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理性認(rèn)識(shí)海綿城市 科學(xué)治理城市內(nèi)澇

作者:甘肅環(huán)評(píng)網(wǎng)來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)時(shí)間:2018-07-26 16:50:2瀏覽次數(shù):4560次

近年來(lái),隨著城市內(nèi)澇問題在我國(guó)部分城市時(shí)有凸顯,“海綿城市”建設(shè)理念應(yīng)運(yùn)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(qiáng)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(dá)到治理洪澇的目的。國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》(以下簡(jiǎn)稱《意見》),鼓勵(lì)支持開展“海綿城市”建設(shè)。一時(shí)間,各地積極爭(zhēng)創(chuàng)國(guó)家“海綿城市”建設(shè)試點(diǎn)城市。

 

  《意見》要求各地通過“海綿城市”建設(shè),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后進(jìn)行回歸利用,且可對(duì)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(rèn)同,但也引起了一些爭(zhēng)議,焦點(diǎn)在于“海綿城市”建設(shè)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(jí)高工朱法君,根據(jù)多年來(lái)對(duì)我國(guó)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(shè)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(guó)城市經(jīng)過幾千年的發(fā)展,形成了自身的發(fā)展規(guī)律,其中最重要的就是擇水而建、依水而興,這對(duì)解決交通運(yùn)輸、用水排污問題具有不可替代的優(yōu)勢(shì),當(dāng)然也必然面臨洪澇的不利影響??v使如此,人類仍然選擇逐水而居,正是因?yàn)槔笥诒祝菣?quán)衡后的選擇。隨著人們對(duì)洪水規(guī)律的了解不斷深入,伴隨著城市的發(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,水系沒有得到有效保護(hù)。每一個(gè)地區(qū)的水面面積,都是千百年來(lái)自然形成的洪水澇水的調(diào)蓄地和出路,這是自然界的基本“法則”。但是由于人們對(duì)自然規(guī)律的認(rèn)識(shí)不夠充分,在城市規(guī)劃建設(shè)過程中,大量的天然河流被縮窄、被阻斷、被填埋,排水轉(zhuǎn)而由下水道所替代。地下排水系統(tǒng)一旦被堵塞,將必然造成澇水外溢、洪水泛濫,導(dǎo)致城市內(nèi)澇的發(fā)生。

 

  其次是城市外江洪水位的變化抬高。由于人類社會(huì)發(fā)展對(duì)土地的深度利用,導(dǎo)致越來(lái)越多的土地被保護(hù),從而失去了滯納洪水的作用。洪水歸槽,導(dǎo)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(nèi)澇。原來(lái)設(shè)置的下水道排水能力下降,甚至于倒灌城區(qū)。

 

  最后是地面過度硬化,雨水下滲量減少。城市地面硬化對(duì)城市內(nèi)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(nèi)澇現(xiàn)象可以消除。

 

  以上這些因素共同作用,是導(dǎo)致城市內(nèi)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(duì)城市洪澇的作用


     我國(guó)各地推行的海綿城市做法,主要借鑒學(xué)習(xí)于美國(guó)洛杉磯的經(jīng)驗(yàn)。筆者有幸于2018年年初親歷了洛杉磯的洪水,并對(duì)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(guó)西海岸嚴(yán)重缺水的城市,年降雨量約300毫米,城市用水依賴千里之外的引水工程。洛杉磯多為低丘緩坡,城市內(nèi)澇并不嚴(yán)重,城市道路下面基本上沒有建設(shè)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,客觀上對(duì)消減洪水、澇水具有一定的作用。我們?cè)诿绹?guó)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(dāng)?shù)厝园l(fā)生了嚴(yán)重洪災(zāi),多地引發(fā)了泥石流,造成23人死亡。

 

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

 

  對(duì)海綿城市建設(shè)減輕洪澇的效果和區(qū)域適用性分析我國(guó)地表產(chǎn)流模式因地區(qū)而有所不同。南方紅壤地區(qū)產(chǎn)流機(jī)理為“蓄滿產(chǎn)流”,即當(dāng)土體因前期雨水下滲達(dá)到飽和狀態(tài)后,后期的降雨才形成地表徑流。北方地區(qū)則為“超滲產(chǎn)流”,即因降雨強(qiáng)度大于下滲強(qiáng)度而產(chǎn)生地表徑流。北方地區(qū)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,如能解決超滲問題,增加土體的下滲、吸收能力,對(duì)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(qū)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(zhuǎn)換成“海綿”結(jié)構(gòu),其削減量也僅僅只是20毫米,這相對(duì)于一場(chǎng)動(dòng)輒300毫米,甚至超過500毫米的降雨(如2013年的“菲特”臺(tái)風(fēng)),其削減量所占比重極小。而在北方地區(qū),由于單場(chǎng)降雨的總量遠(yuǎn)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(qū)是北方缺水地區(qū),而非南方豐水地區(qū),特別是長(zhǎng)江以南因強(qiáng)降雨致災(zāi)的省份,應(yīng)從洪澇的成因出發(fā),客觀分析、評(píng)價(jià)“海綿城市”對(duì)洪澇治理的作用。

 

  對(duì)現(xiàn)行“海綿城市”建設(shè)措施的思考

 

  分析評(píng)價(jià)“海綿城市”對(duì)洪澇治理的作用,應(yīng)從各地的洪澇成因出發(fā),從成災(zāi)機(jī)理著手,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(fèi)大量的資金和人力。

 

  由于現(xiàn)行的“海綿城市”建設(shè)著眼于增加入滲,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(jié)構(gòu),打造“透水路面”,使雨水通過透水磚、自然土層下滲到地表下,從而達(dá)到消減澇水的作用。這項(xiàng)措施對(duì)小雨量的降雨有一定作用,但是對(duì)于高強(qiáng)度、大雨量的降雨作用甚微。因?yàn)榧词贡韺尤炕謴?fù)為天然狀態(tài),對(duì)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(jí)降雨(如大于100毫米的一場(chǎng)降雨過程)的70%。即使表面上看到雨水下滲到了土壤中,實(shí)際當(dāng)土體飽和后,仍然通過淺層地下水的通道回歸到河流、低地之中。

 

  開槽、填沙、擴(kuò)大地下集水空間等增加滯蓄量,應(yīng)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(kuò)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(yīng)該大力推行。但是恰恰這一類工程所占比例小,難以全面推開。

 

  還有專家提議增加屋頂?shù)臏畹却胧?,讓“一片天?duì)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),不能徹底解決問題。筆者認(rèn)為,治理城市內(nèi)澇,真正有效的方向應(yīng)該是從“滲蓄為主”轉(zhuǎn)變?yōu)椤靶钆沤Y(jié)合”的方式??梢詮娜龡l途徑實(shí)現(xiàn):一是給洪水、澇水以出路,盡快排出去。可以優(yōu)先考慮利用泵站等強(qiáng)制性措施,讓洪水澇水通江達(dá)海。二是給洪水、澇水以足夠的空間,即增加城市及周邊區(qū)域的水域或低地面積,增強(qiáng)滯蓄能力。三是讓地下的排水系統(tǒng)配套泵閘系統(tǒng),真正實(shí)現(xiàn)收放自如。其實(shí),這才是我們想要的“海綿”效果。

 

  3.對(duì)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(dǎo)通過“海綿體”集納雨水,使雨水資源化,達(dá)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。也曾有人提議通過建設(shè)地下、地表的大容量蓄水池吸納利用洪水,終因投資過大、作用有限,且初期雨水易變質(zhì)發(fā)臭,實(shí)際應(yīng)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(duì)水質(zhì)要求較低的部分用水。

 

  “海綿體”對(duì)于小量級(jí)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,通過植物的生長(zhǎng)吸收,達(dá)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(duì)初期雨水的污染降解作用就變得微乎其微。

 

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

 

  4.對(duì)資金投入效益和洪澇治理方向性的思考

 

  當(dāng)前各地正在進(jìn)行的“海綿城市”建設(shè),通常都采取透水路面改造、更新綠化種類結(jié)構(gòu)、設(shè)置雨水調(diào)節(jié)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(shè)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(zhēng)取到國(guó)家支持12億元外,其余30多億元需地方財(cái)政投入。嘉興通過“海綿城市”建設(shè)可以在一定程度上改善城市面貌,但對(duì)內(nèi)澇問題的解決效果不大,理應(yīng)把解決內(nèi)澇核心放在流域的治理和城市排澇設(shè)施能力的提高上。很多城市在爭(zhēng)取成為國(guó)家 “海綿城市”建設(shè)試點(diǎn)的過程中,明白其作用效果的局限性,但是由于看重國(guó)家補(bǔ)助資金這塊“香餑餑”,仍然不惜花巨資硬上工程,可能影響國(guó)家財(cái)政資金投向的效益。

 

  由于國(guó)外對(duì)于“海綿城市”建設(shè)效果的夸大宣傳,一定程度上對(duì)我國(guó)各地的洪澇治理方向產(chǎn)生了不利影響。部分地區(qū)由于缺乏專業(yè)的洪澇治理認(rèn)知,僅僅看到表面現(xiàn)象,就采取以“海綿城市”建設(shè)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(shè)施建設(shè)。

 

  5.“海綿城市”建設(shè)應(yīng)因地制宜

 

  綜合我國(guó)“海綿城市”推進(jìn)情況和洪澇治理現(xiàn)實(shí),建議科學(xué)分析、客觀評(píng)價(jià)其作用和適應(yīng)范圍,理性看待其功效,真正從洪水和澇水的規(guī)律研究開始,把握正確的方向。

 

  要客觀分析評(píng)價(jià)“海綿城市”建設(shè)在我國(guó)的適用性。建議組織多學(xué)科、多專業(yè)的專家,客觀分析當(dāng)?shù)刈匀坏乩怼⒔涤晏匦?,科學(xué)謀劃城市內(nèi)澇的解決途徑,評(píng)價(jià)“海綿城市”建設(shè)在我國(guó)各地的適用性,因地制宜制訂符合我國(guó)實(shí)際的內(nèi)澇解決方案,并修訂相關(guān)技術(shù)規(guī)范、指導(dǎo)意見。

 

  要科學(xué)運(yùn)用“海綿”效果?!昂>d城市”可作為一種新型城市建設(shè)理念,長(zhǎng)期貫徹在城市規(guī)劃、建設(shè)、改造、發(fā)展的過程當(dāng)中,但城市洪澇的治理離不開流域治理,這是前提和基礎(chǔ)。建議將建設(shè)透水路面、蓄水池等主調(diào)蓄手段轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)城市周邊的湖泊、濕地調(diào)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(xiàn)投資效益的最大化。

 

  要把握“海綿城市”建設(shè)重點(diǎn)和節(jié)奏。從我國(guó)各地的地理結(jié)構(gòu)、土體特性等方面分析,我國(guó)實(shí)施“海綿城市”建設(shè)最適宜地區(qū)應(yīng)為北方和海島地區(qū),而非南方,特別是南方平原城市。建議對(duì)已開始實(shí)施或即將實(shí)施“海綿城市”建設(shè)的試點(diǎn)城市,對(duì)其實(shí)施方案進(jìn)行再評(píng)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(guó)的洪澇治理起到應(yīng)有的作用。

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