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        從武漢洪澇災害談城市防洪機制

        2016-11-22 03:09:14袁紫薇廣東仲元中學廣東廣州511400
        低碳世界 2016年30期
        關(guān)鍵詞:泵站能力

        袁紫薇(廣東仲元中學,廣東廣州511400)

        從武漢洪澇災害談城市防洪機制

        袁紫薇(廣東仲元中學,廣東廣州511400)

        近年來,我國多個大中城市頻繁遭遇洪澇災害,造成了巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。其中,對于多數(shù)城市而言,內(nèi)澇是主要原因,城市內(nèi)澇已成為我國城市化發(fā)展過程中涌現(xiàn)出的突出負面問題。然,在治理意識逐漸覺醒的過程中,大量的投入?yún)s得不到應有的產(chǎn)出。本文將結(jié)合武漢的具體實例,從技術(shù)角度探討解決城市內(nèi)澇問題的思路,并大膽提出量化城市排澇能力、建設“下沉式城市公園”的設計理念

        城市內(nèi)澇;納水;排澇能力;排澇標準;下沉式城市公園

        1 洪澇災害

        1.1 什么是城市內(nèi)澇

        城市內(nèi)澇是指由于強降雨超過城市排水能力致使城市內(nèi)產(chǎn)生積水災害的現(xiàn)象。

        今年武漢發(fā)生的災害主要受強降雨影響,根據(jù)湖北省氣象局公布的數(shù)據(jù),武漢市6月30日20時至7月6日15時累計降雨量達574.1mm,突破1991年7月5日至11日7天內(nèi)降下542.8mm的記錄。6月1日至7月6日15時,武漢降水量達932.6mm,比1998年水災時6月至8月的總降水量還多出了64.6mm,突破了武漢自有氣象記錄以來的周持續(xù)性降水量最大值。因此,此次災害的損失多因城市內(nèi)澇。

        1.2 城市內(nèi)澇的危害

        截至7月6日12時,暴雨災害造成武漢市12個區(qū)75.7萬人受災。共轉(zhuǎn)移安置災民167897人次,有80207名群眾處于轉(zhuǎn)移安置狀態(tài)。全市布設安置點68個。農(nóng)作物受損97404hm2,其中絕收32160hm2。倒塌房屋2357戶5848間,嚴重損壞房屋370戶982間,一般性房屋損壞130戶393間。直接經(jīng)濟損失22.65億元。因災死亡14人,失蹤1人[1]。武漢市的受災情況只是全國災情的一面鏡子,城市內(nèi)澇給人民的生產(chǎn)生活造成極大的損失,解決城市內(nèi)澇問題迫在眉睫。

        2 城市內(nèi)澇形成原因

        2.1 強降雨的來臨

        降水強度,又稱雨強,指單位時間內(nèi)(分別為12h或24h)內(nèi)的降水面積量。

        7月5日,武漢市12h內(nèi)降雨量就達188.7mm,屬特大暴雨,短時間內(nèi)的特大降雨量聚集在城區(qū),造成極大排水壓力,城市低洼地瞬間形成“城市海洋”,癱瘓了城市功能的正常運作。

        2.2 排澇能力不足

        排澇能力主要體現(xiàn)在納水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)是否完善、納水能力和排水能力是否與降雨量匹配[2]。

        2.2.1 納水系統(tǒng)的破壞

        近年來,武漢為擴張城市建設,大面積地填湖造地。天然的納水系統(tǒng)遭到破壞。建成后的低洼地,也往往成為城市內(nèi)澇中積水最嚴重地區(qū)。官方公布的數(shù)據(jù)顯示,武漢城區(qū)的湖泊從建國初的127個,已經(jīng)銳減到38個,平均每兩年消失3個湖泊。單從1987年至2013年的26年間,武漢市湖泊總面積減少約32.3%,城市納水能力急劇減小,如圖1。

        此外,城鎮(zhèn)化建設導致城市地面硬化率逐年提高,可滲水地面逐漸減少,使得地表徑流增加,降低了城市納水能力。數(shù)據(jù)顯示,2010年武漢市城區(qū)面積1615.14km2,在市區(qū)核心區(qū)684km2內(nèi)地面硬化率達90%以上(山、水除外),核心區(qū)外930km2地面硬化率達70%[3]。

        沙湖是武漢湖泊填埋的縮影之一(見圖2)。

        圖1

        圖2

        2.2.2 排水系統(tǒng)的排水標準偏低

        早期的排水系統(tǒng)設計標準基本上是參照蘇聯(lián)標準,對中國所在區(qū)域的降水量、城市發(fā)展預期是不足的,排水設計標準偏低。隨著城市化進程快速擴張,排水能力不足的矛盾凸顯出來。在城市建設過程中征收的城市市政建設費用,更多地用于市政道路、管線的幾何疊加,較少用于排水系統(tǒng)的全面升級方面。最近幾年,武漢作為新興城市快速發(fā)展,尤以大型交通工程為主,甚至出現(xiàn)5000多個工地同時開工的景象[4]。

        基于以上原因,城市的納水能力與排水能力都呈現(xiàn)出減少趨勢,導致城市綜合排澇能力降低。

        3 城市防洪機制的完善

        近二十年以來,武漢幾乎是逢“雨”必淹,簡單地歸因于暴雨、特大暴雨難免具有“掩耳盜鈴”之嫌,掩百姓之耳盜政績之鈴。完善城市防洪機制應從管理與設施建設兩方面著手,軟件、硬件一起抓。

        3.1 城市防洪預警的完善

        作為城市防洪機制的重要組成部分,各地方政府均制定了城市防洪應急預案,對預警、搶險、信息管理、疏散、責任界定等措施都做了明確的規(guī)定。但各市應急預案的可操作性、實際成效值得進一步探討。

        以預警為例,現(xiàn)在的暴雨預警簡單地依賴氣象預報,根據(jù)預期雨量與風力確定黃色、紅色警告級別。問題在于同樣的雨量,在這個城市會造成內(nèi)澇,在那個城市不會造成內(nèi)澇,即便同一個城市的各個行政區(qū)域,其排澇能力也不同。這種預警缺乏針對性,本質(zhì)上仍是“惰政”行為。預警應把重點放在評估預期雨量與排澇能力是否匹配上,從而對內(nèi)澇程度作出初步判斷,作出提前預警。以武漢為例,初步梳理出各區(qū)域主要內(nèi)澇點,同時設置幾個關(guān)鍵數(shù)據(jù)觀測點,記錄每次降雨量與積水量,基本能建立積水量與降雨量的數(shù)學邏輯關(guān)系,同時找到內(nèi)澇臨界點,詳見積水量(縱軸)與降雨量(橫軸)模型示意圖3。

        圖3

        由于特定區(qū)域的排澇能力基本穩(wěn)定(定期清理排水管道),當統(tǒng)計數(shù)據(jù)足夠時,通過數(shù)學統(tǒng)計理論不斷修正后的曲線趨于穩(wěn)定,即可作為內(nèi)澇預警的應用模型,據(jù)此作出的預警應該具有足夠的精度,如此預警更具現(xiàn)實意義。

        3.2 城市排澇設施的強化

        應急預案固然重要,但其核心仍在于處理意外情況。強化排澇能力,首先要還清過去欠下的舊賬。將這筆舊賬量化作為工作標準,更具目標導向,成效評定也變得簡單易行。以下仍以武漢市為例,提出強化排澇設施的一些設想。

        3.2.1 增加向長江排水的機械排水泵站

        武漢緊鄰長江,通過長期努力,基本解決長江水淹的問題,城市內(nèi)澇是當前的主要矛盾。在現(xiàn)有泵站基礎(chǔ)上,合理規(guī)劃新建機械式提升泵站,暴雨來臨時,把城市積水通過泵站強排進入長江。根據(jù)現(xiàn)實條件,盡量多設置提升泵站,一般險情可輪流使用泵站,特大險情確保所有泵站滿負荷運轉(zhuǎn)。

        3.2.2 建設“下沉式城市花園”

        要全面改善城市排水系統(tǒng),提升城市排澇能力,面臨以下現(xiàn)實困難:

        成本高:如果要全面升級城市排水系統(tǒng),則一次投資額較大,這里涉及財政預算、拆遷、設備更新等問題,時間成本也比較高,對城市日常運轉(zhuǎn)影響大。

        用地緊張:在升級城市排水系統(tǒng)時,必然涉及污水處理站、泵站、綜合管線用地等配套設施用地,在寸土寸金的中心城區(qū),要解決這些問題并非能一蹴而就,土地問題較難解決,行政協(xié)調(diào)難度大。

        費效比[5]高:全面升級城市排水系統(tǒng)相當于再造城市排水系統(tǒng),由于涉及原管線系統(tǒng)的拆除,其造價甚至超過新建城市的排水系統(tǒng),而排水效果未經(jīng)檢驗,其效率偏低。

        正因為如此,量化城市既有排澇能力,檢視目前排水、納水系統(tǒng),準確識別系統(tǒng)薄弱點,并采取針對性改善、強化措施,就顯得事半功倍。前文提到,武漢內(nèi)澇的一個重要原因就是湖泊面積急劇縮小,導致城市納水能力降低,從而出現(xiàn)內(nèi)澇。如果城市納水能力得以恢復甚至提高,則暴雨來臨時,快速有效的納水系統(tǒng)可為城市贏得足夠的排水時間,這就是武漢湖泊正在發(fā)揮的重要作用。

        建設“下沉式城市公園”可起到湖泊的納水作用,具體做法為:選取適當?shù)默F(xiàn)有公園進行改造,通過取土降低公園標高至路面以下3~4m,通過綠化種植、景觀再造形成下沉式城市公園,類似于圖4。

        圖4

        下沉式城市公園有別于現(xiàn)有的集雨園及雨水花園:集雨園主要是為解決旱災;而下沉式城市公園主要是為解決水災。集水園和雨水花園的核心是植物;而下沉式城市公園本質(zhì)上屬于暴雨納水池,并不屬于生物滯納池。作為海綿城市在武漢的具體應用,“下沉式”城市公園的獨創(chuàng)性在于結(jié)合武漢的實際情況,提倡在現(xiàn)有公園內(nèi)建造大型的臨時納水系統(tǒng),同時兼顧其他城市功能。建造下沉式城市公園具有以下優(yōu)點:

        (1)夏季暴雨險情時,作為臨時納水場所,極大提高城市綜合納水能力,緩解排水壓力;該公園蓄水可在險情過后再做二次處理,對解決城市內(nèi)澇問題,起到湖泊蓄水作用。

        (2)平時仍發(fā)揮公園的正常功能,未降低城市綠化面積、市民活動場所,對城市舒適性、宜居性不構(gòu)成負面影響。如果妥善設計,甚至可再造城市新景觀(如濕地公園);由于集中作業(yè)、封閉施工,施工期間對城市影響降到最低。

        (3)建設下沉式城市公園只涉及周邊管道改造升級;原有公園均為綠化用地,不存在土地、拆遷、管道保護等問題,協(xié)調(diào)難度小。因為較有針對性地解決了納水問題,相對成本低,效果直接、可量化,費效比合理。同時下沉式城市公園收集的蓄水主要為雨水,通過適當凈化后,可作為再生水資源二次利用。

        下沉式城市公園的具體做法:如前述,1987~2013年武漢湖泊面積由370.97km2縮減至264.73km2,總共縮小了106.24km2,假定縮小湖面的平均深度為2m(填湖區(qū)域一般較淺)。第一步以恢復20世紀武漢蓄水容量為目標:假設公園可建深度為3m,蓄水面積為s,則蓄水容量v=s·h=3s=106.24×2,所以s=106.24×2/3=70.83km2。

        因此再造幾個下沉式城市公園,接近兩個東湖的面積,基本恢復武漢市1987年城市納水能力,有關(guān)部門可根據(jù)更準確數(shù)據(jù)進一步論證并試點。

        4 結(jié)語

        中國城市化發(fā)展到今天,城市洪澇災害已成為不能承受之痛。從技術(shù)角度去看,各城市洪澇災害的原因各有不同,有降水導致的內(nèi)澇,也有客流或本地洪水導致的淹城,更有排水系統(tǒng)不暢導致的梗塞。因此完善各城市防洪機制也必須因地制宜、對癥下藥,否則投入大收效微,事倍功半。本文以武漢為例,初步分析了武漢內(nèi)澇的主要原因,在防洪機制的完善方面提出了個人的一些想法,包括量化城市排澇能力、增加內(nèi)澇預警報告,更大膽提出“下沉式城市公園”解決大型成熟城市的內(nèi)澇問題,可作為海綿城市的具體應用探討。鑒于本人的信息有限,專業(yè)知識不足,個人一些想法難免存在主觀與謬誤之處,有待專業(yè)權(quán)威勘誤。

        [1]百度百科2016年武漢洪澇災害.

        [2]城市防洪規(guī)劃與研究.

        [3]淺談武漢排水系統(tǒng)現(xiàn)狀及其改善措施.

        [4]投入費用和產(chǎn)出效益的比值.

        [5]伊學農(nóng).城市防洪規(guī)劃設計.

        [6]黃兆平,肖建忠,劉冰.雨水花園賞析.

        [7]俞孔堅.海綿城市理論與實踐.

        [8]淺談武漢排水現(xiàn)狀及其改善措施.

        [9]武漢告急的背后:衛(wèi)星圖揭示驚心動魄的湖泊填埋過程.

        TU998.4

        A

        2095-2066(2016)30-0084-03

        2016-10-10

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