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日本海绵城市建设中地面和地下秘密

日本海绵城市建设中地面和地下秘密

日本海绵城市建设中地面和地下秘密

日本

雨水背景

日本是一个降雨充沛的国家,又是一个人均水资源稀缺的国家。多年平均降雨量为173毫米,是世界平均值(97毫米)的1.8,是我国多年平均值(66毫米)的2.6倍。因人口密度大,人均年降雨量仅为53 立方米,比我国的人均年降雨量597 立方米少,仅为世界平均值的1/5

但日本的水资源利用效率比我国高得多。据水利部25年统计,中国年平均淡水利用量达56亿立方米,日本年平均淡水利用量为9多亿立方米,不到中国的1/6,而日本GDP总量是中国的8倍。日本的万元GDP用水量仅为我国的1/31/48。日本在水资源管理方面有一整套经验值得我国借鉴。


日本

雨水管理历程

早在1980年日本建设省就开始推行雨水贮留渗透计划,近年来随着雨水渗透设施的推广和应用,带动了相关领域内的雨水资源化利用的法律、技术和管理体系逐渐完善。

1、发挥规划和社会组织作用

日本建设省在1980年通过推广雨水贮留渗透计划来推进雨水资源的综合利用,1992年颁布的“第二代城市下水总体规划”正式将雨水渗沟、渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分,要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨水就地下渗设施,要求在城市中的新开发土地每公顷土地应附设500立方米的雨洪调蓄池1988年还成立了民间组织“日本雨水贮留渗透技术协会”。这些计划、规划和非政府性的组织为日本城市雨水资源的控制及利用奠定了基础,保障了雨水资源化的实施。

2、注重雨水调蓄设施的多功能应用

日本的雨水利用的具体技术措施包括:降低操场、绿地、公园、花坛、楼间空地的地面高程;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;在运动场下修建大型地下水库,并利用高层建筑的地下室作为水库调蓄雨洪;在东京、大阪等特大城市建设地下河将低洼地区雨水导入地下河;在城市上游侧修建分洪水路;在城市河道狭窄处修筑旁通水道;在低洼处建设大型泵站排水等等。

其中,最具特色的技术手段是建设雨水调节池,在传统的、功能单一的雨水调节池的基础上发展了多功能调蓄设施,具有设计标准高、规模大、效益投资高的特点。在非雨季或没有大暴雨时,多功能调蓄设施还可以全部或部分地发挥城市景观、公园、绿地、停车场、运动场、市民休闲集会和娱乐场所等多种功能。

3、加大雨水利用的政府补助

日本对雨水利用实行补助金制度,各个地区和城市的补助政策不一。例如东京都墨田区1996年开始建立促进雨水利用补助金制度,对地下储雨装置、中型储雨装置和小型储雨装置给予一定的补助,水池每立方米补40-120美元,雨水净化器补1/3-2/3的设备价,以此促进雨水利用技术的应用以及雨水资源化。

日本

地面雨水收集方式

从朝向天空的屋顶上收集雨水是很普遍的,但是雨水同样可以从大楼的垂直面上收集,因为雨并不总是完全垂直地落下来。大多数情况下,它是斜着落下来的。这就是为什么我们要把房屋的屋顶以及大楼的墙壁都要进行防水处理的缘故,窗户周围的缝隙也要填上防止漏水的材料。如果我们简单地依靠屋檐而忽略其他阻止雨水泄漏的方法的话,雨水将从窗框或屋檐周围的缝隙中流进来。


传统的日本房屋一般都建有宽宽的环形屋檐防止雨水打到墙壁、门窗和阳台。然而,现在宽度超过1.2的屋檐要被算作房屋面积的一部分。因此,如今越来越多的房子把宽的屋檐改为窄屋檐,以便获得更大的使用空间。


很多建筑采用铝合金门窗,它的防水性好,所以现在有屋檐的房屋越来越少了。一位叫木良佐藤的建筑师,考虑到大楼的墙壁或玻璃幕墙的面积很大,因此他建议要利用从墙壁上流下的雨水。在雨水利用创意比赛中,提出一些收集大楼墙壁上流下的雨水的好想法。有的人建议,在大楼的一层顶部建一个槽式屋檐来收集雨水。

一般认为,从一幢楼的垂直墙壁表面收集到的雨水量是从同样面积的水平面上收集到雨水量的50%.但是,也有一份试验报告说,实际上测得的雨水量是7%.即使只有7%,收集到的雨水总量仍然是很大的,因为楼的墙壁面积是它屋顶面积的好几倍,何况,城市里有很多高楼。

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地下雨水设施

日本首都东京及其周边年平均降水量为1466.8毫米,几乎是世界平均降水量的一倍。不过丰沛的降水并没有给人们的生活带来不便。雨天里,行人一般不用担心走在路边被汽车溅起污水,雨后湿润的路面上有时都难找到水洼。

这多亏了历经100多年发展的东京地下排水设施。这些巨大的建筑设施守护着这座世界级的都市,使她免于洪水的侵扰。

蓄水

东京的地下排水设施只有百余年的发展历史。但仅凭下水道,并不能完全解决东京的水患。东京年平均降水量为1466.8毫米,几乎是世界平均降水量的一倍。

目前,这一有着1300万人口的超级大城市应对集中暴雨的“法宝”是“下水道+地下蓄水池”。日本从上世纪80年代初开始运用地下储水设施来应对集中降雨,公园、小学和家庭等容易积水的地点都建造有不同大小的地下蓄水池。其中最为大型的有四个,其大小可用“宫殿”来形容。

在东京都下水道局的网站上,可以看到这些如后现代艺术作品般的巨大地下蓄水池,其用巨大立柱支撑,与下水道多处连通。

东京都下水道局的工作人员介绍,这种“宫殿”级的地下蓄水池从1980年后开始设计施工。在突降大雨时,如果下水道的水位急剧上升,雨水将自动流入这些巨型蓄水池,以缓解下水道的压力,防止内涝。而如果雨量减少,下水道水位下降,蓄水池内积蓄的水又将自动回流到下水道。

急降暴雨时,这些巨大蓄水池能很快“吞掉”大量的雨水,位于东京江东区的一个大型蓄水池一次可存储2.5万吨的雨水。地下蓄水池的存在,有效减少了地面被淹的几率。


排水

不过,在东京地区雨水控制设施中,最为著名的还不是市内的蓄水池,而是位于东京外围琦玉县春日部市的“东京外围排水系统”。该系统被称为世界规模最大,深埋地下五十多米、全长6.3公里。系统由五个巨大的圆柱形蓄水坑、宽度达10米的输水管道,以及更为巨大的“调压水槽”构成。


春日部市经常刮台风、降雨丰沛,加上地处低洼,频繁遭遇内涝。

为了消除水患,当地政府开始考虑修建大型的排水系统。最初的考虑是在地面挖掘排水渠,但因涉及拆迁、重建等棘手问题,成本高且耗时多,遂放弃。于是有了地下系统的构想。1992年,这一地下排水系统开建,直到2006年历时14年才全部完工。


“东京外围排水系统”的排水模式与市内蓄水池异曲同工,只不过规模比后者更为巨大。其中最为壮观的是有“地下神殿”之称的“调压水槽”,该设施也供蓄水之用,59根巨型大柱子,撑起一个巨大的地下空间。面积达13806平方米,长177米,宽78米,高18。“调压水槽”能将从五个蓄水坑流来的大量雨水“吞入肚中”,或者备用,或者用飞机引擎改装的抽水泵,排入附近的江户河。

“东京外围排水系统”每年大概运作57次。尽管耗资巨大,建设费用2400亿日元(约人民币192亿),但有效地减少了城市内涝。


最近刚落成的日本最高塔――东京天空树就设计了一个可回收利用的排蓄水系统。天空树的蓄水池能储存7000雨水,可供其所在的东京墨田区23万人使用一天。主要用作灾害发生时的生活用水或消防用水。

 

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