气候韧性是指社会、经济系统、生态系统以及人类个体等在面对气候变化带来的各种压力和冲击(如极端天气事件、气温变化、海平面上升等)时,能够保持稳定、适应变化并快速恢复的能力。在当今全球气候变化加剧,极端天气频繁来袭的背景下,MyH2O推出的“气候变化与韧性建设”特辑,旨在通过具体的案例分享气候韧性的建设之道。
极端天气事件、气温变化正在改变我们的生活:当热浪更持久,暴雨更猛烈,城市便面临前所未有的挑战。这一期,我们来到富有历史底蕴,文化产业朝气蓬勃的德国首都——柏林。在柏林,人们没有选择硬抗气候变化,而是让城市学会“变柔软”——像一块海绵,储水、降温、呼吸。绿色屋顶、街头树荫、城市湿地,这座古老的欧洲城市正在探索一条适应未来的道路。
“海绵城市”的理念得到德国政府的大力支持,并收录于2024年版本的《柏林城市自然公约》第五项:水资源管理,柏林当地水务局BWB也制作工业战略引领建设城市。截止至2024年,80余有效的项目建成,共储水高达25.3万立方米;预计将在2025年储水超过30万立方米。本文将分析与盘点柏林政府设计的城市韧性建设方案,并基于水务局提供的数据,解析内部理论。
炙日,骤雨
2018年至2023年,欧洲经历了极端干旱,平均气温创新高、降水量创历史新低等一系列问题。柏林地处德国干旱区,用水需求大,且横穿城市的施普雷河和哈弗尔河流域水资源管理复杂,受到包括天然水资源有限、褐煤矿采排量下降及地下水缺口巨大的影响,同时农业、工业、旅游和能源用水需求高。因此,城市对干旱尤为敏感。近年来的干旱问题导致地下水和地表水水位下降、小型河流干涸、航运受限,并加剧水体污染压力。
近年来,欧洲因为极端天气而多次发生突发暴雨、洪水事件。极端降雨就曾导致德国多个城区发生严重积水和交通瘫痪,甚至造成生命危害。数据显示,柏林的年平均降雨量约为570毫米,但在气候变化的影响下,降水变得更加集中和极端化,短时强降雨的发生频率不断上升。由于城市下水道系统设计能力有限,往往难以应对突发暴雨,从而造成排水压力剧增。暴雨容易引发城市内涝,严重影响交通和居民生活,还会对下水道、电力设施和建筑物造成破坏。此外,暴雨还会威胁公共安全,造成溺水和交通事故,并将污染物冲入河流湖泊,危及饮用水安全。
图:什么是海绵城市?——大自然保护协会
为了解决极端天气带来的干旱与洪灾等问题,柏林决定向“海绵城市”转型。海绵城市是一种城市雨水、洪水管理与生态建设理念;核心思想是让城市像“海绵”一样,能够在下雨时尽可能汲取雨水,并储存和净化,在需要的时候加以释放,而不是依赖硬质排水管道把雨水排走。海绵城市通过两种设施进行建设,绿色设施一般通过:透水铺装、雨水花园、绿色屋顶、湿地、人工湖等,增加雨水下渗和滞留;而灰色措施通常是市政基础设施:改造下水道系统、建设调蓄池、防洪设施等,提升排涝能力。海绵城市可以良好的循环利用水资源,缓解城市的抗洪压力与风险,并增加城市对于极端天气的适应力与韧性。
行动回顾
雨水局
Berlin Rainwater Agency 柏林雨水局由柏林州政府和水务局发起,于2018年成立,为缓解城市面临的污水系统超负荷、洪涝、干旱和热岛效应等问题。作为一个公共机构,它承担起与私营部门、平台共同合作的桥梁,提升社会对可持续雨水管理的认知,提供技术、法律和金融等支持;推动分散式雨水管理方案。
半分散式和分散式雨水管理措施是一种在源头或就近处理雨水的方式,相关解决方案基于自然,并非以往的将雨水统一排入集中设施。分散式雨水管理的目标城市区域大多在建筑外部的绿地和与灰色基础设施相连的城市绿地。管理设施有绿色屋顶、蓄水池和沟渠等;得以实现雨水滞留、蒸发、渗透和再利用。在雨水管理的同时,还能改善空气质量、降低噪音、增强建筑隔热,并促进生物多样性。
图: Berliner Regenwasseragentur 柏林雨水局团队
储水池
通过修建地下储水池,可以在暴雨来临时集中收集和存储多余的雨水径流,有效缓解城市排水系统的压力,降低内涝风险。每当降雨时,雨水会通过地面的排水设施(雨水进水口、排水沟)流入储水池。储水池会配备过滤系统,雨水会进行初步沉淀,去除泥沙、垃圾、杂质。
图:储水池内部
在干旱时期,储水池会将处理好的雨水用在城市绿化、道路清洁、居民下水系统等非饮用水用途。此外,储水池会根据容量调节储水量,以应对突发天气;当储水量过高,溢出的雨水将会从池中流出,排入地下管网。为保证日常运作,城市会定期对储水池进行清理、检查。
分离排放
柏林政府考虑采用污水和雨水分流设计设施;生活污水通过专用管道输送至处理厂,而雨水则通过单独的管道重新排入附近的河流或运河。在暴雨期间,这种分流设计有效减轻了污水管道的压力,并防止了污水和雨水混合造成的溢流。
绿色屋顶
绿色屋顶是一种在建筑屋顶上种植植物的系统,通过在屋顶铺设土壤和植被层,实现雨水管理、隔热和生态功能。绿色屋顶分为两种类型:密集型与粗放型。密集型的植被层较深,吸水能力较强,维护成本高。而粗放型的植被层更浅,维护成本比较低。柏林市政府一直为绿色屋顶提供财政补贴,鼓励更多的机构、居民使密集型用屋顶绿化。近年来,密集型绿色屋顶愈来愈多,绿色屋顶面积十年内增加了一倍,绿色建筑行业也创造了新的就业岗位,例如:屋顶花园维护。
图:屋顶绿化概念——生态学报
由绿色屋顶为代表,包括外墙及其他绿地在内的绿色设施通过模拟自然水循环,像“海绵”一样在雨水落下的地方进行吸收、渗透与蒸发,从而减轻城市污水系统压力。并且,它们还能调节建筑温度、改善空气质量、提升居民福祉。
理论阐释
最佳流域管理措施
Best Management Practices最佳流域管理措施(BMP)适用于海绵城市计划。BMP帮助城市在开发过程中降低雨水径流污染、减轻下水道压力,并保护河流、湖泊等水体的生态功能;分为工程措施和管理措施两种。工程措施主要是指为减少污染、减少泥沙、防止洪水而采取的具有一定物理构筑物的措施,如沉淀池、滤带、湿地缓冲区等。而管理措施分为耕作管理、养分管理、景观管理等。
海绵城市建设与最佳流域管理实践的核心有着内在契合,城市储水池与分离排放的设置可以保持土壤健康的同时管理雨水径流。绿色屋顶也可以有效的净化、改善环境。当柏林政府建设方针,鼓励私人机构、公众使用储水池、绿色屋顶、外墙、湿地缓冲区时,符合了景观管理和雨水利用。因此,海绵城市通过BMP理念在城市层面的系统应用,有效地平衡水量控制、水质改善、生态保护和城市韧性。
低影响开发
Low Impact Development 低影响开发(LID) 是一种暴雨管理和面源污染治理技术,其核心理念是通过分散式源头设计模拟自然水文循环。采用雨水花园、透水铺装和下沉式绿地等技术减少不透水区域,从而控制径流、污染和峰值流量。LID强调自然生态框架,通过减少不透水铺装、建设绿色屋顶和雨水收集系统以及分散式景观绿化来控制源头雨水径流。此外,将雨水管理设施与多功能景观相结合,以实现水体净化、径流减少、城市降温和生态美化。最后,实施教育和维护计划,以确保设施的长期有效性。
柏林推行的绿色屋顶就是LID的典型实践方法,在源头做到雨水的管理与改善,在理念、实施方法和目标成果方面均与LID原则相符。
可持续发展理论
建设海绵城市时,储水池是实现可持续发展的重要基础设施。通过“收集—储存—利用”的循环模式,储水池帮助城市提高水资源韧性,同时与地下水补给、雨水管道和绿色基础设施等措施协同,构建综合的可持续水管理体系,为应对气候变化提供长期解决方案。而绿色屋顶的可持续发展,不仅体现在雨水管理,也为生态环境提供了良好的条件。绿色屋顶为鸟类、昆虫提供栖息地,造就了城市微观生态系统。它还能改善空气质量、为建筑吸收噪声和减少雨水径流带来的污染负荷,直接提升居民生活环境质量。此外,绿色屋顶具有社会价值,作为城市农园或休闲空间,增强居民对生态环境保护的意识和参与感。
项目符合联合国制定的可持续性发展目标。目标6:为所有人提供水和环境卫生并对其进行可持续管理。目标7:确保人人获得负担得起的、可靠和可持续的现代能源。目标9:建造具备抵御灾害能力的基础设施,促进具有包容性的可持续工业化,推动创新。目标11:建设包容、安全、有抵御灾害能力和可持续的城市和人类社区。目标13:城市采取紧急行动应对气候变化及其影响。
启示与展望
海绵城市理念表明了城市水资源管理不能只依赖传统的排水管网,而是要合理应用绿色基础设施和生态设计来利用雨水打造更好的城市环境。这种模式不仅可以防洪减涝,缓解内涝,还能改善水质,增加城市绿地,增强生物多样性,提升居民生活质量。此外,海绵城市强调分散管理和源头控制,促进公众参与,加强跨部门合作,为城市韧性和可持续发展提供了切实可行的框架。随着气候变化导致极端降雨和干旱事件增多,海绵城市建设在全球都将变得极为重要。通过政策引导、公众教育和技术创新,海绵城市具有在全球复制的潜力。
在分析柏林的海绵城市规划时,最令人印象深刻的是其系统性和多层次的设计,展现了城市对水资源和生态的积极管理。从地下水库到绿色屋顶,再到污水分流和防溢流系统,柏林不仅重视雨洪管理,更注重生态保护、城市景观和生活质量。该项目具有很强的适用性和前瞻性,其经验和模式值得在更多城市复制,为应对气候变化和保障水安全提供宝贵的参考。
我们相信,海绵城市理念对全球城市水资源管理具有重要价值,并希望将柏林的实践经验转化为地方行动,帮助更多地区优化雨洪管理,增强洪灾抵御能力,促进可持续的生态友好型社区发展。
文案 排版|Kristal
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