進(jìn)入六月的北京城已經(jīng)開(kāi)啟了“花灑模式”，時(shí)不時(shí)就來(lái)一場(chǎng)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，我們渴望雨水滋養京城大地；另一方面，有過(guò)“7·21”暴雨成災的慘痛經(jīng)歷，我們又希望京城能陽(yáng)光藍天常駐。其實(shí)，一座城市應對雨水最好的辦法就是“小雨蓄起來(lái)，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(lái)越多的城市采納。在住建部組織下，北京建筑大學(xué)雨水團隊作為主要編制單位，聯(lián)合編寫(xiě)了《海綿城市建設技術(shù)指南》。該校雨水團隊已經(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、內澇防治在內的一系列成果在北京市政府辦公區、北航新校區、亦莊開(kāi)發(fā)區等地得到成功應用。
“海綿城市”研究
從雨水利用起步
從上世紀90年代中期開(kāi)始，北京建筑大學(xué)汪慧貞、車(chē)伍和李俊奇就開(kāi)始專(zhuān)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的雨水資源化。1998年，在北京市節水管理中心的支持下，他們開(kāi)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(guān)到宏觀(guān)，包括集蓄回用、徑流污染規律、滲透補充地下水、雨水與水環(huán)境景觀(guān)設計等。
作為建筑大學(xué)城市雨水系統與水環(huán)境省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗室主任，李俊奇說(shuō)，如今20年過(guò)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，從內澇防治到生態(tài)保護，從單向技術(shù)到海綿城市規劃建設等多個(gè)階段。除了技術(shù)研究之外，團隊還從政策制度設計方面進(jìn)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(shí)代，缺水、水質(zhì)不好、洪澇在很多地方都非常突出。一直到現在，很多地區，城市化發(fā)展和新農村建設過(guò)程中有很多水系、濕地被侵占，不當的開(kāi)發(fā)模式對雨水系統考慮得極為不夠，導致了“城市看海”現象頻頻發(fā)生，這些都是雨水團隊師生開(kāi)展研究的緣起與動(dòng)力。
校內建起“水簾洞”
人工模擬特大暴雨
在建筑大學(xué)大興校區的籃球場(chǎng)東側，有一棟三層小樓，打球的學(xué)生來(lái)來(lái)往往，很少有人知道，這里面可以再現一個(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)驗樓，大量模擬降雨實(shí)驗就在這里完成。
團隊成員王建龍老師告訴記者，實(shí)驗室建筑面積1700平方米，由人工降雨大廳、徑流雨水處理實(shí)驗區、水生態(tài)實(shí)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(guò)程，“模擬‘7·21’那樣的降雨強度毫無(wú)問(wèn)題。設備啟動(dòng)后，整個(gè)大廳就能形成一個(gè)‘水簾洞’。”王建龍說(shuō)。
在降雨實(shí)驗大廳內，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)再現降雨后雨水匯集、滲透地下等過(guò)程。“我們的實(shí)驗降水匯集在地下室進(jìn)行過(guò)濾等處理后還可以用于其他徑流雨水處理實(shí)驗，或者再次回輸供下次模擬降雨實(shí)驗，體現了環(huán)保理念。”王建龍說(shuō)。
為實(shí)戰淋大雨是常事
為等雨挨蚊咬最難熬
從事雨水研究，離不開(kāi)與天打交道。即使有模擬實(shí)驗室，也不能錯過(guò)老天給予的“實(shí)戰機會(huì )”。雨天，當人們都在家中躲避電閃雷鳴的時(shí)候，團隊的老師和學(xué)生往往最忙碌，他們帶著(zhù)采樣瓶，穿著(zhù)雨衣奔走在不同的監測地點(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場(chǎng)接雨監測。從當天下午開(kāi)始，博大公園開(kāi)始下雨，之后越下越大。到了晚上9點(diǎn)，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(shuō)話(huà)都聽(tīng)不清。”他們雖然每個(gè)人都穿著(zhù)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簽處擦干，逐一寫(xiě)上時(shí)間和地點(diǎn)，貼上防水膠帶趕回學(xué)校。
王建龍說(shuō)，淋大雨還不算什么，最難熬的是等雨。有時(shí)候天氣預報說(shuō)有大到暴雨，他們趕緊去戶(hù)外候著(zhù)，以便監測。結果雨一直不來(lái)，但人又不能走開(kāi)。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(zhù)幾十個(gè)包回來(lái)是經(jīng)常的事。“但是從老師到學(xué)生，再苦再累也毫無(wú)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(xué)讀博深造。她說(shuō)，自己在實(shí)驗室三年收獲頗豐，“不僅是學(xué)識，更有老師們和同學(xué)們展現出的嚴謹治學(xué)和敬業(yè)精神，使我終身受益。”
亦莊被廢棄沙坑上
建起雨水調蓄公園
在李俊奇團隊看來(lái)，“海綿城市”在水量控制方面的核心包括三套系統：一是低影響開(kāi)發(fā)系統，在中小規模降雨時(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，或回補地下，或集蓄回用；二是雨水管渠系統，在1至10年一遇的降雨級別，該系統利用城市管網(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，也叫大排水系統，當出現諸如“7·21暴雨”這樣超過(guò)管渠和泵站能力的降雨時(shí)，城市應當充分利用道路、溝渠進(jìn)行轉輸，利用河湖水體進(jìn)行調蓄和排水，降低公共設施和市民生命財產(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75座雨水泵站的升級改造，最終將建成61個(gè)調蓄池，蓄水能力將達21萬(wàn)立方米，相當于一個(gè)陶然亭湖水量。這樣既能提高管渠系統的調節能力，又可以起到超量雨水排放系統的作用。
從1998年到如今，“海綿城市”團隊的研究成果已經(jīng)開(kāi)展了大量的工程應用。團隊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實(shí)，他發(fā)明了多套初期雨水棄流裝置，通過(guò)程序控制盡可能多利用相對潔凈的中后段雨水。這套系統在北京航空航天大學(xué)沙河校區、西城區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)境構建多功能雨水調蓄。在亦莊開(kāi)發(fā)區，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(niǎo)棲息、步道環(huán)繞的開(kāi)放式公園。其雨水蓄量可達50年一遇排水標準。“這個(gè)示范緩解了上游的內澇問(wèn)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(shuō)。
多管齊下防治內澇
兼顧控水質(zhì)護生態(tài)
2014年10月，《海綿城市建設技術(shù)指南》正式發(fā)布，推動(dòng)了海綿城市的建設，加快了城市雨水基礎設施建設模式的轉型。
記者了解到，北建大“海綿城市”研究團隊還參與編寫(xiě)了《城市排水工程規劃規范》等多部國家相關(guān)技術(shù)規范標準，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“海綿城市綠地規劃設計導則”等，正在為多個(gè)城市海綿城市規劃建設提供技術(shù)咨詢(xún)和工程實(shí)施指導。
李俊奇說(shuō)，城市內澇防治應多管齊下，首先要保證傳統的管渠系統的正常運行，再結合源頭減排系統和超量雨水蓄排系統共同發(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，忽視綠色基礎設施建設的傾向。
他對記者坦言，“海綿城市”的建設任重而道遠，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(gè)城市的不同區域應結合問(wèn)題導向采取不同的策略。他說(shuō)，除了內澇防治外，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(wàn)到8萬(wàn)噸的化學(xué)需氧量是通過(guò)徑流雨水帶入河湖水體的。
此外就是生態(tài)保護，“海綿城市”的建設途徑包括保護、修復和建設。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(kāi)發(fā)思路進(jìn)行，對一些封閉水體，在雨水匯流過(guò)程中還會(huì )通過(guò)地面攜帶大量熱量，排入水體會(huì )形成熱污染，對水生動(dòng)植物的生存帶來(lái)極大的威脅，“要讓整座城市的運行與大自然和諧相處”。
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