冷 紅,陳 天,翟國方,蔡云楠,王培茗,吳慶洲,王思思,黃國如,趙憲堯
IPCC 最新的報告指出,在未來幾十年里,所有地區(qū)的氣候變化都將加劇,而隨著未來氣溫升高,極端天氣事件也將變得越來越嚴重,強降水、極端溫度和強臺風等將極大地影響人們的生產(chǎn)生活,且預(yù)計影響的頻率和強度有著增加的趨勢。如何更好地應(yīng)對未來全球的氣候變化?針對這一現(xiàn)實問題,國際上專家學(xué)者們提出了“減緩”和“適應(yīng)”的兩條路徑,其中“減緩”的路徑主要通過減少和控制碳排放的可持續(xù)低碳建設(shè)和發(fā)展來減緩氣候變化的程度,實現(xiàn)碳達峰和碳中和,而“適應(yīng)”的路徑則強調(diào)面對氣候變化的嚴峻現(xiàn)實采取相應(yīng)的措施,適應(yīng)其帶來的廣泛而深刻的影響。大量既有研究表明,規(guī)劃對于實現(xiàn)減緩和適應(yīng)氣候變化的兩條路徑都具有重要的引領(lǐng)作用,而與減緩氣候變化相比,適應(yīng)氣候變化在當前顯得更加緊迫,應(yīng)當充分發(fā)揮規(guī)劃學(xué)科的重要作用,深入開展氣候適應(yīng)性規(guī)劃的研究和探索。
氣候變化帶來的極端暴雨事件近年來呈現(xiàn)加劇趨勢,由此引發(fā)的洪澇災(zāi)害在各地不斷出現(xiàn)。據(jù)中國氣象局國家氣候中心統(tǒng)計,相比于其他極端天氣事件,暴雨洪澇在人員傷亡和直接經(jīng)濟損失等方面都占較高的比例。2021 年夏季,我國河南、山西等地暴雨造成了十分嚴重的災(zāi)害后果,甚至有人員傷亡。歐洲的瑞士、比利時、法國、德國等部分地區(qū)也都遭受暴雨襲擊,多地出現(xiàn)河水泛濫、城區(qū)被淹的險情,房屋、道路、橋梁和電力等基礎(chǔ)設(shè)施受損嚴重。這其中很多極端暴雨天氣出現(xiàn)在既往降雨量較少的北方地區(qū),呈現(xiàn)出降雨集中、雨量大等特點。由于這些地區(qū)缺少應(yīng)對極端暴雨天氣的足夠經(jīng)驗,暴雨洪澇災(zāi)害預(yù)警以及應(yīng)急響應(yīng)機制并不完善,一旦出現(xiàn)極端暴雨事件,很容易引發(fā)災(zāi)害從而對居民的健康安全產(chǎn)生較大的威脅,而專家們預(yù)測這樣的極端天氣事件未來可能出現(xiàn)的會更加頻繁,且降水量會增加很多。因此,應(yīng)當未雨綢繆,居安思危,以關(guān)注健康安全為出發(fā)點,從水生態(tài)視角下開展氣候適應(yīng)性規(guī)劃和建設(shè)的研究和實踐?;诖耍瑧?yīng)充分認識氣候變化形勢的嚴峻性和極端天氣事件的不確定性,在適應(yīng)性規(guī)劃應(yīng)對方面重點關(guān)注以下四個要點:
一是深入開展極端暴雨的災(zāi)害預(yù)測模擬和空間風險識別研究。通過數(shù)字信息和模擬技術(shù)的支持對于極端暴雨事件及其引發(fā)洪澇災(zāi)害的時空分布進行推演和預(yù)測,精準研判城市和鄉(xiāng)村災(zāi)害空間風險點、風險級別和風險影響范圍,在此基礎(chǔ)上結(jié)合實際情況,將暴雨引發(fā)洪澇災(zāi)害的空間風險預(yù)警和災(zāi)害防范策略及方法納入專項水生態(tài)安全防災(zāi)規(guī)劃,進一步融入不同層級的國土空間規(guī)劃體系。
二是合理規(guī)劃城鄉(xiāng)人居環(huán)境中的水生態(tài)空間。洪澇災(zāi)害的產(chǎn)生既有氣候變化導(dǎo)致極端暴雨天氣事件的原因,也有排水管網(wǎng)建設(shè)標準低以及大規(guī)模城鎮(zhèn)化建設(shè)進程中許多城鄉(xiāng)建設(shè)用地硬化比例增大、自然河道受到侵占、城鄉(xiāng)蓄洪泄洪能力降低的原因。因此,應(yīng)當結(jié)合當前全域全要素的國土空間規(guī)劃,在更大地域范圍統(tǒng)籌布局和建設(shè)修復(fù)城市河湖水系、綠地及公園,提升藍綠空間滯蓄和消納周邊區(qū)域雨洪的能力,在此基礎(chǔ)上將自然解決途徑與人工管控措施相結(jié)合,建設(shè)雨洪排放、水利及防洪系統(tǒng),最大程度減緩城區(qū)內(nèi)澇,確保城市防洪安全。持續(xù)推進海綿技術(shù)應(yīng)用,充分發(fā)揮濕地、雨洪花園、下凹式綠地、生態(tài)植草溝、屋頂綠化、透水鋪裝等的海綿作用,通過滲、滯、蓄、凈、用、排等技術(shù)削減降雨徑流,降低城市積水內(nèi)澇風險和防洪壓力,提高城區(qū)的蓄洪能力和排洪能力,實現(xiàn)良性水生態(tài)循環(huán)。
三是加強極端暴雨來臨時的城市應(yīng)急治理響應(yīng)。在突發(fā)災(zāi)害性天氣引發(fā)的暴雨和洪澇達到超標準的規(guī)模時,僅僅依靠工程措施來控制是難以防范的,這時就需要發(fā)揮應(yīng)急治理的重要作用,提前制定相應(yīng)應(yīng)急治理規(guī)劃。在區(qū)域?qū)用?,加強江河水系流域上下游之間以及不同地區(qū)之間在水生態(tài)環(huán)境保護和水災(zāi)害應(yīng)急治理方面的協(xié)作統(tǒng)籌,完善流域水系聯(lián)合調(diào)度,實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)水生態(tài)環(huán)境優(yōu)化;在城鎮(zhèn)層面,則應(yīng)加強氣象、水利、城建、市政、交通等多部門與社區(qū)街道之間在水災(zāi)害應(yīng)急防范和救援時的合作。此外,還應(yīng)充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢,加強區(qū)域與機構(gòu)各方的信息共享,在洪澇災(zāi)害突然來臨時能迅速響應(yīng),以更為精細化的治理保障居民健康安全。
四是積極面向公眾開展防災(zāi)避險的宣傳。氣候適應(yīng)性規(guī)劃的實施需要廣泛的公眾參與,應(yīng)完善防災(zāi)和救援信息的交流通道,通過各種途徑增強公眾應(yīng)急安全意識。例如通過制作和公布洪澇風險示意圖,將風險可視化,除了標注與洪澇災(zāi)害風險相關(guān)的內(nèi)容包括等級、危險程度和影響范圍之外,還應(yīng)該標注避險路線和避險場所,適應(yīng)未來可能會更加頻繁發(fā)生的水災(zāi)害挑戰(zhàn)。
中國地域遼闊,氣候類型多樣,是世界上受極端天氣氣候事件影響較為嚴重的國家,在全球氣候變化的大背景下,極端暴雨天氣的事件未來還會不斷出現(xiàn),且可能具有更為復(fù)雜的不確定性,面向洪澇災(zāi)害風險防范的需求,除了進一步提高氣象預(yù)警水平以外,還應(yīng)進一步從水生態(tài)的視角下加強健康安全導(dǎo)向的氣候適應(yīng)性規(guī)劃研究,提升城鎮(zhèn)抗洪澇風險的韌性,最大程度上減輕由極端天氣事件帶來的災(zāi)害風險,保障人民生命財產(chǎn)安全和經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展。
水是人類生存和城市發(fā)展的基礎(chǔ)條件與戰(zhàn)略資源。水生態(tài)文明建設(shè)將成為未來城鎮(zhèn)高質(zhì)量發(fā)展的重要組成和基礎(chǔ)保障。在國土空間規(guī)劃中,水資源是平衡保護與發(fā)展的重要依據(jù),是劃定三生空間約束底線與研判土地利用開發(fā)的支撐條件,與國土空間規(guī)劃之間存在著相互制約、協(xié)調(diào)互動的復(fù)雜關(guān)系。
“耦合”概念源自物理學(xué),指兩個及以上的系統(tǒng)間通過相互作用而彼此影響以至聯(lián)合為整體的現(xiàn)象,是各子系統(tǒng)良性互動形成的相互依賴、協(xié)調(diào)與促進的動態(tài)關(guān)聯(lián)機制?!俺撬詈稀保–ity-water Coupling)指城市系統(tǒng)與水環(huán)境系統(tǒng)之間的相互約束與脅迫、促進與激勵關(guān)系,旨在構(gòu)建良性互饋與動態(tài)完善的雙向調(diào)節(jié)作用。而基于“城水耦合”理念的國土空間規(guī)劃是指以尊重順應(yīng)城水系統(tǒng)間的相互作用關(guān)系為原則,在不同層次與類別的空間規(guī)劃中,以促進涉水物質(zhì)、能量、信息等要素自由流動、高效循環(huán)與協(xié)調(diào)發(fā)展為目標的空間規(guī)劃編制與實施管理??茖W(xué)完善的規(guī)劃體系是任何一種規(guī)劃良性運轉(zhuǎn)并高效發(fā)揮作用的前提。目前學(xué)界對國土空間規(guī)劃體系討論熱烈但尚無定論,對于其中的涉水版塊更是關(guān)注甚少。故筆者嘗試從編制體系、管理體系與技術(shù)體系方面,對基于“城水耦合”理念的規(guī)劃體系展開初步討論。
在編制上,首先要從多維度視角補充完善涉水規(guī)劃編制內(nèi)容,例如可在水資源集約利用、水災(zāi)害安全防控、水環(huán)境整治提升、水生態(tài)健康維護、水氣候適應(yīng)調(diào)節(jié)、水交通多元高效、水文化繼承發(fā)揚及水經(jīng)濟特色開發(fā)等重點方面擇優(yōu)開展專項規(guī)劃編制工作。基于各專項系統(tǒng)要求,細化落實國土空間規(guī)劃中對水域及城水關(guān)系的戰(zhàn)略定位、空間指標、底線管控、資源保護等的內(nèi)容。對于重點管控的水資源利用類專項規(guī)劃,應(yīng)強化自上而下的約束性傳導(dǎo),對于輔助支撐的水空間要素配置類專項規(guī)劃,應(yīng)強調(diào)合理漸進的指引性要求;其次,考慮到水系規(guī)劃從側(cè)重局部水環(huán)境治理到統(tǒng)籌流域綜合規(guī)劃的方向轉(zhuǎn)變,國土空間規(guī)劃要相應(yīng)地構(gòu)建與五級三類對應(yīng)的跨尺度流域單元與水功能區(qū)管控體系。框架應(yīng)涵蓋區(qū)域流域,城市流域,片區(qū)流域再到街區(qū)或社區(qū)流域,并將傳統(tǒng)流域規(guī)劃中的水資源管理與各層次國土空間規(guī)劃中的空間要素配置互補融合,形成對總體規(guī)劃、詳細規(guī)劃及各專項規(guī)劃有效銜接的指標傳導(dǎo)。通過上述兩點,形成綜合協(xié)同與專項對接的編制體系,指導(dǎo)全流域國土空間用途管制和格局優(yōu)化。
在管理上,一方面,水資源環(huán)境是跨界特性最典型與最需要跨部門協(xié)同的領(lǐng)域之一。另一方面城市本身是一個復(fù)雜系統(tǒng),同時水資源環(huán)境問題也具備多樣性。因此兩者的良性耦合需要多方統(tǒng)籌推進。因此,應(yīng)當建立城市聯(lián)動、部門協(xié)同的水情共享與水治理協(xié)作機制,增強水資源管理在空間規(guī)劃中的整體性和協(xié)調(diào)性。進一步推動涉水責任單位整合,集中涉水事務(wù)管理職能,通過行政、法律、市場合作等手段,對水資源的使用權(quán)屬與收益分配進行合理謀劃。在這套統(tǒng)籌協(xié)商機制下,系統(tǒng)性全鏈條地開展空間規(guī)劃中涉水方案的制定修正,并降低其在省、市、縣三級行政單元中的傳導(dǎo)實施成本。此外,還應(yīng)在管理全過程中引入公眾參與機制,以調(diào)研會、宣傳講座等形式廣集民意民智,促進形成全民城水共識,主動妥善回報社會關(guān)切,對受到負面影響的利益相關(guān)者提供合理的經(jīng)濟與生態(tài)補償,建構(gòu)富有獲得感與公平性的人水空間關(guān)系。
在技術(shù)上,“城水耦合”涉及多時空組構(gòu)的城水形態(tài)耦合格局、多因子互饋的城水系統(tǒng)耦合過程、多尺度協(xié)同的城市空間耦合體系、多目標統(tǒng)籌的城水功能耦合效益與多技術(shù)集成的城水管理與決策支持系統(tǒng)構(gòu)建等。具體來講,其內(nèi)容包括但不限于耦合城市水環(huán)境的總體城市設(shè)計,高密度城市水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評價,適水性住區(qū)空間規(guī)劃模式與方法,城水耦合理念下城鎮(zhèn)空間增長的邊界管控體系優(yōu)化,城市雨洪災(zāi)害模擬與承洪韌性評價,空間治理背景下海綿城市規(guī)劃體系和實施研究等。而上述工作實際上已超出城鄉(xiāng)規(guī)劃的傳統(tǒng)學(xué)科范疇,因此要繼續(xù)在學(xué)科層面加強協(xié)同,將城鄉(xiāng)規(guī)劃與地理、水利、環(huán)境、生態(tài)、農(nóng)林、氣象、市政、防災(zāi)、能源、文化、健康及信息技術(shù)等學(xué)科深度融合形成交叉學(xué)科群,吸納各相關(guān)專業(yè)技術(shù)方法,形成針對城水關(guān)系優(yōu)化的規(guī)律解析—現(xiàn)狀評估—情景模擬—規(guī)劃論證—實施修正的完整規(guī)劃閉環(huán),從而更全面更深層更科學(xué)地指導(dǎo)城水空間高質(zhì)量發(fā)展。
國土空間規(guī)劃體系構(gòu)建是推進國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化的重要組成部分。我國水情復(fù)雜,水治理在國家空間治理體系中長期占據(jù)重要地位?;凇俺撬詈稀崩砟畹目臻g規(guī)劃體系應(yīng)從技術(shù)體系、編制體系與管理體系三方面推進構(gòu)建,形成全要素、全過程的涉水空間治理模式,并在規(guī)劃實踐中不斷修正、創(chuàng)新和完善該體系的價值導(dǎo)向、框架邏輯與內(nèi)容邊界,實現(xiàn)三者高效長效協(xié)同、互饋,最終促進現(xiàn)代化理水營城目標的實現(xiàn)。
(1)國內(nèi)外極端氣候災(zāi)害頻發(fā)
今年7 月20 日河南鄭州下了“千年一遇”的暴雨,共造成302人死亡,50 人失蹤,數(shù)百萬人受災(zāi),經(jīng)濟損失上千億。國務(wù)院高度重視,已決定成立調(diào)查組,對河南鄭州“720”特大暴雨災(zāi)害進行調(diào)查。無獨有偶,9 月初四級颶風“艾達”侵襲美國紐約州、新澤西州、賓夕法尼亞州等地,造成的死亡人數(shù)達68 人。美國總統(tǒng)拜登于當?shù)貢r間9 月6 日發(fā)布聲明,宣布新澤西州和紐約州進入聯(lián)邦緊急狀態(tài)。
鄭州的“720”洪澇災(zāi)害也好,紐約的“艾達”颶風災(zāi)害也罷,都是全球自然系統(tǒng)和經(jīng)濟社會系統(tǒng)相互綜合作用的結(jié)果在城市層面的不同反映。一方面,城市的自然條件、經(jīng)濟社會發(fā)展水平、洪澇災(zāi)害的設(shè)防標準等從根本上決定了城市的受災(zāi)程度。另一方面,全球氣候變化增大了巨型水災(zāi)風險。據(jù)中國氣候中心報告,我國平均年降水量和年累計暴雨站日數(shù)都呈增加趨勢。因此,如何科學(xué)應(yīng)對城市水災(zāi),尤其是鄭州、紐約等超大城市的洪澇災(zāi)害也是世界性的重要問題。
(2)提升國土空間韌性是應(yīng)對極端氣候災(zāi)害的有效方式
國內(nèi)外各界都認為,提升國土空間(包括城市)韌性是應(yīng)對災(zāi)害風險的有效方式。聯(lián)合國減災(zāi)署和聯(lián)合國人居署都強調(diào)韌性提升在城市經(jīng)濟社會發(fā)展和防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)中的重要性,呼吁聯(lián)合國成員國行動起來,增強城市和社區(qū)韌性。日本則在2013年出臺《國土強韌化計劃法》,從中央到地方推進國土強韌化計劃的編制,有序提升國土空間韌性,應(yīng)對災(zāi)害風險。
我國也高度重視國土空間韌性的提升,在2020 年1 月自然資源部發(fā)布的《省級國土空間總體規(guī)劃編制指南(試行)》,要求增強國土空間韌性,10 月份的《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標的建議》中,則首次明確強調(diào)要建設(shè)韌性城市,并在國家“十四五”規(guī)劃中韌性城市建設(shè)上升為國家戰(zhàn)略。
(3)建設(shè)洪澇韌性城市需要處理好各種關(guān)系
所謂韌性城市,就是指當受到災(zāi)害或事故的沖擊時,不僅不會受到致命的破壞而癱瘓、而且還能夠快速回復(fù)的城市。韌性城市所具有的韌性,不僅僅是指具有災(zāi)后快速回復(fù)重建的能力,而且還包括對外來沖擊的抵御能力和災(zāi)害發(fā)生時的減災(zāi)救災(zāi)能力,具有前瞻性、魯棒性、創(chuàng)新性、穩(wěn)定性、冗余性、靈活性、適應(yīng)性、多樣性、獨立性、相互依懶性、敏捷性、多尺度網(wǎng)絡(luò)連通性、高效性、協(xié)作性、公平性、自學(xué)習(xí)能力、自組織能力等特征。
如何科學(xué)規(guī)劃建設(shè)洪澇韌性城市,作者認為應(yīng)從系統(tǒng)論的角度,正確認識和統(tǒng)籌處理資源與災(zāi)害的關(guān)系,安全與風險的關(guān)系,設(shè)防標準與經(jīng)濟社會發(fā)展階段的關(guān)系,上游中游與下游的關(guān)系,洪水與內(nèi)澇的關(guān)系,地上與地下的關(guān)系,硬件對策與軟件對策的關(guān)系,政府、社會與個人的關(guān)系,災(zāi)前、災(zāi)中與災(zāi)后的關(guān)系,傳統(tǒng)技術(shù)與新技術(shù)的關(guān)系,以及洪澇系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的關(guān)系等11 個方面的關(guān)系。
(4)我國洪澇災(zāi)害韌性城市建設(shè)面臨的主要問題
鄭州“720”洪澇災(zāi)害,集中地暴露了我國洪澇災(zāi)害韌性城市建設(shè)方面的主要問題。主要有以下四個方面:
①在橫向聯(lián)動方面,災(zāi)害預(yù)警、緊急泄洪、應(yīng)急救援、調(diào)用搶險物資、實行交通管制等措施較為脫節(jié)、相互獨立,多部門橫向聯(lián)動能力較差。關(guān)鍵預(yù)警和救援信息無法及時同步到相關(guān)政府及責任部門,導(dǎo)致應(yīng)急救援和人員疏散工作的滯后。
②在信息理解方面,政府部門對鄭州氣象發(fā)布預(yù)警信息所蘊含的工作要求理解不足,沒有及時按照職責做好防暴雨應(yīng)急和防汛決策,災(zāi)害風險防范意識較弱。
③在應(yīng)急響應(yīng)方面,防汛應(yīng)急響應(yīng)從Ⅱ級提升至Ⅰ級后,鄭州地鐵仍在運行,道路交通和交通管制等響應(yīng)行動也嚴重滯后,應(yīng)急防洪物資準備不足,水、電、氣等生命線系統(tǒng)受到嚴重影響。
④在城市規(guī)劃建設(shè)方面,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)缺乏前瞻性,溢洪道、泄洪道建設(shè)不足,并且存在淤積、斷面不規(guī)則,甚至空間被占壓的情況,影響泄洪效率。
(5)我國洪澇災(zāi)害韌性城市建設(shè)需要頂層設(shè)計
我國洪澇災(zāi)害韌性城市建設(shè),需要頂層的統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計,尤其是要高度重視法律法規(guī)的建設(shè)和國土空間規(guī)劃的系統(tǒng)編制。
①建立健全法律法規(guī)體系。在機構(gòu)改革和國土空間規(guī)劃體系構(gòu)建的大背景下,我國應(yīng)當加快編制適宜我國國情的基礎(chǔ)性、綜合性的《綜合防災(zāi)基本法》,在基本法中明確防災(zāi)減災(zāi)各環(huán)節(jié)、各部門的基本建設(shè)要求,并根據(jù)新時代應(yīng)急管理事業(yè)的發(fā)展要求加快修編《抗震防災(zāi)法》、《防洪法》等。通過立法明確綜合防災(zāi)規(guī)劃在國土空間規(guī)劃體系中的法定地位,助推韌性國土空間的建設(shè)。
②重視國土空間規(guī)劃的系統(tǒng)編制。安全韌性提升是作為國際上解決各類災(zāi)害問題的先進理念和重要抓手,因此,應(yīng)將國土空間韌性規(guī)劃作為重要專項規(guī)劃納入國土空間規(guī)劃體系,形成與國土空間總體規(guī)劃緊密銜接、相互協(xié)調(diào)反饋并同步編制的互動規(guī)劃關(guān)系。同時,不論是編制國土空間總體規(guī)劃時考量防災(zāi)減災(zāi),還是編制國土空間防災(zāi)減災(zāi)專項規(guī)劃,都應(yīng)該明確規(guī)劃關(guān)注的主要災(zāi)種、主要內(nèi)容以及與相關(guān)規(guī)劃的相互關(guān)系,以確保規(guī)劃的科學(xué)性和可操作性。
局地氣候與城鎮(zhèn)規(guī)劃建設(shè)密切相關(guān),基于城市規(guī)劃要素與氣候變化關(guān)系的基礎(chǔ)研究揭示了兩者的內(nèi)在關(guān)系,并為減緩并適應(yīng)氣候變化的城市規(guī)劃理論和方法提供了科學(xué)依據(jù)。探索城鄉(xiāng)空間統(tǒng)籌、技術(shù)方法融合、基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)調(diào)、行政管治協(xié)同和全生命周期的氣候適應(yīng)性規(guī)劃原則與策略,將為城市建設(shè)提供韌性發(fā)展的科學(xué)指引。
(1)基于氣候適應(yīng)性的城市規(guī)劃研究
①1950 年代以來的城市氣候圖
城市氣候地圖作為提升城市韌性、緩解和適應(yīng)氣候變化的城市規(guī)劃工具,依據(jù)城市氣候特征分析,提出改善城市氣候環(huán)境的城市規(guī)劃建議,主要分為氣候分析圖和規(guī)劃建議圖。1950 年代,德國基爾、波恩等地研發(fā)城市氣候分析地圖,通過現(xiàn)狀城市氣象數(shù)據(jù)的整理與分析,引導(dǎo)城市規(guī)劃緩解和適應(yīng)氣候變化問題;1992 年,德國斯圖加特聯(lián)盟編制的城市氣候規(guī)劃圖,匯總城市氣候特征,作為城市用地氣候功能查詢的工具;2006 年中國香港編制的城市氣候分析與規(guī)劃圖,依據(jù)氣候特征和城市形態(tài),形成氣候特性規(guī)劃分級分區(qū),并提出針對性的氣候規(guī)劃建議。
②當代多元化的氣候適應(yīng)性規(guī)劃
當代,氣候適應(yīng)性規(guī)劃研究在理論上呈現(xiàn)出多種方向和不同的側(cè)重點,如 “海綿城市”從水資源治理與利用的研究角度探索適應(yīng)氣候變化的建設(shè)實踐;“韌性城市”提出防治結(jié)合的適應(yīng)氣候變化的新路徑,通過合理規(guī)劃可持續(xù)的物質(zhì)系統(tǒng)和人類社區(qū)提高城市防御和恢復(fù)能力;“基于自然的解決方案”提倡依靠自然的力量應(yīng)對氣候風險,構(gòu)建溫室氣體低排放和氣候韌性社會。在研究內(nèi)容方面,從應(yīng)對極端天氣頻發(fā)、熱島效應(yīng)等一系列氣候變化問題出發(fā),主要探討氣候適應(yīng)性規(guī)劃框架、居民健康安全與氣候變化的關(guān)系、氣候適應(yīng)性規(guī)劃策略等。在設(shè)計對象方面,涉及公共空間、城市景觀、建筑及住區(qū)等。在技術(shù)方法方面,城市氣候與城市熱環(huán)境的監(jiān)測、模擬、調(diào)控、效應(yīng)評估等多尺度氣候適應(yīng)性規(guī)劃技術(shù)不斷得到應(yīng)用。
(2)氣候適應(yīng)性規(guī)劃的要素與內(nèi)容
揭示與減緩并適應(yīng)氣候變化相關(guān)的關(guān)鍵城市規(guī)劃要素,分析城市空間布局與形態(tài)、建筑設(shè)計與材料、自然生態(tài)資源等城市規(guī)劃要素對氣候的影響特征,可以為減緩并適應(yīng)氣候變化提供科學(xué)依據(jù)。
規(guī)劃要素與城市局地氣候之間的緊密關(guān)聯(lián)是氣候適應(yīng)性規(guī)劃的內(nèi)在邏輯。其中,城市形態(tài)、街道與路網(wǎng)等空間形態(tài)與布局決定“生態(tài)接觸面”的大小,影響城市地區(qū)空氣流通和熱量堆積等氣候要素的交換,城市冠層和城市邊界層等相關(guān)城市形態(tài)要素影響城市“中小尺度”的局地氣候;密度、容積率、材料等建筑要素影響城市熱島強度;綠地覆蓋率影響城市的溫度、濕度、風速風向等氣候效應(yīng),涉及的碧道、綠道等城市水系、綠廊以生態(tài)廊道形式為居民提供了凈化空氣質(zhì)量、防洪調(diào)蓄、調(diào)節(jié)氣候、景觀游憩等功能。當前,定量化的研究更為氣候適應(yīng)性規(guī)劃提供了重要科學(xué)依據(jù)。
(3)氣候適應(yīng)性規(guī)劃的基本原則與策略
①城鄉(xiāng)空間統(tǒng)籌,尺度與要素相結(jié)合
從空間層次的角度出發(fā),緊扣城市、鄉(xiāng)村兩類地域空間尺度、氣候特征的復(fù)雜性與規(guī)劃要素的差異性,進行分級分類規(guī)劃,通過氣候規(guī)劃分區(qū)的統(tǒng)籌治理,提高城鄉(xiāng)氣候適應(yīng)性和韌性。
②技術(shù)方法融合,保護與修復(fù)相結(jié)合
綠色低碳的生態(tài)保護與修復(fù)技術(shù)是氣候適應(yīng)性規(guī)劃的關(guān)鍵手段,綜合設(shè)計學(xué)、材料學(xué)、物理學(xué)等多學(xué)科理論知識,探索低能耗、可持續(xù)的交叉創(chuàng)新技術(shù)方法,形成可推廣、可復(fù)制、可操作的綠色低碳技術(shù)工具包。
③基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)調(diào),治理與支撐相結(jié)合
通過綠色基礎(chǔ)設(shè)施和灰色基礎(chǔ)設(shè)施的共同協(xié)調(diào),發(fā)揮互聯(lián)性、互通性、多功能性,積極應(yīng)對社會、環(huán)境和技術(shù)沖擊等氣候變化帶來的不確定性挑戰(zhàn),形成經(jīng)濟且有效的彈性基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò),支撐后續(xù)高強度、可持續(xù)的城市發(fā)展。
④行政管治協(xié)同,規(guī)劃與行動相結(jié)合
加快推進氣候適應(yīng)性規(guī)劃的制度化、規(guī)范化、法制化,將其融入國土空間規(guī)劃體系,明確緩解和適應(yīng)氣候變化的發(fā)展目標與階段,制定詳細的計劃與措施,由規(guī)定的職責部門落實管治工作。
⑤全生命周期流程設(shè)定,多領(lǐng)域與多層次管控相結(jié)合
將氣候適應(yīng)性的理念與技術(shù)支撐融入多層次、全周期、多領(lǐng)域的規(guī)劃設(shè)計過程,將“監(jiān)測—預(yù)警—行動—修正”貫穿于城鎮(zhèn)全生命周期的建設(shè)活動中,通過程序化、制度化的設(shè)定提升城鎮(zhèn)的氣候韌性。
(4)總結(jié)與展望
氣候適應(yīng)性城市規(guī)劃是應(yīng)對氣候變化、提升城市韌性的有效途徑。城市規(guī)劃如何緩解并適應(yīng)氣候變化將成為當代城市規(guī)劃研究的重要基礎(chǔ)領(lǐng)域。通過氣候地圖編制、氣候適應(yīng)性規(guī)劃理念與技術(shù)方法的探索,探尋城市規(guī)劃要素對氣候變化的內(nèi)在規(guī)律,提出氣候適應(yīng)性城市規(guī)劃的原則與策略,將為氣候適應(yīng)性城市規(guī)劃提供科學(xué)的理論支撐。
城市未來的發(fā)展將面臨更大的挑戰(zhàn),我們需要把氣候適應(yīng)性理念融入國土空間規(guī)劃體系,實現(xiàn)全流程耦合,從空間、生態(tài)、社會等不同維度完善減緩和適應(yīng)氣候變化的規(guī)劃設(shè)計策略,提出更加具體、全面、可行的氣候適應(yīng)性規(guī)劃整體方案,促進城市可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)。
我國是世界上擁有水工建筑最多的國家,但興建時間大多在1950~1970 年代,由于建設(shè)年代久遠,當時的技術(shù)和財力都有限,水庫大壩安全往往存在較多安全隱患。據(jù)統(tǒng)計,自1954年以來,大壩潰決總數(shù)可達3.7 萬余座,潰壩事故率約3.4%,且其中絕大多數(shù)的潰壩事故屬于中小型水庫潰壩,占潰壩總數(shù)的96%,其中小Ⅱ型占76%。在我國山地及高原占到國土面積2/3 以上,山地區(qū)域由于其地形的特殊性,暴雨往往釀成山洪、泥石流、滑坡等一系列災(zāi)害。大量建設(shè)的小型(Ⅰ)、(Ⅱ)水庫及塘壩是農(nóng)田水利建設(shè)的主力軍,量多面廣,導(dǎo)致山地城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村位于水庫下游的“頭頂一碗水”現(xiàn)象較為普遍。在極端氣候背景下,這些城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村面臨著極大的危險,加之山地區(qū)域地震等活動頻繁,地震又會對水庫大壩造成較大破壞,災(zāi)害的疊加會給水庫下游人民群眾的生命財產(chǎn)安全帶來不可估量的損失,如汶川地震時的紫坪鋪水庫,玉樹地震時的禪古電廠水庫均被震裂,給當時的抗震救災(zāi)造成了較大難題。對山地區(qū)域病害水庫的排查、加固工作也一直在進行,但許多小型壩往往是土壩,加固處理并不理想。另一方面,對水庫(塘壩)下游城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村安全的評估也勢在必行。
1965年Gregory 等通過建立水深—損失率曲線,來驗證洪水淹沒水深與鄉(xiāng)村居民住宅洪澇災(zāi)害損失之間的關(guān)系;1981 年Hollingsworth 開始構(gòu)建風險評價框架,把地形坡度作為影響山洪災(zāi)害危險性的主要因子進行分析,并采用因子疊加分析法對山洪災(zāi)害危險性進行評估;2005 年 Joy Sanyal、LU XX 結(jié)合遙感技術(shù)及GIS 技術(shù)首先對山洪災(zāi)害危險性和易損性的分布情況進行了探究,然后利用 ArcGIS 軟件將山洪災(zāi)害危險性和易損性柵格圖進行加權(quán)疊加分析繪制了山洪災(zāi)害風險區(qū)劃圖;2020 年王維琳等計算濟南市小李莊村沿河村落受災(zāi)水位,判定居民戶與不同頻率洪水水面線的關(guān)系來分析山丘區(qū)沿河村落受災(zāi)水位及危險區(qū)劃分方法;1993年Steffen 結(jié)合 GIS 技術(shù)與城市暴雨徑流模型對城市暴雨產(chǎn)生的徑流過程進行模擬研究進而提出洪災(zāi)避險轉(zhuǎn)移方案;2016 年溫家興以陜西省略陽縣為例,利用 MIKE11 軟件建立一維洪水演進模型,將模型模擬得到的洪水淹沒信息結(jié)合 GIS 技術(shù)對略陽縣遭遇洪水淹沒損失狀況進行綜合分析,由此制定相應(yīng)的避洪轉(zhuǎn)移預(yù)案;2017 年張小霞、施文婧等人基于潰堤洪水風險圖,利用 GIS 提取洪水淹沒信息基于ArcGIS 網(wǎng)絡(luò)分析和強大的繪圖功能繪制了沂河朱家廟潰堤洪水避險轉(zhuǎn)移圖,并將轉(zhuǎn)移路徑和避洪安置點位置標識在地圖上使得避險轉(zhuǎn)移信息簡潔明了。
綜上所述,無論是對水庫下游洪水災(zāi)害的評估還是對水庫下游洪災(zāi)避險路線的評估都有較為成熟的理論和方法?;诖?,我們提出對水庫下游城鎮(zhèn)或鄉(xiāng)村安全策略如下:
(1)根據(jù)《國務(wù)院辦公廳關(guān)于開展第一次全國自然災(zāi)害綜合風險普查的通知》要求,在全國范圍內(nèi)針對城鎮(zhèn)及鄉(xiāng)村上游水庫(塘壩)的安全狀況進行風險評估,尤其是20 世紀50~70 年代的水庫(塘壩),對病害水庫(塘壩)進行工程加固處理;對于下游城鎮(zhèn)規(guī)模較大或村莊密集區(qū),而無加固條件或加固不理想的上游中高風險水庫(塘壩)進行拆除,杜絕隱患,并重新規(guī)劃農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)。
(2)對于水庫(塘壩)下游區(qū)域的城鎮(zhèn)及鄉(xiāng)村進行安全評估。基于區(qū)域DEM 圖、水庫有效庫容、暴雨強度等數(shù)據(jù),針對中高風險水庫(塘壩)進行洪水潰壩推演和疏散推演,對“頭頂一碗水”的城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村人居環(huán)境安全進行評估,尤其是泄洪區(qū)的城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村,估算人員疏散時間。對于無疏散條件(疏散時間不足、路徑、場地無法滿足等)的中高風險區(qū)域少數(shù)山區(qū)村莊或小城鎮(zhèn)可結(jié)合國土空間規(guī)劃進行拆并;若拆并鄉(xiāng)村或城鎮(zhèn)成本大于拆除水庫的成本則考慮拆除水庫。
(3)對于水庫(塘壩)下游中低風險區(qū)域的城鎮(zhèn)或鄉(xiāng)村也應(yīng)根據(jù)虛擬的潰壩情況、地形條件、暴雨情況進行評估,測算避難疏散時間、合理規(guī)劃避難疏散路徑和疏散場地,繪制防災(zāi)地圖,并對人民群眾進行宣傳和防災(zāi)演練,使大家樹立防災(zāi)意識,能在有效的時間內(nèi)快速疏散到安全區(qū)域。
人民生命安全重于一切,城鄉(xiāng)人居環(huán)境安全的評估也至關(guān)重要。長久以來對城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村上游水庫的安全評估僅限于工程層面,應(yīng)對措施也是以工程處理為主。而“頭頂一碗水”的山地城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村不僅量大面廣,而且常常是處于泄洪區(qū)或者上游水庫規(guī)模小、建設(shè)早、質(zhì)量差、加固效果不好的區(qū)域,危險時時存在,若不能有效評估和處理,一旦災(zāi)害發(fā)生將產(chǎn)生可怕的后果。
基于現(xiàn)代城市暴雨后防澇治理的研究,在此提出如下3 條對策:
(1)學(xué)習(xí)古代經(jīng)驗,建設(shè)和維護好現(xiàn)代城市水系
中國古代城市最重要的防止暴雨后內(nèi)澇的經(jīng)驗,是建設(shè)一個完善的城市水系。鑒于我國各地地理環(huán)境的差別,城市水系的形態(tài)各異,可分為以線狀水體為主的河渠、河網(wǎng)型水系;以面狀水體為主的湖泊、坑塘型水系;和以線狀、面狀水體相結(jié)合的河湖型水系。同時由于城市的發(fā)展背景和氣候的不同,其水系的規(guī)劃布局、面積、容量更是每城各異。
每一個城市都要建設(shè)一個完善的城市水系,它必須滿足以下3個關(guān)鍵要求
①必須有足夠大的調(diào)蓄能力
以明清紫禁城為例,明代開鑿的紫禁城護城河(又名筒子河)寬52m,深6m,兩側(cè)以大塊豆渣石和青石砌成整齊筆直的河幫,岸上兩側(cè)立有矮墻,河長約3.8km。筒子河的開鑿不僅利于軍事防衛(wèi),并增加了宮城之美,且兼有排水干渠和調(diào)蓄水庫的兩重功用。其蓄水容量為118.56 萬m3,相當于一個小型水庫,對于這個面積不足1km2的紫禁城而言,筒子河的蓄水容量起著重要的保證作用。即使紫禁城內(nèi)出現(xiàn)極端大暴雨,日雨量達225mm,徑流系數(shù)取0.9,而城外有洪水困城,筒子河無法排水出城外,紫禁城內(nèi)徑流全部泄入筒子河,也只是使筒子河水位升高不足1m(0.97m)。
這就是紫禁城建成至今600 余年從無雨潦之災(zāi)的重要原因之一。
②行洪河道必須有足夠的密度和足夠大的行洪斷面
明清紫禁城行洪河道密度達8.3km/km2,其筒子河的行洪斷面達312m2。這是紫禁城從無內(nèi)澇災(zāi)害的另外的重要原因。
③城市范圍內(nèi)最低洼的地區(qū)是洪澇災(zāi)害易發(fā)地,應(yīng)挖深為湖池,成為城市水系的調(diào)蓄洪水之地
城壕、河渠、湖泊、溝塘共同組成了——“城壕環(huán)繞、河渠穿城、湖池散布”的古城水系布局方式。
(2)建設(shè)好大、小排水排澇系統(tǒng)大排水系統(tǒng)則是指由地表通道、地下大型排放設(shè)施、地面的安全泛洪區(qū)域和調(diào)蓄設(shè)施等組成的,主要為應(yīng)對超過小排水系統(tǒng)設(shè)計標準的超標暴雨或極端天氣特大暴雨的一套蓄排系統(tǒng)。通常按100 年一遇的暴雨對大排水系統(tǒng)的設(shè)計進行校核,高標準地為城市安全設(shè)防。
大排水系統(tǒng)通常由“蓄”、“排”兩部分組成。其中“排”主要指具備排水功能的道路、開放溝渠等地表徑流通道;“蓄”則主要指大型調(diào)蓄池、深層調(diào)蓄隧道、地面多功能調(diào)蓄、天然水體等調(diào)蓄設(shè)施。
傳統(tǒng)管道排水系統(tǒng)稱為小排水系統(tǒng),一般包括雨水管渠、調(diào)節(jié)池、排水泵站等傳統(tǒng)設(shè)施,主要擔負重現(xiàn)期大致為1~10 年范圍的暴雨的安全排放,保證城市和住區(qū)的正常運行。大排.水系統(tǒng)與小排水系統(tǒng)在措施的本質(zhì)上并沒有多大區(qū)別,它們的主要區(qū)別在于具體形式、設(shè)計標準和針對目標的不同。更重要的是,它們構(gòu)成一個有機整體并相互銜接、共同作用,綜合達到較高的排水防澇標準。
(3)做好城市防洪澇的預(yù)警和管理
做好城市防洪的預(yù)警和管理,是十分重要的。鄭州“7.20”洪澇災(zāi)害,卻在這方面做得欠佳。
①管理不善減少了行洪河道的行洪斷面,人為失誤使?jié)碁?zāi)更嚴重
鄭州城區(qū)以賈魯河為主要的行洪河道。河道行泄通暢是其防洪能力的保障,然而,賈魯河市區(qū)段內(nèi)多個景觀設(shè)施處設(shè)置了不合理的圍堰,使河道行洪斷面驟然變?。徊糠志坝^橋梁橋涵斷面的設(shè)計不合理;河道沿線設(shè)置了多個攔水壩以維持河道水位(圖1)。該類設(shè)施在賈魯河市區(qū)段內(nèi)分布數(shù)量較多,不利于河道行洪。
圖1 賈魯河沿線的橋涵處河道變化
②鄭州市新城區(qū)選址不利于排洪防澇,低洼處沒挖成湖池,增加了洪澇風險
20 世紀70 年代以前,鄭州城市中心區(qū)主要位于山前傾斜平原,高程自西南向東北緩慢下降,坡度為0.1%~0.2%,有利于地表徑流的疏解和市政排水管網(wǎng)的布局。近40 年來,鄭州城區(qū)以舊城區(qū)為中心向外擴張。其中,城北的新城區(qū)大部分位于傾斜平原與黃河堤岸間的沖積平原上(圖2),因其原為黃河泛濫而成的湖沼,故地形平緩并向中心緩慢下降,南北兩側(cè)的海拔相對中部高6~8m,整體坡度低于0.1%。其地勢是市政排水管網(wǎng)布局中存在的不利因素,與下游河道較低的行泄速度相疊加,形成了較大的內(nèi)澇威脅。
圖2 鄭州城區(qū)地形剖面(南北向)
③地鐵、隧道及城市建筑地下空間規(guī)劃設(shè)計科學(xué)性欠佳,造成嚴重生命財產(chǎn)損失
次生災(zāi)害,造成生命財產(chǎn)的損失?!?.20”特大暴雨中地下空間受災(zāi)嚴重,京廣隧道、紅專路隧道、緯四路隧道等下穿隧道嚴重積水,地鐵5 號線五龍口停車場發(fā)生了嚴重的積水倒灌,鄭大附一院、阜外醫(yī)院因外部洪水涌入導(dǎo)致地下空間被淹沒。本次災(zāi)害導(dǎo)致了39人于地下空間溺亡,其中京廣隧道6 人遇難,地鐵5 號線14 人遇難,而醫(yī)院、停車場、商場等建筑物地下室受淹也造成了巨額經(jīng)濟損失。
(4)結(jié)論
鄭州“7.20”城市內(nèi)澇災(zāi)害的原因分為兩個:一是極端降雨產(chǎn)生的地表徑流,這是自然原因引起的災(zāi)害。另一個是與管理不善相關(guān)的人為災(zāi)害。比如賈魯河是市區(qū)最重要的行洪河道,卻因修建道路、沿河建筑等造成多處堵塞、阻斷、縮窄,嚴重影響行洪斷面,這是洪澇災(zāi)害加重的重要人為原因。隧道和地鐵等受淹致多人遭難,也與城市預(yù)警管理不善有關(guān),如果管理得好,應(yīng)是可以減少遭難人數(shù)的。
在城市低洼地區(qū),應(yīng)該開挖一些湖池,既可以增加城市水系的調(diào)蓄能力,也可以同時進行城市景觀的建設(shè)。把挖湖池的泥土,可以墊高湖邊的地段,墊高之地可以建醫(yī)院等公共設(shè)施,不至受洪澇之災(zāi)。
地下空間規(guī)劃設(shè)計要嚴謹、科學(xué),要防止洪水灌入,也要考慮萬一洪水灌入時的緊急逃生措施。如果沒有考慮這些措施,一旦災(zāi)情發(fā)生,就只有坐以待斃。
城市藍綠基礎(chǔ)設(shè)施(urban blue-green infrastructure)是一種“基于自然的解決方案”(Nature-based Solutions)。不論是宏觀尺度的河湖水系、自然區(qū)域和開放空間,還是微觀尺度的生態(tài)型雨水設(shè)施、小微濕地,都對維持區(qū)域水文和生態(tài)平衡,以及在極端氣候下的雨洪調(diào)蓄都發(fā)揮重要作用。此外,以生態(tài)系統(tǒng)及其生態(tài)服務(wù)為核心的藍綠基礎(chǔ)設(shè)施,除了在適應(yīng)和緩解洪澇災(zāi)害方面的功能外,還能夠起到提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、維持生物多樣性、調(diào)節(jié)小氣候、提供休閑娛樂空間等多種功能,因此它既是當前我國海綿城市建設(shè)的重要組成部分,也是城市生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)和保護的重要對象。
在城市新區(qū)的規(guī)劃建設(shè)過程中,通過合理的國土空間和用地規(guī)劃,及綠色基礎(chǔ)設(shè)施、城市水系和排水系統(tǒng)、道路交通系統(tǒng)、豎向設(shè)計的整合,構(gòu)建起城市藍綠基礎(chǔ)設(shè)施,可以從根本上避免許多城市排水防澇問題的產(chǎn)生,并通過發(fā)揮其系統(tǒng)性功能,在應(yīng)對較大重現(xiàn)期的暴雨內(nèi)澇事件中起到重要作用。下面的兩個案例展示了如何在新城規(guī)劃設(shè)計過程中,通過將藍綠基礎(chǔ)設(shè)施與城市用地布局和開發(fā)建設(shè)進行有機結(jié)合,實現(xiàn)了較好的雨洪調(diào)蓄效果和較高的綜合效益。
在陜西省西咸新區(qū)灃西新城建設(shè)中,在規(guī)劃前期就利用天然徑流通道布局了中心綠廊。該中心綠廊是西咸新區(qū)著力打造四級雨水系統(tǒng)的核心單元,全長6.8km,寬200~500m,面積約180ha。綠廊系統(tǒng)應(yīng)用了海綿城市建設(shè)理念,最大限度地保護當?shù)厮鷳B(tài)敏感區(qū),構(gòu)建城市發(fā)展與藍綠空間相結(jié)合的系統(tǒng)工程。城市所產(chǎn)生的雨水徑流經(jīng)道路邊溝、市政雨水管網(wǎng)、地塊雨水淺管匯入雨水廊道頂部,雨水廊道由一系列梯級水面構(gòu)成,通過土壤、植物的滲濾、吸附等凈化,最終匯入綠廊中心的人工濕地。經(jīng)測算,該綠廊可有效蓄存30 年一遇暴雨匯流量(24h 降雨88.2mm),可調(diào)節(jié)100 年一遇暴雨匯流量(24h 降雨118.7mm)。中心綠廊建設(shè)為綜合解決該地區(qū)洪澇災(zāi)害頻發(fā)、干旱缺水等問題起到示范作用,提升了區(qū)域的綜合價值和生態(tài)形象。
在北京東方太陽城居住社區(qū)項目中,由于場地位于潮白河畔,地勢低洼,面臨著排水壓力大、景觀水體水質(zhì)難以維持、耗水量大等問題。為了實現(xiàn)防洪排澇、景觀湖水質(zhì)水量保障等多重目標,項目形成了以一系列景觀水體為核心,通過合理的用地規(guī)劃和豎向設(shè)計,使居住區(qū)的雨水徑流可以自流入湖體,并通過一系列以生態(tài)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的截污緩流、生態(tài)修復(fù)、自我凈化和多功能調(diào)蓄的藍綠基礎(chǔ)設(shè)施,構(gòu)建了“源頭—中途—末端”相結(jié)合的雨水控制利用系統(tǒng)。項目實施以來,經(jīng)受了10 年來多次特大暴雨的考驗,有效抵御水澇風險;年均利用雨水資源近70 萬噸,增加地下水的補給量;徑流經(jīng)植被淺溝、雨水花園、植被過濾帶等截污凈化后輸送入湖,補充湖體水量,有效地控制了面源污染;生態(tài)型雨水措施替代傳統(tǒng)雨水管道系統(tǒng),節(jié)省大量管道投資,從而獲得了經(jīng)濟、環(huán)境和社會多方面效益。
可見,如果從規(guī)劃設(shè)計伊始,就能夠做好總體規(guī)劃,對城市藍綠基礎(chǔ)設(shè)施進行有效保護和充分利用,并發(fā)揮藍、綠、灰3 個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)作用,可以在區(qū)域、城市和社區(qū)等不同尺度上,實現(xiàn)雨洪調(diào)蓄、生態(tài)建設(shè)、經(jīng)濟技術(shù)可持續(xù)的多贏局面,在總體上提高城市的韌性能力和宜居程度。誠然,在已建城區(qū)進行藍綠空間的擴容提效具有較大的難度,但利用城市更新、口袋公園、河道修復(fù)等項目契機,“見縫插針”似的提升城市藍綠空間的比例和功能效益,也具有廣闊的發(fā)展前景。在改造項目中,因地制宜地將多種功能需求和水文調(diào)節(jié)等生態(tài)功能相結(jié)合,能夠極大地改善已建城區(qū)的人居環(huán)境,實現(xiàn)土地綜合價值的最大化。
在實施藍綠基礎(chǔ)設(shè)施的城市實踐中,除了上述規(guī)劃設(shè)計的因素外,還面臨的一個主要問題就是建設(shè)資金問題。藍綠基礎(chǔ)設(shè)施所提供的水文調(diào)節(jié)、生態(tài)涵養(yǎng)、氣候改善等功能,具有很強的外部性,這一特點導(dǎo)致生態(tài)資產(chǎn)難以保證可持續(xù)的收入流,也難以將未來的收益進行內(nèi)部化。因此,在世界銀行2021 年的《灰、綠、藍方案相輔相成—中國基于自然的城市洪水綜合管理解決方案效益評》報告中,提出需要改進評估方法,確定并評估從基于自然的解決方案中獲得的效益及價值,并確定潛在受益者的分布,提供估值框架,從而促進對藍綠基礎(chǔ)設(shè)施的共同投資。報告指出,對藍綠基礎(chǔ)設(shè)施所帶來的廣泛效益進行分析和量化評估,將有助于增加資金來源和融資選擇,從而提升藍綠基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展的長期可持續(xù)性,促進社會向高質(zhì)量綠色發(fā)展的模式過渡。
近年來,隨著全球氣候變化的進一步加劇,極端暴雨內(nèi)澇事件頻發(fā),已經(jīng)嚴重影響社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,其中尤以今年發(fā)生在鄭州市的“7.20”暴雨為甚。鄭州市2021年7 月20 日降雨量552.5mm,8~17 時降雨量438.0mm,16~17 時1 小時降雨量201.9mm,鄭州市遇難292 人,造成了十分嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此,急需探討城市暴雨內(nèi)澇防控技術(shù)和極端暴雨下的應(yīng)急管理能力建設(shè)。
(1)城市暴雨內(nèi)澇防控技術(shù)
城市暴雨內(nèi)澇防控技術(shù)主要包括工程措施和非工程措施兩大類,工程措施主要包括整治河道,以便上承雨水管網(wǎng)的雨水,下達排澇閘站排泄?jié)乘?;改造地下管網(wǎng),增加排澇設(shè)施;增加調(diào)蓄和滲透能力,強力推行海綿城市開發(fā)建設(shè)模式。
海綿城市是指城市能夠像海綿一樣,在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”,下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水,需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。眾所周知,傳統(tǒng)的排水模式是雨水排的越多、越快越好,海綿城市的核心內(nèi)容是低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)(LID)構(gòu)建,主要基于“滲、滯、蓄、凈、用、排”六字方針,將雨水的滲透、滯留、集蓄、凈化、循環(huán)使用和排水密切結(jié)合,統(tǒng)籌考慮內(nèi)澇防治、徑流污染控制、雨水資源化利用和水生態(tài)修復(fù)等多個目標,進而達到“更宜居、更安全、更節(jié)能、更生態(tài)”的目標。
海綿城市建設(shè)指南明確指出,建設(shè)海綿城市需統(tǒng)籌低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)、城市雨水管渠系統(tǒng)及超標雨水徑流排放系統(tǒng)。低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)可以通過對雨水的滲透、儲存、調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)輸與截污凈化等功能,有效控制徑流總量、徑流峰值和徑流污染;城市雨水管渠系統(tǒng)即傳統(tǒng)排水系統(tǒng),應(yīng)與低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)共同組織徑流雨水的收集、轉(zhuǎn)輸與排放。超標雨水徑流排放系統(tǒng)用來應(yīng)對超過雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計標準的雨水徑流,一般通過綜合選擇自然水體、多功能調(diào)蓄水體、行泄通道、調(diào)蓄池、深層隧道等自然途徑或人工設(shè)施構(gòu)建。以上3 個系統(tǒng)并不是孤立的,也沒有嚴格的界限,三者相互補充、相互依存,是海綿城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)元素。
通俗地來講,海綿城市措施可以劃分為三類。一是“小海綿”,即狹義上的海綿城市措施,強調(diào)源頭控制,通過生物滯留池、植草溝、綠色屋頂、調(diào)蓄設(shè)施和可滲透路面等措施來控制降雨期間的水量和水質(zhì),減輕排水管渠設(shè)施的壓力,主要針對頻繁發(fā)生的小雨事件;二是“中海綿”,對應(yīng)的是排水管渠設(shè)施和排澇除險設(shè)施,通過管網(wǎng)泵站、地下深隧工程和大型調(diào)蓄工程等使雨水排放或滯蓄,可緩解遭遇中大雨事件的城市內(nèi)澇;三是“大海綿”,即把城市周邊的鄉(xiāng)村、農(nóng)田、河湖濕地納入海綿城市建設(shè)范疇,使城市的澇水有地可排。這其實與上述的海綿城市建設(shè)指南中的描述基本一致,只不過是給予了形象的解釋。
當前海綿城市建設(shè)不是本身出現(xiàn)了問題,而是實施過程存在很多困難。在很多城市尤其是大城市的老舊城區(qū),因為人口密度很大,建筑物密集,土地稀缺,拆遷成本高昂,難以在短期內(nèi)進行高密度的LID 建設(shè),對排水管網(wǎng)進行升級改造也舉步維艱。另外,城市內(nèi)澇防治是一項系統(tǒng)工程,地下管網(wǎng)只是其中的一個子系統(tǒng),如果要達到抵御50 年或100 年一遇暴雨的標準,還要建設(shè)深層隧道排水系統(tǒng)和大型調(diào)蓄設(shè)施等綜合性措施來應(yīng)對,然而這些措施需要占用城區(qū)大量的地下空間,這就涉及到地下空間規(guī)劃和利用問題,這也是目前存在的痛點和難點。盡管海綿城市建設(shè)存在很多困難和挑戰(zhàn),但面對全球氣候變化導(dǎo)致的極端氣候事件頻發(fā)的現(xiàn)狀,唯有大張旗鼓地、旗幟鮮明地高舉全域化推進海綿城市建設(shè)的大旗,才能將城市建設(shè)成為“不怕水”的海綿城市。
(2)極端暴雨情景下的應(yīng)急體系建設(shè)
由于城市內(nèi)澇防控的工程措施投資巨大,技術(shù)十分復(fù)雜,實施難度大,想短期內(nèi)改變城市內(nèi)澇現(xiàn)狀十分困難,因此采用城市內(nèi)澇防控的非工程措施,著力提高城市暴雨內(nèi)澇預(yù)警預(yù)報水平,加強極端暴雨情景下的應(yīng)急體系建設(shè)就顯得尤為迫切。
首先需要加強全球氣候變化背景下極端暴雨演變規(guī)律研究。面對極端氣候事件頻發(fā)的現(xiàn)狀,要加強極端暴雨演變規(guī)律分析,探討全球氣候變化和城市化對極端降雨的影響程度。分析最大可能降水(PMP),并利用PMP 復(fù)核城市敏感區(qū)域的最大可能受災(zāi)情況,有針對性地提出對策措施。
進一步提升城市洪澇預(yù)警預(yù)報水平。降雨預(yù)報尤其是短臨(0~3h)降雨預(yù)報難度巨大,加大氣象預(yù)報科技攻關(guān)力度,加強分區(qū)預(yù)報和短臨預(yù)報,努力將預(yù)報降雨落區(qū)精準到區(qū)、街(鄉(xiāng)鎮(zhèn))、重點區(qū)域等,以提高降雨預(yù)報精度和預(yù)見期。加大城市雨洪模型研究力度,為城市洪澇預(yù)警預(yù)報和應(yīng)急響應(yīng)提供最核心的支撐。
加強應(yīng)急預(yù)案編制和應(yīng)急處置。城市防洪、排澇和應(yīng)急管理等部門要積極制定城市防洪排澇應(yīng)急預(yù)案,落實各部門工作任務(wù)、響應(yīng)程序和處置措施。要結(jié)合氣象預(yù)報和實時監(jiān)測資料,加強災(zāi)情研判,及時啟動應(yīng)急預(yù)案,及時發(fā)布預(yù)警信息,按職責及時準確發(fā)布預(yù)警預(yù)報等動態(tài)信息,做好城區(qū)交通組織、疏導(dǎo)和應(yīng)急疏散等工作。
加強地下空間等重要工程避險研究。城市重要基礎(chǔ)設(shè)施例如地鐵、地下商城等有嚴格的防洪排澇標準,但由于各種原因會遇到灌水現(xiàn)象,需要通過詳細的物理實驗和分析計算,研究地下空間的水力學(xué)過程,制定詳細的逃生預(yù)案。另外,城市洪水地表流速較大,一旦發(fā)生城市洪水,人車容易失穩(wěn),造成人員傷亡和車輛損失,需對人車失穩(wěn)機理進行深入探討。并研究重要生命線工程(電力、供水、網(wǎng)絡(luò)等)的脆弱性,提高這些骨干工程的抗風險能力。
加強公眾安全教育。通過多種形式的宣傳教育,切實加強提高公眾防災(zāi)避險意識和自救互救能力,要通過公眾安全教育,讓大家充分知曉洪澇災(zāi)害的危險性,減少災(zāi)害發(fā)生時的僥幸心理,減少極端災(zāi)害發(fā)生時候的傷亡事故,給群眾灌輸“遇到極端暴雨,躲是不二法則:不躲不逃,死路一條”的避險理念。
改革開放30 多年來,我國城市化進程快速發(fā)展,城市規(guī)模迅速擴大,主城區(qū)人口達到和超過五百萬的特大城市,超大城市總數(shù)已經(jīng)接近20 座。我國城市主城區(qū)人口多,毛密度大,各類建筑需求量大,但建設(shè)用地有限。于是,發(fā)展地下商業(yè)建筑,停車場,地下鐵道,道路隧道等地下建筑物便成為順理成章的事情。這些地下建筑有的深埋地下,有的穿越河流湖泊,遇到水,火,爆等極端情況,安全風險極大。對此新形勢下出現(xiàn)的新問題,我們在規(guī)劃設(shè)計和建設(shè)管理中往往掉以輕心,釀成大禍,車毀人亡。血的教訓(xùn)告訴我們,必須重視水災(zāi),火災(zāi)和恐爆等極端背景下城市地下建筑物的安全風險防范研究。本文介紹以鄭州京廣路南北隧道,武漢東湖隧道,武漢兩湖隧道,武漢和平大道延長線等城市長大道路隧道為對象,研究它們在極端背景下安全風險防范,請各位專家指導(dǎo)。
以堅持人民至上,生命至上為指導(dǎo)思想,以交通流理論為預(yù)測依據(jù),以人機共處微觀交通仿真為手段研究城市道路隧道在不同橫斷面形式,不同長度組合,不同交通流組合,不同極端背景下安全風險及其防范措施。其中最為重要的研究結(jié)論是:汽車道路隧道長度超過一定數(shù)值時,必須設(shè)置連續(xù)的,寬度為2.50m 的應(yīng)急車道。必要時,還須設(shè)置一定數(shù)量通地面的豎向人員逃生通道。在供汽車高速,快速行駛的機動車道右側(cè)設(shè)置連續(xù)的應(yīng)急車道不但是確保車行道上車流穩(wěn)定,有序,暢通的重要保證,更是確保隧道內(nèi)車輛和人員安全的重要保障。隧道內(nèi)機動車行道的車道數(shù)越多,長度越大,在其右側(cè)設(shè)置應(yīng)急車道愈益重要。當并排的單向機動車道數(shù)超過四條時,必要時甚至應(yīng)該在機動車道的左右兩側(cè)都設(shè)置應(yīng)急車道,以提供事故車輛應(yīng)急???,救援車輛及時施救更好的條件。
7.20 鄭州暴雨釀成京廣路南北長大隧道車毀人亡的特大災(zāi)禍后,當我們看到公布的隧道出入口堵塞和隧道內(nèi)車毀人亡的報道后,即行判斷這次暴雨成禍的主要原因是隧道橫斷面設(shè)計違反我國《公路隧道設(shè)計規(guī)范JTGD70-2004》第4.4.5 條“長、特長隧道應(yīng)在行車方向的右側(cè)設(shè)置應(yīng)急停車帶”的規(guī)定。微觀仿真研究表明,如果當初按照此《規(guī)范》的規(guī)定設(shè)置了連續(xù)應(yīng)急車道,這次鄭州暴雨,京漢南北隧道出入口,隧道內(nèi)就會有熄火車???,避險車逃出,救援車施救的應(yīng)急通道,就不會釀成如此大禍。
我國不少特大,超大城市在規(guī)劃設(shè)計穿過江湖,穿越山體,穿過建設(shè)區(qū)隧道時,不區(qū)別隧道長短,冒險取消應(yīng)該設(shè)置的連續(xù)應(yīng)急車道,主要原因是忽視“生命至上”原則,誤讀了我國住建部頒布的《城市道路工程設(shè)計規(guī)范CJJ37-2012》第5.3.6 條及其條文說明,誤讀了《城市快速路設(shè)計規(guī)程CJJ129-2009》第5.3.4 條及其條文說明,誤讀了《城市地下道路工程設(shè)計規(guī)范CJJ221-2015》有關(guān)條文造成重大設(shè)計錯誤。
例如,長大道路隧道設(shè)計者,決策者在解讀《城市快速路設(shè)計規(guī)程CJJ129-2009》第5.3.4 條文“在單向2 車道的高架快速路上,應(yīng)設(shè)2.5m 寬連續(xù)或不連續(xù)停車帶”時,錯誤地解釋成“在單向3車道的高架快速路上,可以不設(shè)應(yīng)急車道”,執(zhí)意在城市單孔,雙孔隧道建設(shè)中推廣所謂“四改六”經(jīng)驗,變更設(shè)有應(yīng)急車道的標準雙向四車道橫斷面形式為不設(shè)應(yīng)急車道的雙向六車道橫斷面形式。更為嚴重的是,有的城市,例如在武漢市,將這種錯誤解讀推廣到號稱“國內(nèi)最大的城市道路單管雙層隧道”的長大隧道設(shè)計與建設(shè)中。交通流預(yù)測與人機微觀仿真研究表明,按照這種“四改六”設(shè)計方案建設(shè)的城市道路長大隧道,尤其是像武漢兩湖隧道南段,和平大道延長線隧道這類“單管雙層隧道”存在巨大安全風險,而且不利于交通有序暢通,提高通行能力有限,必須得到克服和改正。
住建部十多年前頒布的《城市道路工程設(shè)計規(guī)范CJJ37-2012》第5.3.6 條及其條文說明以及表4.2.3,《城市快速路設(shè)計規(guī)程CJJ129-2009》第5.3.4 條及其條文說明以及表4.2.1,表4.2.3,尤其是《城市地下道路工程設(shè)計規(guī)范CJJ221-2015》中有關(guān)條文為設(shè)計人員違反我國《公路隧道設(shè)計規(guī)范JTGD70-2004》第4.4.5 條規(guī)定提供了法規(guī)借口,提供了誤讀誤判的文字邏輯錯誤依據(jù)。如推行“四改六”方案的設(shè)計人員和決策者將條文中“在單向2 車道的高架快速路上,應(yīng)設(shè)2.5m 寬連續(xù)或不連續(xù)停車帶”錯誤的解釋成“在單向3 車道的高架快速路上,可以不設(shè)應(yīng)急車道”,進而更加嚴重的將這種錯誤解讀推廣到長大隧道的設(shè)計中,甚至推廣到單管雙層隧道的武漢兩湖隧道、武漢和平大道延長線長大隧道的設(shè)計與建設(shè)中。甚至可以說我國現(xiàn)行隧道設(shè)計規(guī)范有關(guān)應(yīng)急安全方面的條文,也是應(yīng)該考慮我國安全形勢和經(jīng)濟發(fā)展狀況進行修改和完善的。
研究表明,上面提到的兩本設(shè)計規(guī)范,設(shè)計規(guī)程中的3 個表格提供的“一條車道設(shè)計通行能力”數(shù)據(jù)都是不完整,不科學(xué)的。而這組不科學(xué)的錯誤數(shù)據(jù)誤導(dǎo)了提出,贊同“四改六”錯誤方案的決策者、設(shè)計者對道路安全、暢通和通行能力的錯誤理解。
對城市道路長大隧道在極端背景下安全風險防范研究表明,在設(shè)計,建設(shè)城市道路隧道時,必須遵照我國交通部頒布的《公路隧道設(shè)計規(guī)范JTGD70-2004》第4.4.5 條“長、特長隧道應(yīng)在行車方向的右側(cè)設(shè)置應(yīng)急停車帶”等項規(guī)定設(shè)置應(yīng)急車道。同時,研究也表明,修改住建部在十多年前頒布的《城市道路工程設(shè)計規(guī)范CJJ37-2012》和《城市快速路設(shè)計規(guī)程CJJ129-2009》,以及《城市地下道路工程設(shè)計規(guī)范CJJ221-2015》中不科學(xué),文字邏輯又可能引起誤讀誤判的上述條文,條文說明,相關(guān)表中數(shù)據(jù)都是十分必要,十分迫切的。