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同样遭受“百年一遇”的洪水,德国是如何将伤亡降到最低的?

开元网 2022-07-31 13:39:18

这几天,中国遭遇特大洪灾,据目前的统计,洪水波及26个省份,死亡失踪共231人,直接经济损失高达506亿元。但中国绝不是唯一一个极端天气的受害者。今年5、6月,德国也大范围遭遇罕见极端天气,暴雨、冰雹、龙卷风,受灾最严重的南部共造成9人死亡,全德经济损失约120亿欧,合人民币约850亿元。


通过两个国家灾情的对比,不难发现,德国虽然经济损失也很严重,。也许德国人口密集程度和国土面积不及中国是其中一个原因,但德国先进的道路排水系统在排解洪水方面做出的贡献不可忽视。


为什么在德国很难看到道路积水?德国的城市排水系统究竟有何特点?让我们去一探究竟,也许从中能得到一些启示。



欧洲最早的排水系统

1842年,汉堡最早开始修建全城范围的排水系统。1867年,法兰克福建成了第一个系统性的现代化下水道系统。可以说,德国开启了整个欧洲大陆排水系统建设的新起点。


19世纪,随着工业化发展,德国城市化进程加速,大量涌入城市的人口造成当时的城市卫生系统不堪重负,传染病肆虐。1831年,德国发生了第一次大规模霍乱。到19世纪中期,霍乱、伤寒等疾病在德国城市中频繁爆发。建立完善的城市供排水系统成为必然的选择。



1842年,在英国工程师William Lindley的规划下,德国城市汉堡率先建起了最初的城市排水系统和第一个污水处理厂。随着汉堡市的不断扩大,排水系统也不断扩展,并先后建起了十几个污水处理厂。这个系统还包含一个冲水系统,每周利用潮水清理主要的下水道。虽然当时的设备简陋,并没有彻底解决水污染等问题,但这样的设计理念仍具有里程碑的意义,很快就被欧洲和美国的一些城市所学习。


1867年,法兰克福建成了第一个系统性的现代化下水道的系统。该系统将污水进行分类疏导,最后排入河流,并与整个城市的排水系统进行整合,极大地提高了效率。


根据2010年德国联邦环保局的统计数据,如今德国的公共排水管道已长达540,000公里,大约可环绕地球13圈半,专门的雨水排水管道长66,000公里。


德国工人铺设排水管道


德国的综合性排水系统

德国建立了综合性的排水系统,每年可以处理101亿立方米的污水和雨水。地下排水管道分为污水雨水合流管道和污水雨水分流管道,既可以防止城市内涝,同时还可以蓄积雨水,以便利用。


以慕尼黑为例,暴雨来临时,慕尼黑的13个总容量达70.6万立方米的地下储水库可暂时贮存雨水,成为暴雨进入地下管道之前的缓冲阀门,然后将雨水缓慢释放到地下排水管道,以确保进入地下设施的水量不会超过最大负荷,最终将雨水引入Isar河。

德国最大的慕尼黑Hirschgarten Park地下储水设施


在德国,大城市每年投入到下水道系统的预算都在上亿欧元,维护费用在每公里年均5000欧元左右。水务部门的闭路电视系统对地下管道进行24小时的实时监控,一旦发现问题会及时进行维修。


透水路面——水系统良性循环

德国的雨水排水系统还包括强制性的透水路面的设计,不仅解决了路面积水问题还兼具增加城市绿化、吸附粉尘、降噪等平衡城市生态系统的功能。


从上世纪60年代起,德国就致力于开发各种雨水渗透装置。在新建工业、商业及居民小区前,住宅、厂房、花园等建筑均要设计雨水利用装置。1973年,,要求所有重要的路面设置内部排水系统,否则会追究相关人士的法律责任。目前,德国新的《混凝土路面砖》标准中规定:“如果制造有面层的路面砖,面层混凝土必须与基层混凝土牢固黏结,并有10%以上的孔隙,使水能够渗入地下。”


停车场的透水路面


德国的很多城市在不同的区域铺设不同的透水路面。人行道、自行车道、郊区道路等受压不大的地方采用透水性地砖,这种砖本身可透水,砖与砖之间采用了透水性填充材料拼接;居民区、街头广场等更需要绿化和美化,因此这些地方选用实心砖铺路,但砖与砖之间会留出空隙以便透水;居民区、校园和公园等地的步行道路由于路面使用率高,大多用细碎石或细鹅卵石铺路;停车场的地面则选择有孔的混凝土砖,并在砖孔中用土填充,这样有利于杂草生长,让其成为城市绿化的一部分。此外,道路两边还修有引流暴雨的沟壑。


透水路面的设计除了解决积水问题,还有平衡城市生态系统的其它功能。例如,雨水由透水路面渗入地下,可补充地下水资源。此外,透水地面的孔隙多,增大了地表面积,对粉尘有较强的吸附力,既减少了扬尘,又降低了噪音。



地表明沟用途大

在德国,地表明沟不仅作为下水道之外的重要的雨水传输途径,还模拟天然河道,融入城市景观,即实用又美观。


从降雨径流传输与贮存技术来看,德国传输径流主要有地下管道和地表明沟两种形式,其中地下雨水管线不仅要考虑雨水传输,同时还要考虑储存雨水和减缓洪峰的功能;地表明沟则既考虑了雨水传输的功能,也考虑了其对构造城市景观的作用。地表明沟通常被模拟为蜿蜒曲折的天然河道。



“洼地——渗渠系统”

此外,德国近年来开始推广的“洼地——渗渠系统”使各个就地设置的洼地、渗渠等设施与带有孔洞的排水管道相连,形成了一个分散的雨水处理系统。低洼的草地能短期储存下渗的雨水,渗渠则能长期储存雨水,进一步减轻了排水管道的负担。

渗渠系统示意图


德国的排水系统不仅高效实用,还兼具多重功能并融入了城市景观,如今柏林、汉堡、科隆等城市还兴起了“下水道旅游”,使其又增加了新的“用途”。


雨水径流贮存

据了解,德国从上世纪60年代起,就努力开发各种雨水渗透装置。新建的住宅、厂房、花园等均要设计雨水利用装置,没有雨水利用装置,政府将征收占建筑物造价2%的雨水排放费。家庭中一般利用雨水等采用的预制混凝土或塑料蓄水池等;社区环境利用雨水等采用的构造水景观或人工湖等。对于能主动收集使用雨水的住户,政府则每年给予1500欧元的“雨水利用补助”。



不同开发区应用的雨水利用技术不同。以下是几个不同开发区雨水利用的例子。


商业开发区雨水利用 ----柏林坡斯坦广场(Potsdamer Platz)

水景观由3部分组成,一是涌泉状的水循环系统出口,若隐若现于水生植物之中;二是两个面积为1.3万平方米的地面蓄水池,池内水面有鸳鸯戏水,水中有金鱼游动,路径此处的游人无不留恋顿足;阶梯状瀑布上游与蓄水池相连,下游与泵站相连,形成循环系统。



对适宜建设绿地的屋顶全部建成绿色屋顶,利用绿地的滞蓄作用滞蓄雨水,一方面延缓径流的产生,起到防洪作用,另一方面增加雨水的蒸发,起到增加空气湿度、改善生态环境的作用;对不宜建设绿地的屋顶,将屋顶雨水通过雨漏管经除去前期径流和过滤后引入地面蓄水池,构造水景观。水景观与位于楼寓地下室的泵站相连,形成循环流动水流。泵站前设水质自动监测系统,若水流水质不能满足要求时,要先进入处理系统,处理达标后再循环系统;若水流水质满足要求,则直接进入循环系统。



居民小区雨水利用 ---柏林市居民小区

屋顶的雨水首先通过雨漏管进入楼寓周围绿地,经过天然土壤渗入地下,若雨水大于土壤的入渗能力,则进入小区的入渗沟或洼地;道路及停车场的雨水径流直接进入小区的入渗沟或洼地。入渗沟或洼地根据绿地的耐淹水平设计,标准内降水径流可全部入渗,遇超标准降水,则通过溢流系统排入市政污水管道。



道路雨水利用

德国监测认为,机动车道的降水径流含有较高浓度的污染物质,必须经过处理后方可排放,为此,德国沿机动车道均设有径流收集系统,城区所收集径流直接送至污水处理厂处理,高速公路所收集径流要进入沿路修建的处理系统处理后排放。一般采用沉淀后经氧化沟处理,再渗入地下的方式。



天灾无法避免,但可以通过有效的手段预防或将伤害降到最低。对于饱受洪水侵害的中国来说,这次的灾害也许是个警示,同时也是改善洪水防御系统的契机。


最后,一起来看一个“最牛消防车趟过比车还高的洪水救人“”的视频,向灾难中勇敢的救援人员致敬!


(本文由开元网转载整理自网易新闻,原编辑穆昱 /海外网)

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