導(dǎo) 讀
2022/6/2
治理城市內(nèi)澇,提升城市面對(duì)極端暴雨的“韌性”,是統(tǒng)籌發(fā)展與安全的具體內(nèi)容和實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措,也是增強(qiáng)人民群眾幸福感、獲得感和安全感的需要。2021年國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)城市內(nèi)澇治理的實(shí)施意見(國(guó)辦發(fā)[2021]11號(hào))》,明確了城市內(nèi)澇治理的目標(biāo)、路徑和保障措施。最近,住房城鄉(xiāng)建設(shè)部等部門聯(lián)合印發(fā)了《“十四五”城市排水防澇體系建設(shè)行動(dòng)計(jì)劃》(以下簡(jiǎn)稱《行動(dòng)計(jì)劃》),明確提出要加強(qiáng)排水防澇工程體系、洪澇統(tǒng)籌體系和城市內(nèi)澇應(yīng)急處置體系建設(shè),為我國(guó)“十四五”期間城市內(nèi)澇治理指明了具體方向。其中,科學(xué)推進(jìn)洪澇統(tǒng)籌體系建設(shè),確保防洪與排澇相互協(xié)調(diào)、相互銜接,而不是相互影響、相互制約,有強(qiáng)烈的現(xiàn)實(shí)需求,對(duì)于整體提升我國(guó)城市內(nèi)澇治理水平十分關(guān)鍵。
王家卓
中規(guī)院(北京)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司生態(tài)市政院院長(zhǎng),教授級(jí)高級(jí)工程師
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01
加強(qiáng)洪澇統(tǒng)籌體系建設(shè)十分必要
城市洪水和內(nèi)澇聯(lián)系十分緊密。在英文中,“urban flooding”既包括了洪水也包括內(nèi)澇,所以一般翻譯的時(shí)候就籠統(tǒng)用“城市洪澇”來泛指。加強(qiáng)洪澇統(tǒng)籌體系建設(shè)的必要性體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:
1、洪澇相互聯(lián)系,在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化
在中文中,一般用“外洪”和“內(nèi)澇”對(duì)二者加以區(qū)分?!巴夂椤保春樗┮话阒噶饔蛎娣e較大的江河(或者湖泊),由于上游降雨或者融雪,造成江河流量增大,水位升高,達(dá)到一定程度,威脅到城市或者其他需要保護(hù)區(qū)域安全的一種自然災(zāi)害,英文中一般對(duì)應(yīng)于“fluvial flooding”?!皟?nèi)澇”一般是本地短歷時(shí)強(qiáng)降雨或者是長(zhǎng)時(shí)間降雨導(dǎo)致城市地面出現(xiàn)積水,并影響到城市生產(chǎn)生活的一種自然災(zāi)害,英文中一般對(duì)應(yīng)于“pluvial flooding”。
從上述定義可以看出,洪水和內(nèi)澇雖然有區(qū)別,但是二者都是由降雨所引發(fā)(除上游融雪等少數(shù)情況外),都是自然災(zāi)害,都可能造成城市的人員傷亡和重大財(cái)產(chǎn)損失。二者聯(lián)系密切,在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。比如:發(fā)生在某一個(gè)區(qū)域的降雨,每個(gè)城市如果都想著加大排水力度,“以排為主”,那勢(shì)必會(huì)加大下游城市的洪水流量,這樣就會(huì)出現(xiàn)因上游排澇而加劇下游洪水災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)。另一方面,如果城市上游來水持續(xù)高水位,即使沒有潰堤,在城市遭遇強(qiáng)降雨時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)因洪水頂托而造成排水困難,加劇城市內(nèi)澇。
2021年7月20日前后,河南鄭州發(fā)生了特大暴雨,造成了重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。國(guó)務(wù)院成立了調(diào)查組,對(duì)災(zāi)害進(jìn)行了全面復(fù)盤。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),“7.20”特大暴雨當(dāng)天,由于鄭州市普降暴雨,賈魯河、七里河和金水河普遍出現(xiàn)高水位,城市雨水管網(wǎng)無法通過重力自流將雨水排入這些河道中,部分河段局部甚至出現(xiàn)漫溢,導(dǎo)致河內(nèi)與堤外水面連成一片。一些道路上的積水既有上游來水通過河道漫溢流過來的“客水”,也有城區(qū)對(duì)應(yīng)的這片天空降雨所產(chǎn)生的本地降雨徑流,二者相互疊加,很難分清是洪還是澇,呈現(xiàn)出典型的洪澇交織的災(zāi)害特點(diǎn)。
2、洪澇不統(tǒng)籌導(dǎo)致了很多問題
洪澇不統(tǒng)籌,各考慮各的,是當(dāng)前在不少城市都存在的現(xiàn)象,這導(dǎo)致了很多問題。這些問題突出表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
一是防洪不考慮排水防澇,導(dǎo)致排澇困難,加劇內(nèi)澇。不少城市在城市防洪時(shí)都不斷加高防洪堤,這雖然提高了城市防洪能力,但是也壅高了水位,導(dǎo)致城市內(nèi)部遭遇強(qiáng)降雨時(shí),只能依靠泵站排水,排澇難度加大,可能會(huì)加劇城市內(nèi)澇。
二是排澇時(shí)不考慮較高洪水位的制約,導(dǎo)致外洪通過排澇通道或者排水管網(wǎng)倒灌入城。一些城市內(nèi)部的排澇通道建設(shè)時(shí),沒有與排澇通道所匯入的防洪河道在水位方面做好銜接,導(dǎo)致這些防洪河道高水位時(shí)造成排澇困難,如果排澇通道沒有防倒灌措施,可能洪水還會(huì)倒灌入城。同樣的情況也發(fā)生在一些排水管道方面。排水管道的入河排口一般處于河道內(nèi)中游偏下位置,一些城市在設(shè)計(jì)排水管渠時(shí),明知高水位時(shí)會(huì)有頂托,但沒有根據(jù)需要設(shè)置強(qiáng)排泵站,也沒有采取防倒灌措施,導(dǎo)致本地強(qiáng)降雨遭遇流域洪水高水位時(shí),排澇困難,甚至流域洪水通過雨水管道排口倒灌入城。
三是一些水庫(kù)泄洪時(shí)機(jī)掌握不好,暴雨時(shí)泄洪,導(dǎo)致下游地區(qū)雪上加霜,加劇內(nèi)澇。水庫(kù)是城市防洪中重要的一環(huán),調(diào)度得當(dāng)能夠起到削減洪峰流量保障城市安全的作用。但是近些年一些城市也出現(xiàn)了暴雨來臨之前水庫(kù)沒有騰退足夠的庫(kù)容,也有一些因?yàn)檫^度強(qiáng)調(diào)水資源保障,或者承包出去的水庫(kù)因?yàn)榻?jīng)濟(jì)利益等原因沒有充分預(yù)降水位。暴雨來臨時(shí),在下游河道幾乎快要滿槽,城市內(nèi)部排水已經(jīng)出現(xiàn)困難的時(shí)候,水庫(kù)為了保障安全不得不在暴雨期間泄洪。這種由于調(diào)度方面的洪澇不統(tǒng)籌,可能成為“壓死駱駝的最后一根稻草”,造成下游城區(qū)雪上加霜,洪澇加劇。
3、洪澇統(tǒng)籌是落實(shí)國(guó)辦發(fā)11號(hào)文件的基本要求
2021年國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)城市內(nèi)澇治理的實(shí)施意見(國(guó)辦發(fā)[2021]11號(hào))》,文件中明確提出要“用統(tǒng)籌的方式、系統(tǒng)的方法解決城市內(nèi)澇問題”,文件工作原則部分提出了要加強(qiáng)“三個(gè)統(tǒng)籌”,其中之一就是統(tǒng)籌城市防洪與內(nèi)澇治理。文件中還明確指出,要“加強(qiáng)城市外部河湖與內(nèi)河、排洪溝、橋涵、閘門、排水管網(wǎng)等在水位標(biāo)高、排水能力等方面的銜接,確保過流順暢、水位滿足防洪排澇安全要求?!贝舜斡“l(fā)的《行動(dòng)計(jì)劃》將洪澇統(tǒng)籌體系作為我國(guó)排水防澇三大體系之一,即凸顯了洪澇統(tǒng)籌體系的重要性,也是對(duì)2021年國(guó)辦發(fā)11號(hào)文件的深化和細(xì)化。
02
加強(qiáng)洪澇統(tǒng)籌體系建設(shè)的路徑與內(nèi)容
1、加快實(shí)施防洪提升工程,防止因洪致澇
加強(qiáng)洪澇統(tǒng)籌的前提是要保證城市防洪安全,從洪澇統(tǒng)籌的視角來看,需要做好以下兩個(gè)方面的內(nèi)容:
一是加強(qiáng)堤防建設(shè),并考慮與城市建設(shè)相統(tǒng)籌。根據(jù)城市防洪規(guī)劃確定的標(biāo)準(zhǔn),科學(xué)推進(jìn)城市主要河湖的堤防建設(shè),確保設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)的洪水不入城。在確定防洪堤的位置、標(biāo)高和斷面形式時(shí),要考慮城市建設(shè)的需要,與城市整體景觀風(fēng)貌相統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。不宜單純考慮城市防洪需求而修建高大的防洪墻,擋住城市景觀,破壞城市整體風(fēng)貌。
二是給水以空間,建設(shè)洪澇韌性城市。在考慮城市防洪問題時(shí),盡可能留出足夠的濱水空間,而不是用防洪提把洪水束縛在狹窄的空間里,這樣即不安全,也不科學(xué)。關(guān)于這一點(diǎn),中國(guó)古人早就意識(shí)到這個(gè)問題。宋代大文學(xué)家,也是古代著名水利專家蘇軾在《禹之所以通水法》一文中說:“河水湍悍,雖亦其性,然非堤防激而作之,其勢(shì)不至如此。古者,河之側(cè)無居民,棄其地以為水委。今也,堤之而廬民其上,所謂愛尺寸而忘千里也。故曰堤防省而水患衰,其理然也。”蘇軾在900多年前的這篇經(jīng)典著作里就指出,應(yīng)該給水以足夠的空間而非只考慮束縛洪水。
這在當(dāng)今世界其他地方,人們也在用實(shí)際行動(dòng)踐行這種理念。荷蘭地勢(shì)低洼。1953年大洪水后荷蘭投巨資建成了全球標(biāo)準(zhǔn)最高的防洪工程體系。然而1993年和1995年萊茵河發(fā)洪水后,荷蘭逐步意識(shí)到,“壩越高、災(zāi)越大”,因此不能一味靠加高防洪堤來防洪。2011年,三角洲計(jì)劃(Delta Programme)在荷蘭人的危機(jī)感中應(yīng)運(yùn)而生,其中一個(gè)重要的內(nèi)容就是給水以空間(Room for the River),核心是給河道更多的空間以降低洪水的危害。其中一個(gè)典型項(xiàng)目是奈梅亨(Nijmegen)的瓦爾河(Waal)治理項(xiàng)目。奈梅亨是瓦爾河畔靠近德國(guó)邊境的一座城市。瓦爾河南岸且已無拓展空間,而北岸則是Lent鎮(zhèn)規(guī)劃的建設(shè)用地。奈梅亨市最終占用了北岸的建設(shè)用地,通過北岸堤防后退350米拓寬瓦爾河河道,利用后退空間建設(shè)一條寬度為150-200米、長(zhǎng)度為3公里的輔助通道。老瓦爾河和新開挖河流之間創(chuàng)造出來的小島成為奈梅亨市中心獨(dú)特的城市河流公園。工程措施于2016年完工后,Waal河水位降低了35厘米。
奈梅亨市瓦爾河北岸堤防后退前實(shí)景意圖(一個(gè)河道,洪水位高)
奈梅亨市瓦爾河北岸堤防后退示意圖
奈梅亨市瓦爾河北岸后退后實(shí)景圖
新加坡近些年實(shí)施的ABC項(xiàng)目中,廣為人知的加冷河璧山宏茂橋公園也是給水以空間,建設(shè)韌性城市的成功代表。目前中國(guó)三面光的河道還不少,在考慮城市河道防洪能力提升時(shí),應(yīng)該優(yōu)先考慮拓展河道濱水空間,結(jié)合生態(tài)修復(fù),建設(shè)“旱天有景觀,大雨保安全,旱澇兩相宜”的韌性河道,這樣既能保證旱天的景觀效果,增強(qiáng)水體自凈能力,又能保障雨天行洪安全,還能有利于城市排水防澇。
新加坡加冷河璧山宏茂橋公園改造前后對(duì)比圖
改造后的新加坡加冷河璧山宏茂橋公園無雨、中雨和大雨示意圖
2、排水防澇與防洪要相互銜接
統(tǒng)籌城市防洪與排澇的關(guān)鍵在于,二者要相互銜接。通俗點(diǎn)兒說,就是在解決城市排水防澇問題時(shí),不能只想著盡快排走,要盡可能減輕對(duì)下游防洪的壓力,而且設(shè)計(jì)之初就要和防洪確定的水位進(jìn)行銜接;城市防洪的解決方案也要考慮對(duì)城市排水防澇的影響。具體來說,防洪與排澇的銜接要從以下三個(gè)方面入手:
一是城市排水防澇不能以排為主,要蓄排結(jié)合,降低對(duì)下游防洪的壓力。上游排出的澇水過多過快可能就會(huì)增加下游洪水的風(fēng)險(xiǎn)。所以城市在排水防澇的措施上,不能還是以排為主,要按照海綿城市的理念,綜合采取“滲、滯、蓄、凈、用、排”等多種措施,盡可能減少峰值外排流量,降低對(duì)于下游城市的影響。尤其是在長(zhǎng)江中下游的一些城市、南方以圩區(qū)模式排水的城市和其他一些“河高城低“的城市,更要加大城市內(nèi)部調(diào)蓄能力,先蓄后排,多蓄緩排,蓄排結(jié)合,這樣才能最大限度減小對(duì)下游城市的防洪壓力。
二是城市排水防澇要考慮防洪時(shí)高水位的影響,確保排得出,不倒灌。雨水排放口大多位于河道堤岸的中下部位置。在河道水位較低時(shí),基本可以通過重力流順暢自排進(jìn)入河道。但是隨著河道內(nèi)洪水流量增大,淹沒排口后,就會(huì)在不同程度對(duì)管道的重力流排水形成頂托而造成排水不暢,在極端情況下還可能形成倒灌造成因洪致澇。因此,編制城市排水防澇規(guī)劃和進(jìn)行相關(guān)工程設(shè)計(jì)時(shí),也要主動(dòng)考慮防洪時(shí)高水位的影響。如果河流在洪水大流量高水位時(shí)確實(shí)會(huì)造成較大范圍的排水不暢,那就要經(jīng)過分析計(jì)算要么加大調(diào)蓄能力,要么增設(shè)泵站強(qiáng)排,或者二者合理結(jié)合確保排水通暢,并在入河排口處根據(jù)需要設(shè)置放倒灌措施。部分承擔(dān)城市排澇功能的河道在匯入承擔(dān)防洪功能的主河道時(shí),也可能存在上述類似的問題,需要采取的措施也基本類似。
三是城市防洪要考慮對(duì)排水防澇的影響,盡可能減少頂托。城市防洪水位過高,勢(shì)必會(huì)影響城市排澇安全,而且也會(huì)對(duì)城市形成潛在威脅,因?yàn)橐坏┌l(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水,可能造成的災(zāi)害損失也會(huì)隨之增大。因此城市防洪也要因地制宜采取多種措施,尤其是綜合采取除河流堤防以外的措施,比如建設(shè)蓄滯洪區(qū),充分利用水庫(kù)調(diào)度削峰等,這些都可能在一定程度上降低洪水的峰值流量。前邊提到的“給水以空間”,給河道以足夠的空間,也是降低洪水位的關(guān)鍵措施。降低了洪水位,也就減少了對(duì)雨水排放的頂托,有利于降低城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。
3、建立洪澇耦合模型,系統(tǒng)識(shí)別城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)
洪澇統(tǒng)籌治理的重要措施之一就是要建立洪澇耦合的模型,在給定的設(shè)計(jì)暴雨下,在考慮洪澇相互影響相互作用的情況下,分析出暴雨導(dǎo)致的內(nèi)澇情況,通過淹沒時(shí)間、范圍、深度等信息,分析城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn),以便采取有針對(duì)性的防災(zāi)減災(zāi)措施。具體來說,需要開展以下五個(gè)方面的工作:
一是加強(qiáng)暴雨規(guī)律研究,及時(shí)修訂暴雨強(qiáng)度公式。暴雨強(qiáng)度公式更是城市排水防澇中一些工程設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。近些年我國(guó)一些城市編制或者修編了暴雨強(qiáng)度公式,但是不少城市還沒有開展這項(xiàng)工作,導(dǎo)致雨水管渠設(shè)計(jì)的時(shí)候只能“套用”相鄰地區(qū)的,但是降雨特征的空間差異其實(shí)是比較大的,“套用”顯然是不準(zhǔn)確的。近些年隨著氣候變化,一些地區(qū)的降雨規(guī)律也發(fā)生了明顯變化,及時(shí)修訂暴雨強(qiáng)度公式,反映出這些變化和特征,十分必要。
二是研究確定長(zhǎng)短歷時(shí)設(shè)計(jì)暴雨。設(shè)計(jì)暴雨是城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)估中非常必要的輸入條件。國(guó)內(nèi)大多數(shù)城市都還沒有研究確定本市的設(shè)計(jì)暴雨。比如一個(gè)城市50年一遇的24小時(shí)設(shè)計(jì)暴雨是199毫米,這199毫米在24小時(shí)的時(shí)間里是如何分布的,就很關(guān)鍵,假如每個(gè)小時(shí)都很均勻地降雨,每小時(shí)下8.3毫米,城市應(yīng)對(duì)起來肯定是沒有問題的,但是這種雨顯然不是城市排水防澇體系所需要應(yīng)對(duì)的暴雨。一般來說,這種長(zhǎng)歷時(shí)的暴雨需要通過研究過去的降雨規(guī)律,按照一定的規(guī)則,比如“同頻率”的原則,將這些降雨按照一定的步長(zhǎng)(比如5分鐘)分配下去,所得到的降雨隨時(shí)間的變化就是內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中所需要的長(zhǎng)歷時(shí)設(shè)計(jì)暴雨。此外,短歷時(shí)的降雨對(duì)于分析管網(wǎng)的應(yīng)對(duì)能力也很關(guān)鍵,國(guó)內(nèi)不少城市都習(xí)慣性套用芝加哥雨型,而且降雨的峰值系數(shù)也選取的很隨意,不能實(shí)際代表本地降雨的情況。早在2014年,住房城鄉(xiāng)建設(shè)部和中國(guó)氣象局就聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于做好暴雨強(qiáng)度公式修訂有關(guān)工作的通知》,并在附件中發(fā)布了《城市暴雨強(qiáng)度公式編制和設(shè)計(jì)暴雨雨型確定技術(shù)導(dǎo)則》,建議各城市按照該文件的要求和技術(shù)導(dǎo)則所指引的方向,盡快完成相關(guān)工作。
三是積極開展PMP研究。一個(gè)城市到底可能出現(xiàn)最極端的降雨,就被成為可能最大降雨(PMP)。比如2021年鄭州“7.20”特大暴雨中就出現(xiàn)了一小時(shí)最大降雨量201.9毫米的極端情況。具體的到一個(gè)城市,可能發(fā)生的極端暴雨到底是什么情況,包括24小時(shí)可能的最大降雨是多少,1小時(shí)可能的最大降雨是多少,研究清楚并以此來分析城市最為極端的內(nèi)澇情況,很有必要。作為在城市內(nèi)澇應(yīng)對(duì)方面一直在努力,并且在我國(guó)國(guó)內(nèi)有著較好“聲譽(yù)”的東京,就很重視這一工作。東京研究確定的可能最大降雨為24小時(shí)降雨量690毫米,1小時(shí)最大降雨量為153毫米。根據(jù)這種降雨,東京都發(fā)布了各個(gè)流域的“浸水予想?yún)^(qū)域圖”,在圖中明確了經(jīng)過模型分析出來的各個(gè)區(qū)域在這種降雨條件下的淹沒深度,并向社會(huì)公布,讓公眾充分知曉城市最為極端的情況下可能造成的內(nèi)澇淹沒情況。
東京都根據(jù)可能最大降雨制作的神田川流域浸水予想?yún)^(qū)域圖
四是搭建內(nèi)澇模型,明確邊界條件,識(shí)別城市洪澇風(fēng)險(xiǎn)。一個(gè)城市到底能不能實(shí)現(xiàn)應(yīng)對(duì)50年或者100年一遇的暴雨,不可能等著真的下了一場(chǎng)這樣的雨來檢驗(yàn)。國(guó)際上通行的做法都是建立管網(wǎng)、泵站、河道、閘壩、地形、下墊面情況等耦合在一起的模型,在輸入特定的降雨模擬后,來看城市各個(gè)地方的積水情況。雖然模型只是工具,模型本身不能代替規(guī)劃設(shè)計(jì)的技術(shù)人員,更不能靠模型來減輕內(nèi)澇災(zāi)害,但是模型可以幫助我們了解內(nèi)澇積水情況。另一方面,模型要想能夠較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)在給定降雨條件下的積水情況,必須要經(jīng)過率定和驗(yàn)證,對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行調(diào)試,以便能夠更好反映實(shí)際情況。此外,洪澇統(tǒng)籌分析中還有一個(gè)非常關(guān)鍵的內(nèi)容,就是分析洪澇遭遇的頻率問題,沿海地區(qū)可能還要分析洪澇潮“三碰頭”的情況。這些都需要技術(shù)人員具體分析確定。這些工作都做到位的前提下,才有可能得出比較能準(zhǔn)確反映實(shí)際情況的淹水時(shí)間、范圍、深度等信息,以此為基礎(chǔ),才能繪制出科學(xué)的城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)圖。
五是合理利用城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)圖。城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)圖編制出來后還要合理利用,才能發(fā)揮最大作用。首先是對(duì)沒有建設(shè)的新區(qū)識(shí)別出低洼積水的區(qū)域和匯流關(guān)鍵通道,以此為依據(jù)可以合理規(guī)劃設(shè)置調(diào)蓄空間與澇水行泄通道;其次可以指導(dǎo)排水防澇工程體系建設(shè),針對(duì)內(nèi)澇積水嚴(yán)重的區(qū)域采取有針對(duì)性的措施,系統(tǒng)解決內(nèi)澇積水問題;最后,內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)圖還是城市防汛應(yīng)急的重要基礎(chǔ),針對(duì)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)較高的區(qū)域,面臨特大暴雨時(shí),提前做好防汛準(zhǔn)備,必要時(shí)可以采取加強(qiáng)人員值守,疏散撤離相關(guān)人員等措施,可以有效避免人員傷亡,減少財(cái)產(chǎn)損失。
4、加強(qiáng)調(diào)蓄,削減洪澇峰值流量
對(duì)于洪澇的調(diào)蓄有利于降低其峰值流量,這對(duì)于應(yīng)對(duì)高重現(xiàn)期下的洪澇災(zāi)害十分關(guān)鍵。對(duì)于城市防洪來說,蓄滯洪區(qū)的建設(shè)和使用可以削減河流的流量,降低河流的水位,這樣即有利于防洪也有利于城市排水防澇。對(duì)于城市內(nèi)澇治理來說,由于城市內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)高于雨水管渠的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),調(diào)蓄空間和設(shè)施的利用正好可以填補(bǔ)二者之間的差距,這不僅有利于排水防澇,也可以降低下減少對(duì)下游城市的影響,在一定程度上也可以減輕下游城市的防洪壓力。因此調(diào)蓄對(duì)于防洪和內(nèi)澇治理都很重要,必須從以下幾個(gè)方面來做好:
一是要明確不同調(diào)蓄類型選取和建設(shè)的優(yōu)先級(jí)順序。應(yīng)對(duì)城市內(nèi)澇的調(diào)蓄設(shè)施(或者空間)有多種類型,可以分為天然的空間和人工設(shè)施,或者分為地上和地下,兼用和專用等。不同類型的調(diào)蓄設(shè)施(或者空間)建設(shè)的難度和成本不同,維護(hù)的成本也不同??紤]到調(diào)蓄一般是為了應(yīng)對(duì)較高重現(xiàn)期的降雨而偶爾使用的,因此應(yīng)該堅(jiān)持先自然后人工,先地上后地下,先淺層后深層,先兼用后專用的原則,集中與分散相結(jié)合,因地制宜建設(shè)調(diào)蓄設(shè)施,通過蓄排結(jié)合的原則,提高防洪排澇能力。
二是嚴(yán)格保護(hù)并充分利用蓄滯洪區(qū)。蓄滯洪區(qū)建設(shè)要按照流域防洪規(guī)劃和城市防洪規(guī)劃,嚴(yán)格落實(shí)相關(guān)建設(shè)和管控要求,不做加法,多做減法,盡可能不增加在蓄滯洪區(qū)內(nèi)的建設(shè)量,對(duì)現(xiàn)存的應(yīng)逐步疏解。近些年,有些城市覺得蓄滯洪區(qū)在近些年好像沒怎么用,就動(dòng)起來“歪腦筋”,總想在蓄滯洪區(qū)內(nèi)搞一些城市建設(shè)。這些地區(qū)之所以能成為蓄滯洪區(qū),就是因?yàn)榈貏?shì)低洼,而且蓄滯洪區(qū)一般都是在遭遇較大的洪水,比如20年一遇,50年一遇甚至100年一遇洪水時(shí)才會(huì)啟用的,這些都是小概率事件,但是在較長(zhǎng)的時(shí)間序列中來看,都可能會(huì)發(fā)生的,決不能因?yàn)樽罱鼛啄隂]有啟用,思想上麻痹大意,而去調(diào)減、占用蓄滯洪區(qū)。
三是在城市規(guī)劃建設(shè)中要充分考慮調(diào)蓄的空間需求。調(diào)蓄對(duì)于排水防澇很重要,其中一個(gè)重要的原因在于“水是不能壓縮流體”,在遭遇特大降雨時(shí),除去排走的那部分雨水徑流,可能還有一定量的水短時(shí)間排不走,所以在城市規(guī)劃建設(shè)中必須有意為這部分水尋找調(diào)蓄空間,并把它們引導(dǎo)到這些調(diào)蓄空間內(nèi)。在城市規(guī)劃中應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)河湖水系、坑塘濕地的保護(hù),以便讓它們?cè)跇O端情況下承擔(dān)部分調(diào)蓄功能。城市水系建設(shè)中盡可能考慮多留出可淹沒的空間,對(duì)于歷史上封蓋的排水溝和河道,應(yīng)結(jié)合城市建設(shè)和水環(huán)境治理需要,創(chuàng)造條件逐步恢復(fù)。結(jié)合城市更新,在低洼地,歷史嚴(yán)重內(nèi)澇點(diǎn)等位置,盡可能“留白增綠”,增加調(diào)蓄能力。
四是合理布局并充分利用藍(lán)綠空間進(jìn)行調(diào)蓄。加強(qiáng)對(duì)低洼地的保護(hù),不占用低洼地進(jìn)行城市建設(shè),優(yōu)先將其作為公園、濕地或者其他藍(lán)綠空間進(jìn)行使用。在這些藍(lán)綠空間設(shè)計(jì)時(shí),充分考慮和周邊場(chǎng)地的豎向標(biāo)高銜接關(guān)系,創(chuàng)造條件,在保障安全的前提下,適當(dāng)承擔(dān)周邊城市建設(shè)用地的“客水”的調(diào)蓄功能,降低周邊地塊排水防澇壓力。
五是加強(qiáng)設(shè)計(jì),利用廣場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等做為“兼職”調(diào)蓄空間。由于我國(guó)城市開發(fā)建設(shè)密度普遍較高,在有一些地方要建設(shè)專用的地下調(diào)蓄池,不僅造價(jià)昂貴,而且難以尋找到合適的空間。一個(gè)可行的辦法是通過合理的設(shè)計(jì),利用廣場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等這些空間,承擔(dān)“兼職”、“臨時(shí)”的調(diào)蓄作用。這些空間要被用作調(diào)蓄,需要滿足一些必要的條件。首先是在豎向標(biāo)高設(shè)計(jì)上要處于較低的位置,并且能夠?qū)⒅苓叺貕K超出管網(wǎng)排放能力的降雨徑流匯集到這些空間;其次是這些空間要加強(qiáng)“耐淹”設(shè)計(jì),確保在承擔(dān)調(diào)蓄功能時(shí)不會(huì)造成設(shè)施損毀,水退之后便于清理快速恢復(fù);最后還要加強(qiáng)暴雨期間的管理,確保啟用調(diào)蓄功能時(shí),沒有人員在場(chǎng)地內(nèi)。著名的鹿特丹班特布雷(Benthemplein)水廣場(chǎng),占地9500平方米,平時(shí)是廣場(chǎng)和公共活動(dòng)中心,雨天可以承擔(dān)部分雨水調(diào)蓄功能,總調(diào)蓄容積1800立方米。
2013年建成的鹿特丹班特布雷(Benthemplein)水廣場(chǎng)實(shí)景圖
東京的城市建設(shè)密度比較高,為了解決城市暴雨期間雨水的去向問題,東京就利用一些公園和運(yùn)動(dòng)場(chǎng),建設(shè)了不少“兼職”的調(diào)蓄池。比如和田堀第六號(hào)調(diào)節(jié)池,調(diào)蓄能力達(dá)到4.8萬立方米,但這個(gè)調(diào)節(jié)池(即國(guó)內(nèi)統(tǒng)稱的調(diào)蓄池)日常是作為棒球場(chǎng)來使用的。和田堀第三號(hào)調(diào)節(jié)池日常則是一個(gè)網(wǎng)球練習(xí)場(chǎng)。
東京都和田堀3號(hào)調(diào)節(jié)池日常是一個(gè)對(duì)墻打網(wǎng)球的練習(xí)場(chǎng)
東京都野川第2調(diào)節(jié)池日常是一個(gè)公園
六是根據(jù)需要因地制宜推進(jìn)地下調(diào)蓄池(管)建設(shè)。在最大限度利用地表水系、綠地和其他“兼職”調(diào)蓄空間的基礎(chǔ)上,部分地區(qū)可能還需要建設(shè)地下專用的調(diào)蓄池。比如一些下凹式立交橋區(qū),還有一些地勢(shì)低洼但是不具備利用其他方式調(diào)蓄的地方,可以根據(jù)分析計(jì)算,合理布局一些地下調(diào)蓄池。在一些地下空間受限,無法建設(shè)調(diào)蓄池的地方,還可以因地制宜的建設(shè)大口徑的“調(diào)蓄管”,來承擔(dān)調(diào)蓄功能。
七是嚴(yán)格論證慎重選擇深層隧道調(diào)蓄空間。在上述措施都用盡的基礎(chǔ)上,經(jīng)過分析計(jì)算確有必要的,可以考慮論證采取較為深層的隧道調(diào)蓄空間(一般稱為深隧排水)。關(guān)于是否要建深隧來排水,我國(guó)在過去幾年有過一段時(shí)間的爭(zhēng)論,支持一方認(rèn)為,東京、倫敦、新加坡和我國(guó)的香港都建了深隧用于排水,我們也應(yīng)該考慮。反對(duì)的一方則對(duì)深隧的必要性、造價(jià)和運(yùn)行提出了質(zhì)疑。在討論這個(gè)問題之前,首先要明白幾個(gè)方面的問題。首先,雖然名字都叫深隧,但是不同的深隧功能是不同的,比如東京的神田川環(huán)狀七號(hào)線調(diào)蓄池是垂直于妙正寺川、神田川和善福寺川建設(shè)的用于調(diào)蓄河流洪水以應(yīng)對(duì)這三條河局部不能拓寬的問題,倫敦在建的總長(zhǎng)24.9公里的深隧主要是用于調(diào)蓄和傳輸合流制排水系統(tǒng)中從排口溢流出來的污水至Beckton污水處理廠進(jìn)行處理,新加坡的深隧(DTSS)主要是用作污水排放的通道,香港的荔枝角等深隧則是將山洪引走直接排放入海避免穿城的山洪排放系統(tǒng),這些深隧功能很清晰。而國(guó)內(nèi)一些城市在討論的時(shí)候經(jīng)常將其功能混為一談。其次,深隧是不得已而為之的,不能作為優(yōu)先選擇。如果妙正寺川、神田川和善福寺川能夠拓寬,東京可能不會(huì)建設(shè)內(nèi)徑12.5米的神田川環(huán)狀七號(hào)線調(diào)節(jié)池。如果地表或者淺層空間經(jīng)過挖潛,具備相應(yīng)的調(diào)蓄功能,東京也不會(huì)建設(shè)這些造價(jià)高昂深層隧道用于調(diào)蓄。而國(guó)內(nèi)目前有一些城市在沒有充分研究和分析的前提下,提出要學(xué)東京,計(jì)劃投資幾百億甚至上千億建設(shè)深隧排水系統(tǒng),這種以大工程為導(dǎo)向的做法,是堅(jiān)決要避免的。
東京都神田川流域的善福寺川周邊建設(shè)密度高無法拓寬
東京都神田川環(huán)狀七號(hào)線地下調(diào)節(jié)池工作原理位置圖
東京都神田川環(huán)狀七號(hào)線地下調(diào)節(jié)池工作原理示意圖
5、加強(qiáng)城市豎向設(shè)計(jì),構(gòu)建有利于洪澇統(tǒng)籌的豎向格局
雨水徑流除了“不能壓縮”以外,還有一個(gè)重要的特征就是要朝著坡降最大的方向流動(dòng),也就是我們經(jīng)常說的“水往低處流”,所以構(gòu)建合理的豎向格局,對(duì)于城市排水防澇來說至關(guān)重要。
一是科學(xué)編制道路和場(chǎng)地豎向規(guī)劃。除了在城市選址中避免選擇低洼地作為建設(shè)用地外,還需要編制場(chǎng)地和道路豎向規(guī)劃,合理確定每塊場(chǎng)地和每條道路的標(biāo)高,構(gòu)建高低有序,高處能排,低處能蓄的豎向格局,并和藍(lán)綠空間的布局做好銜接。近些年,很多城市都沒有編制道路和場(chǎng)地豎向規(guī)劃,導(dǎo)致一些地方出現(xiàn)了局部看似合理,但是整體卻不合理的豎向,加大了城市排水難度,增加了整體工程造價(jià)。
二是嚴(yán)格管控豎向,不得隨意墊高或者降低。豎向規(guī)劃一旦經(jīng)過專家評(píng)審和批復(fù),應(yīng)該和容積率、綠地率等指標(biāo)一樣,得到嚴(yán)格地執(zhí)行和落實(shí),既不允許這些地塊擅自降低標(biāo)高,也不能擅自抬高標(biāo)高。因?yàn)榻档蜆?biāo)高會(huì)導(dǎo)致這個(gè)地塊容易被淹,而抬高標(biāo)高則會(huì)把風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移并集中到周邊地塊。在此前承擔(dān)的一些規(guī)劃設(shè)計(jì)項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn),部分南方城市有一些小區(qū)經(jīng)常受淹,究其原因,就是因?yàn)榻ㄔO(shè)年代久遠(yuǎn),當(dāng)時(shí)的標(biāo)高和周邊差不多,但是周邊后來陸續(xù)建了新的公建或住宅小區(qū),建設(shè)過程中就把標(biāo)高抬高了,于是最早建設(shè)的小區(qū)就成為了最低洼的地方,當(dāng)然雨天內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)就比周邊高了不少。
三是合理確定場(chǎng)地內(nèi)部豎向,科學(xué)組織雨水匯流路徑。場(chǎng)地內(nèi)部在設(shè)計(jì)時(shí),也要合理確定內(nèi)部的豎向標(biāo)高,避免局部出現(xiàn)低洼地,而且雨水口的布設(shè)也要和豎向標(biāo)高充分銜接,確保能夠起到收水的作用。其次,還要通過合理的豎向設(shè)計(jì)科學(xué)組織場(chǎng)地內(nèi)部的雨水徑流,將雨水徑流通過合理的、預(yù)設(shè)好的路徑,引導(dǎo)到該去的地方進(jìn)行下滲、滯蓄或者排放,這在海綿城市建設(shè)中是項(xiàng)目設(shè)計(jì)取得成功的關(guān)鍵,也是解決場(chǎng)地內(nèi)部?jī)?nèi)澇積水問題的關(guān)鍵。
四是優(yōu)化重要設(shè)施局部豎向設(shè)計(jì)。對(duì)于地表或者地下的調(diào)蓄空間,要通過合理的局部豎向設(shè)計(jì)將雨水徑流引入到預(yù)設(shè)的空間內(nèi)。而對(duì)于需要防范內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)的場(chǎng)所(尤其是地下空間)的關(guān)鍵部分,比如地下室步梯入口、地下室通風(fēng)口、地下停車場(chǎng)出入口,地鐵出入口和通風(fēng)口,下凹式立交橋以及隧道的出入口,則要特別注意豎向設(shè)計(jì),一方面要起到“阻水”的作用,即將周邊區(qū)域的雨水徑流阻擋到外邊,減少匯水區(qū)域;另一方面,是要防止積水灌入到這些重要的地下空間。
五是對(duì)現(xiàn)在因豎向問題導(dǎo)致的內(nèi)澇要加強(qiáng)綜合治理。目前的內(nèi)澇積水點(diǎn)中,不少都是因?yàn)榈貏?shì)低洼或者局部豎向不合理導(dǎo)致的,而且這一類問題解決起來還相對(duì)比較有難度。要通過“擋、截、蓄、排”相結(jié)合的方式,綜合解決這些地勢(shì)低洼處的內(nèi)澇積水?!皳酢本褪且獙?chǎng)地外的積水擋住,減少匯水面積,或者是在關(guān)鍵設(shè)施的入口處設(shè)置擋水板,最大限度降低雨水灌入風(fēng)險(xiǎn);“截”就是要在這些地方設(shè)置截水溝,萬一有少量水進(jìn)入,可以通過這些截水溝導(dǎo)流走;“蓄”就是要考慮一旦有水進(jìn)入,我們希望將水引導(dǎo)到哪個(gè)空間內(nèi),讓這個(gè)空間臨時(shí)發(fā)揮調(diào)蓄功能,減少損失總體損失;“排”就是要加大外排能力。
6、積極推進(jìn)洪澇聯(lián)排聯(lián)調(diào)
洪澇統(tǒng)籌也體現(xiàn)通過合理的聯(lián)合調(diào)度,最大可能降低二者的相互疊加,相互影響。要做好城市洪澇“聯(lián)排聯(lián)調(diào)”,要從以下幾個(gè)方面入手:
一是搭建洪澇統(tǒng)籌的調(diào)度平臺(tái)。在城市內(nèi)澇模型的基礎(chǔ)上,耦合城市洪水模型,輸入各種調(diào)度規(guī)則,搭建好洪澇統(tǒng)籌的調(diào)度平臺(tái)。此外,還要加強(qiáng)一些閘、壩、泵站、調(diào)蓄池等信息化和自動(dòng)化水平,確保收到相關(guān)調(diào)度指令后能夠及時(shí)啟動(dòng)相關(guān)調(diào)節(jié)作業(yè)并準(zhǔn)確調(diào)控到位。
二是要建立聯(lián)排聯(lián)調(diào)的工作機(jī)制。信息共享機(jī)制對(duì)于城市準(zhǔn)確應(yīng)對(duì)洪澇災(zāi)害十分重要,不掌握相關(guān)信息就無法做出科學(xué)的調(diào)度。比如上游城市什么時(shí)候泄洪,上游的降雨情況,流量和水位等信息,都是下游做出調(diào)度決策的基礎(chǔ)依據(jù)。信息共享機(jī)制在城市內(nèi)部相對(duì)會(huì)容易一些,但是在城市間有時(shí)候設(shè)置涉及到跨省之間的信息共享可能相對(duì)難一些,在這種情況下,相關(guān)流域管理機(jī)構(gòu)就需要發(fā)揮更為重要的作用。
三是積極探索洪澇聯(lián)排聯(lián)調(diào)的工作模式和調(diào)度方法。搭建好了調(diào)度平臺(tái)和建立信息共享機(jī)制后,最為重要的事情就是要統(tǒng)籌建立好科學(xué)有效的調(diào)度規(guī)則和調(diào)度方法。這些內(nèi)容很多也很復(fù)雜,但是至少有以下幾個(gè)方面是容易想到的。首先,要優(yōu)化水庫(kù)的調(diào)度,統(tǒng)籌水資源利用和防災(zāi)減災(zāi),在收到氣象部門相關(guān)預(yù)警預(yù)報(bào)后,要科學(xué)研判,最大限度減少暴雨期間泄洪,避免造成下游地區(qū)“雪上加霜”,形成“人造洪峰”。當(dāng)然,這種最優(yōu)化調(diào)度理論上是存在的,實(shí)際中操作有難度,不少城市或者水庫(kù)的經(jīng)營(yíng)管理者擔(dān)心一旦水庫(kù)放水,實(shí)際上又沒有那么大的雨,就會(huì)造成較大損失,這種情況確實(shí)有可能存在,但是我們更要考慮到的是如果沒有提前預(yù)降水位但是確實(shí)下了大暴雨,可能就會(huì)加劇下游的洪澇災(zāi)害。本著“人民至上、生命至上”的原則,在這種情況下,還是應(yīng)該優(yōu)先考慮保安全。其次,對(duì)一些承擔(dān)調(diào)蓄功能的湖泊,在統(tǒng)籌考慮水環(huán)境保護(hù)和景觀需要的基礎(chǔ)上,要及時(shí)騰出調(diào)蓄能力。在一些平原城市,排澇模式為先蓄后排的,汛期前尤其是特大暴雨來臨前務(wù)必要將調(diào)蓄能力騰退到位。再次,承擔(dān)排澇功能的河道也要提前將水位預(yù)降到位,河道上一些可能阻水的閘壩要預(yù)降到位,一些為了景觀水面建設(shè)的橡膠壩要盡早塌壩,為河道行洪排澇創(chuàng)造條件。最后,還要根據(jù)降雨信息及時(shí)調(diào)整調(diào)度方案,沿海地區(qū)要根據(jù)降雨情況和潮位信息,在低潮位期間最大限度利用重力流排水,調(diào)蓄池要根據(jù)下一場(chǎng)雨的信息及時(shí)排空,確保下一場(chǎng)雨來的時(shí)候能夠再次發(fā)揮作用。
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