国际城市洪涝观察系列之二 | 哥本哈根暴雨管理规划实践与启示
【信息来源:cityif】
【信息时间:2021-07-22 阅读次数: 】
一、哥本哈根气候及降雨特点
哥本哈根是丹麦首都、最大城市及最大港口,同时也是丹麦政治、经济、文化和交通中心,世界著名的国际大都市。
哥本哈根属于温带海洋性气候,四季温和。夏季平均气温最高约为22℃,最低约为14℃,冬季的低温约在0℃左右。全年降雨量平均,夏、秋两季较多,年降水量450-750毫米。总用地面积约97平方公里,哥本哈根市区人口约60万,哥本哈根首都大区人口约150万。
图1 2020年丹麦年平均降雨量示意图
(图片来源:DMI及安博集团)
近年来,随着气候变化和海平面上升,丹麦大暴雨发生频率明显增加。根据丹麦气象局(DMI)数据,1991年-2020年丹麦年平均降雨量约759.1毫米,2011年-2020年约781.6毫米。其中,2020年丹麦降雨量约773毫米,发生暴雨(30分钟内降雨超过15毫米)的天数为18天。
二、规划背景
2010年8月-2011年8月哥本哈根连续遭遇了三次大暴雨事件,造成了严重的内涝积水影响。其中最严重的是2011年7月2日特大暴雨,该暴雨是自1986年至今哥本哈根遭遇的最大暴雨事件,全市大面积区域遭受严重内涝积水灾害侵袭,暴雨淹没了城市中心区域大部分的城市街道和地下空间。此次暴雨24小时平均降雨量达30-90毫米(北京2012年“7·21”特大暴雨24小时平均降雨量约190毫米),部分地区的降雨量半小时达63毫米、2小时内降雨达150毫米,保险公司支付约8亿欧元赔偿暴雨造成的房屋和财产损失。
图2 哥本哈根2011年7月2日降雨内涝积水图
(图片来源:安博集团)
图3 哥本哈根2011年7月2日最大30分钟降雨示意图
(图片来源:DMI及安博集团)
图4 哥本哈根植物园及供热厂雨量站2011年7月2日10分钟降雨强度示意图(图片来源:DMI及安博集团)
哥本哈根市政府致力于建设一个更加绿色、可持续和具有活力城市,以满足生活在哥本哈根市民的未来生活需求。为此,哥本哈根市政府在上述雨情发生后重点推进了一系列气候适应相关工作,以解决暴雨造成的洪涝风险挑战,并分别于2011年及2012年制定完成《哥本哈根气候适应计划》和《哥本哈根暴雨管理规划》 ,以指导未来城市排水防涝工程建设。
图5 《哥本哈根气候适应计划》与《哥本哈根暴雨管理规划》
三、总体策略
哥本哈根暴雨管理规划总体策略以蓝绿措施为核心,相比传统方案进一步减少设施和管道建设,采用精细化、人性化的绿地和水域空间设计,合理组织城市地表径流,削减特大暴雨对居民生活的影响,更易于建设实施的同时创造了直接和间接社会经济效益。该规划将历时20余年建设实施,总费用约38亿丹麦克朗(1丹麦克朗≈1.03人民币),总体有以下6个步骤:
1.数据调研:基于内涝风险、价值影响以及可实施性,开展详细调研并建立数据库。
2.建模绘图:合理划分雨水汇集区,建立水文模型绘制内涝风险图,合理确定内涝积水治理优先序。
3.损益评估:评估和分析改造方案费用与维持现状的引起损失。
4.详细设计:将规划策略细化落实为各个项目的详细设计方案,并总结形成“暴雨管理措施工具箱”。
5.公众参与:积极开展公众参与,评估和吸纳受影响居民的实际需求。
6.经济分析:详细开展社会经济成本效益分析(CBA),高比例的蓝绿措施和最少的基础设施管道改造方案比传统方案要节省至少50%的费用。
图6 哥本哈根暴雨管理方案示意图
(图片来源:安博集团)
四、哥本哈根老城核心区暴雨管理规划建设实践
哥本哈根老城核心区位于哥本哈根市中心,该地区面临严重的城市内涝及海洋潮汐风险,同时建设改造困难突出。哥本哈根市政府以此区域为示范,开展了暴雨管理模式、城市内涝治理策略及防涝措施工具箱的综合应用实践,主要包含以下7部分内容。
图7 哥本哈根老城核心区位置示意图
(图片来源:安博集团)
1. 开展现状内涝风险评估
基于自然地理条件和详尽的数据资料,构建包括气象、地形、下垫面、河道水系、排水管网等信息的高精度水力模型,开展现状内涝风险评估,详细分析内涝积水成因。
图8 哥本哈根老城核心区现状内涝风险示意图
(图片来源:安博集团)
2. 构建宏观暴雨管理格局
根据现状内涝模拟评估结果及未来建设计划,在哥本哈根老城核心区结合现状河网、绿色廊道、主要交通干道等通道,布置“五指” 形式的大排水通道(行泄通道),形成引人注目而又极具互动性的宏观暴雨管理格局。
图9 哥本哈根老城核心区规划暴雨管理格局示意图
(图片来源:安博集团)
3.制定“蓝绿灰”规划综合实施方案
经研究,哥本哈根市政府决定采用高比例蓝绿措施和最少雨水管道改造的“蓝绿灰”方案,带来高质量的地面空间的同时,建设运维成本也将进一步降低,可采用的城市内涝防控措施也更加灵活,综合性的弹性设计方案使得市政基础设施和低影响开发技术得到良好融合。
图10 以中央蓄涝湖区、防涝街道和绿色储水道路为典型节点推进蓝绿措施实施(图片来源:安博集团)
4.建立暴雨管理措施工具箱
针对城市街道、绿地公园和广场等城市常见空间模式,技术团队提出8类暴雨管理措施形成“工具箱”,指引该地区内涝防控工程建设。需要重点说明的是,该“工具箱”将传统市政基础设施工程(灰)与绿化景观工程(蓝绿)充分结合,在充分尊重现状、避免大拆大建的基础上,通过精细化设计使得技术方案在满足排水防涝功能的同时,保障居民休憩和出行需求,并兼顾良好的景观效果,形成了一系列的城市内涝缓解措施,以指导具体项目规划设计方案制定。
图11 暴雨管理措施工具箱示意图
(图片来源:安博集团)
5.改造绿地、道路、广场等公共空间
由城市规划师、市政工程师、景观工程师和建筑师等组成联合工作团队,根据实施节点的实际情况,从“工具箱”中选择合理的技术手段,开展精细化设计工作改造绿地、道路、广场:进一步优化绿地和广场地面空间利用,形成景观宜人且兼具蓄滞功能的雨水花园;进一步优化道路竖向及路侧绿带功能,形成有组织的径流排放并就地存蓄和净化。
图12城市道路及广场改造方案示意图
(图片来源:安博集团)
图13 SØNDER BOULEVARD道路改造实景图
(图片来源:安博集团)
图14 绿色街道方案示意图
(图片来源:安博集团)
对于无中央绿化带的城市道路,可以通过改变道路横断面的坡向,建设V形的城市道路断面将传统街道改造为暴雨适应性街道。这种改变不仅减少了道路所占的空间,也增加了道路的滞水能力,更能够减少行人涉水,可以同时满足日常使用与应对极端暴雨天气的需求。
6.建设新型绿色街道
城市街道可利用精细化设计的城市街道竖向高差,划分出“安全通行路段”与“涝水淹没区”。行人、非机动车、机动车和其他交通出行方式沿着公共空间依次展开,充分利用街道空间在不同降雨条件下蓄滞雨水,同时也起到了良好的公众教育的作用。
道方案示
图15 V形街示 意图 (图片来源:安博集团)
7.其他改造措施
此外,该规划方案还包含有其他不同适用情景的改造措施,以供规划设计人员选择使用:将道路绿带改造为低洼绿地公园,无雨时可作为市民休憩场所,有雨时蓄滞雨水,免除翻建既有雨水管道工程;将现状的低洼坑塘改造为市民可达的多功能水岸公园,维持并改良了现状城市结构的基础上,既创造了生物栖息地、沙滩和多样化休闲空间,同时也可以在极端天气状况下,暂时容纳大量的涝水,保障周边区域免受内涝灾害。
图16 Saint JØrgens 湖改造方案示意图
(图片来源:安博集团)
五、借鉴与启示
1.转变传统排水防涝工程模式,体现“蓝绿为主、灰色为辅”的海绵城市建设理念
哥本哈根市政府的愿景是建设成为安全宜人城市的典范,具体要求之一便是要有效应对100年一遇降雨。因此哥本哈根市政府将原标准调整为“10年一遇降雨不出地面,100年一遇降雨条件下道路平均积水深度不超过10厘米”;同时,强调该系统建设要兼顾日常降雨需求,即在理想状况下,哥本哈根的排水防涝方案必须优先采用地表径流控制的综合措施,使得城市更加蓝绿交织,仅在无法允许地表径流的区域才会完全采用管道提标改造的方案。
我国在以往的排水防涝工程建设中,较倾向于优先采用新建防涝泵站及翻建雨水管道等“灰色”方式来应对排水防涝问题,对城市景观的营造和居民生活环境的重视程度不足。随着“自然积存、自然渗透、自然净化”的海绵城市理念日益增强,相关标准的持续提高及城市用地集约化要求提升,传统排水防涝思维模式应当迎来变革。
建议在今后的排水防涝规划设计工作中,遵循生态优先、以人为本的基本原则,进一步将自然水循环过程与工程措施有机结合,尊重现状条件,充分考量居民多元化诉求,以蓝绿措施为主、灰色措施为辅的建设方式,以更加精细化、更富设计感、更加多赢的技术手法,大幅缓解城市积水内涝问题的同时营造生态宜人的公共空间。
2.开展精细化成本效益分析研究,科学指导标准和决策制定
虽然哥本哈根每年因暴雨造成损失达6000万美元,而且根据未来气象预测,损失还将进一步升高,但大面积改造老城区的现状合流排水管网和建设大型地下管道的投资也非常高昂,同时全面开展排水防涝工程建设和改造也会带来巨大的经济压力。为了保障标准的科学性和决策的可实施性,哥本哈根市政府开展了较为全面、详细的社会经济成本效益分析工作。
一方面,为了合理制定防涝标准,哥本哈根市政府首先绘制了不同重现期的社会经济损益曲线,以实现最大净利润为原则确定了“100年一遇”的防涝标准;其次,根据哥本哈根地下室与城市道路的高程关系,并考虑汽车、自行车和行人的通行条件,提出“最大10厘米道路积水限值”要求。
图17 不同重现期下损益分析曲线关系图
(图片来源:《哥本哈根暴雨管理规划》)
另一方面,哥本哈根市政府认为无论从建设能力还是经济能力上考虑均无法短时间实现规划目标,为有效推进项目实施,该规划通过评估内涝积水程度、可实施性、内涝损失等因素,绘制优先实施流域分区图并确定规划实施优先序。
图18 哥本哈根100年一遇降雨内涝损失风险图(单位:丹麦克朗)(图片来源:《哥本哈根暴雨管理规划》)
建议国内城市借鉴学习哥本哈根工作经验,开展社会经济损益分析研究工作,不仅考虑工程投资、运行维护和拆迁安置等直接费用,也要将居民感观、景观效果、交通拥堵缓解、土地价值提升等间接影响考虑在内,以更加精细化、更加人性化、更加开放化的视角综合考量,为科学合理选取标准和政府部门决策制定提供有力支撑,进而引导城市健康有序发展。
3.充分发挥规划平台统筹作用,践行多方协作、公众参与工作模式
哥本哈根暴雨管理规划的编制采用了多元、复合、跨界的工作方法,组建了一支涵盖市政工程师、水利学家、信息技术专家、建筑设计师、规划师、生物学家、经济学家、景观设计师、当地居民、投资人和政府官员等在内的庞大工作团队,通过广泛性的团队协作和大量的公众参与共同完成该项工作。建议国内排水防涝规划设计工作过程中,充分落实国土空间规划体系管控要求,以规划综合实施方案为抓手,进一步统筹融合规划、设计、实施各阶段工作,加强全过程的公众参与程度和社会有关部门意见征求广泛度,避免孤立的思维方式和单一的技术方法带来的局限性,使得项目具备较强的可实施性的同时,更能满足绝大多数人的需求,集思广益共同谋划城市美好未来。
图19 哥本哈根暴雨管理规划编制团队协作示意图
(图片来源:安博集团)
参考引用 / Source:
1.《THE CITY OF COPENHAGEN CLOUDBURST MANAGEMENT PLAN》
2.《COPENHAGEN CLIMATE ADAPTATION PLAN》
3.Hvilshøj, S., Lund, A. A., Goring, N. H. M., & Lv, C. (2016). Copenhagen Cloudburst Concretization Plan, Danmark. Landscape Architecture Frontiers, 4(5), 54-67.
原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/LTbUkFw5hg2n9H7SE9ZB1A