北京進(jìn)入主汛期。幾場降雨過后，西城區(qū)什剎海街道油漆作胡同5號院卻始終保持著干爽，從前占地的防汛沙袋、連片的水洼都消失了。這些實(shí)打?qū)嵉淖兓潜本┙ㄖ髮W(xué)城市雨水系統(tǒng)與水環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的師生們，用一場“微手術(shù)”換來的。
深耕城市雨洪控制與海綿城市研究近30年，實(shí)驗(yàn)室在城市內(nèi)澇防治、風(fēng)險預(yù)控預(yù)警、雨水資源化等領(lǐng)域產(chǎn)出了系列硬核成果，為北京安全度汛筑起科技屏障。
精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)多種極端降雨場景 實(shí)驗(yàn)室位于北建大大興校區(qū)，300平方米的人工降雨大廳貫穿三層，700多個降雨噴頭同時啟動后，大廳秒變“水簾洞”——從毛毛細(xì)雨到超百年一遇的特大暴雨，多種極端降雨場景都能精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)。“最大雨強(qiáng)可達(dá)每小時200毫米。”實(shí)驗(yàn)室主任、北建大副校長李俊奇說。
大廳里，實(shí)驗(yàn)設(shè)備都瞄準(zhǔn)防汛痛點(diǎn)。多條城市道路被搬進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，通過調(diào)整人工降雨參數(shù)，能模擬降雨后路面匯水流速、水深分布等，測算不同場景下行人涉水安全閾值、車輛通行風(fēng)險臨界值。
“我們做過一項(xiàng)安全實(shí)驗(yàn)，研究行人分別在坐姿、站姿時涉水的穩(wěn)定性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大多情況下，坐著比站立更易被沖走。”李俊奇說。基于這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，團(tuán)隊(duì)得出的內(nèi)澇風(fēng)險閾值也正協(xié)助有關(guān)部門，細(xì)化北京重點(diǎn)易澇點(diǎn)的風(fēng)險等級，為防汛預(yù)警、應(yīng)急預(yù)警調(diào)度等提供支撐。
隔壁的山洪沖毀建筑實(shí)驗(yàn)平臺上，一棟房屋模型在此安家。李俊奇介紹道：“房屋模型前面有一個大容量蓄水池，可以瞬間釋放極端‘山洪’。我們在房屋模型上布設(shè)了傳感器，實(shí)時監(jiān)測水流沖擊力、墻體應(yīng)力應(yīng)變等，從而測算房屋在山洪沖擊下的坍塌臨界條件，為北京山區(qū)山洪避險標(biāo)準(zhǔn)提供核心數(shù)據(jù)支撐。”
摸清胡同小院積水“病根” 每年汛期都是師生們最忙碌的時候。目前，他們正在北京開展持續(xù)的雨洪治理與微更新服務(wù)。
“油漆作胡同5號院是一座歷史悠久的住宅大雜院，從前只要一下雨就會連片積水。居民出門得踩著磚頭走，墻根返潮、墻皮脫落等問題嚴(yán)重。”實(shí)驗(yàn)室副主任宮永偉回憶，“連續(xù)幾個夏天，大家?guī)еO(jiān)測設(shè)備在小院蹲守，完整記錄下了多場降雨的匯水路徑、積水點(diǎn)位和自然退水時長，目的就是因地制宜出方案，讓小院像海綿一樣暢快呼吸。”
為了讓雨水有序匯集、排放和利用，師生們把凹凸不平的地面換成了實(shí)驗(yàn)室的生態(tài)透水磚，從源頭削減了超80%的地表徑流；院里涼亭四角處嵌入了微調(diào)蓄空間，搭配鵝卵石鋪成“明水暗流”景觀。“大雨時先存水再有序?qū)牛褞椭≡嚎高^多場強(qiáng)降雨考驗(yàn)。”宮永偉補(bǔ)充，小院內(nèi)還設(shè)有多處雨水收集、過濾設(shè)施，居民可以用回收的雨水澆花、沖院子。
不止這方小院，團(tuán)隊(duì)有關(guān)源頭減排、管渠排放、超標(biāo)蓄排的方案和經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)在北京中心城區(qū)、城市副中心的海綿城市建設(shè)中應(yīng)用。
“六位一體”筑牢防汛屏障 雨洪控制與海綿城市研究，只是實(shí)驗(yàn)室的研究方向之一。除了人工降雨大廳，實(shí)驗(yàn)室還建設(shè)了雨水管道實(shí)驗(yàn)區(qū)、水生態(tài)實(shí)驗(yàn)室和分析測試平臺等，正在圍繞污水資源化、城市節(jié)水系統(tǒng)優(yōu)化等核心方向開展研究。
圍繞“平急兩用”雨水多功能調(diào)蓄設(shè)施，實(shí)驗(yàn)室在校園內(nèi)的易澇點(diǎn)和閑置場地，打造了兩處露天花園——生物滯留池和綠色滯澇池。“滯留池能通過土壤、植物的綜合作用凈化徑流雨水。滯澇池可調(diào)蓄中大降雨徑流雨水，發(fā)揮削減外排徑流峰值流量、控制徑流污染等功能。”實(shí)驗(yàn)室教師張偉介紹。
兩處露天花園的填料篩選、植物選配等工作都由學(xué)生自主完成。記者在現(xiàn)場看到，池子里種滿了狼尾草、萱草、馬藺等耐淹又耐旱的植物。實(shí)驗(yàn)室教師王文亮正帶領(lǐng)學(xué)生在這里測試不同植物對路面雨水峰值流量控制和對污染物的凈化效果。
“氣候變化導(dǎo)致極端降雨頻發(fā)，洪澇防御、汛期控污、雨水資源化、生態(tài)保護(hù)需要統(tǒng)籌研究。”李俊奇表示，目前，實(shí)驗(yàn)室已建成“滲、滯、蓄、凈、用、排”六位一體的城市雨水技術(shù)體系，將持續(xù)聚焦首都防汛需求，推動更多科研成果走出實(shí)驗(yàn)室。
來源：北京日報
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