亚洲 5000 年历史的梯田如何启发现代防洪

文摘   2024-08-23 12:30   美国  

在亚洲,许多现代公园、屋顶和河岸的设计正在模仿历史悠久的农业形式来帮助城市吸收、容纳和净化雨水。

上世纪80年代,在曼谷长大的沃拉科姆最难忘的时刻之一是在家门前乘坐父亲建造的一艘小船在洪水中玩耍。现在已经成为泰国首都的景观设计师沃拉科姆回忆道:“我很高兴我不需要去学校,因为我们不知道怎么去学校。”

1983 年曼谷洪水期间,沃拉科姆和她的兄弟在她父亲制作的船里玩耍

但近 30 年后,洪水从一段有趣的童年回忆变成了一场灾难。2011 年,洪水席卷泰国大片地区并涌入曼谷,沃拉科姆和她的家人以及曼谷数百万其他人都“流离失所,无家可归”。这是该国几十年来最严重的洪灾,全国性的灾难持续了三个多月,造成800 多人死亡。科学家后来将洪灾归咎于人类温室气体排放导致的降雨增加。

这场灾难深深地震撼了沃拉科姆,她认为是时候利用自己的专业知识为家乡做点什么了。她创立了自己的景观设计公司 Landprocess,该公司在过去十年中设计了低洼城市及其周边的公园、屋顶花园和公共空间,帮助当地居民提高抵御洪水的能力。

到目前为止,她最有趣的设计也许是一个巨大的、充满自然气息的大学屋顶,其灵感来自于梯田——一种在亚洲已经延续了大约5,000 年的传统农业形式。

梯田已有数千年的历史,在中国、日本、泰国、越南和菲律宾等许多亚洲国家都有

泰国中国其他亚洲国家都容易受到气候影响。中国今年遭遇了有记录以来最多的洪灾,而泰国农民则面临气候变化导致的高温、干旱和洪灾

沃拉科姆设计的大学屋顶是亚洲一种更广泛趋势的一部分,即建筑师从该地区的梯田和其他农业遗产中寻求灵感,以帮助城市社区减少内涝和洪水。

“关于气候变化未来问题的答案,很多实际上都存在过去,”沃拉科姆说。

在曼谷北部的法政大学,一层层小稻田沿着的绿色屋顶从楼顶开始层层叠叠往下延展,用于在校园里收集雨水并种植粮食。

泰国曼谷法政大学的绿色屋顶旨在防洪、降温并种植农作物

建筑周围有四个水池,用于收集和储存流下的水。在干燥的日子里,这些水会利用屋顶太阳能电池板产生的清洁能源用水泵抽回高处,用于灌溉屋顶的稻田。

当屋顶于 2019 年建成时,它成为了亚洲最大的城市屋顶农场,总面积为22,000 平方米,其中7,000平方米用于有机农业。

法政大学的屋顶农场设有梯田式梯田,用于种植有机作物

据沃拉科姆估计,与混凝土设计相比,绿色屋顶可以减缓径流(流到地面的过量雨水,这是曼谷的一个大问题)约20倍。她表示,在曼谷出了名的炎热夏季,它还可以将建筑内的温度降低2-4摄氏度。

梯田是一层层的稻田,通常由小农沿着山丘和山脉开辟,以最大限度地利用土地。梯田分布在许多亚洲国家,包括中国、日本、泰国、越南和菲律宾。梯田的起源可以追溯到5,000 多年前的中国长江流域。

虽然梯田的形状和大小各不相同,但所有梯田都是按照自然等高线建造的,这意味着每一层的海拔高度都相同。这一壮举使梯田能够收集和储存雨水,并利用雨水滋养土壤和农作物。有些梯田,如中国南方哈尼族梯田,俯瞰河流,使分层的土壤减少、减缓和净化从山顶冲下的多余雨水,然后再流入山谷。

北京大学园林设计学教授、中国“海绵城市”概念的提出者俞孔坚表示,这种由小规模农民世代传承下来的本土技术,在应对暴雨方面可以极大地帮助亚洲城市。

中国城市和亚洲许多其他城市一样,都属于季风气候,其特点是夏季多雨,冬季干燥。余教授说,这些城市一天之内的降雨量可达年降雨量的三分之一,即300-500毫米。他认为,如此大的暴雨意味着,防洪措施需要以经过数千年考验和验证的本地化适应方式为基础。

梯田是俞孔坚海绵城市理论的支柱之一,该理论呼吁城市利用土壤和绿化,而不是钢铁或水泥来解决洪水和过量降雨问题。据他介绍,雨水应该在源头吸收和保留,减缓其流速,然后适应其最终流向。俞孔坚说,梯田可以从源头缓解洪水。

自1997年以来,他在中国各地设计了500多个以梯田为特色的“海绵城市”项目。研究表明,其中一些项目正在带来令人瞩目的影响

例如,2014年在俞孔坚的故乡金华建成的燕尾洲公园,有一个类似梯田的堤岸,上面种着可以适应水下环境的草。2019年的一篇论文发现,与混凝土堤岸相比,这种“海绵状”堤岸可以将公园的年最高洪水水位降低63%。

金华的燕尾洲公园有一个类似梯田的堤岸,堤岸上种植着能够适应水下环境并减少洪水的草类

此类设计还可以过滤经常被污水、化学物质和其他污染物污染的洪水。俞孔坚的另一个项目在上海后滩公园一块曾经污染严重的土地上,这里曾是工业废物填埋场。俞孔坚在2019 年的一篇论文中报道说,自 2009 年建成以来,公园每公顷土地(也采用了俞孔坚设计的梯田元素)每天可净化 800 吨重污染水,这来自于俞孔坚多次现场测试后的数据。该论文称,公园里的水现在符合中国的三类水标准——清澈到鱼类可以生存。

上海的后滩公园建在以前被污染的场地上,也具有类似梯田的特征,有助于净化污水

梯田风潮也在越南兴起。河内 H&P Architects 公司创始人兼首席建筑师Doan Thanh Ha 自 2009 年以来将传统农业智慧与环保建筑设计相结合。他的作品包括一栋三层住宅,屋顶采用梯田设计,主人可以在上面种植农作物;还有一栋低成本的竹制浮动房屋,贫困家庭可用来抵御洪水和海平面上升。

Doan说,越南的梯田是当地知识的一个例子,它体现了对自然法则,特别是水的法则的深刻理解。这种当地知识还可以在帮助现代社会维持生物多样性和生态系统以及应对气候变化方面发挥“重要作用”。

俞孔坚对此表示赞同。例如,随着全球变暖给欧洲带来更猛烈的降雨,梯田的利用甚至可以移植到伦敦这样的城市,他说。“任何斜坡或倾斜的表面都可以变成充满自然气息的梯田来吸收雨水。”

在许多地方,季风降雨越来越猛烈,台风破坏力越来越大,海平面不断上升。一些城市,如雅加达胡志明市,也因地下水流失和建筑物重量而迅速下沉

中国苏州西交利物浦大学城市规划与设计教学研究员类延辉说,在许多这样的城市,雨水无法渗透到铺装路面,这意味着下面的土壤没有机会吸收和储存雨水,从而为自然水循环系统做出贡献。此外,类教授表示,一些城市的排水系统没有将雨水和污水分开,在暴风雨期间,排水系统很容易超载和溢出。2012 夏天,也就是泰国发生特大洪灾的第二年,北京遭遇暴雨袭击,18 小时内降雨量达到创纪录的 460 毫米。此次洪灾造成79人死亡,经济损失约 16亿美元。

这场危机标志着一个分水岭。“此后,中国开始正视城市雨水排放和防洪,”中国西南地区重庆大学城市防洪教授邵知宇说。

2014年,中国正式将“海绵城市”概念作为国家项目,次年选定16个城市作为“试点”,试行该模式。这些城市包括重庆,这是中国中部一个拥有3200万人口的山区特大城市。

邵知宇说,“我们过去认为我们应该控制洪水。但现在我们意识到洪水是无法控制的,只能适应,因为自然的力量太强大了。”

邵教授拥有工程学背景,她的团队负责设计重庆一个“海绵状”新河滨地区。该地区包括斜坡上的植物梯田。“该设计的最初目的是在雨水流入河流之前对其进行净化,但只要降雨量不是太大,它也能够降低洪峰水位。”

对于曼谷的沃拉科姆来说,梯田让人想起她的祖先几千年来与水和季节变化和谐相处的简朴而又适应性的生活方式。

雨水曾经是泰国人欢迎的事物,因为雨水滋润土地,使水稻生长,“但我们正在把世界上最好的农业区变成你能想象到的最糟糕的城市,那就是曼谷”,她说道。

这座海拔 1.5 米的城市拥有 1100 万人口,人均公共绿地面积仅为 7平方米,是亚洲人均绿地最少的城市之一。30年来,这里从未新建过一座公共公园,直到 2017 年,占地4.5 公顷的朱拉隆功百年纪念公园(也是由沃拉科姆设计,以防洪为核心)开放。

公园以三度倾斜建造,这样可以将最高点的雨水汇入蓄水池。公园总共可以容纳450 万升的水,大约相当于 1.5 个奥林匹克标准游泳池的水量。

沃拉科姆说:“增强城市复原力是我们生存的唯一途径。”

随着以自然为基础的解决方案(体现为“绿色”基础设施,如梯田式河岸、城市公园、树木绿色屋顶)受到人们的关注,人们开始争论这些解决方案是否真的能够比水坝和管道等更传统的“灰色”基础设施更好地应对越来越猛烈的风暴。

香港理工大学工程学教授王宇宏认为,绿色基础设施如果应用于适当的地区,可以成为灰色基础设施的“有意义的补充”。

他说,以梯田为基础的设计可以造福诸如香港这样的山区城市,因为雨水可以迅速冲刷陡峭的山坡。

香港以从太平山顶俯瞰城市丛林而闻名,香港修建了一条巨大的混凝土隧道,拦截岛中部的雨水并将其排入大海,以防止下方的市中心被淹没。

“但这种雨水收集方法成本高昂,”王先生指出。该项目于 2012 年完工,耗资近39 亿港元。“如果我们仿效梯田的原理,我们可以用不同的方式将雨水保留在半山腰,比如修建雨水花园。对许多城市来说,这是一种更经济的方法。”

不过,他补充道,这个想法在某些地方可能成本过高、技术难度过大、排放过大,比如那些需要在地面建造混凝土结构来模拟斜坡的地方。

事实上,为世界上最密集的城市引入任何形式的绿色基础设施都并非易事。王先生表示,亚洲城市结构紧凑,“因此很难找到足够大的空间来充当‘海绵’来吸收洪水。”

王先生说,更有效的方法是建造大型地下水库来储存雨水,就像香港东京所做的那样。他和他的团队还在研究一种解决方案,让城市利用“多孔”铺路石将雨水储存在道路下。

但地下储水池等“人工设施”也有缺点,类延辉教授指出:“它们是孤立的,对于建立与梯田相同的自然雨水回收系统没有太大帮助。”

邵知宇说,对于每三到五年一遇的强降雨,绿色基础设施在平抑洪峰水位方面可以发挥明显作用。“但对于更严重的风暴,比如十年或更长时间一次的风暴,我们仍然需要依靠灰色基础设施,比如城市排水、泵站和防洪闸,”。

不过,邵教授指出,海绵城市基础设施还可以与其他机制相结合,以减少洪水。例如,系统的城市规划可以将洪水从几条主要道路转移到不太重要的道路上,这样城市在洪水期间仍能发挥基本功能,特别是救援任务,她补充道。

对于俞孔坚教授来说,海绵城市的概念并不是完全拒绝灰色基础设施。他说,城市应该优先使用绿色基础设施,“但如果真的做不到,那么我们可以使用管道”。

然而,除了有关绿色或灰色基础设施的讨论之外,许多人一致认为,城市需要借鉴祖先的经验来适应自然世界及其变化。

俞教授说,人类不应该惧怕洪水,而应该“与水为友”,在更加难以预测的气候条件下继续前行。这意味着城市应该重新设计低洼地区,比如将其改造成梯田湿地,以便在暴雨期间安全地淹没这些地区。此举不仅可以在自然灾害期间保证城市核心功能的安全,还可以建立自然的雨水回收系统,这是当今城市混凝土丛林所缺乏的。


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