洪水風險緩解和水資源管理規(guī)劃設計 | 張珈珩，武漢紡織大學

獲獎作品信息

作品題目：重構(gòu)綠色城市——“基于自然的解決方案”：洪水風險緩解和水資源管理規(guī)劃

參賽作者：張珈珩

指導教師：Sunantana Nuanla-or

畢業(yè)院校：武漢紡織大學

作品選題確為城建規(guī)劃領域的熱點區(qū)域之一，參賽者對武漢南湖進行深入調(diào)研,估算雨季南湖發(fā)生洪澇災害的必然性，探究導致洪澇災害頻發(fā)的具體原因，并提出解決湖泊洪泛的景觀規(guī)劃設計策略。解決問題方案的策略分別是“海綿城市方法和綠色基礎設施”、“ 國土空間規(guī)劃”、“水管理”，內(nèi)容表述清楚、邏輯、規(guī)范，一目了然。

——2021LA先鋒獎評審人評語 / 章衛(wèi)軍，宜水環(huán)境科技（上海）有限公司  總經(jīng)理

結(jié)構(gòu)完整，成果新穎。但對于南湖問題的判斷還不夠深入。

——2021LA先鋒獎評審人評語 / 趙楊，北京雨人潤科生態(tài)技術(shù)有限責任公司  總經(jīng)理

? 張珈珩

? 張珈珩

項目簡介

許多城市在雨季相繼出現(xiàn)瞬時洪澇現(xiàn)象，暴雨發(fā)生后，城市交通系統(tǒng)、網(wǎng)絡信息系統(tǒng)、醫(yī)療基礎設施和城市安全系統(tǒng)都受到了嚴重的影響。本項目對武漢南湖進行深入調(diào)研，分析其洪澇災害發(fā)生的的可能性，探究導致洪澇頻發(fā)的具體原因，并提出解決湖泊洪泛的景觀規(guī)劃設計策略。從而提高城市抗風險能力、增強城市洪澇適應性能力和提升災后恢復能力，有效緩解城市內(nèi)澇、減少損失、恢復區(qū)域生態(tài)環(huán)境。合理規(guī)劃空間結(jié)構(gòu)能夠最大化釋放濱湖空間，使湖岸線生態(tài)效益顯著，并考慮到初雨污染的可能。最終提出強大的三個戰(zhàn)略作為支撐城市湖泊應對暴雨天氣而引發(fā)的城市洪水的強有力工具。策略分別是“海綿城市方法和綠色基礎設施”、“ 國土空間規(guī)劃”、“水管理” 。

城市洪水是全球范圍內(nèi)發(fā)生最為常見的自然災害之一。據(jù)統(tǒng)計，1975年至2000年，全球共有17萬人因洪澇災害失去生命。僅在2012年，洪澇就造成全球3240萬人流離失所。2020年中國洪澇災害受災人數(shù)達到6346萬。數(shù)字觸目驚心，可見其危害。

據(jù)報道“2016年武漢遭遇暴雨天氣，城市積水嚴重，尤其在南湖地區(qū)水勢不退，險情連連。十萬多名群眾正處在被積水圍困的狀態(tài)。” 2021年5月10日，星期日，武漢再次遭遇特大暴雨，南湖區(qū)街道和住宅積水泛濫。洪水沖擊性危害、澇水覆蓋性危害都表明城市洪澇災害所造成的影響已經(jīng)是一個直觀的、令人焦慮的威脅。

詳細說明：

▼武漢歷年來洪澇災害新聞報道及現(xiàn)場拍攝? 張珈珩

▼武漢洪澇歷史及湖泊洪澇災害分析? 張珈珩

武漢地處江漢平原之巔，水源豐富，長江流域和166個湖泊共同構(gòu)成了城市的水網(wǎng)系統(tǒng)。但流域面積卻在逐年減少，1988年至2015年間，南湖共流失濕地1563平方公頃，消失的湖泊轉(zhuǎn)為工地，堅硬的地表加劇了該地區(qū)的洪水風險。

▼南湖湖泊面價消失變化及土地利用分析? 張珈珩

查閱資料與新聞，并使用GIS分析得出南湖片區(qū)匯水范圍及地勢條件。最終總結(jié)出南湖地區(qū)容易發(fā)生洪水的原因，分別為“水系消失導致河流排水能力弱；填湖占地導致湖泊蓄水能力差；容納雨水的綠色空間少；城市韌性地帶缺失?！鼻医?jīng)過現(xiàn)場勘察調(diào)研，發(fā)現(xiàn)多地駁岸空間屬于垂直式硬質(zhì)駁岸，這大大阻礙了南湖消解雨水的能力。

▼南湖片區(qū)GIS數(shù)據(jù)分析及現(xiàn)場調(diào)研? 張珈珩

南湖流域流域面積37.44平方公里，藍線控制水面面積7.67.4平方公里?；?GIS 和 Google Earth 分析，估計了流域的綠色和硬表面區(qū)域。為測算最大降雨時湖泊的蓄洪能力，以2016年最大降雨量582.5 mm為峰值降雨數(shù)據(jù)，計算各區(qū)域的蓄水量，得出南湖匯集雨水總量約1213萬立方米至湖泊流域，預計此時南湖容量可達約3382萬立方米，遠遠超過南湖最大湖泊容量約2909萬立方米，因此至少會產(chǎn)生473萬立方米的積水無法在南湖消散。

▼估算將于達到峰值時南湖承水量? 張珈珩

策略 1：海綿城市方法和綠色基礎設施

首先，參考南湖最大湖容、水域面積、高峰降雨量、集水區(qū)綠硬面積、入湖排水量等相關數(shù)值，得出南湖高峰期需要容納的水量 預測降雨量，并計算出南湖無法消散的降雨量。然后通過對植被土壤最大蓄水能力的分析來衡量該區(qū)域所需的綠化面積。最后，我們可以利用綠地的滲透和蒸發(fā)來驅(qū)散雨水。該項目的目的是利用綠地的滲透和蒸發(fā)來消散雨水。

▼概念愿景及戰(zhàn)略分析圖? 張珈珩

策略 2：國土空間規(guī)劃

倡導改變當?shù)乜傮w規(guī)劃。重新評估土地使用權(quán)，重塑綠色城市。該策略的靈感來源于 James Corner團隊提出的“土地置換”原則 （即去密集化理論）這一戰(zhàn)略從規(guī)模上看可能顯得激進而不現(xiàn)實，然而，該舉措的實施有可能實現(xiàn)一種新的和更綠色的城市主義形式。在洪水易發(fā)地區(qū)實施去致密化策略（去致密化意味著釋放最低的地形區(qū)域，為支持洪水管理策略提供空間），以創(chuàng)建綠色基礎設施項目：雨水蓄水“海綿”。最大限度地利用南湖綠色基礎設施戰(zhàn)略。規(guī)劃是通過將湖邊低矮老舊住宅區(qū)搬遷到遠離湖泊和地勢較高的地區(qū)，增加南湖的可浸面積。這一策略將有效緩解暴雨期間的洪水，并為綠色基礎設施騰出足夠的空間。

▼概念愿景及戰(zhàn)略分析圖? 張珈珩

策略 3：水管理

基于自然的解決方案（簡稱 NBS）是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和解決全球環(huán)境治理問題的關鍵工具。NBS 是一種綠色解決方案和方法，既基于自然，又有效促進經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展。該策略的實施專注于南湖水管理，連接河流和線性公園，同時拓寬和軟化河岸，實現(xiàn)湖水循環(huán)，加速湖水凈化，從而形成一個動態(tài)的、適應性強的、高度多樣化的防洪生態(tài)系統(tǒng)。

▼概念愿景及戰(zhàn)略分析圖? 張珈珩

這三種策略在武漢南湖的抗洪適應性景觀規(guī)劃設計中共同應用，體現(xiàn)了其強大的生態(tài)服務功能。湖邊的軟化設計，既可以滿足強降雨時防洪的需求，又可以滿足該地區(qū)居民對公共開放空間的需求。

▼概念設計總平面圖? 張珈珩

選取南湖花溪公園作為詳細設計的一部分，經(jīng)過多次實地勘察，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域是一個硬質(zhì)駁岸開放式公園，很多居民來此游憩；GIS圖像顯示該地區(qū)地勢相對較低，容易發(fā)生洪澇。周邊非建設高層住宅，有3棟僅7層高的老舊居民樓和2棟簡易別墅；北側(cè)設有排污口，水質(zhì)環(huán)境較差。將三個策略共同運用于該區(qū)域，經(jīng)過重新設計后，豐富的湖岸空間給人們帶來不同的空間感受，展現(xiàn)了更高的生態(tài)價值。

▼細節(jié)設計總平面圖及策略運用分析? 張珈珩

材料——該地區(qū)道路路面均采用透水材料，底墊面多為砂礫石墊層，減少了降雨時地表徑流，豐富了底墊面的含水量，增加了地下徑流。

技術(shù)——場地內(nèi)構(gòu)筑物、景觀廊道、透水路面、濱水駁岸的施工工藝均符合透水性和穩(wěn)定性標準。

▼場地標高及施工工程細節(jié)分析? 張珈珩

植物——改造后的濕地公園更加生態(tài)，豐富的水生植物有助于增強湖泊自身的水循環(huán)，有效適應季節(jié)性降雨，增加區(qū)域的入滲率和蒸發(fā)擴散。

生物多樣性——更自然的生態(tài)環(huán)境可以更好地作為動物的棲息地，增加動物的種類。更清潔的湖泊環(huán)境有助于水生植物的生存并豐富生物多樣性。

▼生物多樣性? 張珈珩

濕地生態(tài)凈化技術(shù)——該區(qū)域濕地設計具有凈化功能，考慮到淹沒的水會造成首次降雨的區(qū)域污染。研究表明，水生植物葉根、水生生物、微生物、卵石和淤泥在生態(tài)邊緣改造中可以起到凈化初雨、創(chuàng)造具有生態(tài)服務系統(tǒng)的水環(huán)境。

▼濕地凈化機理? 張珈珩

▼階梯濕地初雨凈化? 張珈珩

模型——該模型展示了湖岸空間與陸地空間相交的階梯式生態(tài)駁岸。

▼階梯駁岸模型? 張珈珩

互動性——將駁岸剖面施工圖拓印到椴木板及亞克力板上，巴克球表示水流，演示洪水發(fā)生及湖泊駁岸應對方法。該互動模型不僅可以展示駁岸空間的施工細節(jié)，還能夠幫助更多人了解和生態(tài)駁岸在減輕城市洪水和清理初期雨水污染方面的積極意義，兼具教育功能。

▼生態(tài)駁岸模型意義解讀? 張珈珩

教育性——互動模型幫助學齡前兒童在玩耍的過程中感知自然，同時吸引孩子們的學習興趣與探索自然的求知欲，起到設計創(chuàng)意的引導意義。

▼互動模型吸引孩子們的興趣? 張珈珩

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