雨水,好想和你谈恋爱
雨水是我们与自然最直接的联系,小雨淅淅,杏花烟雨,大雨滂沱,淫雨霏霏,都会给我们带来不同的感受。
温润的小雨引发我们的灵感与柔情:“天街小雨润如酥,草色遥看近却无”、“沾衣欲湿桃花雨,吹面不寒杨柳风”......
而狂暴大雨、洪涝灾害,也会带给我们惊心动魄的体验:“电尾烧黑云,雨脚飞银线”、“风怒欲掀屋,雨来如决堤”……
今天,让我们一起来认识她,善待她,与她更好地相伴于天地人间。
越是自然的东西,我们越缺少对她的探究,让我们一起来认识一下我们经常见到的雨水是什么样的。
她,是一个舞者
江河湖海的水面,以及土壤和动、植物的水分,随着蒸发到空中变成水汽。水汽进入大气后,成云致雨,或凝聚为霜露,然后又返回地面,渗入土壤或流入江河湖海。以后又再蒸发,再凝结下降。如此,周而复始,循环不已。雨水是水文循环中的一个我们看得到的舞者,是地表径流的本源,亦是地下水的主要补给来源。
图源: 《水文学原理》,高等教育出版社,河海大学,芮孝芳
她,不是你想象的模样
雨滴的形状受表面张力和空气阻力互相作用。其实,雨滴不是大多数人认为的那样呈泪状(A),很小的雨滴主要受表明张力影响,几乎是球形的(B),由于空气阻力,较大的雨滴在底部像汉堡包一样变得平坦(C),大雨滴具有很大的空气阻力,这使它们开始变得不稳定(D),由于空气阻力,很大的雨滴分成较小的雨滴(E)。
她,是个敏捷的姑娘
雨水降落速度受重力和空气阻力的作用,因阻力与速度成正比,在雨滴由静止状态下落的加速度运动中,阻力由小变大,经过短暂时间后阻力与重力相平衡,雨滴以匀速下落。
一般而言,毛毛细雨(直径0.5mm)的速度为2米/秒,而暴雨(雨滴最大直径5.5mm左右)的雨滴最大速度为8~9米/秒。
原图源:知乎 ©Triivi
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她,情绪敏感而丰富
降雨,有时候是温润的,随风潜入夜,润物细无声,有时候是汹涌的,倾盆大雨、暴风疾雨是也。降雨可以作为随机事件来观测,一般来说,在一段时间内降下多少雨量,以及在这段时间内的降雨强度的分布是不同的,并呈现出统计学特征。
根据降雨量的不同,降雨可分为零星小雨,小雨,中雨,大雨,暴雨,大暴雨和特大暴雨7个等级。
她,让世界不一样了
山水林田湖海草是一个生命共同体,降雨的时空分布,是塑造我们生态系统的重要力量。从时间上看,我国降雨主要集中在夏秋季节,南方雨季长,北方雨季短,年际变化大。从空间上看,我国降水东多西少,南多北少,从东南沿海向西北内陆逐渐减少。受降雨、光照、地形等的的影响,形成了不同的大地自然生态景观。草原生态系统、森林生态系统、荒漠生态系统等等在大势上与降雨等值线分布具有明显的相关性。
她因污染而压力重重
城市雨水径流污染主要来自大气污染、地表污染和污水入流污染。降雨初期,雨水溶解了空气中的污染性气体,降落后,由于冲刷屋面、沥青混凝土道路等,使得前期雨水中含有大量的污染物质。雨水降落时被空气中的尘埃和以SS(悬浮性颗粒物)、COD(化学需氧量)为主的污染物,这些污染物,来自工业生产、燃煤和汽车尾气等,其中空气中的硫化物和氮氧化物还会导致酸雨的形成。
她的玩耍空间变得狭窄
2020年7月长江流域重庆、武汉等地发生的洪涝灾害引起了全国人民的广泛关注。城市开发建设对水生态空间的挤占,是洪涝灾害的形成的重要原因之一,雨水降落之后,可容纳的空间、下渗的场地减少了,就会侵入城市生活空间,形成洪涝灾害。随着城市化的进程,我国近十年来,年均洪涝灾害受灾人口达到了1.1亿以上。
她正悄悄变得“郁躁”
近年洪涝灾害频发的另一个原因与气候变化有关,由于地球持续变暖,气象学家观察到,暴雨,特大暴雨的情况增多了,而毛毛细雨减少了。IPCC(政府间气候变化专门委员会)预测,平均气温升高1℃的话,大气中能够容纳的水蒸气含量将增加7%。这样一来,就会形成更多的云,增大降水量。极端降雨的增多给我们城市现有排水系统构成了更大的挑战。
气候变化的影响是广泛的,它会提高极端降雨的强度,也会提高海平面、引发风暴潮、改变河流地貌等。对于内陆城市,单纯的极端降水就可能引起内涝;对于河流沿岸地区,洪水可能来自于上游的强降水;而对于海滨城市,海平面、降雨、风暴潮对洪水都有“贡献”。也就是说,气候变化会对多个方面产生影响,而这些变化共同叠加,增加了灾害风险。
为她改变生产方式
为了应对气候变化和大气污染,我们正在改变我们的生产生活方式,从高速度发展向高质量发展转型,走低碳绿色、可持续发展之路。
2016年,中国加入了《巴黎气候协定》,2020年,中国提出了2030年碳达峰(二氧化碳排放量达到顶峰),2060年碳中和(排放的二氧化碳被植树等措施抵消中和)的国际承诺。近年,我国也一直在进行大气污染治理和能源结构的调整。
2016年-2019年,二氧化硫排放量下降46.5%,氮氧化物排放量下降17.9%,废气中颗粒物排放量下降32.3%。2012年至2019年,我国清洁能源消费占能源消费总量的由14.5%提高至23.4%;与此同时,酸雨覆盖面积从117平方公里,缩减至48平方公里,重度酸雨范围也有大幅降低。
为她改变营城理念
为了应对洪涝灾害和径流污染,实现“小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解”等城市建设理想,2013年,习近平总书记在中央城镇化工作会议上提出“建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”。
海绵城市是一种生态营城的开发建设理念,内在本质是良性的城市水循环系统。通过发挥自然系统渗、滞、蓄、净与人工强化功能作用,实现人与自然的和谐相处,维护好“山水林田湖海草”生命共同体。
海绵城市不是工程,而是理念;没有海绵城市工程,只有落实海绵城市理念的工程。
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工作以来,我游走全国各大城市,追寻她的足迹,在各地各类规划中与她相遇,无论是降雨天数最多的雅安,干旱少雨的和林格尔,还是暴雨极多的珠三角,天南海北,有我有她。
在雅安大兴台地……
雅安台地地形
图源:川观新闻
雅安位于四川盆地西缘,距成都120公里,气候类型为亚热带季风性湿润气候。根据20年的气象数据统计,雅安平均每年有207天会有降雨,素有“雨城”之称。
引水口分布与山水汇水范围
在内蒙古和林格尔新区……
图源:花粉俱乐部 ©炉火纯青
内蒙古和林格尔新区位于呼和浩特市南部,年均降雨量不到400毫米,属于半干旱地区。作为新区,我们希望雨水降落之后,不再受到污染困扰。在该项目中,我们大量运用了生态明渠和植草沟等自然雨水转输系统,布置约125千米生态转输雨水系统,覆盖服务约20%的地块雨水转输。在这儿,雨水可以更快的渗透回补地下水,并通过生态雨水转输系统、雨水口终端湿地系统等得到过滤和净化。
雨水口终端湿地分布图
在惠州新材料产业园……
惠州新材料产业园位于惠东县南部,属于亚热带季风气候,降雨强度高降雨量大,年径降雨量1980毫米。这儿的雨水性格比较躁动,我们希望她不要出去搞破坏。我们保留产业园内部现有鸡笼山水库及上游小水库,蓄滞山水;预留预控场地内排水主干通道,让场地雨水有出路;根据计算和模拟,坚定提出产业园段莆田河需预留120米蓝绿空间,让雨洪有容身之所。在这120米空间内,结合产业园开发不加强下游排水压力的原则,还构建了堤背引流排海系统。
图源:alpha.wallhaven.com
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