墨爾本:城市雨洪管理領(lǐng)域的領(lǐng)軍城市

2014-08-04 08:32:00         來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)     瀏覽次數:

  澳大利亞維多利亞州首府墨爾本是澳大利亞的文化、商業(yè)、教育中心,在2011年、2012年和2013年連續3年的世界宜居城市評比中均摘得桂冠。墨爾本地區城市綠化面積比率高達40%,以花園城市聞名。

  和世界其他大城市一樣,在城市發(fā)展中,墨爾本面臨城市防洪、水資源短缺和水環(huán)境保護等方面的挑戰。作為城市水環(huán)境管理尤其是現代雨洪管理領(lǐng)域的新銳,墨爾本倡導的WSUD水敏性城市設計(WaterSensitiveUrbanDesign)和相關(guān)持續的前沿研究,使其逐漸成為城市雨洪管理領(lǐng)域的世界領(lǐng)軍城市。

  城市的雨洪管理問(wèn)題

  城市發(fā)展過(guò)程中,部分透水性能良好的自然土壤地表,被轉換為硬化或水泥地面。這會(huì )大大減少降雨向土壤的滲入,產(chǎn)生更多徑流,導致雨洪徑流量、洪峰流量和流速增加?,F有的雨洪排澇系統,如果之前沒(méi)有充分規劃,或未進(jìn)行與新開(kāi)發(fā)項目匹配的升級,將沒(méi)有足夠能力對增大的雨洪流量進(jìn)行安全排泄。這就增加了區域的暴雨洪澇風(fēng)險,引發(fā)城市洪澇問(wèn)題。

  不透水的城市表面和傳統的排水系統,將雨水徑流直接迅速地排入河道,而非通過(guò)地下水緩慢排放或通過(guò)自然下墊面滲透。這將導致維持天然水體及其生態(tài)系統的水文特性產(chǎn)生顯著(zhù)變化。這些水流條件改變,會(huì )導致水質(zhì)變壞、河形改變,受納水體的生物多樣性和生態(tài)功能也會(huì )退化。攜帶于雨洪(尤其是初期雨水)中的城市面源污染物,如由建筑和交通等活動(dòng)產(chǎn)生的泥沙顆粒及附著(zhù)其上的重金屬和有機物物質(zhì)、垃圾及泄漏油污等污染物,進(jìn)入河道水體后,將對下游水體的水生態(tài)環(huán)境造成破壞。

  不透水的硬化地面取代植被,減少了維持土壤濕度的雨水下滲,也減少了從地表蒸發(fā)到大氣中的水分。這將導致地下水入滲回補的減少,影響河道潛流的形成。蒸發(fā)量減少可使氣溫增高,加劇城市熱島效應。

  深受洪澇災害困擾的城市,會(huì )投入不菲資金去升級或建設排水基礎設施,或通過(guò)硬化河道和河道裁直來(lái)提高過(guò)水能力,以此將雨水徑流直接迅速地排離城市;而在面臨城市水資源短缺時(shí),城市又投入大量資金建設跨流域的引水工程或大型海水淡化廠(chǎng)。

  以墨爾本為例,過(guò)去5年的城區洪澇保險賠付金額合計達到約20億澳元(折合人民幣約120億元);其新建的Wonthaggi海水淡化廠(chǎng)雖可提供每年1.5萬(wàn)立方米的淡水,提高了城市供水的安全性,但墨爾本市付出的代價(jià)是,無(wú)論是否實(shí)際取水,目前都要支付每天180萬(wàn)澳元的使用權費,以抵消工程建設投資和運營(yíng)費用;墨爾本的母親河亞拉河(YarraRiver)的水質(zhì)雖在過(guò)去幾十年的努力下得到顯著(zhù)改善,但監測數據表明,河道水質(zhì)、下游匯入的飛利浦港灣水質(zhì),還是會(huì )受到城市雨水徑流沖刷污染影響,下游部分城區河段水質(zhì)較差,不適宜游泳活動(dòng)。2012年夏季,在經(jīng)歷了炎熱的氣溫和攜帶污染物的城市徑流匯入后,飛利浦港灣藍藻暴發(fā)。

  面對大自然賦予的雨水及相應的諸多城市問(wèn)題,建立一個(gè)支持可持續發(fā)展的現代雨洪管理新體系成為城市唯一的選擇。

  WSUD水敏感性城市設計

  目前發(fā)達國家的雨洪管理,已從傳統的水量控制,過(guò)渡到水量和水質(zhì)并重方面,進(jìn)一步推進(jìn)雨水收集利用,并追求雨洪管理設施和城市景觀(guān)的有機融合,以實(shí)現城市發(fā)展和水環(huán)境的和諧與可持續發(fā)展。

  以墨爾本為首所倡導的WSUD,于上世紀90年代在澳大利亞興起。當時(shí)城市的雨洪分流體系基本完善,通過(guò)建設污水處理設施,城市點(diǎn)源污染的排放基本得到完全控制。但人們期待的生態(tài)城市河道并未如期呈現,城市雨水徑流的面源污染等,成為改善河道生態(tài)健康不能回避的問(wèn)題。

  自此,墨爾本在城市規劃中,開(kāi)始關(guān)注雨水徑流水質(zhì)控制??缭蕉嘀貙?zhuān)業(yè)的WSUD雨洪管理體系逐步發(fā)展,被墨爾本的工程實(shí)踐引入。WSUD綜合考慮了城市防洪、基礎設施設計、城市景觀(guān)、道路及排水系統和河道生態(tài)環(huán)境等,通過(guò)引入模擬自然水循環(huán)過(guò)程的城市防洪排水體系,達成城市發(fā)展與自然水環(huán)境和諧共贏(yíng)。2000年后,WSUD在澳大利亞成為必須遵循的技術(shù)標準。

  WSUD的一個(gè)重要原則是源頭控制,水量水質(zhì)問(wèn)題就地解決,不把問(wèn)題帶入周邊,避免增加流域下游的防洪和環(huán)保壓力,降低或省去防洪排水設施建設或升級的投資。其雨洪水質(zhì)管理措施,如屋頂花園、生態(tài)滯蓄系統、人工濕地和湖塘,也能在不同程度上滯蓄雨洪,進(jìn)而減少排水設施的需要。綠色濱水緩沖帶在保證行洪的同時(shí),能有效降低河道侵蝕,保持河道穩定性。雨水的收集和回用提供替代水源,降低了自來(lái)水在非飲用用途上的使用。和景觀(guān)融合的雨洪管理設施設計,可營(yíng)造富有魅力的公共空間,提升城市宜居性。

  同時(shí),圍繞其城市雨洪管理的技術(shù)核心,澳大利亞持續進(jìn)行了大量前沿研究和跨學(xué)科討論,墨爾本提出的水敏性城市理念中,還首次引入了雨水、地下水、飲用水、污水及再生水的全水環(huán)節管理體系。

  目前澳大利亞要求,2公頃以上的城市開(kāi)發(fā)必須采用WSUD技術(shù)進(jìn)行雨洪管理設計,其主要設計內容包括:

  控制徑流量:開(kāi)發(fā)后防洪排澇系統(河道、排水管網(wǎng)等)上、下游的設計洪峰流量、洪水位和流速不超過(guò)現狀。

  保護受納水體水質(zhì):項目建成后的場(chǎng)地初期雨水需收集處理,通過(guò)雨水水質(zhì)處理設施使污染物含量達到一定百分比的消減,比如一般要求總磷量45%,總氮量45%和總懸浮顆粒(泥沙顆粒及附著(zhù)其上的重金屬和有機物物質(zhì)等)80%,后方可排入下游河道或水體。水質(zhì)處理目標要根據下游水體的敏感性程度來(lái)確定。

  雨洪處理設施融入城市景觀(guān),力求功能和景觀(guān)的融合,將雨水作為一種景觀(guān)要素。

  增加雨水收集回用機會(huì )

  工程實(shí)踐中采用的水量控制措施,主要包括透水鋪裝、下凹綠地、地下儲水池及雨洪滯蓄水庫(人工湖、雨洪公園)等;水質(zhì)處理措施主要包括道路雨水口截污裝置,植被緩沖帶、排水草溝、生態(tài)排水草溝、泥沙過(guò)濾裝置、泥沙沉蓄池、雨水花園、人工湖及人工濕地等。

  工程中要綜合考慮當地水文氣象和地形條件,結合城市規劃、防洪排澇規劃、景觀(guān)布局等,合理選擇布局上述WSUD措施或其組合。設計中一般需應用多種水文、水力和水質(zhì)數學(xué)模型進(jìn)行定量的分析計算,確保水量和水質(zhì)控制目標的達成。

  對雨洪管理設計的監管

  依據澳大利亞1989年的水利法案、1987年的規劃和環(huán)境法案,聯(lián)邦政府主管部門(mén)制定了相應的洪水管理和水環(huán)境保護管理條例。據此,州、市政府建立了完善的城市雨洪管理監管體系,并在規劃設計和建設管理方面頒布了諸多技術(shù)標準和導則。

  墨爾本城市建設開(kāi)發(fā)中,主管雨洪管理的政府部門(mén)為墨爾本水務(wù)局。在每個(gè)城市建設開(kāi)發(fā)項目中,建設方在可行性研究階段要提交項目雨洪管理總體規劃,供墨爾本水務(wù)局審查??傮w規劃要從源頭上避免和控制城市發(fā)展對水環(huán)境的負面影響,如城市洪澇災害、受納水體水質(zhì)等,并要符合區域長(cháng)期規劃。在隨后的初步設計、詳細設計、施工圖設計等各階段中,建設方及其委托的咨詢(xún)設計公司都要和政府主管部門(mén)保持緊密聯(lián)系,按要求將工程報告、設計圖紙、計算書(shū)甚至數學(xué)模型提交墨爾本水務(wù)局審核備案。各階段審核完成后,經(jīng)主管部門(mén)發(fā)放許可文件批準,方可開(kāi)展下一階段工作。對高難度的復雜技術(shù)審核,水務(wù)局會(huì )要求建設方聘請第三方咨詢(xún)公司,對設計提前進(jìn)行獨立工程審查。

  施工前,建設方必須制定場(chǎng)地控制方案和設置相應設施以進(jìn)行施工期雨洪管理。在施工期,墨爾本水務(wù)局會(huì )對場(chǎng)地排入周邊河道水體的雨洪所可能攜帶的沖刷泥沙和施工機械泄漏油污等進(jìn)行嚴格監管。

  在舊城區改建工程中,由于受限于狹窄空間,當建設方的設計方案不能容納足夠的WSUD工程設施時(shí),建設方要向墨爾本水務(wù)局提出申請。經(jīng)審批后,建設方可在交付一定補償金后得到豁免,補償金最終由水務(wù)局用于相應流域下游的雨洪設施建設投資,以保證流域整體水量水質(zhì)達標。

  在上述過(guò)程中,主管部門(mén)的監管,必須遵循相應法規和技術(shù)標準,建設方對主管部門(mén)的監管不當或失職行為,可提出行政申訴甚至啟動(dòng)法律起訴。例如,如主管部門(mén)提供了不明確、不完整的信息,導致了設計或施工的拖延或返工,建設方將有權要求政府責任部門(mén)給予相應經(jīng)濟補償。

  結語(yǔ)

  目前,中國的城市雨洪管理已在向低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)、水敏性城市設計等先進(jìn)的技術(shù)體系演變,在注重城市防洪排澇能力升級的同時(shí),也開(kāi)始從保護水生態(tài)環(huán)境的角度,提出對城市雨洪面源污染的控制措施,如北京2013年推出的城市新建項目雨洪管理地方法規,以及住建部2014年新版室外排水國家標準,都涉及水量水質(zhì)并重的低影響開(kāi)發(fā)理念。

  不過(guò),中國在此領(lǐng)域尚缺乏具有操作性的工程技術(shù)體系和監管體系,需通過(guò)更多理論技術(shù)研究和工程實(shí)踐來(lái)逐步完善現代雨洪管理體系。城市老城區的雨污合流排水系統改造困難重重,需探索一條雨污合流制下的雨洪管理新路。新城區排水系統目前都已按要求采用雨污分流制,適宜將先進(jìn)的技術(shù)體系應用到城市規劃和建設中,最大程度上降低城市發(fā)展對自然水環(huán)境的負面影響。

編輯:daiy

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