一到雨季，全國各大城市或多或少都出現城市內澇，年年看海幾乎成了雨季的常駐項目之一。人們探究了城市內澇背后的很多原因，同時(shí)也探索出了很多對策。
我國所處的亞熱帶季風(fēng)氣候帶決定了大多數城市夏季炎熱多雨，而大規模的城市化帶來(lái)的硬質(zhì)地表面積的增加和自然湖泊及天然蓄水地塊的減少造成了雨季的降水短時(shí)間內在城市中蓄積。
不止中國，即便是擁有良心下水道的德國遇上特大暴雨的時(shí)候也會(huì )發(fā)生洪水，比如2016年的歐洲暴雨。
2016年德國拜仁州一個(gè)小城被淹。
雖然在遇上特大暴雨的時(shí)候城市內澇是不可避免的，但是在大雨的時(shí)候城市內澇卻是可以避免的。誰(shuí)不想在大雨過(guò)后第二天有著(zhù)干凈清爽的室外環(huán)境呢。近年來(lái)，海綿城市的建設如火如荼，對于海綿城市建設的國內外案例和經(jīng)驗也有許多總結。
本系列文章將從點(diǎn)和面的角度切入，介紹德國在預防城市內澇方面的做法。
海綿模塊
德國海綿城市最重要的一個(gè)點(diǎn)是：以業(yè)主擁有的地塊來(lái)形成“海綿模塊”， 不管是公共項目還是私人項目，每個(gè)項目都必須滿(mǎn)足雨水沉降和引流的具體要求，從而達到整個(gè)城市在強降雨中的正常運轉。
預防城市內澇和城市排水緊密相關(guān)，但是值得注意的是，這不僅僅是一個(gè)工程性的問(wèn)題，同時(shí)和城市設計，景觀(guān)設計都有較大關(guān)聯(lián)。德國采用了一種攻守兼備的策略。一方面，城市系統性的排水和儲水保證大量的降雨在短時(shí)間內不會(huì )引起城市內澇，另一方面，城市建設的地塊像細胞一樣負責任地處理各自地塊內的降水和排水減輕了大系統在應對大量降水時(shí)的壓力。假設道路用地占城市建設用地15%，如果其他地塊內的降水都能各自消化的話(huà)，那么城市大系統在大量降水時(shí)只需要承擔這15%。當然這是一個(gè)理想化的模型，但并不妨礙其合理性，重點(diǎn)在于每個(gè)地塊如何實(shí)現降水自我消化。
降水處理地塊分區示意草圖。©JIN PENG
法規層面
能否實(shí)現降水自我消化的很重要的一個(gè)指標是可滲透性地面面積，建設地塊中可滲透性面積越多，越有利于場(chǎng)地內降水沉降。為了最大限度減少非滲透性面積，德國針對單個(gè)的建設地塊有著(zhù)設計和使用上的雙重規定。
前面說(shuō)城市建設地塊在降水時(shí)就像一個(gè)個(gè)在城市系統組織中的細胞，每個(gè)細胞都管理好自己的那一個(gè)部分，那么誰(shuí)來(lái)監督每個(gè)細胞有沒(méi)有做到呢？答案是一個(gè)叫做“積水證明”的文件。（德語(yǔ)Überflutungsnachweis，如果誰(shuí)有更合適的中文翻譯請留言。）這一份責任在建筑和地塊排水規范中，即DIN 1986-100中明確規定，場(chǎng)地排水原則上不允許外排。
在有超過(guò)800平方的非滲透性面積的建設地塊中，須出具一份“積水證明”（Überflutungsnachweis), 證明該建設地塊有抵御大量降水的能力，保證建筑物的安全。如果沒(méi)有這份證明，項目會(huì )面臨不被批準建造的危險。
這份證明中包含項目中的各類(lèi)非滲透性面積，滲透性面積以及積水總量，分別以2年一遇和30年一遇的地區降水量來(lái)參照場(chǎng)地的積水總量。（場(chǎng)地硬質(zhì)面積占70%的，5分鐘內分別以2年一遇和30年一遇的降水量計算 r(5,2) r(5,30)，如果是超過(guò)70%的硬質(zhì)地面，按100年一遇的降水量計算 r(5,100）。）
“積水證明”圖，不同顏色代表不同滲透率表面。
如果規劃的積水總量不能在場(chǎng)地內部消化，那么就需要調整設計的滲透性和非滲透性鋪磚的比例，或者增加蓄水設施和其他可沉降雨水的設施。增加設施對業(yè)主來(lái)說(shuō)意味著(zhù)建造成本的增加，所以比較劃算的做法是減少非滲透性面積。
所以說(shuō)，這份“積水證明”文件其實(shí)是影響到設計層面的規定，其根本的出發(fā)點(diǎn)在于場(chǎng)地排水原則上不允許外排。在2020年北京市《海綿城市建設設計標準》中對于場(chǎng)地外排水的描述：“5.1.9 海綿城市源頭控制措施應通過(guò)溢流排水與外排設施銜接，雨水外排設計標準不應低于規劃標準，外排水總量、峰值流量不應大于開(kāi)發(fā)建設前水平。”這一規定相比“原則上不允許外排”要模糊很多。
將雨洪管理的意識通過(guò)收取雨水費教育給居民是德國減少非滲透性地面建造的另一個(gè)措施。根據非滲透性面積的多少來(lái)收取雨水費在一定程度上影響業(yè)主的建造意愿。計算時(shí)取需要通過(guò)市政管道排水的非滲透性面積乘以單位面積費用。
以慕尼黑為例，每年每平米1.3歐，如果一棟房子占地面積是100平米，降雨使用市政排水的話(huà)，那么光房子本身就需要每年交130歐。長(cháng)期來(lái)看，這一筆費用的累積遠遠超過(guò)建造一些雨水回收設施和綠色屋頂的費用。所以這也鼓勵了人們回收和利用雨水以及減少室外非滲透性地面的建設。
不止德國，美國丹麥等國家也在這方面征收雨水費作為激勵機制來(lái)鼓勵市民做好雨水管理，而國內土地所有制和居住形式等各方面情況相對復雜，雨水費仍處于研究階段。
需收取雨水費的面積計算。
排水概念設計合作
光靠減少建設用地內非滲透性地面的面積并不能做到場(chǎng)地內的降水完全自我消化，還需要看這個(gè)細胞內的其他設施，比如綠色屋頂和地面以及地下蓄水設施。通常來(lái)說(shuō)，綠色屋頂幾乎是現在所有新建項目的標配，德國大量城市都規定新建平頂建筑需有綠色屋頂。
植草溝和下沉綠地是景觀(guān)設計師在項目中的常見(jiàn)手段。居住區和科技園區等大型項目的地下一般都埋有PP蓄水模塊，有的項目則會(huì )在車(chē)庫頂上埋上一層蓄水箱，既儲水也能為上面的綠地和植物提供水分。
景觀(guān)設計師，建筑師和給排水工程師在概念設計階段共同協(xié)商形成雨水收集和排放概念，明確各自的降水容納量，采取各自的手段，使總體項目合乎法規，功能，經(jīng)濟和美學(xué)等各方要求。
落到室外空間的雨水由景觀(guān)設計處理，落到建筑上包括建筑屋頂的雨水由建筑排水處理，一般由工程師方提出解決方案。綠色屋頂上是否要承擔額外部分的雨水由景觀(guān)設計和工程師互相協(xié)商。
雨水處理概念示意草圖。©JIN PENG
綠色屋頂
綠色屋頂在海綿城市中起到的作用有限，因為其土壤層相對較薄，并不能大量蓄水。但是由于其在降低城市熱島效應和減緩氣候變化方面的顯著(zhù)作用，德國大量城市都推行新建平頂建筑需有綠色屋頂的規定，比如慕尼黑在1996年開(kāi)始規定，大于100平米的平頂需有成片且持久的綠化。雖然綠色屋頂在單個(gè)項目中起到的蓄水和排水作用有限，但是整個(gè)城市大面積的綠色屋頂加起來(lái)的效果也是可觀(guān)的。
通常落到屋頂的大量降水會(huì )通過(guò)管道引入地下蓄水箱，這一部分排水屬于給排水工程師的工作范圍，而留在綠色屋頂的部分則由景觀(guān)設計師負責。
綠色屋頂的景觀(guān)類(lèi)型多種多樣，根據預算和結構荷載要求可以做成輕型和重型綠化，兩者對建造結構的要求不一樣。
輕型和重型綠色屋頂構造層次對比。
如今大多數地下車(chē)庫的屋頂即是建筑的內院，同時(shí)也是綠色屋頂的另一種形式。在結構和荷載允許的情況下重型綠色屋頂綠化可以做到更多樣化以及可以做到更大量的儲水。通過(guò)在屋頂鋪設另一種形式的蓄水模塊 （Retentionsbox），可以在建筑用地緊張的情況下節約地下蓄水模塊的體積。
鋪在地下車(chē)庫屋頂的蓄水模塊。
由于綠色屋頂的規定由來(lái)已久，德國有關(guān)綠色屋頂的指南和規范，產(chǎn)品和技術(shù)相當完善了。Zinco公司可能是目前德國最大，業(yè)務(wù)范圍遍布全球的綠色屋頂產(chǎn)品和技術(shù)公司。許多著(zhù)名的項目比如美國的高線(xiàn)公園和BIG在哥本哈根的垃圾焚燒場(chǎng)的屋頂均由Zinco提供產(chǎn)品和技術(shù)支持。另外還有Optigrün公司的業(yè)務(wù)也很?chē)H化。
滲透性地面景觀(guān)
雖然地面景觀(guān)有非滲透性面積的硬性指標規定，但是這并不妨礙滲透性鋪磚和地面在營(yíng)造空間時(shí)的效果。和多種多樣的景觀(guān)結合在一起，這些低影響開(kāi)發(fā)的設計也呈現出不同的魅力。透水鋪磚大致分三類(lèi)：碎石類(lèi)，植草磚類(lèi)和透水材料類(lèi)。
德國最常見(jiàn)的透水地面是類(lèi)似于小碎石鋪地的地面，有點(diǎn)像泥巴路的感覺(jué)（Wassergebundene Decke, Chausssierung）其表面顏色取決于小碎石的顏色，這種材料鋪就的道路看起來(lái)很接近自然，具有很高的親和性，被廣泛運用于公園，街邊綠地中。（在維基百科上它被貶低成常見(jiàn)于發(fā)展中國家或者發(fā)達國家的郊區，誤解。）
小碎石透水地面，慕尼黑國王廣場(chǎng)。
小碎石透水路面，慕尼黑Riemer Park。
其次常見(jiàn)的是植草磚（Rasengitterstein）。植草磚的種類(lèi)多種多樣，在停車(chē)位的運用非常廣泛，同時(shí)由于其能夠承受一定的荷載，在消防通道運用的也比較多。和一些其他的地面材料結合，植草磚也能形成非常好的景觀(guān)效果。
植草磚
植草磚消防通道
透水磚類(lèi)的分為兩種情況，一種是磚縫透水，較寬的磚縫用透水材料填充或者留出植物縫，常見(jiàn)于小尺寸的花崗巖鋪裝。另一種是運用本身就透水的磚塊。后者的透水性要強于前者。
慕尼黑Rosa-Luxemburg-Platz，較寬植物磚縫的花崗巖鋪磚形成與草地整體的視覺(jué)效果。
透水磚的廣場(chǎng), 深淺不一的透水磚形成廣場(chǎng)的紋理。
植草溝和下沉綠地都是通過(guò)地形塑造而成的，它們已經(jīng)內化成景觀(guān)設計師的常用手段，有時(shí)在室外景觀(guān)的塑造中能帶來(lái)意想不到的雕塑感。植草溝在德國的景觀(guān)設計中非常常見(jiàn), 除了在項目用地邊界形成綠色地塊之外，它們與橋的結合給設計添加不少層次感。下沉綠地不僅可以用來(lái)形成游樂(lè )和運動(dòng)場(chǎng)所，純粹的地形運用能夠塑造出整體性的雕塑景觀(guān)。
很多兒童游樂(lè )場(chǎng)都是下沉綠地中的沙地，因為沙地也是低徑流系數的地面材料，使用沙地也可以減少雨水徑流。
植草溝和橋的結合。
居住區中的下沉綠地。
兒童游樂(lè )場(chǎng)的沙地。
地下設施
工程性的雨水設施是很多項目中不可或缺的一部分。其中，地下PP蓄水模塊 （Rigole）是德國新建項目中應對城市內澇非常常見(jiàn)和有效的手段。地下蓄水模塊是一個(gè)緩沖區域，在有大量降水的時(shí)候雨水通過(guò)管道流入蓄水模塊在這里停留，而后緩慢地下滲到土壤中。
因為有地塊降雨盡可能在自有地塊消化的政策，地下PP蓄水模塊因為其蓄水量大，模塊化和材質(zhì)輕容易建造, 可承受較大荷載，且相對于其他大型蓄水設施成本較低，而被廣泛運用。
要達到一個(gè)臨時(shí)緩沖區域的要求，提前獲知要建造蓄水模塊周邊及地下土壤的滲透性很重要。關(guān)鍵是蓄水模塊下方的土壤需要有一定的滲透性，但不能太過(guò)，否則就沒(méi)有臨時(shí)蓄水緩沖的效果了。
正在進(jìn)行拼裝的蓄水模塊。
雨水在進(jìn)入蓄水模塊之前需要經(jīng)過(guò)凈化程序來(lái)沉淀從硬質(zhì)地面沖刷來(lái)的各種雜質(zhì)和污染物。所以雖然地下蓄水模塊雖然埋在地下看不到，但是它周?chē)牡孛嬉话銜?huì )有幾個(gè)井蓋，用于檢查和清除雜質(zhì)。
地面排水通過(guò)管道流入位于場(chǎng)地內的蓄水模塊。
做系統排水和管道產(chǎn)品的公司在蓄水模塊這方面有各種各樣能適應不同情況的產(chǎn)品。Otto Graf公司和Fränkische公司是雨水系統化處理方案比較大的兩家公司。
這篇文章基于作者在德國的工作經(jīng)驗，旨在分享德國在建設海綿城市方面的實(shí)踐，資歷尚淺，如有錯誤歡迎各位同行批評指正和討論。
參考資料：
1.Bund Deutscher Landschaftsarchitekten bdla. (2020). Überflutungsnachweis - Zu den Leistungen und der Vergütung für einen Nachweis zur Sicherheit gegen Überfl utung oder für eine kontrollierte schadlose Überfl utung von Grundstücken nach DIN 1986-100 . Berlin
2.Münchner Stadtentwässerung. (2004). Regenwasser versickern –Gebühren sparen. München
3.https://www.baustoffwissen.de/baustoffe/baustoffknowhow/entwaesserung/rigolen-kasten-tunnel-dezentrale-regenwasserversickerung/
4.https://www.baustoffwissen.de/baustoffe/baustoffknowhow/entwaesserung/schachtanlage-regenwasserbehandlung-versickerungsrigolen-laubfang-sedimentation-filtersubstrat-filterpatrone-metalldachfilter/
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