一到雨季，全國各大城市或多或少都出現(xiàn)城市內(nèi)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(nèi)澇背后的很多原因，同時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(shù)城市夏季炎熱多雨，而大規(guī)模的城市化帶來的硬質(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間內(nèi)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候也會發(fā)生洪水，比如2016年的歐洲暴雨。
2016年德國拜仁州一個小城被淹。
雖然在遇上特大暴雨的時候城市內(nèi)澇是不可避免的，但是在大雨的時候城市內(nèi)澇卻是可以避免的。誰不想在大雨過后第二天有著干凈清爽的室外環(huán)境呢。近年來，海綿城市的建設(shè)如火如荼，對于海綿城市建設(shè)的國內(nèi)外案例和經(jīng)驗也有許多總結(jié)。
本系列文章將從點和面的角度切入，介紹德國在預(yù)防城市內(nèi)澇方面的做法。
海綿模塊
德國海綿城市最重要的一個點是：以業(yè)主擁有的地塊來形成“海綿模塊”， 不管是公共項目還是私人項目，每個項目都必須滿足雨水沉降和引流的具體要求，從而達(dá)到整個城市在強(qiáng)降雨中的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
預(yù)防城市內(nèi)澇和城市排水緊密相關(guān)，但是值得注意的是，這不僅僅是一個工程性的問題，同時和城市設(shè)計，景觀設(shè)計都有較大關(guān)聯(lián)。德國采用了一種攻守兼?zhèn)涞牟呗?。一方面，城市系統(tǒng)性的排水和儲水保證大量的降雨在短時間內(nèi)不會引起城市內(nèi)澇，另一方面，城市建設(shè)的地塊像細(xì)胞一樣負(fù)責(zé)任地處理各自地塊內(nèi)的降水和排水減輕了大系統(tǒng)在應(yīng)對大量降水時的壓力。假設(shè)道路用地占城市建設(shè)用地15%，如果其他地塊內(nèi)的降水都能各自消化的話，那么城市大系統(tǒng)在大量降水時只需要承擔(dān)這15%。當(dāng)然這是一個理想化的模型，但并不妨礙其合理性，重點在于每個地塊如何實現(xiàn)降水自我消化。
降水處理地塊分區(qū)示意草圖。©JIN PENG
法規(guī)層面
能否實現(xiàn)降水自我消化的很重要的一個指標(biāo)是可滲透性地面面積，建設(shè)地塊中可滲透性面積越多，越有利于場地內(nèi)降水沉降。為了最大限度減少非滲透性面積，德國針對單個的建設(shè)地塊有著設(shè)計和使用上的雙重規(guī)定。
前面說城市建設(shè)地塊在降水時就像一個個在城市系統(tǒng)組織中的細(xì)胞，每個細(xì)胞都管理好自己的那一個部分，那么誰來監(jiān)督每個細(xì)胞有沒有做到呢？答案是一個叫做“積水證明”的文件。（德語Überflutungsnachweis，如果誰有更合適的中文翻譯請留言。）這一份責(zé)任在建筑和地塊排水規(guī)范中，即DIN 1986-100中明確規(guī)定，場地排水原則上不允許外排。
在有超過800平方的非滲透性面積的建設(shè)地塊中，須出具一份“積水證明”（Überflutungsnachweis), 證明該建設(shè)地塊有抵御大量降水的能力，保證建筑物的安全。如果沒有這份證明，項目會面臨不被批準(zhǔn)建造的危險。
這份證明中包含項目中的各類非滲透性面積，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(qū)降水量來參照場地的積水總量。（場地硬質(zhì)面積占70%的，5分鐘內(nèi)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(guī)劃的積水總量不能在場地內(nèi)部消化，那么就需要調(diào)整設(shè)計的滲透性和非滲透性鋪磚的比例，或者增加蓄水設(shè)施和其他可沉降雨水的設(shè)施。增加設(shè)施對業(yè)主來說意味著建造成本的增加，所以比較劃算的做法是減少非滲透性面積。
所以說，這份“積水證明”文件其實是影響到設(shè)計層面的規(guī)定，其根本的出發(fā)點在于場地排水原則上不允許外排。在2020年北京市《海綿城市建設(shè)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中對于場地外排水的描述：“5.1.9 海綿城市源頭控制措施應(yīng)通過溢流排水與外排設(shè)施銜接，雨水外排設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)低于規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)，外排水總量、峰值流量不應(yīng)大于開發(fā)建設(shè)前水平。”這一規(guī)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收取雨水費(fèi)教育給居民是德國減少非滲透性地面建造的另一個措施。根據(jù)非滲透性面積的多少來收取雨水費(fèi)在一定程度上影響業(yè)主的建造意愿。計算時取需要通過市政管道排水的非滲透性面積乘以單位面積費(fèi)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，那么光房子本身就需要每年交130歐。長期來看，這一筆費(fèi)用的累積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過建造一些雨水回收設(shè)施和綠色屋頂?shù)馁M(fèi)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(shè)。
不止德國，美國丹麥等國家也在這方面征收雨水費(fèi)作為激勵機(jī)制來鼓勵市民做好雨水管理，而國內(nèi)土地所有制和居住形式等各方面情況相對復(fù)雜，雨水費(fèi)仍處于研究階段。
需收取雨水費(fèi)的面積計算。
排水概念設(shè)計合作
光靠減少建設(shè)用地內(nèi)非滲透性地面的面積并不能做到場地內(nèi)的降水完全自我消化，還需要看這個細(xì)胞內(nèi)的其他設(shè)施，比如綠色屋頂和地面以及地下蓄水設(shè)施。通常來說，綠色屋頂幾乎是現(xiàn)在所有新建項目的標(biāo)配，德國大量城市都規(guī)定新建平頂建筑需有綠色屋頂。
植草溝和下沉綠地是景觀設(shè)計師在項目中的常見手段。居住區(qū)和科技園區(qū)等大型項目的地下一般都埋有PP蓄水模塊，有的項目則會在車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。
景觀設(shè)計師，建筑師和給排水工程師在概念設(shè)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(guī)，功能，經(jīng)濟(jì)和美學(xué)等各方要求。
落到室外空間的雨水由景觀設(shè)計處理，落到建筑上包括建筑屋頂?shù)挠晁山ㄖ潘幚?，一般由工程師方提出解決方案。綠色屋頂上是否要承擔(dān)額外部分的雨水由景觀設(shè)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(yīng)和減緩氣候變化方面的顯著作用，德國大量城市都推行新建平頂建筑需有綠色屋頂?shù)囊?guī)定，比如慕尼黑在1996年開始規(guī)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項目中起到的蓄水和排水作用有限，但是整個城市大面積的綠色屋頂加起來的效果也是可觀的。
通常落到屋頂?shù)拇罅拷邓畷ㄟ^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?shù)牟糠謩t由景觀設(shè)計師負(fù)責(zé)。
綠色屋頂?shù)木坝^類型多種多樣，根據(jù)預(yù)算和結(jié)構(gòu)荷載要求可以做成輕型和重型綠化，兩者對建造結(jié)構(gòu)的要求不一樣。
輕型和重型綠色屋頂構(gòu)造層次對比。
如今大多數(shù)地下車庫的屋頂即是建筑的內(nèi)院，同時也是綠色屋頂?shù)牧硪环N形式。在結(jié)構(gòu)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。通過在屋頂鋪設(shè)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(jié)約地下蓄水模塊的體積。
鋪在地下車庫屋頂?shù)男钏K。
由于綠色屋頂?shù)囊?guī)定由來已久，德國有關(guān)綠色屋頂?shù)闹改虾鸵?guī)范，產(chǎn)品和技術(shù)相當(dāng)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。許多著名的項目比如美國的高線公園和BIG在哥本哈根的垃圾焚燒場的屋頂均由Zinco提供產(chǎn)品和技術(shù)支持。另外還有Optigrün公司的業(yè)務(wù)也很國際化。
滲透性地面景觀
雖然地面景觀有非滲透性面積的硬性指標(biāo)規(guī)定，但是這并不妨礙滲透性鋪磚和地面在營造空間時的效果。和多種多樣的景觀結(jié)合在一起，這些低影響開發(fā)的設(shè)計也呈現(xiàn)出不同的魅力。透水鋪磚大致分三類：碎石類，植草磚類和透水材料類。
德國最常見的透水地面是類似于小碎石鋪地的地面，有點像泥巴路的感覺（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很接近自然，具有很高的親和性，被廣泛運(yùn)用于公園，街邊綠地中。（在維基百科上它被貶低成常見于發(fā)展中國家或者發(fā)達(dá)國家的郊區(qū)，誤解。）
小碎石透水地面，慕尼黑國王廣場。
小碎石透水路面，慕尼黑Riemer Park。
其次常見的是植草磚（Rasengitterstein）。植草磚的種類多種多樣，在停車位的運(yùn)用非常廣泛，同時由于其能夠承受一定的荷載，在消防通道運(yùn)用的也比較多。和一些其他的地面材料結(jié)合，植草磚也能形成非常好的景觀效果。
植草磚
植草磚消防通道
透水磚類的分為兩種情況，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，常見于小尺寸的花崗巖鋪裝。另一種是運(yùn)用本身就透水的磚塊。后者的透水性要強(qiáng)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效果。
透水磚的廣場, 深淺不一的透水磚形成廣場的紋理。
植草溝和下沉綠地都是通過地形塑造而成的，它們已經(jīng)內(nèi)化成景觀設(shè)計師的常用手段，有時在室外景觀的塑造中能帶來意想不到的雕塑感。植草溝在德國的景觀設(shè)計中非常常見, 除了在項目用地邊界形成綠色地塊之外，它們與橋的結(jié)合給設(shè)計添加不少層次感。下沉綠地不僅可以用來形成游樂和運(yùn)動場所，純粹的地形運(yùn)用能夠塑造出整體性的雕塑景觀。
很多兒童游樂場都是下沉綠地中的沙地，因為沙地也是低徑流系數(shù)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(jié)合。
居住區(qū)中的下沉綠地。
兒童游樂場的沙地。
地下設(shè)施
工程性的雨水設(shè)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(yīng)對城市內(nèi)澇非常常見和有效的手段。地下蓄水模塊是一個緩沖區(qū)域，在有大量降水的時候雨水通過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(shè)施成本較低，而被廣泛運(yùn)用。
要達(dá)到一個臨時緩沖區(qū)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，否則就沒有臨時蓄水緩沖的效果了。
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)過凈化程序來沉淀從硬質(zhì)地面沖刷來的各種雜質(zhì)和污染物。所以雖然地下蓄水模塊雖然埋在地下看不到，但是它周圍的地面一般會有幾個井蓋，用于檢查和清除雜質(zhì)。
地面排水通過管道流入位于場地內(nèi)的蓄水模塊。
做系統(tǒng)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(yīng)不同情況的產(chǎn)品。Otto Graf公司和Fränkische公司是雨水系統(tǒng)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(shè)海綿城市方面的實踐，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：
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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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