历史文化街区可持续性排水系统设计研究

张易 杨子奇

关键词：江南水乡 可持续性 排水系统 湖州港廊古街 历史文化街区

引言

可持续性发展目前已成为城市规划与建设的一个主要方向，合理地应用可持续性排水系统，有利于促进历史文化街区可持续发展的具体化。如今中国传统历史文化街区的发展进程，由于忽略历史保护、政策不够健全、文化内涵不够升入等问题的发生，我国大量的历史文化街区遭遇了文化的流失及破坏。

一、可持续性理念将成为历史文化街区更新发展的重要方向

（一）历史文化街区的可持续发展战略

可持续性发展是指更好更长远的发展，同时也是人类关于自身发展得来的一种战略。在1922年巴西召开的《环境与发展大会》上，“可持续发展战略”一词第一次进入大众视野，也让世界各国普遍接受了这一发展战略。随着时代的发展，着手于历史文化街区的保护计划成为了传统文化传承中的重要任务之一，在近些年发展过程中，有关于历史文化街区传统文化保护这一方面已开始逐渐完善，越来越多的人将重心放置于历史文化街区更新这一块上，如何做出正确的更新发展也是近几年一些学者重点研究的方向。

（二）可持续发展战略下的水资源循环

可持续发展下的历史文化街区，应摒弃与自然相违背的内容，注重于与生态环境互相统一。那么与自然环境息息相关的水体保护，成为了历史文化街区可持续发展下的重点。可持续性排水的核心为城市的生态系统，目的在于保护并改善当地的水质。其通过多目标的发展形式，将历史文化街区内的水资源进行一系列良性的循环发展。

二、传统制度下排水系统与可持续性排水系统

（一）合流制排水系统与分流制排水系统

在近代过度开发的影响下，水资源已成为城市公共发展中的重要因素之一。一个功能完善的排水系统，不仅能防止暴雨洪涝，还能处理污水，有效地保护水资源。如今城市建设迅速发展，传统的排水系统已无法很好地将水资源利用最大化，这也是城市排水系统所处的一个较大困境。传统的排水系统简单来说可以分为合流制排水系统、分流制排水系统、混合排水系统。合流制排水系统作为较早出现的排水系统，以其造价低廉、占地面积小、处理迅速等特点，为大部分城市建设所利用。而其使用久之后容易堆积污水从而增加污水处理难度的缺点，也与我国崇尚环保的理念背道而驰。分流制排水系统与合流制排水系统最大的区别在于从原来单一的管道转变为分别处理雨水和污水的多轨式管道，也从根本上解决了处理污水所带来的费用和污染。但分流制排水系统也存在着一些较为致命的问题：1.由于采用多轨式管道设计，容易出现雨水与污水的交叉，产生二次污染。2.雨水未经净化处理，会污染水体。3.因较为复杂的管道设计，易增加成本。

（二）混合排水系统

为了解决两种排水系统所带来的缺陷，混合排水系统应运而生。简而言之，混合排水系统就是在一些已应用合流制排水系统的城市上扩建了一部分采用分流制的排水系统。这样一来，二者便完美结合了，同时，很多学者认为这是一种可以杜绝溢流混合污水对水体污染的方法[1] 。当然，混合排水更为复杂的系统以及高昂的造价也让大部分城市建设改造望而却步。

（三）可持续性排水系统

因此，一种更为新型高效的排水系统迫在眉睫。在近些年不断追求生态理念的发展下，孕育出了一种全新的排水概念：可持续性排水。可持续性排水系统的利用原则是将地表水系统与生态理念有机结合起来。其核心不再是通过传统观念下的管道来排水，而是利用自然的方式来排除雨水。将前三种排水系统与可持续性排水系统进行对比，不难发现后者有以下几处优点：1.可持续性排水将矛头对准了源头，在接近降雨的地方开始处理径流，最大化控制住污水所带来的污染。2.通过径流至附近的池塘、湿地等地来净化水体，免去了污水处理带来的繁琐与成本。3.将径流的雨水进行回收利用，使水资源利用最大化。4.可持续性排水系统不仅能将污水处理归零化，同时还能促进生态系统的进一步发展。

三、可持续性排水系统与历史文化街区

（一）历史文化街区引进可持续性排水系统的作用

在历经几个年代的发展之后，我国历史文化街区主要的核心方向已经从保护渐渐转向更新，可持续性发展逐渐变成历史文化街区更新的重中之重，那么更注重于自然与生态的排水系统也将成为历史文化街区可持续性发展的主要方向。通过引进可持续性排水系统，将为历史文化街区带来更多可能：1.可促进历史文化街区的可持续性发展。2.可做貼近于与当地历史文化街区相关的排水造型，凸显文化内涵，吸引群众参观。3.可持续性排水适应市场的发展方向，顺应市场的需求。4.可持续性排水的应用很好地证明了传统文化元素与可持续性理念能够互相融合，成为城市排水系统的主流设计方向。

从核心角度来看，历史文化街区对于整个城市及人群的意义在于：一是反映特属的历史文脉价值[2] ;二是反映特殊的社会文化价值。可持续性排水系统设计很好地符合了这两点，它的存在，便可以有机地提升历史文化街区所处的社会地位和文化价值。纵览全球各地的建筑发展史，在近些年的发展中，可以通过一些传统建筑看出可持续性排水系统的雏形。举个简单的例子：北京故宫的龙头形状排水系统，借用了中国的传统文化，将雨水通过龙口顺流而下;北京市的西什库教堂，则将中西方文化结合，在典型的哥德式建筑侧面设计了一排“狮首”状的排水口，这些新颖的排水设计方式，都为历史文化街区可持续性排水起了一个良好的开端。同时，通过可持续性排水在历史文化街区中的引进，还能解决部分难题：1.街区内因排水不充分而带来的雨水侵蚀及地面污水堆积。2.排水造型更丰富化，强调了景观自身哲理的特性，满足了观赏者的精神需求。3.带动了历史文化街区可持续性发展的意识，通过技术与自然环境相结合的方式，将传统设计理念转变为可持续性发展理念，如图1、2。

（二）可持续性排水系统造型在历史文化街区下的作用

排水系统的造型向来都是排水设计中的不足之处，既造成了部分环节的不合理性，又缺乏审美性。目前我国历史文化街区内的排水造型设计过于单一，一方面是对排水系统的忽略，另一方面由于大部分街区都采用传统排水系统，能够设计的排水造型过少，并没很好地发挥余地。而可持续性排水系统，以其复杂性、多元性、包容性等因素，注定了将与历史文化产生美妙的结合。当然，历史文化街区内的排水造型设计，也少不了对当地素材的选择。通过合理的素材选用，能够突出历史文化街区内的丰富街区情调，展现出其独特的意境表达艺术。一个良好的排水造型设计，不但能提高排水的功能性，更能提升美感、增强建筑物的整体性。在历史文化街区内进行排水设计的改造，无疑是画龙点睛，一下突出了其文化价值属性，同时增加了群众在历史文化街区中的体验感，通过排水造型来引出部分可以和游客互动的项目，展现出历史文化街区更深层次的内涵。

四、历史文化街区下可持续性排水系统的设计方法

可持续性排水设计主要是针对水质、水量与环境这三者来达到一定的平衡性。通过三个方面的考量，做到不仅能高效率防止城市建筑因降雨量过大而引起的积水或洪涝，还能将水资源再循环利用，达到“水—环境—人”一整套完整的生态环保方案。

（一）可持续性排水系统的具体设计方法

具体的设计方案可分为：1.寻找建筑物上尽可能靠近降雨点附近的位置，在降雨点及建筑物的交界处设计出一套可接纳并收集雨水的装置。根据历史文化街区建筑的具体设计风格，倾向于建造在建筑的屋顶或是飞檐处。2.在装置周边延伸出几条贴近屋檐或是建筑物的棱角及侧面的排水轨道来引导雨水径流。因历史文化街区传统的文化风格，引导水流方向的轨道可根据当地的古建筑风格来做独具特色的排水造型，增强整个建筑的完整性和观赏性。3.进行地面的渗水改造，在地表面层上采用多孔式材料，地下层则使用完整的雨水渗透系统，形成透水路面。当建筑上的排水系统收集雨水并排入到地下时，雨水便顺着地面上的气孔进入到渗透系统内，从而到达雨水与污水的净化。4.透水路面的铺设可分为垫层、基层、防水层、找平层、面层。至于路基则按当地的地形来进行挖掘，垫层及基层的压实指数需分别达到95%和93%以上;防水层和找平层需根据要求进行配比施工;历史文化街区的面层铺设建议使用混凝土材料或是透水砖。5.在雨水经过地面的渗透后，将通过输送系统传送至雨水储存处。传送系统由压力控制泵和雨水控制器组成，可以很轻松完成雨水的输送。6.储存系统采用蓄水模块，优点在于占地面积小、施工便捷、环保安全。7.最终雨水将通过储存系统输送至过滤系统，通过自动过滤器及净化机组来进行进一步的过滤与净化。8.针对整体建筑所排出的雨水，可分为靠近建筑外的排水与靠近建筑内的排水。靠近建筑外的排水，一部分可以通过设计绿色屋顶来进行净化收集，另一部分在经过地表渗透净化后，可排入附近的一些水源内，如池塘、河流、植草沟，完成整个循环。靠近建筑内的排水在经过净化后可收集起来，进行二次利用，如：进行植物的灌溉或是一些物品的清洗。

（二）可持续性排水系统的体系构造

对于雨水收集方面的设备，可参考英国沃灵福德水力研究院的储雨设备容积计算法。他们将可持续排水系统划分为三大处理单元，包括源控制单元、站控制单元、区控制单元[3] ，通过三个单元的协调合作来完成排水过程的循环。值得一提的是，前文中所提到的绿色屋顶，也是目前可持续性排水中的重要构成体系之一。绿色屋顶简单来说可以分为五个组成部分：最上层的为植物系统，往下依次为生长基质层、过滤物层、排水层、防水层。绿色屋顶属于在靠近排水源头处进行处理的系统，同时也是整个排水体系中最快速、最直接的体系。它的经济投入和对环境产生的效益均符合我国目前城市发展理念，也十分呼应历史文化街区的古建筑造型，可按当地的历史文化内容来设计一套独具一格的绿色屋顶系统。地面表层的透水材料，是目前众多学者研究的内容之一，介于历史文化街区这一因素，地表透水系统可考虑以生态混凝土和透水砖相结合的方式来设计。可持续排水系统以强调模拟自然水文条件为主[4] ，从上述的设计方案中不难看出，从源控制开始，整个排水系统便在效仿自然环境下的降雨过程，区别在于雨水的收集与地表雨水的净化。整个排水过程可以看作是三个主要步骤：雨水源头的控制、雨水迁移的控制、雨水储存净化的控制。当然，可持续性排水系统的设计，在实际建造过程中，仍要以当地环境作为基础，通过理论与实践相结合的方式，达到系统最高效的状态，发挥出最佳的社会经济发展效益。

五、湖州市港廊古街排水系统设计

（一）湖州市港廊古街现状

湖州港廊古街作为独具江南特色的水乡古街道，無处不存在着以水元素为主的建筑造型。由于其特殊的地理位置及当地的建筑结构，可持续性发展将在这发挥出不俗的功效。港廊古村落由港胡村与新兴港村共同组成，整体结构成“一河两岸”式，古街则位于小河的两侧。与浙江大部分古街相似：周边靠水、降雨量大。而不同于另一些古街的地方在于，港廊古街传统文化建筑保留较好，整体建筑结构低矮、错落有致，十分适合通过源头来控制雨水，以周边的水源作为净化水质的宝地。同时，两岸的房屋建筑都有较长较宽的廊檐设计，如此一来，在廊檐外侧设计排水系统不仅十分合理，还契合了可持续性发展这一理念。通过走访调查，不难看出港廊古街太过注重于传统建筑的造型和装饰，缺乏了合理有效的排水系统，能够排水或是与排水有关的建筑也是少之又少。

当地建筑的屋檐造型倾斜向下，无飞檐结构，雨水将会通过屋檐直接流入地面及河流中。地面的材料则为普通石材，无通气孔。古街内有极少数的排水沟，地下有部分单通塑料排水管道，管道口直对中间的湖泊。如此单纯且直接的排水系统，虽然能迅速处理掉降雨所带来的堆积问题，但在降雨量过大时仍能造成雨水、污水的累积，甚至有可能通过屋檐与廊檐，进入房屋内部结构。同时，过于直接的排水方式，相当于直接将雨水污水排入到街道中间的小河内，久而久之会对河流产生不可逆的污染影响。当然，在整个排水系统中也存在雨水的储存，但雨水的储存和储存后进一步的处理方式过于欠缺和不足，导致整个街区看上去破败不堪，处处有被雨水侵蚀过的痕迹，如图3、4。

（二）湖州市港廊古街可持续性排水系统的设计

根据港廊古街的地形布局，将排水的源控制集中在屋顶的改造上;迁移控制集中在建筑立面及地面的透水层内;汇控制则主要集中在地下系统中。古街内的建筑屋顶在原有的基础上进行绿色屋顶的设计，在屋顶上方進行多层防水预处理，来达到第一步的雨水净化和收集。屋檐的四周则采用飞檐式设计，能够更高效地收集雨水。在建筑立面上设计贴合古建筑风格的排水管道，地表面运用透水系统，材料以生态混凝土和透水砖为主，可省略排水渠。地下的净化体系由输送系统、蓄水系统、雨水自动过滤系统、净化机组构成。最终净化过后的雨水通过多轨式排水管道，一部分到达特制的存水设备中，另一部分径流至中间的湖泊内。

（三）湖州市港廊古街可持续性排水造型的研究

港廊古村落近些年发展迅速，成为了湖州又一独具代表性的历史文化景区，其核心以水为主题，通过围绕中间的河流，分支出了周边一系列的江南特色水乡建筑。在1673年《乌程县图》中曾提到：新兴港廊发展的鼎盛时期位于明末清初的“航船时代”，成为了在开通公路前，当地行船的唯一通道。如此一来，整个街区的排水造型系统则可以借鉴明末清初时期的设计风格，结合当地依水而立的历史文脉，形成具有江南特色的可持续性排水系统。细看港廊古镇，它的存在价值不仅只是“因河成市、依水成街”这么简单，作为一个经济与文化相互结合的生态式古村落，代表得更是一种文化传承、一个文化生活圈。从江南水乡建筑的设计特点上着手，通过运用湖州当地的一些历史文脉，如标志性的丝绸文化、湖州市花百合等，为排水景观造型增加一份历史文化元素。其次，通过排水造型的设计，注重整个街区的道路走向以及自身结构体系，来丰富建筑的多样性，从而在景观游览方面达到更大的优势，进一步突出港廊古街的江南特色文化，来促进湖州市港廊古村落旅游事业的发展，增加当地历史文化街区的经济效益。当历史文脉与合理有效的景观资源结合在一起时，当地的社会文化价值与城市生态空间将产生更新的发展，整体体现出“自然、统一、稳定、健康”的四大可持续性发展理念。

结语

历史文化街区是人们在具有一定规模的、含有城镇保留的历史建筑空间区域上进行社会发展和文化传承的活动，它所反映的核心为历史文脉价值。在进入了正确严谨的保护之后，持续且高效率的发展成为了历史文化街区发展的主要任务。位处于水乡环境的江南城市，应结合以“水”为特点的结构，在水源由来、水质保护上进行深入化的设计研究，争取做到零水源破坏、零水质污染，将当地的生态系统加以完善，实现真正意义上的可持续性发展。