从建筑的角度探寻洪涝灾害的解决方案

如今在城市里看海已经成为一种新的网络热搜词汇，2016年下半年的洪涝灾害已经成为自1998特大洪涝之后，波及范围最广，对人民群众生命财产造成最为严重损失的一次洪涝灾害。针对我国目前逢雨必涝，涝后必旱的情况，笔者将从建筑学的角度展开探索，对这一问题提出可行的解决方案。方案将从预防-治理-灾后重建三面进行阐述。 　　预防 　　截止2015年，据统计表明，我国九成以上的城市在城市建设中采取的是快速管排的城市排水模式，依靠下水管道，排水泵站等设施达到快速排出及末端集中控制的排水理念。而这一模式，往往遇到强降雨会因为管道规模等问题造成城市路面积水，因为单位时间径流量暴增超过湖泊河流的容纳上限而造成洪涝灾害，同时由于降水落到硬化路面并随着快速管排重新回到水循环圈内，降水没有得到有效的二次利用，这就造成了我国很多城市降水往往很充沛却常常在满足市民生活生产过程中显得捉襟见肘的现象。对此，加快“海绵城市”建设，改变城市排水理念变得迫在眉睫。 　　建设海绵城市的关键在于如何尽可能的提升城市海绵体的质量与规模。 　　目前比较常规的方法是扩大城市绿地面积，保护河滩湿地等制造生态滞留区。有研究表明，植被覆盖良好的地块与无植被覆盖的地块地表径流率相差能够达到98%以上，与此同时，除此之外城市绿地还是解决净化空气，城市热岛效应等环境问题的不二之选，同时也是市民生产生活过程中不可缺少的一部分。 　　其次，我国路面多数采用传统的沥青混凝土，透水性极差，在遭遇强降水的时候很容易造成城市内涝。透水路面与传统路面铺装想比，简单来说区别就在于单位面积里空隙密度（词条“密度”由行业大百科提供）以及大小。目前技术而言透水路面面临的最大问题就是由于结构密度和孔隙率等原因，透水路面适应范围比较窄，尤其不适合于车/人流量负荷高的道路，另外由于灰尘、天气等原因，透水路面投入使用久了会面临着空隙堵塞的问题导致透水效果变差。因此，加大对透水路面的研究投入势在必行。 　　第三点，扩大原有管排规模，兴建沟渠，水池，人工湖，净水厂等地表排水/蓄水/净化设施。减少大规模降水对自然河流湖泊的负荷的同时，储存降水并净化后二次利用，以达到有效率用的目的。与此同时，人工湖作为城市景观的重要一部分，对调节局部气候，改善当地生态平衡，提高当地居民生活质量也有着不可或缺的重要作用。 　　另外对于建筑本身而言，作为海绵城市的载体，建筑本身要突出一种全方位立体化的作用，建筑屋顶及垂直绿化，水塔及外墙排水，都是不可或缺的要素。本文以米兰垂直森林(BOSCO VERTICALE)为例。米兰垂直森林位于米兰市中心加里波第火车站附近，由博埃里工作室设计。米兰地处意大利北部，阿尔比斯山南麓，全年雨水充足，夏季多骤雨。垂直森林是由民居与植物相结合，会沿着外墙体、层层种下共730棵乔木、5000株灌木和1.1万株草本植物。这相当于1.1万公顷的绿色植被。垂直森林项目还会建造一个浇灌系统，使用回收水来维持树木的生长，建筑物还利用风能与太阳能，从而增加能源的自给。降雨被浇灌系统收纳的同时，穿过不同楼层间的“森林”，经由层层过滤最后汇集到人工湖中并循环再利用。对于这种理念我们要结合我国当地气候与生态类型有效的借鉴和探索，使之成为海绵城市中切实有效的一环。 　　最后，综上所述，与之配套的建设地下水蓄水装置，保护地下水源，从而形成完整的城市降水循环，达到合理“排水-蓄水-用水”的目的。 　　治理 　　我们可以通过建设海绵城市这一手段来预防城市内涝等灾害，然而世上没有万全之策，当灾害发生时，我们同样需要切实有效的方法来治理洪涝灾害，笔者在本文中将会从预装式防洪设施的角度进行阐述。 　　今年下半年刚开始的这一场大洪水，再次体现了人民子弟兵为人民的精神，在感动的同时我们发现各大媒体网站都被一个叫做德国防洪神器的东西刷了屏，网友对此毁誉参半。然而我们不得不承认的一点是，洪涝灾害相对于其他突发性灾害而言，它是可预见的，并且我们有一段缓冲时间来应对洪涝灾害。因此，针对这种情况，我们迫切的需要一种设施可以在这个缓冲时间内快速成效达到治理水患的目的。 　　目前，所谓的德国防洪神器这种装置不得不说是国际上比较通用的一种短时有效的防洪设施，而且我国也同样使用着与之类似的设备。笔者在本文中将这类设施大体分为两种，分别是拆装式和半固定（词条“固定”由行业大百科提供）式。 　　拆装式 　　拆装式顾名思义就是防洪墙可被随时拆卸组装，此处以网传德国抗洪神器为例。此种防洪墙墙板采用新型钢材，钢材强度（词条“强度”由行业大百科提供）刚度好，单位面积可承受4至5吨的洪水压力，并且具有可快速拼装，可调控高度，可与永久性防洪堤坝坎闸拼接等优点，平时防洪挡板可拆卸回收维护，使用时只需将固定构架嵌入河床之后进行组装即可，不会影响原有自然景观观赏。尽管这样，这项技术也同时有着很多问题存在，比如缝隙间漏水严重，适用范围小，仅适合于水势相对缓和，水位涨势慢的灾害地区，对于水势湍急水位上涨迅猛的区域防洪性能相对较弱。因此对于这项技术，我国在实际应用时，应当因地制宜，逐步完善相关使用守则及法律法规，结合我国国情进行使用推广。 　　半固定式 　　相对于可拆卸式的防洪墙，半固定式防洪墙顾名思义就是基础构架永久性固定在河道上，与永久性堤坝坎闸相连接，具有较强防洪能力的防洪墙。目前国内部分沿河沿江城市有采用此种防洪设施。本文以哈尔滨及上海为例。 　　在哈市所采用的“新型防洪墙”由桩基础、基础底梁、防洪墙及防洪钢闸板组成，其中桩基础、基础底梁固定在河床之中，地表防洪墙高度约六十厘米，对原有自然景观影响较小。防洪钢闸板每块尺寸为：长5米，高2米，重1.3吨，单位面积能够承受6顿洪水冲击，河岸周围有专门（词条“门”由行业大百科提供）的钢板储存仓库以备不时之需，洪涝灾害发生时，将钢板嵌入水泥基座中，平均安装一块钢板只需4分钟，缝隙之间用专用防水胶粘接，防止漏水。防洪墙顶高海拔121.20米，高出百年内最高水位 0.33米，加上活动钢板，防洪墙可超过松花江历史最高水位2.33米。 　　除此之外上海也不断改进防汛设施。2012年，上海市南外滩进行防汛墙改造工程，将此前的“上海南外滩水泥防汛墙”改进为 “玻璃防汛墙”。据2012年4月17日新华网报道，“玻璃防汛墙”由钢筋混凝土和通透式玻璃组合而成，玻璃厚度达到18毫米，既满足防汛挡水需要，同时方便游客坐在岸堤边欣赏老码头和江岸景色。 　　由此我们不难看出，不管是拆卸式的也好，半固定式的也好，都是利用了预装式建筑的方法，无论是防洪钢板或者各细部零件都是在车间厂房内完成，只需要在洪涝灾害来临时在现场组装即可。随着3d打印技术的日趋成熟，预装式建筑越来越成为一种趋势，我们要加大对新材料新技术的研究，增强防洪板抗腐蚀能力，增加单位面积抗压能力，减轻个体重量，扩大防洪挡板的适用范围以更好地应对湍急，水位高的流域，研究如何在不破坏当地景观条件下更好的突出防洪性能。 　　灾后重建 　　洪涝灾害对城市尤其是沿河沿江区域的破坏是显而易见的，在人民群众生命财产收到严重损害的时候，我们需要一个强有力的措施来进行灾后重建，安置灾民。在笔者看来，灾后重建的重中之重就是为灾民提供一个容身之所，目前国际社会上通用的灾后住宿设施无外乎帐篷与简易板房，其中各有优劣暂且按下不表。笔者接下来将针对我国国情及受灾区域(2016年洪涝灾害区域为例)，详细阐述集装箱住房在涝灾过后的重建过程中可以发挥的作用。 　　所谓集装箱住房也是活动板房的一种，具有拆装便捷，运输便利的优点的同时，相对于普通的移动板房，集装箱住房因为全部由钢材质构成，坚固耐劳，具有很强的抗震性与防形变能力。其次，集装箱严格的制作工艺使集装箱住房具有良好的密闭性，在防水防火防腐蚀（词条“防腐蚀”由行业大百科提供）等方面有着优秀的性能。最后由于集装箱住房基于标准钢材基础构架上，因此在空间组合搭配上有着更多的选择，可以衍生出功能更加丰富的空间，不再仅仅局限于居住功能。另外，集装箱住房的造价十分低廉，废旧集装箱回收费用大概仅需三到五千元不等，每个集装箱住房由车间工厂统一预装可以大大节省装修改造费用，并且在灾害发生后通过直接运输与简单地组合就可以立即投入灾民安置行动之中。 　　接下来我们看看我国洪涝灾害的多发区。 　　洪涝灾害做为我国最常见的多发性灾害，大约我国三分之二的国土都会遭到不同程度的损失，由图可见，我国洪涝灾害多发区主要集中在沿海与长江中下游地区，造成这种情况的主要原因是由于该地区年降水量大，台风降水集中。另外这些区域的人口稠密，一旦灾害发生，就会对该地区人民群众生产生活造成不可估量的损害。然而无独有偶的是，这些区域往往交通便利并且都有着发达的航运体系，无论是沿江航运亦或是沿海航运，集装箱都是不可或缺的重要物品，因此该区域有着储量充足的集装箱以及集装箱储存场地。在灾害发生后，通过发达的陆运以及航运，统一预装的集装箱住房可以在第一时间达到灾区，展开灾民安置工作。 　　集装箱住房作为赈灾物资的应用其实并不新鲜，例如2011年日本发生大地震与海啸之后，日本各地急需就在住宅，日本设计师吉村孝敬设计了一套快速廉价的名为ex-container的救灾集装箱住房项目。 集装箱住房在车间及工厂内预制生产 预制集装箱住房现场组合安装 灾民安置区全景一览 集装箱救灾房详图 　　在此之后，吉村靖孝将这些模数化集装箱运用到“bayside marina hotel”项目中，这完备的集装箱包含了全套预制室内设备和室外饰面，并能作为永久性建筑使用。集装箱尺寸为20英尺×20英尺，可以组合成集厨房、起居室、浴室和卧室空间于一体的住宅单元;而且这个可以永久使用的建筑价值仅60,000 USD，面积达60平方米。另外，建筑师还设计了一种两层的变体，以适应面积更小的基地。这个设计还有另外一个更大的目标，那就是在利用现有材料的同时保持社区间交流的敏感性。 　　由此，我们不难看出，集装箱住房在救灾安置过程中可以发挥的巨大潜力，并且与此同时，相对于传统的帐篷，移动板房等一次性救灾设施，集装箱住房在后期通过重新设计，组合利用，也可以起到对当地经济恢复发展的带动作用。对此，我们在借鉴的同时，也要针对国情，具体情况具体分析，在救灾过程中灵活运用集装箱住房，妥善安置灾民，并通过设计师的思考和工作让集装性住房发挥出救灾安置以外的价值。 　　以上就是笔者对于目前正在发生的洪涝灾害，以一名建筑师的角度对灾害预防-治理-灾后重建的过程展开的思索。