進入六月的北京城已經(jīng)開啟了“花灑模式”，時不時就來一場酣暢的降雨。對于雨水，我們一直有復雜的感情：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”暴雨成災的慘痛經(jīng)歷，我們又希望京城能陽光藍天常駐。其實，一座城市應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”，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，北京建筑大學雨水團隊作為主要編制單位，聯(lián)合編寫了《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》。該校雨水團隊已經(jīng)進行了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)等地得到成功應用。
“海綿城市”研究
從雨水利用起步
從上世紀90年代中期開始，北京建筑大學汪慧貞、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、滲透補充地下水、雨水與水環(huán)境景觀設(shè)計等。
作為建筑大學城市雨水系統(tǒng)與水環(huán)境省部共建教育部重點實驗室主任，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，從單向技術(shù)到海綿城市規(guī)劃建設(shè)等多個階段。除了技術(shù)研究之外，團隊還從政策制度設(shè)計方面進行探索，如雨水控制標準、雨水排放許可與雨水排放費等。
在李俊奇的記憶中，年少時代，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?shù)拈_發(fā)模式對雨水系統(tǒng)考慮得極為不夠，導致了“城市看海”現(xiàn)象頻頻發(fā)生，這些都是雨水團隊師生開展研究的緣起與動力。
校內(nèi)建起“水簾洞”
人工模擬特大暴雨
在建筑大學大興校區(qū)的籃球場東側(cè)，有一棟三層小樓，打球的學生來來往往，很少有人知道，這里面可以再現(xiàn)一個足以讓孫大圣都受不了的“水簾洞”。這就是建筑大學的雨水綜合實驗樓，大量模擬降雨實驗就在這里完成。
團隊成員王建龍老師告訴記者，實驗室建筑面積1700平方米，由人工降雨大廳、徑流雨水處理實驗區(qū)、水生態(tài)實驗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雨到特大暴雨各級強度的降雨過程，“模擬‘7·21’那樣的降雨強度毫無問題。設(shè)備啟動后，整個大廳就能形成一個‘水簾洞’。”王建龍說。
在降雨實驗大廳內(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，可以真實再現(xiàn)降雨后雨水匯集、滲透地下等過程。“我們的實驗降水匯集在地下室進行過濾等處理后還可以用于其他徑流雨水處理實驗，或者再次回輸供下次模擬降雨實驗，體現(xiàn)了環(huán)保理念。”王建龍說。
為實戰(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。即使有模擬實驗室，也不能錯過老天給予的“實戰(zhàn)機會”。雨天，當人們都在家中躲避電閃雷鳴的時候，團隊的老師和學生往往最忙碌，他們帶著采樣瓶，穿著雨衣奔走在不同的監(jiān)測地點。
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，降雨強度達到頂峰，“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，時間已經(jīng)接近凌晨。他們用藏在包里的紙巾把水樣瓶貼標簽處擦干，逐一寫上時間和地點，貼上防水膠帶趕回學校。
王建龍說，淋大雨還不算什么，最難熬的是等雨。有時候天氣預報說有大到暴雨，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，有時干一趟活兒就“傷痕累累”，帶著幾十個包回來是經(jīng)常的事。“但是從老師到學生，再苦再累也毫無怨言。”
今年畢業(yè)的研究生張萍萍已經(jīng)確認將前往北京師范大學讀博深造。她說，自己在實驗室三年收獲頗豐，“不僅是學識，更有老師們和同學們展現(xiàn)出的嚴謹治學和敬業(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
在李俊奇團隊看來，“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，由房前屋后綠地、透水鋪裝、綠化帶等組成的這套系統(tǒng)將大大緩解雨水進入管網(wǎng)的速度，利用自然對水進行凈化處理，或回補地下，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，保障城市正常運行；最后就是超量雨水排放系統(tǒng)，也叫大排水系統(tǒng)，當出現(xiàn)諸如“7·21暴雨”這樣超過管渠和泵站能力的降雨時，城市應當充分利用道路、溝渠進行轉(zhuǎn)輸，利用河湖水體進行調(diào)蓄和排水，降低公共設(shè)施和市民生命財產(chǎn)的損失。除此之外，還應做好與水利系統(tǒng)的銜接和水質(zhì)控制等。
北京從2013年起啟動實施中心城區(qū)75座雨水泵站的升級改造，最終將建成61個調(diào)蓄池，蓄水能力將達21萬立方米，相當于一個陶然亭湖水量。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”團隊的研究成果已經(jīng)開展了大量的工程應用。團隊王文海老師從事的是水力學和流體力學的研究，針對城市降雨初期雨水較臟的現(xiàn)實，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沙河校區(qū)、西城區(qū)科技館等單位和項目中投入使用。
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)，一個在2005年還是廢棄的沙坑，如今已經(jīng)被改造成一個水鳥棲息、步道環(huán)繞的開放式公園。其雨水蓄量可達50年一遇排水標準。“這個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”研究團隊還參與編寫了《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)范標準，主持或參與國家和北京市等各級科研項目100余項。目前，團隊正在主編“海綿城市綠地規(guī)劃設(shè)計導則”等，正在為多個城市海綿城市規(guī)劃建設(shè)提供技術(shù)咨詢和工程實施指導。
李俊奇說，城市內(nèi)澇防治應多管齊下，首先要保證傳統(tǒng)的管渠系統(tǒng)的正常運行，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，還應做好應急預警和調(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，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，不僅是控制水量，也包括控制水質(zhì)、保護生態(tài)環(huán)境，不同的城市甚至一個城市的不同區(qū)域應結(jié)合問題導向采取不同的策略。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，“海綿城市”的建設(shè)途徑包括保護、修復和建設(shè)。首先要保護綠地、水系不被侵占；要修復河道駁岸，盡量采用生態(tài)駁岸，要修復硬化地面，盡量采用能夠滲水透水的路面做法；新建更是應按照對大自然低影響的開發(fā)思路進行，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，對水生動植物的生存帶來極大的威脅，“要讓整座城市的運行與大自然和諧相處”。
京公網(wǎng)安備 11010802021286號