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          理性認識海綿城市 科學(xué)治理城市內澇

          作者:甘肅環(huán)評網(wǎng)來(lái)源:網(wǎng)絡(luò )時(shí)間:2018-07-26 16:50:2瀏覽次數:3995次

          近年來(lái),隨著(zhù)城市內澇問(wèn)題在我國部分城市時(shí)有凸顯,“海綿城市”建設理念應運而生,其技術(shù)路徑是期望將城市地面建成可以“吸、放”水體的“海綿”,增強土地的入滲能力,將降雨盡可能多地滯留在土體中,減少地表產(chǎn)流,從而削減洪澇水的總量,達到治理洪澇的目的。國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設的指導意見(jiàn)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《意見(jiàn)》),鼓勵支持開(kāi)展“海綿城市”建設。一時(shí)間,各地積極爭創(chuàng )國家“海綿城市”建設試點(diǎn)城市。

           

            《意見(jiàn)》要求各地通過(guò)“海綿城市”建設,將全年降雨總量的70%以上滯蓄在“海綿體”中,并作為水資源在洪水過(guò)后進(jìn)行回歸利用,且可對初期降雨的污染有效降解。這一理念新穎、愿景美好,一經(jīng)提出便獲得了多方認同,但也引起了一些爭議,焦點(diǎn)在于“海綿城市”建設成本昂貴,與洪澇治理效果是否成正比。

           

            本期,浙江省水利廳治水辦主任、教授級高工朱法君,根據多年來(lái)對我國和所在地浙江省洪澇成因和治理方案的研究和實(shí)踐,就“海綿城市”建設談?wù)勛约旱目捶ā?/p>

           

            1.城市洪澇的成因涉及多方面因素

           

            我國城市經(jīng)過(guò)幾千年的發(fā)展,形成了自身的發(fā)展規律,其中最重要的就是擇水而建、依水而興,這對解決交通運輸、用水排污問(wèn)題具有不可替代的優(yōu)勢,當然也必然面臨洪澇的不利影響??v使如此,人類(lèi)仍然選擇逐水而居,正是因為利大于弊,是權衡后的選擇。隨著(zhù)人們對洪水規律的了解不斷深入,伴隨著(zhù)城市的發(fā)展,人們修建了很多防御洪水澇水的水利工程,人水和諧相處、共生發(fā)展。

           

            城市洪澇頻發(fā)始于近20年前,特別是近10年來(lái),矛盾進(jìn)一步加劇。究其原因,主要來(lái)自于以下幾方面:

           

            首先是城市化進(jìn)程加快推進(jìn)中,水系沒(méi)有得到有效保護。每一個(gè)地區的水面面積,都是千百年來(lái)自然形成的洪水澇水的調蓄地和出路,這是自然界的基本“法則”。但是由于人們對自然規律的認識不夠充分,在城市規劃建設過(guò)程中,大量的天然河流被縮窄、被阻斷、被填埋,排水轉而由下水道所替代。地下排水系統一旦被堵塞,將必然造成澇水外溢、洪水泛濫,導致城市內澇的發(fā)生。

           

            其次是城市外江洪水位的變化抬高。由于人類(lèi)社會(huì )發(fā)展對土地的深度利用,導致越來(lái)越多的土地被保護,從而失去了滯納洪水的作用。洪水歸槽,導致江河湖泊洪水水位不斷上升,既帶來(lái)了巨大的防洪壓力,又使得城市的澇水無(wú)法順利排入河流,產(chǎn)生內澇。原來(lái)設置的下水道排水能力下降,甚至于倒灌城區。

           

            最后是地面過(guò)度硬化,雨水下滲量減少。城市地面硬化對城市內澇的影響比較直接,但從成因的比重看,這并不是最主要的。如果下水道通暢,排水能力足夠,道路積水等內澇現象可以消除。

           

            以上這些因素共同作用,是導致城市內澇加劇的主要原因,尤其以城市水系破壞和外江洪水位的抬升為甚。

           

            2.“海綿城市”的技術(shù)路徑和對城市洪澇的作用


               我國各地推行的海綿城市做法,主要借鑒學(xué)習于美國洛杉磯的經(jīng)驗。筆者有幸于2018年年初親歷了洛杉磯的洪水,并對洛杉磯的雨水收集模式進(jìn)行了實(shí)地考證。

           

            洛杉磯是美國西海岸嚴重缺水的城市,年降雨量約300毫米,城市用水依賴(lài)千里之外的引水工程。洛杉磯多為低丘緩坡,城市內澇并不嚴重,城市道路下面基本上沒(méi)有建設下水道。由于水資源的極度緊缺,洛杉磯修建了一批雨水收集工程,其主要出發(fā)點(diǎn)為雨水的收集利用。但雨水收集工程成本昂貴,一個(gè)公園的成本動(dòng)輒幾百、上千萬(wàn)美元,收集來(lái)的雨水主要用于公園綠化,客觀(guān)上對消減洪水、澇水具有一定的作用。我們在美國期間,恰逢洛杉磯遭遇特大暴雨,其實(shí)也僅是在2天時(shí)間里集中下了40多毫米的降雨。但是,當地仍發(fā)生了嚴重洪災,多地引發(fā)了泥石流,造成23人死亡。

           

            為此,我們不得不對海綿城市“消滅”城市內澇的初衷引發(fā)思考。如果海綿城市建設可消減各地70%的降雨影響,則中國無(wú)澇矣!我國正在大規模推進(jìn)“海綿城市”建設的城市中,如武漢、南京這樣的重澇區,投入了大量的資金,但是在洪澇形勢的改變上仍然沒(méi)有看到應有的效果。原因何在?城市的洪澇治理方向是否出現偏差?這應當引起主管部門(mén)和城市管理者的深入思考和反思。

           

            對海綿城市建設減輕洪澇的效果和區域適用性分析我國地表產(chǎn)流模式因地區而有所不同。南方紅壤地區產(chǎn)流機理為“蓄滿(mǎn)產(chǎn)流”,即當土體因前期雨水下滲達到飽和狀態(tài)后,后期的降雨才形成地表徑流。北方地區則為“超滲產(chǎn)流”,即因降雨強度大于下滲強度而產(chǎn)生地表徑流。北方地區因地下水埋深較深,地表與地下水水位之間的土體可吸收水量的能力較大,如能解決超滲問(wèn)題,增加土體的下滲、吸收能力,對削減洪澇有較大的作用。而在南方,由于地下水埋深較淺,一般平原地區約為1米,洪水期甚至低于洪水位,土體本身可吸收水量的能力十分有限。如浙江省一場(chǎng)降雨過(guò)程可下滲的降雨量(不回歸到河網(wǎng),真正意義上的削減)約10——20毫米,也就是說(shuō),即使將所有路面、屋頂全部轉換成“海綿”結構,其削減量也僅僅只是20毫米,這相對于一場(chǎng)動(dòng)輒300毫米,甚至超過(guò)500毫米的降雨(如2013年的“菲特”臺風(fēng)),其削減量所占比重極小。而在北方地區,由于單場(chǎng)降雨的總量遠小于南方,如果能夠增加幾十毫米的入滲,則作用巨大。因此,“海綿城市”的最有效適宜地區是北方缺水地區,而非南方豐水地區,特別是長(cháng)江以南因強降雨致災的省份,應從洪澇的成因出發(fā),客觀(guān)分析、評價(jià)“海綿城市”對洪澇治理的作用。

           

            對現行“海綿城市”建設措施的思考

           

            分析評價(jià)“海綿城市”對洪澇治理的作用,應從各地的洪澇成因出發(fā),從成災機理著(zhù)手,因地制宜看待,絕不可“一刀切”“一招走天下”,否則就會(huì )偏離正確的方向,浪費大量的資金和人力。

           

            由于現行的“海綿城市”建設著(zhù)眼于增加入滲,采用的技術(shù)路徑和手段無(wú)外乎以下幾方面:

           

            花重金改變路面結構,打造“透水路面”,使雨水通過(guò)透水磚、自然土層下滲到地表下,從而達到消減澇水的作用。這項措施對小雨量的降雨有一定作用,但是對于高強度、大雨量的降雨作用甚微。因為即使表層全部恢復為天然狀態(tài),對雨量產(chǎn)水起決定作用的還是土壤的蓄水能力。在南方極限狀態(tài)下,土壤的蓄水能力也僅僅是20毫米左右,難以消納大量級降雨(如大于100毫米的一場(chǎng)降雨過(guò)程)的70%。即使表面上看到雨水下滲到了土壤中,實(shí)際當土體飽和后,仍然通過(guò)淺層地下水的通道回歸到河流、低地之中。

           

            開(kāi)槽、填沙、擴大地下集水空間等增加滯蓄量,應該講,這是有效的手段。但是,其所能夠起到的作用大小取決于容積大小。而擴大地下集水空間所要付出的代價(jià)是驚人的,能夠滯蓄洪水澇水的總量與投入相比差距較大。

           

            利用低地、公園參與滯蓄。這是一個(gè)好的方向,應該大力推行。但是恰恰這一類(lèi)工程所占比例小,難以全面推開(kāi)。

           

            還有專(zhuān)家提議增加屋頂的滯蓄等措施,讓“一片天對一片地”,自我消納洪水澇水,但改造成本較高,推行難度較大。

           

            綜合來(lái)看,以上措施都沒(méi)有真正切入到城市洪澇治理的正確途徑上來(lái),不能徹底解決問(wèn)題。筆者認為,治理城市內澇,真正有效的方向應該是從“滲蓄為主”轉變?yōu)椤靶钆沤Y合”的方式??梢詮娜龡l途徑實(shí)現:一是給洪水、澇水以出路,盡快排出去??梢?xún)?yōu)先考慮利用泵站等強制性措施,讓洪水澇水通江達海。二是給洪水、澇水以足夠的空間,即增加城市及周邊區域的水域或低地面積,增強滯蓄能力。三是讓地下的排水系統配套泵閘系統,真正實(shí)現收放自如。其實(shí),這才是我們想要的“海綿”效果。

           

            3.對水資源利用效果和初期雨水污染降解的思考


               “海綿城市”倡導通過(guò)“海綿體”集納雨水,使雨水資源化,達到高效利用水資源的目的。但由于“海綿體”可吸附利用的水量有限,所能起到的作用也將十分有限。也曾有人提議通過(guò)建設地下、地表的大容量蓄水池吸納利用洪水,終因投資過(guò)大、作用有限,且初期雨水易變質(zhì)發(fā)臭,實(shí)際應用價(jià)值不大而被放棄。目前的雨水收集再利用也僅限于綠化等對水質(zhì)要求較低的部分用水。

           

            “海綿體”對于小量級降雨的初期雨水污染有較好的水解作用,前提是所降雨水能夠基本蓄納在“海綿體”之中,通過(guò)植物的生長(cháng)吸收,達到降解的作用。但是一旦降雨產(chǎn)生地表徑流后,污染物質(zhì)照樣會(huì )伴隨徑流流向江河湖泊,對初期雨水的污染降解作用就變得微乎其微。

           

            總體上,對水資源的利用和污染降解,同樣主要適用于干旱地區,在我國的北方地區可以起到較好的預期效果;南方地區由于每場(chǎng)降雨的量級大,其可發(fā)揮的作用則甚微。

           

            4.對資金投入效益和洪澇治理方向性的思考

           

            當前各地正在進(jìn)行的“海綿城市”建設,通常都采取透水路面改造、更新綠化種類(lèi)結構、設置雨水調節池等措施,主要以透水路面改造為主。由于土體特性決定了下滲能力,即使全部更換成透水磚、改造成透水混凝土路面,其入滲的能力還是受制于下面的土體,且實(shí)施這些措施投資巨大。目前“海綿城市”建設的投入約為每平方公里1.5億元,如嘉興市“海綿城市”試點(diǎn)投資約45億元,除可爭取到國家支持12億元外,其余30多億元需地方財政投入。嘉興通過(guò)“海綿城市”建設可以在一定程度上改善城市面貌,但對內澇問(wèn)題的解決效果不大,理應把解決內澇核心放在流域的治理和城市排澇設施能力的提高上。很多城市在爭取成為國家 “海綿城市”建設試點(diǎn)的過(guò)程中,明白其作用效果的局限性,但是由于看重國家補助資金這塊“香餑餑”,仍然不惜花巨資硬上工程,可能影響國家財政資金投向的效益。

           

            由于國外對于“海綿城市”建設效果的夸大宣傳,一定程度上對我國各地的洪澇治理方向產(chǎn)生了不利影響。部分地區由于缺乏專(zhuān)業(yè)的洪澇治理認知,僅僅看到表面現象,就采取以“海綿城市”建設為主要方向的洪澇治理方案,弱化了流域治理功能,減少了必要的排澇設施建設。

           

            5.“海綿城市”建設應因地制宜

           

            綜合我國“海綿城市”推進(jìn)情況和洪澇治理現實(shí),建議科學(xué)分析、客觀(guān)評價(jià)其作用和適應范圍,理性看待其功效,真正從洪水和澇水的規律研究開(kāi)始,把握正確的方向。

           

            要客觀(guān)分析評價(jià)“海綿城市”建設在我國的適用性。建議組織多學(xué)科、多專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)家,客觀(guān)分析當地自然地理、降雨特性,科學(xué)謀劃城市內澇的解決途徑,評價(jià)“海綿城市”建設在我國各地的適用性,因地制宜制訂符合我國實(shí)際的內澇解決方案,并修訂相關(guān)技術(shù)規范、指導意見(jiàn)。

           

            要科學(xué)運用“海綿”效果?!昂>d城市”可作為一種新型城市建設理念,長(cháng)期貫徹在城市規劃、建設、改造、發(fā)展的過(guò)程當中,但城市洪澇的治理離不開(kāi)流域治理,這是前提和基礎。建議將建設透水路面、蓄水池等主調蓄手段轉變?yōu)榻ㄔO城市周邊的湖泊、濕地調蓄工程,真正起到在洪水期削減洪峰,枯水期利用水資源的“海綿”作用,實(shí)現投資效益的最大化。

           

            要把握“海綿城市”建設重點(diǎn)和節奏。從我國各地的地理結構、土體特性等方面分析,我國實(shí)施“海綿城市”建設最適宜地區應為北方和海島地區,而非南方,特別是南方平原城市。建議對已開(kāi)始實(shí)施或即將實(shí)施“海綿城市”建設的試點(diǎn)城市,對其實(shí)施方案進(jìn)行再評價(jià)、再審視,以洪澇治理保證方向不偏離,資金使用效益最大化,真正為我國的洪澇治理起到應有的作用。

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