下面是小編為大家整理的2022年關于構建城市內澇應對系統措施思考(2022年),供大家參考。
2021年7月20日,河南省遭遇極端強降雨,鄭州等地受災嚴重。降雨引發的內澇導致多條城市道路成為行洪通道,鄭州地鐵5號線沙口站至海灘寺站附近區間的隧道遭洪水倒灌致使列車和乘客被困,造成了重大人員傷亡。
本次暴雨災害主要由內澇引起,降雨是內澇產生的首要原因,而不當的人地關系,即城鎮選址(例如洪泛區城鎮建設、生態綠地開發等)和建成環境改造(例如填河、填湖、高密度高強度開發等),是促成內澇的重要原因。從災害學的角度出發,可從孕災環境、致災因子和承載體三個維度來理解內澇的影響因素與作用過程,本文則著重從城市內澇應對的系統措施加以闡述。
一、工程性防災措施
工程性防災措施是以歷史災情數據的統計分析作為預測未來災害發生概率的基礎,并據此確定工程防災的建設標準,例如防洪堤100年一遇標準、排水管網5年一遇標準等。工程性防災措施可在設定的防災標準內保障工程自身的安全,且正常發揮防災工程的保護功能,但是卻無法應對超過工程設防標準的等級災害。在此次暴雨災害中,地下空間所遭受的傷亡、損失最大。如何在最大程度上預防此種情況的發生?我們以馬來西亞“聰明隧道”工程為例,介紹深層隧道與地下道路結構建設的布局方式和防澇運行過程。
馬來西亞位于熱帶地區,暴雨天氣頻繁且猛烈。其首都吉隆坡經常受到內河泛濫和內澇的影響,吉隆坡市中心的南北向道路飽和,交通擁堵。為了解決以上兩個問題,該城市采用地下隧道工程,跨流域調配暴雨洪水,將市中心克朗河和安寵河匯合處的易洪地區的上游水儲入蓄水池,并使其流經隧道進入TamanDesa水庫,再排放到市區南側的Keray-ong河中。同時,地下交通使得SungaiBesi的200萬人到吉隆坡市中心的出行時間從30min縮短到5min。
聰明隧道豎向共分三層:地下一、二層設置為雙向四車道公路隧道,上層交通向南,下層交通向北;
地下三層為防洪隧道,可截取上游河水并分流,以防止市中心兩河交叉處洪水內澇,阻止溢水。
該工程有三種工況:(1)在沒有暴雨或降雨量少于70m3s時,不需要通過隧道排水;
(2)當雨量大于70m3s且小于150m3s時,洪水被分流到防洪隧道,公路隧道正常使用;
(3)當雨量大于150m3s時,公路隧道全面關閉,并在自動水密性閘門開啟讓洪水流入之前,允許最后一輛車駛出隧道。此時,整個隧道全部用于排洪,以疏導洪水至蓄水池。此時,該隧道可以抵御百年一遇的洪水。
以上案例給我們以重要啟示,在應對水災內澇方面,地下空間的平時使用與防災利用結合可發揮重要作用,在地勢低洼的易受災地區開發、建設地下空間,平時作為停車、地下車道等只需配置較少設施便可正常使用的功能區,一旦發生極端內澇災情,則可通過管理手段提前預警,快速清空地下空間內的人員和車輛物資,作為雨水調蓄池。險情過后排出滯水,轉換為平時使用功能。
二、空間對策
空間對策是城鄉規劃學的核心手段,例如用地布局調整、用地功能置換、開發強度控制等,它們可有效地降低超常規災害的損失。
1.未來的土地利用。未來的土地利用規劃圖必須與城市綜合防災風險控制圖相吻合,以確定主要的發展方向、合理的開發用地、合適的開發密度以及確保必要的公共安全。開發密度應該與“災害應急疏散計劃”相適應。如果已建成地區位于高風險區,還應制定政策將高風險地區的人口引導至安全的地方生產生活。
2.保護自然生態系統服務功能。保護濕地、河口沼澤地、洪泛平原地區等具有容災、減災功能的生態用地。不同的生態用地具有不同的生態服務功能,例如保護沿河的生態廊道,不僅給動物提供了生活空間,且保護了環境,同時也限制了洪水易發地區的建設發展;
保護陡坡上的自然植被,不僅減少了滑坡發生的可能,同時限制了山坡上的開發,有助于減少森林火災對建成環境的影響。
3.公共服務設施。防災的公共設施和市政設施是必不可少的。如保護自然的雨水收集排放系統是非常重要的。同時,要在安全地域范圍內開發公共服務設施。例如,如果城市計劃阻止在洪泛區的發展,那么公共設施和市政設施就不應該建在這些地區或者對這些地區進行服務。公共設施和市政設施應該選址在安全地區,并且要實現高標準建設。供水設施、雨水設施、污水設施和固體廢棄物處理設施等均需要謹慎合理地安排選址,避免災害發生后由于以上設施遭受嚴重破壞而導致的次生災害,尤其是處理廢棄物的存儲、堆放等。
另外一些公共服務設施,如消防站、派出所、應急管理中心、市政府、圖書館、學校、社區中心等要選址在安全的地方,因為其中的許多設施將作為應急避難場所,應急指揮場所等發揮臨災、災后的緊急應對功能,我們需要保證這類設施的絕對安全。
4.交通系統。土地利用與交通的耦合關系決定了特定的土地利用必須要有與之相匹配的公共交通模式。所以,交通首先圍繞土地利用模型的達成而展開,而這又與可持續發展、防災減災是緊密聯系的。交通系統不能妨礙疏散避難,應根據道路交通的服務水平確定其應急疏散能力,特別是對于海島型交通來說,這一點尤其重要。同時,交通系統不能增加地區的易損性,例如,如果城市決定阻止在洪泛區的發展,那么公共交通站點、線路以及高速公路就不應該建設在洪泛區內或緊鄰其建設。設計危險品運輸路線,則需在公共安全與商業、企業利益之間尋找平衡。
5.住區。住房受到災害的破壞,可能是由于建筑質量不達標,但更多的是來源于住房選址的問題。住房的防災涉及居住區的選址、開發密度、建筑標準,以及如何對既有的房屋進行加固以滿足防災的要求等。
6.經濟發展。經濟的可持續發展是防災的目標之一。在那些本就不適合高強度開發的危險地段,發展休閑娛樂與旅游是非常好的選擇。例如,在洪泛區發展休閑旅游,則此地將不必進行大規模的經濟發展與開發,這樣就會降低周圍地區的洪災風險。同時,如果在這些地方開發得宜,將吸引游客到此地觀光,這對當地經濟將非常有幫助,可稱之為雙贏策略。例如,滑雪小徑,自行車專用道,徒步小路等,經過精心開發設計,將會對當地經濟非常有利。
沿海用地也是同樣的道理,沿海地區易受海水的侵蝕,發生自然災害事件。如果將沿海的大片用地作為私有開發,地方政府只能獲得少量出讓費,同時必須承擔部分災害救援支出;
但如果將其作為公共用地進行旅游開發,則會吸引大量的游客,收入將遠遠大于出讓費,且災時亦不會產生嚴重后果。7.娛樂設施和開放空間。保留娛樂空間和開放空間,可與土地利用和自然生態保護協同考慮,作為災時的容災空間,例如沿海、沿江的低地、濕地等。
8.財政資助。由國家、政府投資地方新建的公共設施、基礎設施,首先應該考慮公共投資項目的選址安全;
其次應該將是否減少、消除了災害作為評價資金資助項目的重要標準;
最后需盡可能地投資一些防災減災的項目。
三、應急管理
應急管理和臨災疏散是降低人員傷亡的重要對策,依賴城市自上而下的管理水平和自下而上的治理能力。城市自上而下的應急管理,受制于監測、預警、事件分類分級、責任認定、信息發布、處置能力等各個環節的銜接效率、工作人員的業務水平及科學素養等,環節越多往往越容易貽誤戰機;
自下而上的城市治理則是第一時間監測并感知,第一時間采取行動進行先期處置的重要舉措。
本次鄭州暴雨事件,居民利用自媒體,如微信朋友圈、微博、抖音等手機app發布所在地的實時災情,構成了網絡眾包大數據,對居民疏散避難、居民自救與互救、官方及民間救援隊伍的投入等起到了非常重要的引導作用。然而依賴手機和網絡自下而上的組織模式卻受制于城市基本的通訊網絡的供給和供電網絡的保障,即城市生命線網絡發揮正常的服務能力??梢?,供電系統和通訊系統已經成為城市治理的重要支撐網絡。
筆者認為,確定性工程措施是防御未來一定范圍內確定性災害的有效措施,是城市防災的剛性底線;
城市空間對策與應急管理等則是應對超常規災害的必要手段。三者最為綜合應對辦法,彼此互相做冗余備份,不可強調其中之一。
城市水災,“海綿城市”和排水系統不該“背鍋”
今年7月17日以來,鄭州持續多日遭受暴雨襲擊,尤其是20日16時至17時,雨量即達到201.9毫米,相當于1小時下了以往一年13的降水量。這也是全球大中城市的小時雨強的最大記錄。根據初步分析,小時降水、日降水的概率、重現期,均堪稱“千年一遇”。千萬級人口的大城市遭受極端暴雨襲擊,損失慘重令人惋惜。
洪水災害自古以來都是全球最嚴重的自然災害之一,洪水、干旱、地震和滑坡等4種自然災害中,洪水災害發生次數、造成影響的人數和經濟損失都是高居首位的,死亡人數僅次于最具破壞性的地震災害。尤其是受全球氣候變化和人類活動的影響,極端暴雨事件的發生更加頻繁,洪水災害也對城市的威脅越來越大。
假如遇到千年一遇的水災,**如何應對城市水災?7月24日,記者采訪了**大學土木工程學院水利系教授、**市水利學會防汛專委會主任**。
“海綿城市”應該“背鍋”嗎?
當特大暴雨來臨,“海綿城市”為什么屢屢失靈?“海綿城市”該為城市水災“背鍋”嗎?**認為,為城市水災“背鍋”,這是對“海綿城市”的苛責。
所謂“海綿城市”,是指城市能夠像海綿一樣,在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”,下雨時能及時吸水、蓄水、滲水,需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。
首先,從目的來說,“海綿城市”本身就不是為應對鄭州這樣百年一遇、千年一遇的特大暴雨建設的。“海綿城市”的建設,可以解決中小雨的徑流蓄滯問題,可以緩解兩年一遇或五年一遇的暴雨,但無法解決高強度暴雨所造成的內澇?!熬拖褚粔K海綿,可以吸收一定程度的水,但如果遠超標準,它也吸收不了?!?/p>
更重要是的,應對強降雨不是“海綿城市”的唯一目的?!坝晁彩且环N重要資源?!?*說,城市道路、建筑、空地多是硬化地面,降雨之后,雨水會留在地面洼處或順管道排走,這對內陸或北方缺水城市來說,降低了雨水資源的利用。
“海綿城市”建設后,通過滲、滯、蓄、凈、用、排等技術,部分水就可以滲到地下,減少洪水總量、延遲洪峰行程時間和防洪除澇的同時,還有利于城市雨水利用和地下水補給,同時還能幫助初雨污染凈化。
“所以,從頂層設計考慮,大力推行建設‘海綿城市’,是為了科學、全面、綜合地解決城市地區的水問題?!?*認為,要客觀認識“海綿城市”的作用,不能寄希望于其應對特大暴雨。
一、沒有排水系統可應對千年一遇的暴雨
當特大暴雨來臨,馬路成游泳池,車輛被淹沒,地鐵、隧道灌水為什么一個現代城市的排水系統無法應對?
事實上,對于城市型水災害,尤其當暴雨洪澇達到超標準的規模,完全依靠工程措施來控制是很難的。
俗話說,“有多大腳,穿多大鞋”。城市排水系統的設計也是因地制宜的,每座城市的地理氣候條件不同,因此排水系統建設標準也不一樣。如果強行讓內陸城市按照沿海城市的標準建設排水系統,顯然是“大材小用”。
“沒有城市的排水系統可以應對千年一遇的特大暴雨。”**表示,無論從經濟角度,還是從自然條件,都不能要求一座城市為了備戰千年一遇的特大暴雨,去修一條幾十年甚至幾百年都用不上的下水道。如何平衡未來風險和當下利益,這也是一個非常復雜的社會問題。
而城市大范圍的防洪,主要針對發生概率較小的大型洪水,以超標準排放系統來實現,如**地區的**等。**認為,隨著全球氣候變暖,極端氣候頻發,**這座超大型世界級城市也要考慮典型臺風、暴雨、高潮位和上游下泄洪水多碰頭的極端情況。
他建議,在總結目前深隧試驗段的基礎上,制定深隧建設的規劃。深隧,就是埋設在深層地下空間的大型儲水排水隧道。暴雨來臨時,多余的水可以流進“深隧”暫時儲存起來,暴雨過后,開啟地下泵站,將“深隧”里的水排走,循環利用于河道、湖泊和地下水的補給,或作為城市綠化灌溉、路面和公共衛生設施的沖洗等。
最典型的就是日本東京深邃工程——東京“地下神殿”,工程按照“五至十年一遇”(以國內標準可達百年一遇)的排水標準建設,最大排洪流量可達200立方米每秒。歷時15年,于2007年建成。
二、當工程措施“失靈”
類似鄭州這樣極端暴雨的災難規模,已遠超出了防洪排澇工程的調控能力。“現代智慧城市的防洪排澇設施體系建設是一個較為復雜的過程?!?*表示,除了運用工程措施以外,非工程措施的建設也非常重要,如編制洪水風險圖,利用云計算、大數據、物聯網等新技術,建立城市防汛智能監測系統、城市智能型防洪減災決策支持系統、城市防洪智能調度系統等,大力發展適應時代的智慧防洪排澇設施體系。
首先,以調查為基礎、評估為支撐,客觀認識當前全市和各區水旱災害、海洋災害致災風險水平、承災體脆弱性水平及風險水平、防災減災救災能力,以便科學預判。
“編制洪水風險圖,掌握不同頻率暴雨風暴潮及其組合下的城市高風險點和重點隱患地區,深度剖析城市自身的防洪能力非常重要?!焙樗L險圖,是對可能發生的超標準洪水的演進路線、到達時間、淹沒水深、淹沒范圍及洪水流速等洪水特征進行預測,以標識受洪水威脅區域各處危險程度的一種地圖,還包含逃生區域和逃生路線等避難信息。
其次,實現水災的實時監測和預報預警。現代智慧城市的防洪排澇設施體系建設,需要利用大數據、云計算、遙感等現代化技術,努力實現實時監測、精準預報、精準預警、精準調度、精準處置。
“除技術層面外,多部門協作配合非常重要。”**提醒說,城市防洪涉及多個部門,如水利部門、氣象部門、住建部、應急管理部等,利用城市智能化管理平臺,建立科學有效的現代智慧城市防洪排澇設施體系。
“城市防洪不單單是政府或某些部門的工作,更需要全民普及防洪知識,提高全民防汛意識。只有政府、社會協同,全民參與,才能最大限度地降低洪災損失。”**說。
城市如何應對極端降雨事件?從人民群眾生命安全角度重新審視城市建設標準
鄭州暴雨給城市建設提出了一個非常嚴峻的問題,城市如何應對極端降雨事件?
黃河勘測規劃設計研究院有限公司董事長、黃河水沙調控和重大水利工程設計學術帶頭人**告訴科技日報記者:“必須從確保人民群眾生命財產安全的角度,重新審視城市建設標準!”
**認為,首先要從保障國家安全的底線思維來重新審視城市重大基礎設施建設。鄭州市是國家中心城市,地處西南山前丘陵和東部黃河沖積平原的過渡地帶,地理和氣候條件復雜,洪澇災害頻發,是全國31個防汛重點城市之一。目前,包括鄭州在內,城市大量的配電設施包括強電和弱電均布置在地下空間,一旦遭遇超標準洪水,地下空間進水,城市電力、通信等重大基礎設施都將中斷,甚至導致整個城市癱瘓,應從保障國家安全的底線思維來審視城市基礎設施建設,重要的基礎設施應能防范化解“黑天鵝”事件帶來的重大風險。
“其次,要從確保人民群眾生命安全的角度重新審視城市建設標準,應分級分類建立相應標準?!?*說,近年來,我國極端氣象事件總體增多增強趨勢明顯,由極端氣象事件引起的多災并發特征十分明顯,對經濟社會影響十分復雜。城市規劃建設除按照國家標準要求,除防洪排澇體系要達到相應的標準外,對城市地鐵、住宅小區、大型辦公樓、地鐵、地下車庫等各類建筑物應該建立分級分類防洪安全設計標準,以確保人民群眾生命安全。同時,城市地鐵、住宅小區、大型辦公樓、地鐵、地下車庫等規劃建設應該由相關管理部門開展洪澇風險安全評價,做到以低成本的規劃建設換取高的防洪效益。
其三,應區分“海綿城市”建設和城市防洪之間的概念。**表示,“海綿城市”是指城市能夠像海綿一樣,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,是低影響開發城市雨水系統構建。“海綿城市”在應對雨水帶來的內澇災害方面具有良好的彈性,但是,再好的“海綿城市”建設也無法還原天然下墊面的吸存能力,因此,“海綿城市”并不能包打天下,若遇遠超標準洪水也無法吸收,城市依然會發生洪澇災害。因此,應高度重視城市防洪規劃和設計建設,對鄭州這樣的國家中心城市的防洪問題,既要重視“排”,也要重視水系聯通對水量的消納和平衡,更加要重視“蓄”,應結合“海綿城市”建設,在郊外低洼地區開辟濕地公園和城市防洪相結合的引蓄(導引滯蓄)洪水工程。
**表示,還應對城市上游水庫進行徹底加固改造。在鄭州市內河上游共有水庫12座,
其中中型水庫7座,小型水庫5座,多為建成年代較早土壩。土壩壩身散粒體結構,遭遇超標準洪水極易潰決,對鄭州城市安全影響巨大。因此,對潰壩風險影響城市安全的大中小型水庫,應進行徹底改造,提高工程韌性,遭遇極端自然災害大壩緩潰甚至不潰,最大程度減輕自然災害風險和損失。
最后,還應加強市民避險意識和非工程預警建設。應通過各種途徑向市民深入宣傳內澇風險、風險區域及相關防災減災避險措施,使各種加大洪澇風險和防洪壓力的社會行為得到控制,加強市民的防災避險意識。應強化集內澇監測、預測預警、調度決策、災情宣傳發布于一體的城市內澇實時監測預警系統建設,結合預報降雨資料進行預測預警,并建議建立城市重大自然災害警報機制,及時有效地提醒市民進行緊急避險。