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            王家卓:萬字詳解城市洪澇如何統籌

            慧聰水工業網 2022-06-02 09:28 來源: 給水排水作者: 王家卓

            導 讀:治理城市內澇,提升城市面對極端暴雨的“韌性”,是統籌發展與安全的具體內容和實現高質量發展的重要舉措,也是增強人民群眾幸福感、獲得感和安全感的需要。2021年國務院辦公廳印發了《關于加強城市內澇治理的實施意見(國辦發[2021]11號)》,明確了城市內澇治理的目標、路徑和保障措施。最近,住房城鄉建設部等部門聯合印發了《“十四五”城市排水防澇體系建設行動計劃》(以下簡稱《行動計劃》),明確提出要加強排水防澇工程體系、洪澇統籌體系和城市內澇應急處置體系建設,為我國“十四五”期間城市內澇治理指明了具體方向。其中,科學推進洪澇統籌體系建設,確保防洪與排澇相互協調、相互銜接,而不是相互影響、相互制約,有強烈的現實需求,對于整體提升我國城市內澇治理水平十分關鍵。

            01加強洪澇統籌體系建設十分必要

            城市洪水和內澇聯系十分緊密。在英文中,“urban flooding”既包括了洪水也包括內澇,所以一般翻譯的時候就籠統用“城市洪澇”來泛指。加強洪澇統籌體系建設的必要性體現在以下三個方面:

            1、洪澇相互聯系,在一定條件下可以相互轉化

            在中文中,一般用“外洪”和“內澇”對二者加以區分?!巴夂椤保春樗┮话阒噶饔蛎娣e較大的江河(或者湖泊),由于上游降雨或者融雪,造成江河流量增大,水位升高,達到一定程度,威脅到城市或者其他需要保護區域安全的一種自然災害,英文中一般對應于“fluvial flooding”?!皟葷场币话闶潜镜囟虤v時強降雨或者是長時間降雨導致城市地面出現積水,并影響到城市生產生活的一種自然災害,英文中一般對應于“pluvial flooding”。

            從上述定義可以看出,洪水和內澇雖然有區別,但是二者都是由降雨所引發(除上游融雪等少數情況外),都是自然災害,都可能造成城市的人員傷亡和重大財產損失。二者聯系密切,在一定條件下可以相互轉化。比如:發生在某一個區域的降雨,每個城市如果都想著加大排水力度,“以排為主”,那勢必會加大下游城市的洪水流量,這樣就會出現因上游排澇而加劇下游洪水災害的風險。另一方面,如果城市上游來水持續高水位,即使沒有潰堤,在城市遭遇強降雨時,可能會出現因洪水頂托而造成排水困難,加劇城市內澇。

            2021年7月20日前后,河南鄭州發生了特大暴雨,造成了重大人員傷亡和財產損失。國務院成立了調查組,對災害進行了全面復盤。通過調查發現,“7.20”特大暴雨當天,由于鄭州市普降暴雨,賈魯河、七里河和金水河普遍出現高水位,城市雨水管網無法通過重力自流將雨水排入這些河道中,部分河段局部甚至出現漫溢,導致河內與堤外水面連成一片。一些道路上的積水既有上游來水通過河道漫溢流過來的“客水”,也有城區對應的這片天空降雨所產生的本地降雨徑流,二者相互疊加,很難分清是洪還是澇,呈現出典型的洪澇交織的災害特點。

            2、洪澇不統籌導致了很多問題

            洪澇不統籌,各考慮各的,是當前在不少城市都存在的現象,這導致了很多問題。這些問題突出表現在以下幾個方面:

            一是防洪不考慮排水防澇,導致排澇困難,加劇內澇。不少城市在城市防洪時都不斷加高防洪堤,這雖然提高了城市防洪能力,但是也壅高了水位,導致城市內部遭遇強降雨時,只能依靠泵站排水,排澇難度加大,可能會加劇城市內澇。

            二是排澇時不考慮較高洪水位的制約,導致外洪通過排澇通道或者排水管網倒灌入城。一些城市內部的排澇通道建設時,沒有與排澇通道所匯入的防洪河道在水位方面做好銜接,導致這些防洪河道高水位時造成排澇困難,如果排澇通道沒有防倒灌措施,可能洪水還會倒灌入城。同樣的情況也發生在一些排水管道方面。排水管道的入河排口一般處于河道內中游偏下位置,一些城市在設計排水管渠時,明知高水位時會有頂托,但沒有根據需要設置強排泵站,也沒有采取防倒灌措施,導致本地強降雨遭遇流域洪水高水位時,排澇困難,甚至流域洪水通過雨水管道排口倒灌入城。

            三是一些水庫泄洪時機掌握不好,暴雨時泄洪,導致下游地區雪上加霜,加劇內澇。水庫是城市防洪中重要的一環,調度得當能夠起到削減洪峰流量保障城市安全的作用。但是近些年一些城市也出現了暴雨來臨之前水庫沒有騰退足夠的庫容,也有一些因為過度強調水資源保障,或者承包出去的水庫因為經濟利益等原因沒有充分預降水位。暴雨來臨時,在下游河道幾乎快要滿槽,城市內部排水已經出現困難的時候,水庫為了保障安全不得不在暴雨期間泄洪。這種由于調度方面的洪澇不統籌,可能成為“壓死駱駝的最后一根稻草”,造成下游城區雪上加霜,洪澇加劇。

            3、洪澇統籌是落實國辦發11號文件的基本要求

            2021年國務院辦公廳印發了《關于加強城市內澇治理的實施意見(國辦發[2021]11號)》,文件中明確提出要“用統籌的方式、系統的方法解決城市內澇問題”,文件工作原則部分提出了要加強“三個統籌”,其中之一就是統籌城市防洪與內澇治理。文件中還明確指出,要“加強城市外部河湖與內河、排洪溝、橋涵、閘門、排水管網等在水位標高、排水能力等方面的銜接,確保過流順暢、水位滿足防洪排澇安全要求?!贝舜斡“l的《行動計劃》將洪澇統籌體系作為我國排水防澇三大體系之一,即凸顯了洪澇統籌體系的重要性,也是對2021年國辦發11號文件的深化和細化。

            02加強洪澇統籌體系建設的路徑與內容

            1、加快實施防洪提升工程,防止因洪致澇

            加強洪澇統籌的前提是要保證城市防洪安全,從洪澇統籌的視角來看,需要做好以下兩個方面的內容:

            一是加強堤防建設,并考慮與城市建設相統籌。根據城市防洪規劃確定的標準,科學推進城市主要河湖的堤防建設,確保設防標準以內的洪水不入城。在確定防洪堤的位置、標高和斷面形式時,要考慮城市建設的需要,與城市整體景觀風貌相統籌協調。不宜單純考慮城市防洪需求而修建高大的防洪墻,擋住城市景觀,破壞城市整體風貌。

            二是給水以空間,建設洪澇韌性城市。在考慮城市防洪問題時,盡可能留出足夠的濱水空間,而不是用防洪提把洪水束縛在狹窄的空間里,這樣即不安全,也不科學。關于這一點,中國古人早就意識到這個問題。宋代大文學獎,也是古代著名水利專家蘇軾在《禹之所以通水法》一文中說:“河水湍悍,雖亦其性,然非堤防激而作之,其勢不至如此。古者,河之側無居民,棄其地以為水委。今也,堤之而廬民其上,所謂愛尺寸而忘千里也。故曰堤防省而水患衰,其理然也?!碧K軾在900多年前的這篇經典著作里就指出,應該給水以足夠的空間而非只考慮束縛洪水。

            這在當今世界其他地方,人們也在用實際行動踐行這種理念。荷蘭地勢低洼。1953年大洪水后荷蘭投巨資建成了全球標準最高的防洪工程體系。然而1993年和1995年萊茵河發洪水后,荷蘭逐步意識到,“壩越高、災越大”,因此不能一味靠加高防洪堤來防洪。2011年,三角洲計劃(Delta Programme)在荷蘭人的危機感中應運而生,其中一個重要的內容就是給水以空間(Room for the River),核心是給河道更多的空間以降低洪水的危害。其中一個典型項目是奈梅亨(Nijmegen)的瓦爾河(Waal)治理項目。奈梅亨是瓦爾河畔靠近德國邊境的一座城市。瓦爾河南岸且已無拓展空間,而北岸則是Lent鎮規劃的建設用地。奈梅亨市最終占用了北岸的建設用地,通過北岸堤防后退350米拓寬瓦爾河河道,利用后退空間建設一條寬度為150-200米、長度為3公里的輔助通道。老瓦爾河和新開挖河流之間創造出來的小島成為奈梅亨市中心獨特的城市河流公園。工程措施于2016年完工后,Waal河水位降低了35厘米。

            王家卓:萬字詳解城市洪澇如何統籌

            奈梅亨市瓦爾河北岸堤防后退前實景意圖(一個河道,洪水位高)

            王家卓:萬字詳解城市洪澇如何統籌

            奈梅亨市瓦爾河北岸堤防后退示意圖

            王家卓:萬字詳解城市洪澇如何統籌

            奈梅亨市瓦爾河北岸后退后實景圖

            新加坡近些年實施的ABC項目中,廣為人知的加冷河璧山宏茂橋公園也是給水以空間,建設韌性城市的成功代表。目前中國三面光的河道還不少,在考慮城市河道防洪能力提升時,應該優先考慮拓展河道濱水空間,結合生態修復,建設“旱天有景觀,大雨保安全,旱澇兩相宜”的韌性河道,這樣既能保證旱天的景觀效果,增強水體自凈能力,又能保障雨天行洪安全,還能有利于城市排水防澇。

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            新加坡加冷河璧山宏茂橋公園改造前后對比圖

            王家卓:萬字詳解城市洪澇如何統籌

            改造后的新加坡加冷河璧山宏茂橋公園無雨、中雨和大雨示意圖

            2、排水防澇與防洪要相互銜接

            統籌城市防洪與排澇的關鍵在于,二者要相互銜接。通俗點兒說,就是在解決城市排水防澇問題時,不能只想著盡快排走,要盡可能減輕對下游防洪的壓力,而且設計之初就要和防洪確定的水位進行銜接;城市防洪的解決方案也要考慮對城市排水防澇的影響。具體來說,防洪與排澇的銜接要從以下三個方面入手:

            一是城市排水防澇不能以排為主,要蓄排結合,降低對下游防洪的壓力。上游排出的澇水過多過快可能就會增加下游洪水的風險。所以城市在排水防澇的措施上,不能還是以排為主,要按照海綿城市的理念,綜合采取“滲、滯、蓄、凈、用、排”等多種措施,盡可能減少峰值外排流量,降低對于下游城市的影響。尤其是在長江中下游的一些城市、南方以圩區模式排水的城市和其他一些“河高城低“的城市,更要加大城市內部調蓄能力,先蓄后排,多蓄緩排,蓄排結合,這樣才能最大限度減小對下游城市的防洪壓力。

            二是城市排水防澇要考慮防洪時高水位的影響,確保排得出,不倒灌。雨水排放口大多位于河道堤岸的中下部位置。在河道水位較低時,基本可以通過重力流順暢自排進入河道。但是隨著河道內洪水流量增大,淹沒排口后,就會在不同程度對管道的重力流排水形成頂托而造成排水不暢,在極端情況下還可能形成倒灌造成因洪致澇。因此,編制城市排水防澇規劃和進行相關工程設計時,也要主動考慮防洪時高水位的影響。如果河流在洪水大流量高水位時確實會造成較大范圍的排水不暢,那就要經過分析計算要么加大調蓄能力,要么增設泵站強排,或者二者合理結合確保排水通暢,并在入河排口處根據需要設置放倒灌措施。部分承擔城市排澇功能的河道在匯入承擔防洪功能的主河道時,也可能存在上述類似的問題,需要采取的措施也基本類似。

            三是城市防洪要考慮對排水防澇的影響,盡可能減少頂托。城市防洪水位過高,勢必會影響城市排澇安全,而且也會對城市形成潛在威脅,因為一旦發生超標準洪水,可能造成的災害損失也會隨之增大。因此城市防洪也要因地制宜采取多種措施,尤其是綜合采取除河流堤防以外的措施,比如建設蓄滯洪區,充分利用水庫調度削峰等,這些都可能在一定程度上降低洪水的峰值流量。前邊提到的“給水以空間”,給河道以足夠的空間,也是降低洪水位的關鍵措施。降低了洪水位,也就減少了對雨水排放的頂托,有利于降低城市內澇風險。

            3、建立洪澇耦合模型,系統識別城市內澇風險

            洪澇統籌治理的重要措施之一就是要建立洪澇耦合的模型,在給定的設計暴雨下,在考慮洪澇相互影響相互作用的情況下,分析出暴雨導致的內澇情況,通過淹沒時間、范圍、深度等信息,分析城市內澇風險,以便采取有針對性的防災減災措施。具體來說,需要開展以下五個方面的工作:

            一是加強暴雨規律研究,及時修訂暴雨強度公式。雨強度公式更是城市排水防澇中一些工程設計的基本依據。近些年我國一些城市編制或者修編了暴雨強度公式,但是不少城市還沒有開展這項工作,導致雨水管渠設計的時候只能“套用”相鄰地區的,但是降雨特征的空間差異其實是比較大的,“套用”顯然是不準確的。近些年隨著氣候變化,一些地區的降雨規律也發生了明顯變化,及時修訂暴雨強度公式,反映出這些變化和特征,十分必要。

            二是研究確定長短歷時設計暴雨。設計暴雨是城市內澇風險分析與評估中非常必要的輸入條件。國內大多數城市都還沒有研究確定本市的設計暴雨。比如一個城市50年一遇的24小時設計暴雨是199毫米,這199毫米在24小時的時間里是如何分布的,就很關鍵,假如每個小時都很均勻地降雨,每小時下8.3毫米,城市應對起來肯定是沒有問題的,但是這種雨顯然不是城市排水防澇體系所需要應對的暴雨。一般來說,這種長歷時的暴雨需要通過研究過去的降雨規律,按照一定的規則,比如“同頻率”的原則,將這些降雨按照一定的步長(比如5分鐘)分配下去,所得到的降雨隨時間的變化就是內澇風險評估中所需要的長歷時設計暴雨。此外,短歷時的降雨對于分析管網的應對能力也很關鍵,國內不少城市都習慣性套用芝加哥雨型,而且降雨的峰值系數也選取的很隨意,不能實際代表本地降雨的情況。早在2014年,住房城鄉建設部和中國氣象局就聯合發布了《關于做好暴雨強度公式修訂有關工作的通知》,并在附件中發布了《城市暴雨強度公式編制和設計暴雨雨型確定技術導則》,建議各城市按照該文件的要求和技術導則所指引的方向,盡快完成相關工作。

            三是積極開展PMP研究。一個城市到底可能出現最極端的降雨,就被成為可能最大降雨(PMP)。比如2021年鄭州“7.20”特大暴雨中就出現了一小時最大降雨量201.9毫米的極端情況。具體的到一個城市,可能發生的極端暴雨到底是什么情況,包括24小時可能的最大降雨是多少,1小時可能的最大降雨是多少,研究清楚并以此來分析城市最為極端的內澇情況,很有必要。作為在城市內澇應對方面一直在努力,并且在我國國內有著較好“聲譽”的東京,就很重視這一工作。東京研究確定的可能最大降雨為24小時降雨量690毫米,1小時最大降雨量為153毫米。根據這種降雨,東京都發布了各個流域的“浸水予想區域圖”,在圖中明確了經過模型分析出來的各個區域在這種降雨條件下的淹沒深度,并向社會公布,讓公眾充分知曉城市最為極端的情況下可能造成的內澇淹沒情況。

            王家卓:萬字詳解城市洪澇如何統籌

            東京都根據可能最大降雨制作的神田川流域浸水予想區域圖

            四是搭建內澇模型,明確邊界條件,識別城市洪澇風險。一個城市到底能不能實現應對50年或者100年一遇的暴雨,不可能等著真的下了一場這樣的雨來檢驗。國際上通行的做法都是建立管網、泵站、河道、閘壩、地形、下墊面情況等耦合在一起的模型,在輸入特定的降雨模擬后,來看城市各個地方的積水情況。雖然模型只是工具,模型本身不能代替規劃設計的技術人員,更不能靠模型來減輕內澇災害,但是模型可以幫助我們了解內澇積水情況。另一方面,模型要想能夠較為準確的預測在給定降雨條件下的積水情況,必須要經過率定和驗證,對關鍵參數進行調試,以便能夠更好反映實際情況。此外,洪澇統籌分析中還有一個非常關鍵的內容,就是分析洪澇遭遇的頻率問題,沿海地區可能還要分析洪澇潮“三碰頭”的情況。這些都需要技術人員具體分析確定。這些工作都做到位的前提下,才有可能得出比較能準確反映實際情況的淹水時間、范圍、深度等信息,以此為基礎,才能繪制出科學的城市內澇風險圖。

            五是合理利用城市內澇風險圖。城市內澇風險圖編制出來后還要合理利用,才能發揮最大作用。首先是對沒有建設的新區識別出低洼積水的區域和匯流關鍵通道,以此為依據可以合理規劃設置調蓄空間與澇水行泄通道;其次可以指導排水防澇工程體系建設,針對內澇積水嚴重的區域采取有針對性的措施,系統解決內澇積水問題;最后,內澇風險圖還是城市防汛應急的重要基礎,針對內澇風險較高的區域,面臨特大暴雨時,提前做好防汛準備,必要時可以采取加強人員值守,疏散撤離相關人員等措施,可以有效避免人員傷亡,減少財產損失。

            4、加強調蓄,削減洪澇峰值流量

            對于洪澇的調蓄有利于降低其峰值流量,這對于應對高重現期下的洪澇災害十分關鍵。對于城市防洪來說,蓄滯洪區的建設和使用可以削減河流的流量,降低河流的水位,這樣即有利于防洪也有利于城市排水防澇。對于城市內澇治理來說,由于城市內澇防治標準遠高于雨水管渠的設計標準,調蓄空間和設施的利用正好可以填補二者之間的差距,這不僅有利于排水防澇,也可以降低下減少對下游城市的影響,在一定程度上也可以減輕下游城市的防洪壓力。因此調蓄對于防洪和內澇治理都很重要,必須從以下幾個方面來做好:

            一是要明確不同調蓄類型選取和建設的優先級順序。應對城市內澇的調蓄設施(或者空間)有多重類型,可以分為天然的空間和人工設施,或者分為地上和地下,兼用和專用等。不同類型的調蓄設施(或者空間)建設的難度和成本不同,維護的成本也不同??紤]到調蓄一般是為了應對較高重現期的降雨而偶爾使用的,因此應該堅持先自然后人工,先地上后地下,先淺層后深層,先兼用后專用的原則,集中與分散相結合,因地制宜建設調蓄設施,通過蓄排結合的原則,提高防洪排澇能力。

            二是嚴格保護并充分利用蓄滯洪區。蓄滯洪區建設要按照流域防洪規劃和城市防洪規劃,嚴格落實相關建設和管控要求,不做加法,多做減法,盡可能不增加在蓄滯洪區內的建設量,對現存的應逐步疏解。近些年,有些城市覺得蓄滯洪區在近些年好像沒怎么用,就動起來“歪腦筋”,總想在蓄滯洪區內搞一些城市建設。這些地區之所以能成為蓄滯洪區,就是因為地勢低洼,而且蓄滯洪區一般都是在遭遇較大的洪水,比如20年一遇,50年一遇甚至100年洪水時才會啟用的,這些都是小概率事件,但是在較長的時間序列中來看,都可能會發生的,決不能因為最近幾年沒有啟用,思想上麻痹大意,而去調減、占用蓄滯洪區。

            三是在城市規劃建設中要充分考慮調蓄的空間需求。調蓄對于排水防澇很重要,其中一個重要的原因在于“水是不能壓縮流體”,在遭遇特大降雨時,除去排走的那部分雨水徑流,可能還有一定量的水短時間排不走,所以在城市規劃建設中必須有意為這部分水尋找調蓄空間,并把它們引導到這些調蓄空間內。在城市規劃中應該加強對河湖水系、坑塘濕地的保護,以便讓它們在極端情況下承擔部分調蓄功能。城市水系建設中盡可能考慮多留出可淹沒的空間,對于歷史上封蓋的排水溝和河道,應結合城市建設和水環境治理需要,創造條件逐步恢復。結合城市更新,在低洼地,歷史嚴重內澇點等位置,盡可能“留白增綠”,增加調蓄能力。

            四是合理布局并充分利用藍綠空間進行調蓄。加強對低洼地的保護,不占用低洼地進行城市建設,優先將其作為公園、濕地或者其他藍綠空間進行使用。在這些藍綠空間設計時,充分考慮和周邊場地的豎向標高銜接關系,創造條件,在保障安全的前提下,適當承擔周邊城市建設用地的“客水”的調蓄功能,降低周邊地塊排水防澇壓力。

            五是加強設計,利用廣場、運動場等做為“兼職”調蓄空間。由于我國城市開發建設密度普遍較高,在有一些地方要建設專用的地下調蓄池,不僅造價昂貴,而且難以尋找到合適的空間。一個可行的辦法是通過合理的設計,利用廣場、運動場等這些空間,承擔“兼職”、“臨時”的調蓄作用。這些空間要被用作調蓄,需要滿足一些必要的條件。首先是在豎向標高設計上要處于較低的位置,并且能夠將周邊地塊超出管網排放能力的降雨徑流匯集到這些空間;其次是這些空間要加強“耐淹”設計,確保在承擔調蓄功能時不會造成設施損毀,水退之后便于清理快速恢復;最后還要加強暴雨期間的管理,確保啟用調蓄功能時,沒有人員在場地內。著名的鹿特丹班特布雷(Benthemplein)水廣場,占地9500平方米,平時是廣場和公共活動中心,雨天可以承擔部分雨水調蓄功能,總調蓄容積1800立方米。

            王家卓:萬字詳解城市洪澇如何統籌

            2013年建成的鹿特丹班特布雷(Benthemplein)水廣場實景圖

            東京的城市建設密度比較高,為了解決城市暴雨期間雨水的去向問題,東京就利用一些公園和運動場,建設了不少“兼職”的調蓄池。比如和田堀第六號調節池,調蓄能力達到4.8萬立方米,但這個調節池(即國內統稱的調蓄池)日常是作為棒球場來使用的。和田堀第三號調節池日常則是一個網球練習場。

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            東京都和田堀3號調節池日常是一個對墻打網球的練習場

            王家卓:萬字詳解城市洪澇如何統籌

            東京都野川第2調節池日常是一個公園

            六是根據需要因地制宜推進地下調蓄池(管)建設。在最大限度利用地表水系、綠地和其他“兼職”調蓄空間的基礎上,部分地區可能還需要建設地下專用的調蓄池。比如一些下凹式立交橋區,還有一些地勢低洼但是不具備利用其他方式調蓄的地方,可以根據分析計算,合理布局一些地下調蓄池。在一些地下空間受限,無法建設調蓄池的地方,還可以因地制宜的建設大口徑的“調蓄管”,來承擔調蓄功能。

            七是嚴格論證慎重選擇深層隧道調蓄空間。在上述措施都用盡的基礎上,經過分析計算確有必要的,可以考慮論證采取較為深層的隧道調蓄空間(一般稱為深隧排水)。關于是否要建深隧來排水,我國在過去幾年有過一段時間的爭論,支持一方認為,東京、倫敦、新加坡和我國的香港都建了深隧用于排水,我們也應該考慮。反對的一方則對深隧的必要性、造價和運行提出了質疑。在討論這個問題之前,首先要明白幾個方面的問題。首先,雖然名字都叫深隧,但是不同的深隧功能是不同的,比如東京的神田川環狀七號線調蓄池是垂直于妙正寺川、神田川和善福寺川建設的用于調蓄河流洪水以應對這三條河局部不能拓寬的問題,倫敦在建的總長24.9公里的深隧主要是用于調蓄和傳輸合流制排水系統中從排口溢流出來的污水至Beckton污水處理廠進行處理,新加坡的深隧(DTSS)主要是用作污水排放的通道,香港的荔枝角等深隧則是將山洪引走直接排放入海避免穿城的山洪排放系統,這些深隧功能很清晰。而國內一些城市在討論的時候經常將其功能混為一談。其次,深隧是不得已而為之的,不能作為優先選擇。如果妙正寺川、神田川和善福寺川能夠拓寬,東京可能不會建設內徑12.5米的神田川環狀七號線調節池。如果地表或者淺層空間經過挖潛,具備相應的調蓄功能,東京也不會建設這些造價高昂深層隧道用于調蓄。而國內目前有一些城市在沒有充分研究和分析的前提下,提出要學東京,計劃投資幾百億甚至上千億建設深隧排水系統,這種以大工程為導向的做法,是堅決要避免的。

            王家卓:萬字詳解城市洪澇如何統籌

            東京都神田川流域的善福寺川周邊建設密度高無法拓寬

            王家卓:萬字詳解城市洪澇如何統籌

            東京都神田川環狀七號線地下調節池工作原理位置圖

            王家卓:萬字詳解城市洪澇如何統籌

            東京都神田川環狀七號線地下調節池工作原理示意圖

            5、加強城市豎向設計,構建有利于洪澇統籌的豎向格局

            雨水徑流除了“不能壓縮”以外,還有一個重要的特征就是要朝著坡降最大的方向流動,也就是我們經常說的“水往低處流”,所以構建合理的豎向格局,對于城市排水防澇來說至關重要。

            一是科學編制道路和場地豎向規劃。除了在城市選址中避免選擇低洼地作為建設用地外,還需要編制場地和道路豎向規劃,合理確定每塊場地和每條道路的標高,構建高低有序,高處能排,低處能蓄的豎向格局,并和藍綠空間的布局做好銜接。近些年,很多城市都沒有編制道路和場地豎向規劃,導致一些地方出現了局部看似合理,但是整體卻不合理的豎向,加大了城市排水難度,增加了整體工程造價。

            二是嚴格管控豎向,不得隨意墊高或者降低。豎向規劃一旦經過專家評審和批復,應該和容積率、綠地率等指標一樣,得到嚴格地執行和落實,既不允許這些地塊擅自降低標高,也不能擅自抬高標高。因為降低標高會導致這個地塊容易被淹,而抬高標高則會把風險轉移并集中到周邊地塊。在此前承擔的一些規劃設計項目中發現,部分南方城市有一些小區經常受淹,究其原因,就是因為建設年代久遠,當時的標高和周邊差不多,但是周邊后來陸續建了新的公建或住宅小區,建設過程中就把標高抬高了,于是最早建設的小區就成為了最低洼的地方,當然雨天內澇風險就比周邊高了不少。

            三是合理確定場地內部豎向,科學組織雨水匯流路徑。場地內部在設計時,也要合理確定內部的豎向標高,避免局部出現低洼地,而且雨水口的布設也要和豎向標高充分銜接,確保能夠起到收水的作用。其次,還要通過合理的豎向設計科學組織場地內部的雨水徑流,將雨水徑流通過合理的、預設好的路徑,引導到該去的地方進行下滲、滯蓄或者排放,這在海綿城市是項目設計取得成功的關鍵,也是解決場地內部內澇積水問題的關鍵。

            四是優化重要設施局部豎向設計。對于地表或者地下的調蓄空間,要通過合理的局部豎向設計將雨水徑流引入到預設的空間內。而對于需要防范內澇風險的場所(尤其是地下空間)的關鍵部分,比如地下室步梯入口、地下室通風口、地下停車場出入口,地鐵出入口和通風口,下凹式立交橋以及隧道的出入口,則要特別注意豎向設計,一方面要起到“阻水”的作用,即將周邊區域的雨水徑流阻擋到外邊,減少匯水區域;另一方面,是要防止積水灌入到這些重要的地下空間。

            五是對現在因豎向問題導致的內澇要加強綜合治理。目前的內澇積水點中,不少都是因為地勢低洼或者局部豎向不合理導致的,而且這一類問題解決起來還相對比較有難度。要通過“擋、截、蓄、排”相結合的方式,綜合解決這些地勢低洼處的內澇積水?!皳酢本褪且獙龅赝獾姆e水擋住,減少匯水面積,或者是在關鍵設施的入口處設置擋水板,最大限度降低雨水灌入風險;“截”就是要在這些地方設置截水溝,萬一有少量水進入,可以通過這些截水溝導流走;“蓄”就是要考慮一旦有水進入,我們希望將水引導到哪個空間內,讓這個空間臨時發揮調蓄功能,減少損失總體損失;“排”就是要加大外排能力。

            6、積極推進洪澇聯排聯調

            洪澇統籌也體現通過合理的聯合調度,最大可能降低二者的相互疊加,相互影響。要做好城市洪澇“聯排聯調”,要從以下幾個方面入手:

            一是搭建洪澇統籌的調度平臺。在城市內澇模型的基礎上,耦合城市洪水模型,輸入各種調度規則,搭建好洪澇統籌的調度平臺。此外,還要加強一些閘、壩、泵站、調蓄池等信息化和自動化水平,確保收到相關調度指令后能夠及時啟動相關調節作業并準確調控到位。

            二是要建立聯排聯調的工作機制。信息共享機制對于城市準確應對洪澇災害十分重要,不掌握相關信息就無法做出科學的調度。比如上游城市什么時候泄洪,上游的降雨情況,流量和水位等信息,都是下游做出調度決策的基礎依據。信息共享機制在城市內部相對會容易一些,但是在城市間有時候設置涉及到跨省之間的信息共享可能相對難一些,在這種情況下,相關流域管理機構就需要發揮更為重要的作用。

            三是積極探索洪澇聯排聯調的工作模式和調度方法。搭建好了調度平臺和建立信息共享機制后,最為重要的事情就是要統籌建立好科學有效的調度規則和調度方法。這些內容很多也很復雜,但是至少有以下幾個方面是容易想到的。首先,要優化水庫的調度,統籌水資源利用和防災減災,在收到氣象部門相關預警預報后,要科學研判,最大限度減少暴雨期間泄洪,避免造成下游地區“雪上加霜”,形成“人造洪峰”。當然,這種最優化調度理論上是存在的,實際中操作有難度,不少城市或者水庫的經營管理者擔心一旦水庫放水,實際上又沒有那么大的雨,就會造成較大損失,這種情況確實有可能存在,但是我們更要考慮到的是如果沒有提前預降水位但是確實下了大暴雨,可能就會加劇下游的洪澇災害。本著“人民至上、生命至上”的原則,在這種情況下,還是應該優先考慮保安全。其次,對一些承擔調蓄功能的湖泊,在統籌考慮水環境保護和景觀需要的基礎上,要及時騰出調蓄能力。在一些平原城市,排澇模式為先蓄后排的,汛期前尤其是特大暴雨來臨前務必要將調蓄能力騰退到位。再次,承擔排澇功能的河道也要提前將水位預降到位,河道上一些可能阻水的閘壩要預降到位,一些為了景觀水面建設的橡膠板要盡早塌壩,為河道行洪排澇創造條件。最后,還要根據降雨信息及時調整調度方案,沿海地區要根據降雨情況和潮位信息,在低潮位期間最大限度利用重力流排水,調蓄池要根據下一場雨的信息及時排空,確保下一場雨來的時候能夠再次發揮作用。

            王家卓:萬字詳解城市洪澇如何統籌

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