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国外城市河道景观与河道治理
国外城市河道景观与河道治理
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6922013-03-1115:
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近年来,中国不少地方相继出现强降雨天气,给不少城市造成极大的“城市内涝”压力。
随着城市化发展和人口聚集程度提高,提升城市排水能力和应对极端天气事件能力的工作迫在眉睫。
国外很多城市也遭遇过暴雨侵袭,但完善的城城市排水系统使之避免或减轻了雨水灾害。
现代意义上的排水设施是从什么时候开始的,世界上哪些城市的排水理念和系统设计更胜一筹,如果将城市河道的功能与景观完美融合在一起,值得我们参考和借鉴?
美国模式城市河道治理——兴建地表回灌系统,加强立法防内涝
风靡一时的《侠胆雄狮》,讲述了一段人狮与美女之间美好感人的爱情故事,文森特就居住在美国纽约设施齐全的下水道里。
美国是世界上最早建立国家强制性洪水保险体制的国家,联邦紧急事务管理局还组织绘制了洪水保险图,规定在行洪区内不准建任何建筑,在非行洪区内可以修建建筑物,但修建前必须购买洪水保险。
美国把全国划分为13个流域,每个流域均建立了洪水预警系统,每天进行洪水预报,最长的洪水预报是3个月。
此外,美国还利用先进技术,对洪水可能造成的灾害进行及时预测,发布警示信息。
美国早已有强制性防城市内涝的法律,其多个州都立法规定,城市新开发区域必须实行强制的“就地滞洪蓄水”,对城市内涝防范、治理措施以及问责手段,也规定得相当详尽。
近几十年来,美国政府还致力于以雨水直接回收为重点的工程措施。
如在美国加州富雷斯诺市兴建了“渗漏区”地下回灌系统,在芝加哥兴建了地下隧道蓄水系统等。
美国还在其他许多城市建造了由屋顶蓄水池、井、草地、透水地面等组成的地表回灌系统,收集的雨水可直接或经适当处理后用于冲厕所、洗车、浇绿地、消防和回灌地下等。
在这个城市河道规划中,城市河道景观设计与城市河道功能需要有机结合在一起。
才能将经济效益与文化精神完美地结合在一起。
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巴黎模式——地下建庞大地下河道世界,细节河道景观
设计令人倾心
“你看过电影《悲惨世界》吗?
主角冉·阿让在巴黎下水道里做了一次长途旅行。
巴黎现代化的系统地下排水工程的开建比伦敦早6年,比柏林早20年。
它是最早一个开始现代意义排水建设的国际性大都市。
据介绍,巴黎的排水系统于1853年正式开工,随后,下水道就开始不断延伸,直到现在长达2400公里。
阿普贝思河道景观设计专家认为,城市河道设计需要从细节着手,才能更有实用性和观赏性。
巴黎城区下水道均建于地面以下50米,管道设计采用多功能设计理念,中间是宽约3米的排水道,两旁是宽约1米、供检修人员通行的便道。
基于对地面雨水流量的充分估计,巴黎城区主干道的井盖孔密且直径大,平均每50米就有一个下水口,住宅区内的下水道进水口较大。
城区总数达2.6万个下水道盖、6000多个地下蓄水池均统一编号,由1300多名专业人员负责维护。
巴黎下水道干净程度可与巴黎的街道相媲美。
事实上,巴黎的下水道除了排水沟外,它还设有两套供水系统,一套供饮用水,一套供非饮用水,以及一条气压传送管道。
巴黎的地下排水系统基本是顺着城市的道路修建的,也就是说每条道路下面都有一条与之平行的排水沟。
去过巴黎的人,对其城市排水的细节倾心不已。
比如,巴黎的许多街道都是碎石铺设的地面,很有味道,但下大雨就难免会有积水。
于是,设计人员在一定的距离,设置了一个“槽”,起了导水沟的作用。
这样,行人就
不会因为积水而溅湿鞋子和裤管了。
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荷兰模式——开创“水广场”,开发公用河道景观设施变储水空间
荷兰鹿特丹市位于海平面以下,经常面临海水倒灌的威胁,同时城区洼地众多,排涝压力颇大。
为有效应对这种情况,鹿特丹开创了其独有的“水广场”防涝及雨水利用系统。
水广场顺地势而建,由形状、大小和高度各不相同的水池组成,水池间有渠相连。
平时是市民娱乐体闲的广场,暴雨来临,就变成一个防涝系统。
由于雨水流向地势低洼的水广场,街道上就不会有积水。
所有水池布成一张循环网络,雨量大时,从大水池中分流到沟渠,雨量小时,水又回流到大水池。
雨水还能被抽取储存为淡水资源。
荷兰气候环境保护署专家阿瑙德·莫伦纳称,为有效疏解剧增的地表水,鹿特丹结合都市空间开发大量空旷广场、人行道与停车场空间,这些地方平时为公用设施,大雨到来时就变成储水空间。
这就是其独特的“水广场”概念的由来。
日本模式——广泛利用公共场所河道景观,降低空地高度蓄洪
日本政府规定:
在城市中新开发土地,每公顷土地应附设500立方米的雨洪调蓄池。
在城市中广泛利用公共场所,甚至住宅院落、地下室、地下隧洞等一切可利用的空间调蓄雨洪,防止城市内涝灾害。
比如降低操场、绿地、公园、花坛、楼间空地的地面高度,利用河道景观设计理念,在遭遇较大降雨时可蓄滞雨洪;在停车场、广场铺设透水路面或碎石路面,并建设渗水井,加速雨水渗流等。
此外,在东京、大阪等特大城市建设地下河,直径10余米,长度数十公里,将低洼地区雨水导入地下河,排入海中。
东京拥有全世界最知名的排水系统。
东京下水道系统以污水和雨水采用同一管道排放为主,用于管道清扫和维护管理的检查井超过47万个,平均每33米就有一个。
德国模式——居民区挖掘人工湖,透水砖铺装人行道
为提高城市排涝能力,德国城市居民区一般采用人工湖或构造河道景观设计,或者通过绿地、花园或人工湿地增加雨水入渗。
如采用透水砖铺装人行道,增加透水层,减少硬质铺装等。
德国汉堡建有容量很大的地下调蓄库,洪水期可以发挥很强的调度水量作用。
在柏林,由于广泛推行城市集雨措施,不仅提高了城市的防涝能力,而且实现了对雨水的最大收集利用。
此外,德国还通过不断提高城市绿化率来减少雨水径流。
在立法保障方面,德国立法规定在新建小区之前,无论是工业、商用还是居民区,均要设计雨洪利用设施,否则政府将征收雨洪排放设施费和雨洪排放费。
1英国伦敦泰晤士河
(一)水环境问题分析
泰晤士河全长402公里,流经伦敦市区,是英国的母亲河。
19世纪以来,随着工业革命的兴起,河流两岸人口激增,大量的工业废水、生活污水未经处理直排入河,沿岸垃圾随意堆放。
1858年,伦敦发生“大恶臭”事件,政府开始治理河流污染。
(二)治理思路及措施
一是通过立法严格控制污染物排放。
20世纪60年代初,政府对入河排污做出了严格规定,企业废水必须达标排放,或纳入城市污水处理管网。
企业必须申请排污许可,并定期进行审核,未经许可不得排污。
定期检查,起诉、处罚违法违规排放等行为。
二是修建污水处理厂及配套管网。
1859年,伦敦启动污水管网建设,在南北两岸共修建七条支线管网并接入排污干渠,减轻了主城区河流污染,但并未进行处理,只是将污水转移到海洋。
19世纪末以来,伦敦市建设了数百座小型污水处理厂,并最终合并为几座大型污水处理厂。
1955年到1980年,流域污染物排污总量减少约90%,河水溶解氧浓度提升约10%。
三是从分散管理到综合管理。
自1955年起,逐步实施流域水资源水环境综合管理。
1963颁布了《水资源法》,成立了河流管理局,实施取用水许可制度,统一水资源配置。
1973年《水资源法》修订后,全流域200多个涉水管理单位合并成泰晤士河水务管理局,统一管理水处理、水产养殖、灌溉、畜牧、航运、防洪等工作,形成流域综合管理模式。
1989年,随着公共事业民营化改革,水务局转变为泰晤士河水务公司,承担供水、排水职能,不再承担防洪、排涝和污染控制职能;政府建立了专业化的监管体系,负责财务、水质监管等,实现了经营者和监管者的分离。
四是加大新技术的研究与利用。
早期的污水处理厂主要采用沉淀、消毒工艺,处理效果不明显。
20世纪五六十年代,研发采用了活性污泥法处理工艺,并对尾水进行深度处理,出水生化需氧量为5-10毫克/升,处理效果显著,成为水质改善的根本原因之一。
泰晤士水务公司近20%的员工从事研究工作,为治理技术研发、水环境容量确定等提供了技术支持。
五是充分利用市场机制。
泰晤士河水务公司经济独立、自主权较大,其引入市场机制,向排污者收取排污费,并发展沿河旅游娱乐业,多渠道筹措资金。
仅1987—1988年,总收入就高达6亿英镑,其中日
常支出4亿英镑,上交盈利2亿英镑,既解决了资金短缺难题,又促进
了社会发展。
(三)治理效果
泰晤士河水质逐步改善,20世纪70年代,重新出现鱼类并逐年增加;80年代后期,无脊椎动物达到350多种,鱼类达到100多种,包括鲑鱼、鳟鱼、三文鱼等名贵鱼种。
目前,泰晤士河水质完全恢复到了工业化前的状态。
2韩国首尔清溪川
(一)水环境问题分析
清溪川全长11公里,自西向东流经首尔市,流域面积51平方公里。
20世纪40年代,随着城市化和经济的快速发展,大量的生活污水和工业废水排入河道,后来又实施河床硬化、砌石护坡、裁弯取直等工程,严重破坏了河流自然生态环境,导致流量变小、水质变差,生态功能基本丧失。
50年代,政府用5.6公里长、16米宽的水泥板封盖河道,使其长期处于封闭状态,几乎成为城市下水道。
70年代,河道封盖上建设公路,并修建了4车道高架桥,一度视为“现代化”标志。
(二)治理思路及措施
本世纪初,政府下决心开展综合整治和水质恢复,主要采取了三方面措施:
一是疏浚清淤。
2005年,总投资3900亿韩元(约3.6亿美元)的“清溪川复原工程”竣工,拆除了河道上的高架桥、清除了水泥封盖、清理了河床淤泥、还原了自然面貌。
二是全面截污。
两岸铺设截污管
道,将污水送入处理厂统一处理,并截流初期雨水。
三是保持水量。
从汉江日均取水9.8万吨,通过泵站注入河道,加上净化处理的2.2万吨城市地下水,总注水量达12万吨,让河流保持40厘米水深。
(三)治理效果
从生态环境效益看,清溪川成为重要的生态景观,除生化需氧量和总氮两项指标外,各项水质指标均达到韩国地表水一级标准。
从经济社会效益看,由于生态环境、人居环境的改善,周边房地产价格飙升,旅游收入激增,带来的直接效益是投资的59倍,附加值效益超过24万亿韩元,并解决了20多万个就业岗位。
3德国埃姆舍河
(一)水环境问题
埃姆舍河全长约70公里,位于德国北莱茵—威斯特法伦州鲁尔工业区,是莱茵河的一条支流;其流域面积865平方公里,流域内约有230万人,是欧洲人口最密集的地区之一。
该流域煤炭开采量大,导致地面沉降,致使河床遭到严重破坏,出现河流改道、堵塞甚至河水倒流的情况。
19世纪下半叶起,鲁尔工业区的大量工业废水与生活污水直排入河,河水遭受严重污染,曾是欧洲最脏的河流之一。
(二)治理思路与措施一是雨污分流改造和污水处理设施建设。
流域内城市历史悠久,排水管网基本实行雨污合流。
因此,一方面实施雨污分流改造,将城市污水和重度污染的河水输送至两家大型污水处理厂净化处理,减少污染直排现象。
另一方面建设雨水处理设施,单独处理初期雨水。
此外,还建设了大量分散式污水处理设施、人工湿地以及雨水净化厂,全面削减入河污染物总量。
二是采取“污水电梯”、绿色堤岸、河道治理等措施修复河道。
“污水电梯”是指在地下45米深处建设提升泵站,把河床内历史积存的大量垃圾及浓稠污水送到地表,分别进行处理处置。
绿色堤岸是指在河道两边种植大量绿植并设置防护带,既改善河流水质又改善河道景观。
河道治理是指配合景观与污水处理效果,拓宽、加固清理好的河床,并在两岸设置雨水、洪水蓄滞池。
三是统筹管理水环境水资源。
为加强河流治污工作,当地政府、煤矿和工业界代表,于1899年成立了德国第一个流域管理机构,即“埃姆舍河治理协会”,独立调配水资源,统筹管理排水、污水处理及相关水质,专职负责干流及支流的污染治理。
治理资金60%来源于各级政府收取的污水处理费,40%由煤矿和其他企业承担。
(三)治理效果
河流治理工程预算为45亿欧元,已实施了部分工程,预计还需几十年时间才能完工。
目前,流经多特蒙德市的区域已恢复自然状态。
4法国巴黎塞纳河
一)水环境问题
塞纳河巴黎市区段长12.8公里、宽30-200米。
巴黎是沿塞纳河两岸逐渐发展起来的,因此市区河段都是石砌码头和宽阔堤岸,三十多座桥梁横跨河上,两旁建成区高楼林立,河道改造十分困难。
20世纪60年代初,严重污染导致河流生态系统崩溃,仅有两三种鱼勉强存活。
污染主要来自四个方面,一是上游农业过量施用化肥农药;二是工业企业向河道大量排污;三是生活污水与垃圾随意排放,尤其是含磷洗涤剂使用导致河水富营养化问题严重;四是下游的河床淤积,既造成洪水隐患,也影响沿岸景观。
(二)治理思路与措施
工程治理措施主要包括四方面:
一是截污治理。
政府规定污水不得直排入河,要求搬迁废水直排的工厂,难以搬迁要严格治理。
1991-2001年,投资56亿欧元新建污水处理设施,污水处理率提高了30%。
二是完善城市下水道。
巴黎下水道总长2400公里,地下还有6000座蓄水池,每年从污水中回收的固体垃圾达1.5万立方米。
巴黎下水道共有1300多名维护工,负责清扫坑道、修理管道、监管污水处理设施等工作,配备了清砂船及卡车、虹吸管、高压水枪等专业设备,并使用地理信息系统等现代技术进行管理维护。
三是削减农业污染。
河流66%的营养物质来源于化肥施用,主要通过地下水渗透入河。
巴黎一方面从源头加强化肥农药等面源控制,另一方面对50%以上的污水处理厂实施脱氮除磷改造。
但硝酸盐污染仍是难以处理的痼疾。
四是河道蓄水补水。
为调节河道水量,建设了4座大型蓄水湖,蓄水总量达8亿立方米;同时修建了19个水闸船闸,使河道水位从不足1米升至3.4-5.7米,改善了航运条件与河岸带景观。
此外还进行了河岸河堤整治,采用石砌河岸,避免冲刷造成泥沙流入;建设二级河堤,高层河堤抵御洪涝,低层河堤改造为景观车道。
除了工程治理措施外,还进一步加强了管理。
一是严格执法。
根据水生态环境保护需要,不断修改完善法律制度,如2001年修订《国家卫生法》要求,工业废水纳管必须获得批准,有毒废水必须进行预处理并开展自我监测,必须缴纳水处理费。
严厉查处违法违规现象。
二是多渠道筹集资金。
除预算拨款外,政府将部分土地划拨给河流管理机构(巴黎港务局)使用,其经济效益用于河流保护。
此外,政府还收取船舶停泊费、码头使用费等费用,作为河道管理资金。
(三)治理效果
经过综合治理,塞纳河水生态状况大幅改善,生物种类显著增加。
但是沉积物污染与上游农业污染问题依然存在,说明城市水体整治仅针对河道本身是不够的,需进行全流域综合治理。
5奥地利维也纳多瑙河
多瑙河全长2850公里,是欧洲第二长河,奥地利首都维也纳市地处其中游。
维也纳多瑙河综合治理开发,形成了一套现代化的河流综合治理和开发体系,即在传统治理理念基础上突出“生态治理”概念,并运用到防洪、治污、经济开发等各个领域。
主要措施包括两方面:
一是建设生态河堤。
恢复河岸植物群落和储水带,是维也纳多瑙河治理和开发的主要任务之一。
基于“亲近自然河流”概念和“自然型护岸”技术,在考虑安全性和耐久性的同时,充分考虑生态效果,把河堤由过去的混凝土人工建筑,改造成适合动植物生长的模拟自然状态,建成无混凝土河堤或混凝土外覆盖植被的生态河堤。
二是优化水资源配置和使用。
维也纳周边山地和森林水资源丰富,其城市用水99%为地下水和泉水,维持了多瑙河的自然生态流量。
维也纳严禁将工业废水和居民生活污水直接排入多瑙河,废污水由紧邻多瑙河的两座大型水处理中心负责处理,出水水质达标后,大部分排入多瑙河,少部分直接渗入地下补充地下水。
此外,严格控制沿岸工业企业数量并严格监管。
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