每到汛期,城市防涝能力就会引发诸多关注。从2012年北京下穿式立交桥内涝,到2021年郑州大水,再到今年京津冀洪涝,“城市看海”问题已经成为社会“顽疾”,亟待解决。加强城市基础设施建设、打造韧性城市,既是应对“城市看海”的重要举措,也是美丽城市建设的重要任务之一。
韧性城市,规划引领。“规划科学是最大的效益,规划失误是最大的浪费,规划折腾是最大的忌讳”,科学的规划设计,对于韧性城市建设至关重要,具体要做到以下几点。
加强基础研究
基础数据是规划设计和应急管理工作的前提和依据,因此在构建韧性城市时首先要加强基础研究。各地应尽早开展暴雨强度公式和短历时、长历时降雨雨型研究,尤其是近年来局地小气候强对流天气频发,县级行政单元已经不适宜直接使用市级研究成果,有的规模较大的城市甚至需要分区编制。
在应用相关研究成果时,要避免针对内涝的长历时雨型和针对管渠的短历时雨型脱节,特别关注长历时最大小时降雨与短历时一小时降雨重现期的匹配关系,防止内涝蓄排能力充足的情况下,因雨水无法通过排水管网送到相应的调蓄空间或泵站而造成的地表漫流积水的问题。
其中,相关研究的气象基础数据选取时间区间应慎重对待,过长区间数据(如50~60年)的前期数据准确性可能会影响研究结果的准确性,而过短区间数据(如10~20年)又无法反映气候变化的长期规律。此外,近年来极端降水事件不断刷新历史记录,因此相关研究有必要增加修编频次,如由10年一次调整为5年一次。
同时,要重视最大降雨可能性研究的必要性。对异常极端的降雨,要有相应的预测和准备,为千年甚至更高重现期降雨的应急和救灾做好基础准备,在空间有条件的情况下,可预留应对的调蓄空间。要加强目标城市内涝模型中土壤类型及渗透性能、河道和构筑物过流流量、水位等关键参数和数据的研究,并通过实际降雨的监测数据进行模型率定和验证,以提高模型模拟的准确度。
规范设计标准
规范和标准因其普适性要求,很多内容相对单一,在实际使用时应进行灵活运用和不断完善。
现行规范标准根据城市人口规模和经济规模制定了防洪排涝标准,但设防目标的保护价值不仅限于此,比如历史文化保护价值、军事防御价值、边境安全价值等,也应在确定设防标准时综合考虑。同时,现行规范标准仅明确了重现期,但各地降雨情况千差万别,南方可能长历时连续降雨较多,北方可能短历时强降雨较多。因此,应通过研究多年降雨数据,确定某一地区以几小时降雨为主,甚至有多种重现期和雨型搭配的应对标准,而非一刀切地以24小时降雨为设防目标。此外,国家应尽快出台内涝风险判别标准,如积水深度、积水范围、水流流速等,现行标准中的退水时间跨度较大,按上限还是下限执行自由裁量权过大,需作进一步研究明确。
滨海地区和圩区城市特别需要关注防洪水位和防洪包围内道路竖向以及建筑一层标高的关系,是高于还是低于、是相差0.5米还是1.0米,都需要通过综合考虑现状地形、安全风险、经济成本、景观营造等多种因素后确定。
管渠提标改造不能按照排水能力一刀切,而应根据每条管道的服务范围、源头控制能力、汇流时间和内涝风险情况等,分析管渠排水能力是否对该排水片区内涝防治存在制约因素而确定。
因地制宜设计
中国幅员辽阔,地形地貌、气候气象类型丰富、差异巨大,规划方案需要因地制宜、量体裁衣。
南方城市河网、坑塘较多,可以采用蓄排平衡模式;大部分北方城市,除了源头调蓄外,更多的还是需要通过直排模式将降水尽快导出建成区。位于大江大河流域行洪通道、蓄滞洪区周边的城市,内涝防治工程设计应匹配不同防洪标准下的防洪水位,避免因洪致涝。由于排水管渠和外部行洪河道相连,河道水位对管渠的顶托作用明显,某案例城市根据模型模拟,因河道顶托导致城市排水不畅,新增40%的内涝风险区。因此,城市内涝防治应根据不同外部河道行洪的情况,确定何时通过工程达标、何时通过附加应急管理解决。东南沿海城市受台风影响较大,应特别关注台风雨叠加风暴潮对城市防洪排涝的影响,方案设计还应注重防风效果。
对于山区丘陵城市,要特别注重短历时强降雨的迅速汇流,尤其是根据上游地区的汇水面积和不同降雨条件,模拟不同重现期降雨的淹没范围,明确行泄通道、汇流通道,划定淹没风险区,制定不同的管控措施。对于区域性大范围降雨,如长江流域的梅雨季节和岭南地区的回南天,要制定区域性联排联调和联防联控方案。对于局地短历时高重现期的局地强降雨,如10分钟30毫米、30分钟40毫米的降雨,对应重现期已达到5~10年一遇甚至更高,远远高于一般城市排水管网的设计标准,这种情况下的内涝风险,需要用退水时间进行校核。
统筹协调管理
防洪排涝工作是科学合理应对降水自然产汇流的过程,该过程时空分布广、涉及管理部门多,需统筹协调、凝心聚力。
防洪和排涝分属两个部门,工程设计、水位控制、设计标准、数据共享应做到有效衔接,实现系统最优。而城市防汛工作除了住房和城乡建设、水利两个部门外,还需要多部门联动,协同应对,如城市管理部门要在汛期前和每场雨后对雨水箅子进行检查,确保收水口通畅;公安部门对内涝积水路段或者次生灾害风险路段要及时采取交通管制措施;应急部门要做好物资储备、设备准备和随时应急救援;医疗部门需要做好汛期人员伤亡和灾后各种疾病的救治;各保供部门要确保汛期供应和做好问题抢险。此外,中国幅员辽阔,很多城市存在兵地融合、矿地融合等情况,而老工业基地的铁路部门则对城市的主导作用较强,因此防汛工作需要各行政主体多沟通、多协调、摈弃行政壁垒、求同存异,将人民生命和财产安全放在第一位,协力做好防汛工作。
要正确认识海绵城市在城市防洪排涝体系中的作用和意义。传统的源头海绵(LID)在应对标准内降雨引起的内涝时只能发挥5%~30%的作用,更多的还是要靠管网排放来解决,有条件的地区可以充分利用内河水系、公园绿地、下沉广场等公共海绵空间来提供末端调蓄,甚至需要预控行泄通道来保障其他区域。要区分标准内降雨和标准外降雨,工程措施永远有其适用范围,超标准降雨需要有必要的应急措施应对。
要坚持水量水质并重。中国的城市历史悠久,很多老城区存在一定面积的合流制区域,全面彻底的雨污分流从经济性和可行性方面来看都是不现实的,如何协调截污和排涝就成为一个亟待解决的问题。首先需要优化污水收集分区,在截流式合流制排水体制下,单个污水厂服务面积不宜过大,减少过多的雨水进入截流干管,提高其运行效率;其次根据建设条件具体分析,宜分则分、宜合则合,分流区雨水污水各行其道,雨水要从源头项目到最终入河一脉贯通,尤其要避免混流现象;最后通过绿灰结合的方式实施工程建设,用绿色设施减少雨水进入合流制系统、削减入河面源污染,用灰色设施保障管网排放能力、截流污水。
要协调好“宁可十防九空,不可万一失防”之间的关系,工程项目永远有防护上限,而自然力量的极端情况不可预料,需要综合考虑工程建设成本、防汛管理和救灾成本以及灾后重建成本之间的关系,科学确定设防标准和工程措施以及非工程措施的组合模式。