尊重自然、師法自然,張建云院士談城市洪澇和海綿城市
7月22日,強(qiáng)熱帶風(fēng)暴“安比”突破魔都結(jié)界,登陸上海,整座城市枕戈待旦,做好一切防汛防洪預(yù)案,抗擊臺(tái)風(fēng)。近年來,隨著海綿城市建設(shè)的推進(jìn),和對(duì)排水防洪的高度重視,我們確實(shí)做的越來越好。
7月20日,張建云院士到訪上海,在上海城投研究總院院士論壇上,分享了他關(guān)于中國城市洪澇及海綿城市建設(shè)的觀點(diǎn),謹(jǐn)以此文,與廣大同行分享。
——阿三 語
2012年7月21日,一場(chǎng)歷時(shí)19小時(shí),最大降雨強(qiáng)度110.3 mm/h的特大暴雨襲擊北京,造成79人死亡、房屋倒塌10660間、160.2萬人受災(zāi)、經(jīng)濟(jì)損失116.4億元的慘痛后果。
這些年來,每一個(gè)排水人都在反思,都在總結(jié),都在改變,都在進(jìn)步。2016年7月19日,“721”四周年之際,北京再次發(fā)生了歷時(shí)長達(dá)55小時(shí),最大降雨強(qiáng)度56.8 mm/h的大暴雨,但是這一次,眾志成城的首都北京,交出了無明顯洪澇和交通影響,無人員傷亡的漂亮答卷。
不忘教訓(xùn),方能涅槃重生。
7月20日,南京水利科學(xué)研究院張建云院士蒞臨上海城投研究總院院士論壇,分享了他對(duì)中國城市洪澇與海綿城市建設(shè)方面的觀點(diǎn)。
近年來,城市內(nèi)澇問題,幾乎成為了經(jīng)歷者的災(zāi)難、旁觀者的問責(zé)、網(wǎng)絡(luò)段子手的狂歡。“復(fù)旦、同濟(jì)等大學(xué)看海抓魚”、“走出河海(大學(xué))便是江湖”、“一夜過后變成海景房”等等網(wǎng)絡(luò)段子風(fēng)傳于微博、朋友圈,更多的是一些網(wǎng)友此起彼伏地“拷問”著“城市的良心”,變成一次次的網(wǎng)絡(luò)審判。
客觀而言,中國特有的地理位置(太平洋水汽和印度洋水汽交匯)、特有的地形條件(地球第3極)、特殊的氣候特點(diǎn)(季風(fēng)特點(diǎn)突出),決定了我國的洪澇災(zāi)害頻發(fā)。約2/3的國土面積受到洪水的威脅,全國2/3城市均發(fā)生過不同程度的暴雨洪澇。此外,全球變暖、熱帶氣旋增強(qiáng)、人類活動(dòng)帶來的熱島和雨島效應(yīng),進(jìn)一步加強(qiáng)了城市洪澇出現(xiàn)的概率,使得我國洪澇災(zāi)害日趨嚴(yán)重。
但是,即便客觀使然,逢雨就得必澇?
張?jiān)菏空J(rèn)為,我國近年來在應(yīng)對(duì)城市洪澇問題上所暴露出來的問題,主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:(1)基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)偏低,包括管網(wǎng)排水系統(tǒng)、內(nèi)河除澇能力河流域防洪能力;(2)城市化開發(fā)影響,體現(xiàn)在對(duì)自然排水系統(tǒng)的破壞,影響了產(chǎn)匯流機(jī)制;(3)城市應(yīng)急管理水平相對(duì)較弱,包括監(jiān)測(cè)、預(yù)警河應(yīng)急預(yù)案等。北京“721”以后,我國從政府主管部門,到整個(gè)行業(yè),甚至到普通群眾,都在分析問題、援引經(jīng)驗(yàn)、建言獻(xiàn)策,這是一輪痛定思痛之后引領(lǐng)行業(yè)向好發(fā)展的態(tài)勢(shì),也是一次從中央發(fā)起的,政策、資金全部配套到位的切實(shí)的行動(dòng)。
——海綿城市建設(shè)。
我們發(fā)現(xiàn),隨著改革開放以來我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,和城市化進(jìn)程的飛速前進(jìn),很多潛移默化的變化正在不斷傷害著城市自身的排水能力。從太湖流域土地利用影像圖資料看到,1985年以來,區(qū)域內(nèi)城市化區(qū)域快速增長,城市的擴(kuò)張導(dǎo)致耕地、林地的的大量減少,濕地、水域衰減或破碎,流域的水量調(diào)蓄能力明顯降低,洪水得以長驅(qū)直入到城市。同時(shí)在外部風(fēng)險(xiǎn)不斷增加的同時(shí),城市自身的無序開發(fā),地下設(shè)施(停車庫、商場(chǎng)、下沉式立交橋)的頻繁布置,以及排水標(biāo)準(zhǔn)普遍偏低(1~2年)的現(xiàn)狀,似乎也預(yù)示著城市內(nèi)澇的必然性。
在海綿城市建設(shè)大潮呼之欲出前夕,北京在經(jīng)歷了“721”之后所做出的快速響應(yīng):雨水管網(wǎng)改造、1460公里中小河道治理、75座泵站改造、47個(gè)蓄水場(chǎng)所建設(shè),以及城市暴雨洪澇的監(jiān)測(cè)預(yù)警加強(qiáng)…… 此后北京在應(yīng)對(duì)極端天氣時(shí)的表現(xiàn),游刃有余。
對(duì)此張?jiān)菏吭u(píng)價(jià)道:科學(xué)防治城市洪澇,提高排水除澇和防洪能力,加強(qiáng)暴雨洪澇監(jiān)測(cè)預(yù)警和應(yīng)急管理,城市洪澇問題可以得到很好的解決。
于是,一系列圍繞建設(shè)海綿城市建設(shè)的準(zhǔn)備工作轟轟烈烈的開始,并由標(biāo)準(zhǔn)先行。
城市排水標(biāo)準(zhǔn),指雨水排水管網(wǎng)(包括雨水管渠、檢查井、排水明溝、雨水泵站、閘閥等)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),針對(duì)產(chǎn)生于城市內(nèi)較小匯水面積上較短歷時(shí)的雨水徑流進(jìn)行排除,2014年2月,住建部頒布《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范)(GB50014-2006,2014年版),大大提高了我國雨水管渠的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期。
城市排澇標(biāo)準(zhǔn),指城區(qū)內(nèi)承擔(dān)排澇功能的河道水系及排澇泵站(包括內(nèi)河、湖泊、排水溝渠和排澇泵站、水閘建設(shè)等)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),針對(duì)解決較大匯流面積尚較長歷時(shí)暴雨產(chǎn)生的澇水排放問題,2012年,《城市防洪工程規(guī)劃規(guī)范》(GB/T50805-2012)頒布,明確了排澇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在5~20年一遇,特大城市應(yīng)大于20年一遇。
城市防洪標(biāo)準(zhǔn),是城市為防御持續(xù)時(shí)間較長的主要外河或湖泊洪水,或是濱海城市為防御設(shè)計(jì)高潮位所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)2010年修訂的《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201-94)明確,特別重要城市的防洪標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)大于200年一遇,實(shí)際操作中,上海防御風(fēng)暴潮的海堤標(biāo)準(zhǔn)已達(dá)1000年一遇,哈爾濱松花江防洪標(biāo)準(zhǔn)也已大于500年一遇。
張?jiān)菏繌?qiáng)調(diào),三類標(biāo)準(zhǔn)(排水、除澇、防洪)防治的對(duì)象不同,要解決的科學(xué)問題不同,所用資料不同,計(jì)算方法也不同,但必須協(xié)調(diào)銜接。
2013年12月12日,在《中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議》上正式提出海綿城市建設(shè)的要求。此后,住建部和各地政府、相關(guān)單位,參考美國低影響開發(fā)(LID)理念[1]、英國和歐洲的可持續(xù)城市排水系統(tǒng)理念[2]、新加坡的活力、美觀、清潔水(ABC)計(jì)劃[3],以及澳大利亞的水敏城市設(shè)計(jì)[4],進(jìn)一步明確了“‘滲、滯、蓄、凈、用、排”的六字方針,此后,30個(gè)城市分兩批相繼開展了轟轟烈烈的試點(diǎn)建設(shè)工作。
但是,與普遍存在的一種思維誤區(qū)不同,海綿城市并不是單一的洪澇防治,而是水綜合治理的系統(tǒng)工程,張?jiān)菏吭谄饰鰧?duì)海綿城市建設(shè)正確的認(rèn)識(shí)中這樣分析道。
海綿城市的系統(tǒng)工程概念,包括了防洪排澇保安、水資源保障、水環(huán)境治理、水生態(tài)保護(hù)與修復(fù),以及水文化傳承多個(gè)方面。我們?cè)陂_展海綿城市建設(shè)中,必須意識(shí)到源頭減排是基礎(chǔ),要建設(shè)海綿體流域,減少徑流形成,減少暴雨徑流量和延緩峰現(xiàn)時(shí)間,并通過人工濕地等自然生態(tài)條件,減少水體的污染。從法國馬賽、法國巴黎、廣州等城市的經(jīng)驗(yàn)來看,我們也必須客觀認(rèn)識(shí)到,對(duì)洪澇風(fēng)險(xiǎn)較大的大型城市,在確保足量、且排蓄功能健全的分散式系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,建設(shè)深隧等大型排蓄水和水處理系統(tǒng)是必要的,從而實(shí)現(xiàn)集中和分散的協(xié)同。更為重要的是,全面提升城市河湖水質(zhì)應(yīng)當(dāng)是一個(gè)根本性目標(biāo),需要多策并施、綜合治理。筆者認(rèn)為,可以預(yù)想的是,當(dāng)我國水環(huán)境整體得到提升之后,無論是水資源還是排蓄水方面,都有可能實(shí)現(xiàn)集中和分散的協(xié)同,這或許也是回歸自然的遠(yuǎn)景追求吧。
而在具體的海綿城市系統(tǒng)工程的對(duì)策方面,張?jiān)菏垦院喴赓W地總結(jié)道:截污是前提、清淤是基礎(chǔ)、活水是靈魂、管理是保障。值得討論的是,關(guān)于“清淤”的話題,侯立安院士曾提出過這樣的觀點(diǎn):在黑臭水體治理的具體工程實(shí)施中,清淤需要更多地關(guān)注底泥的處理處置問題,切勿引起新的污染。在條件和技術(shù)允許的情況下,考慮原位修復(fù)的方式更為理想。因此,是清淤還是原位修復(fù),還需要結(jié)合具體情況具體討論,從而選擇最為適宜的方式。
然而,目前我國有不少城市都具有情況復(fù)雜的歷史問題,特別是大城市中的老城區(qū),幾乎無法實(shí)施大規(guī)模的海綿城市建設(shè)。對(duì)于老城區(qū)的城市洪澇防治,張?jiān)菏恐赋,?yīng)當(dāng)問題導(dǎo)向、因地制宜、采取針對(duì)性措施,并具體展開為(1)增設(shè)下凹式綠地和植草溝等,減少雨水流入下水管道的水量;(2)運(yùn)用可資利用的池塘、水體、人工調(diào)蓄池等調(diào)蓄設(shè)施,攔蓄洪澇;(3)結(jié)合城市道路、園林等設(shè)施維護(hù)和升級(jí),按LID理念進(jìn)行改造,提高排水除澇能力,建設(shè)地下洪澇儲(chǔ)蓄場(chǎng)所。
而作為城市綜合管理水平的重要體現(xiàn),搭建可靠的城市洪澇監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)預(yù)警信息系統(tǒng),也是海綿城市建設(shè)中重要的非工程措施,應(yīng)當(dāng)予以重視。
尊重自然、師法自然。是多年來中國水務(wù)人痛定思痛后所得出的普遍真理。無論是曲久輝院士所提出的并開展研究的通過岸濾等措施實(shí)現(xiàn)不加藥給水處理的理念,還是海綿城市建設(shè)所恪守的低影響開發(fā)理念,都印證了這個(gè)真理。
千年前,李冰父子在四川通過利用山勢(shì)、地勢(shì)與水勢(shì)所建設(shè)的都江堰工程,使四川盆地成為天府之國。十年前,乘勢(shì)利導(dǎo),因時(shí)制宜的上海青草沙水庫正式建成通水,一條橫臥在長江口,逆流而上的“中華鱘”解決了上海這座特大型城市千萬人優(yōu)質(zhì)原水供給問題,給上海進(jìn)一步對(duì)標(biāo)全球卓越城市提供了無價(jià)的基礎(chǔ)保障前提。如今,我們推行并實(shí)施海綿城市,同樣也是致敬自然、遵從自然的一次工程建設(shè)革命,讓城市不再看海,讓城市水系統(tǒng)綜合治理得以實(shí)現(xiàn)。
文:阿三(阮辰旼)
本文觀點(diǎn)和素材均采自于2018年7月20日張建云院士在上海城投研究總院院士論壇上的主旨報(bào)告,限于專業(yè)能力,如有表述謬誤或曲解,還望諒解。
(張建云院士在院士論壇上作演講)
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