要求各地結(jié)合實際情況，因地制宜地編制海綿城市專項規(guī)劃。一開始，各部門就在誰來牽頭、怎么落實的問題上僵住了。“因為專項規(guī)劃的編制涉及行業(yè)管理和規(guī)劃管控落實，需要各行業(yè)主管部門和規(guī)劃主管部門共同配合發(fā)力。”蔡殿卿說，經(jīng)區(qū)政府海綿工作調(diào)度會研究后，最終決定由區(qū)水務(wù)局牽頭，區(qū)規(guī)資分局、區(qū)住建委等成員單位作為行業(yè)主管部門配合工作。現(xiàn)在，相關(guān)專項規(guī)劃已經(jīng)順利編制完成，取得了批復(fù)。
多方協(xié)調(diào)的改造項目
2016年開始建設(shè)海綿城市時，通州選了兩個居民小區(qū)、一所小學(xué)、一家公共圖書館作試點。“兩個小區(qū)都是那種道路、綠化條件不太好，從前積水比較嚴(yán)重的老小區(qū)。這樣可以形成前后對比，很快見到海綿城市的建設(shè)成效。”蔡殿卿說。
不過改造過程中，一些阻礙超出了建設(shè)單位的預(yù)料。比如紫荊雅園，經(jīng)過多年建設(shè)，地下管網(wǎng)的實際情況已與規(guī)劃圖紙有了很大差別。施工方把綠地挖開后才發(fā)現(xiàn)，許多燃?xì)夤艿馈⒐┡艿馈㈦娐饭芫€都是后來鋪設(shè)的。
為了不影響其他管線正常運行，項目組建設(shè)地下蓄水池、雨水管道時，要先聯(lián)系電力公司、燃?xì)夤镜犬a(chǎn)權(quán)單位，讓他們到現(xiàn)場勘查，確定合適的施工路線，各單位的協(xié)調(diào)也需要時間。加寬雨水管道時更麻煩，因為地下已經(jīng)被其他管網(wǎng)擠占得沒有空間了，項目組只能避開其他管線，迂回設(shè)計路線。“直線距離大約10米，我們最后建設(shè)了20米。”施工方北京建工土木工程有限公司總經(jīng)理張東升說。
在紫荊雅園的停車場鋪設(shè)透水磚塊時，車輛需要臨時停放到小區(qū)外的道路上。這需要交管部門批準(zhǔn)。2017年3月，建設(shè)公司入場前，小區(qū)物業(yè)就為此事找到了海綿辦和通州區(qū)潞城鎮(zhèn)政府，請他們向交管部門出具書面溝通函。“花了將近一個月，交管部門終于批下來了”，物業(yè)公司的一名工作人員說。
施工時，工程車、渣土車等大型車輛按規(guī)定只能夜間進(jìn)城，但不少居民反映車輛動靜大，影響他們休息。為了盡量不擾民，施工方晚上用大車將材料拉到小區(qū)附近，再換小車把材料拉進(jìn)小區(qū)。這樣做會增加成本，也拉長了施工時間。
變通與妥協(xié)下，紫荊雅園改造項目原定一年完工，最后卻變成了兩年。但兩年間的幾場暴雨，都沒在小區(qū)造成積水內(nèi)澇現(xiàn)象，海綿改造工程漸漸取得了大家的認(rèn)可。
8月16日下午，通州區(qū)芙蓉小學(xué)的菜圃里，絲瓜長出了嫩葉，邊上還有三個稻草人。菜圃旁一座平房的屋面安裝了雨水管道，雨水會沿著它流進(jìn)一人半高的陶土缸，并在那里完成凈化。菜圃里澆灌絲瓜的水，便是學(xué)生們從陶土缸里放出來的。
“這其實就是一個微型的海綿裝置，展示了雨水的回收、凈化、利用。”宋慧軍說，這是學(xué)校特意為孩子們搭建的課外動手實踐基地，“通過這個小設(shè)施，我們希望孩子們從小就能理解海綿城市的理念。”
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