當前,極端天氣頻發,一場洪水,考驗著京津冀城市的防洪韌性。面對極端暴雨,城市尤其是超大城市,不僅僅需要監測預警、疏導工程,還需要進一步思考和規劃如何建設水利工程,并與區域協同防治洪水,并在洪水來臨之時,做好防汛搶險救災、群眾生活保障和災后恢復重建工作。
受臺風“杜蘇芮”影響,7月29日至8月2日,北京、河北等地遭遇極端降雨災害,多個地方的局地累計降雨量達到600毫米以上,極端強降雨在永定河流域形成4649立方米每秒的最大洪峰。
(資料圖片)
不過,此次造成人身財產損失的主要原因,不是像此前發生過的城市內澇,而是發生在門頭溝、房山等地的山區小流域山洪。
“北京北面是燕山山脈、西面是太行山脈,水汽充足的臺風環流遇到山脈阻攔變成降雨。由于山前到平原過渡帶短,河流水系呈扇形分布,源短流急,極易在短時間內發生暴雨洪水。”一位環境研究員對21世紀經濟報道記者表示。
數據顯示,北京市歷史洪澇災害發生頻繁,1949-2019年間共發生14次,平均5年一次。
對于超大城市的數千萬居民來說,對小流域山洪的認知遠比城市內澇要陌生,但這卻是更為肆虐的自然災害。過去十幾年,我國防治小流域山洪是以非工程措施為主,現在到了轉變策略的時候了。
8月6日,北京市領導干部會議提出全面啟動恢復重建,以“一年基本恢復、三年全面提升、長遠可持續發展”為總的思路,要求將重建工作與韌性城市建設結合起來。
超大城市應該如何防治山洪?一旦出現山洪涌進城區的極端現象,又該如何統籌山洪防治和城市雨洪治理?這些都是韌性城市建設的迫切課題。
多種山洪防治策略
我國山丘區面積占國土面積的70%左右,數據顯示,2000-2010年,因山洪災害年均死亡1179人,占洪澇死亡人口的49%-88%。
北京這座超大城市就位于太行山和燕山腳下,河北的一些城市同樣沿太行山分布,對于城市來說,應該如何防治山洪?
“我國對山區小流域的溝道治理目前是以預測預報、群測群防的非工程措施為主。”中國水利水電科學研究院教授級高級工程師程曉陶說,“主要考慮是提高預警能力,為人員避險提供服務,減少人員傷亡。”
據報道,截至2020年,我國累計投入300多億元,建立了山洪災害防治體系,實現全國2000多個山洪災害防治縣(市、區)監測預警系統全覆蓋,建成自動雨量、水位站13.2萬個。
這些非工程措施包括多個方面,比如山洪災害普查,危險區的劃定,預警指標的確定,預案編制,監測系統建設,預警系統建設,縣級監測預警平臺和群測群防體系建設等。
“但是預警只能減少人員傷亡,無法減少財產損失。北京‘7·21’大水之后,受災嚴重的地區開展了一些治理工程,主要是疏浚溝道、建設排洪渠等疏導措施。”程曉陶告訴21世紀經濟報道。
“這些工程將山區河道渠道化,清除河道中的石頭,從而保證洪水下泄時不出槽。但當極端暴雨來臨,洪水還是溢出了河道,通過街道行洪,造成嚴重的損失。而且河道中的石頭被清理掉以后,失去了消能作用,山洪流速更大,給下游造成的損失也更大。”程曉陶說。
面對極端暴雨,山洪防治在監測預警、疏導工程之外,還需要再做點什么。
日本國土面積同樣約70%是由山地和丘陵構成,急湍河川較多,地質脆弱。砂防工程,是日本山洪治理的一個成功經驗,主要包括山腹工程、砂防堤壩、溪流保護工程等。
比如,在山腹坡面,建設綠化、坡面加固、護育等工程;在溪流河床和溪岸,建設堤壩、河床加固、滯沙地等工程。
“這些工程的目的是滯洪削峰,降低山洪的流速,它不攔斷激流,但可以攔截洪水沖下的流木。通過這些建設在山洪溝的工程,避免山洪匯入山區河流時‘峰峰相遇’,達到‘調峰控峰’的目的。”程曉陶說。
典型的工程有谷坊,在易受侵蝕的溝道中,谷坊橫臥在溝道中,高度一般為1-3米,防止溝底下切和擴張,同時減緩溝道縱坡,減小山洪流速。還有攔、排功能兼備的格柵壩,可以攔蓄泥石流中大部分較大固體物質,同時排走水,達到水土分離的作用。
程曉陶介紹,這類山洪工程只保護局部山區,所以主要由地方財政承擔,但又要上馬大量工程才能達到效果,因此很少有地方政府有財力上馬這樣的工程。“即使是日本,也是用了30年才完成了山洪工程體系。”
一位不愿具名的水利專家介紹,根據《全國山洪地質災害防治專項規劃》,2010年-2015年,全國規劃治理的山洪溝數量約1650條。
海綿城市吸納降雨
與北京“7·21”大水相比,此次極端降雨災害卻沒有造成嚴重的城市內澇。據報道,京、冀局地累計降雨量達到600毫米以上,甚至個別地方超過1000毫米,遠遠超過“7·21”時460毫米的最大降雨量,但是此次暴雨中心主要位于永定河水系,并非主城區。
更重要的是,北京降雨持續時間長達83小時。“降雨時間長,意味著降雨強度小,給城市排水帶來的壓力相應變小。”程曉陶說。
“值得肯定的是,北京市在海綿城市、蓄排水工程建設等方面做了很多工作。”上述環境研究員告訴21世紀經濟報道。
2012年“7·21”大水之后,北京市完成了中小河道治理三年行動計劃和中心城區積水點治理,新建了防汛指揮中心。
此外,上述不愿具名的專家介紹,針對鄭州“7·20”極端強降雨情況下北京應該如何應對,有關部門和研究機構進行了梳理和演練。
北京市水務應急中心發布的文章介紹,在2023年北京市“清管行動”中,共完成1.7萬公里雨水管涵、溝渠和63萬余處雨水口(雨箅子)清掏,累計清掏污染物超8萬立方米。
北京的海綿城市建設在全國處于前列,且有很大的制度創新。2014年開始,北京率先開展“水影響評價”,作為項目建設的前置審查。
房地產等項目建設會硬化路面,比項目建設前產生更多的地面徑流,水影響評價會計算出前后差別,進而要求建設方采取透水路面、集水池等措施進行彌補,這樣一方面實現了大面積海綿城市建設,另一方面發動社會資金參與。
但北京的海綿城市建設還有完善的空間。東京在建設海綿城市時,轉變了過去單純“排澇泄洪”的思路,更多重視綠地、砂石地面對雨水的自然吸納作用。東京一些小河流,雖然河道只有10米甚至更窄,但卻明顯被下挖加深,河底和兩側岸壁硬化,這是為了增加行洪能力,但卻惡化了河流環境。如今,東京河道更多保留了寬闊的淺灘,增加吸納洪水的能力。
“北京由于長期缺水,很多河道底部做了半透水處理,滲水條件不如以前,河道兩岸大面積硬化鋪裝,又會造成匯水面積大,徑流積水時間短,在洪水發生時給城市帶來威脅。”原官廳水系水源保護領導小組辦公室成員、水環境學者王建告訴21世紀經濟報道。
增加海綿城市的蓄水能力,樓頂空間也很有潛力。東京通過在機場、車站、碼頭、體育場、大型建筑物頂等處修建地下或樓頂儲雨設施,實現公共設施常規和應急兩種狀態的相互轉化,增強其應急使用的韌性。
這些設施單獨看并不大,儲水量少則幾千立方米,多則幾萬立方米,但“聚少成多”,就可以發揮相當于中小型水庫的作用。
北京市水科學技術研究院多位專家2021年8月聯名發表的文章稱,北京的建成區如果三分之一的平屋頂做滯蓄控排,三分之一做雨養型屋頂綠化,能滯蓄雨水1570萬立方米,相當于4個昆明湖的容積。
從受災中快速修復
對于山腳下的超大城市,不得不考慮的極端情況是,一旦山洪進入城市,應該如何迅速排水?
此次極端降雨災害中,北京首次啟用1998年建成的兩個永定河滯洪水庫馬廠水庫和稻田水庫,連同大寧調蓄水庫一起,三庫聯調,攔蓄洪水7500萬立方米。
但在城區,則缺少排除超標雨水的行泄通道,以及滯蓄洪澇的空間。
在東京外圍的埼玉縣,一處龐大的地下混凝土建筑如今已成為知名景點,這就是“首都圈外圍排水工程”,號稱世界上最先進、規模最大的地下排水系統,排水全過程利用計算機遙控完成。
該排水系統位于地下50米深處,連通地面的河流、河溝,作為分洪入口,連接著東京市內長達1.57萬公里的城市下水道,是一條直徑10.6米的巨型立坑串聯排儲體系,蓄水量67萬立方米。
“但‘首都圈外圍排水工程’容易給人們造成誤解,以為這是東京排水工程的常態,實際上東京的排水系統還是以管網、蓄水池等常規工程為主,‘首都圈外圍排水工程’只是針對一個50萬左右人口的區域,面對極端山洪爆發時所建設的高標準工程。這個區域有5條河流匯集,考慮到一旦出現超標洪水,就將河道的溢水引入地下水庫,等洪水退后再用水泵抽出。”程曉陶說。
這個應對極端情況的工程總長只有6.3公里,但卻耗資2400億日元(約合人民幣220億元),花了15年時間才全部建成。
毋寧說,這項超級工程帶給國內城市防洪的啟示,更在于以什么樣的標準營建防洪工程,實現經濟與社會效益的最大化。
“東京、香港等城市的防洪建設都是在整體達到一定標準后,再針對重點區域的極端情況,用更昂貴的方法建造更高標準的工程,用幾十年的時間累進提高。”程曉陶說。
程曉陶強調,“考慮到城市與城市之間、城鄉之間協調的問題。提高城市的防洪標準,意味著把風險轉給周邊,如果一個城市把防洪標準抬得很高,相當于把風險轉嫁給周邊的城市,那也不行。”
暴雨過后,災后重建工作已經啟動。北京市委常委會8月6日召開會議強調,盡快形成工程項目清單和謀劃恢復重建工作方案。會議要求,堅持遠近結合,統籌恢復重建和防災減災能力提升,進一步提升城市韌性。
“韌性城市建設的初衷就是我不能保證城市不受淹,但是要讓城市不怕淹,要把城市受災的時間盡量縮短,要有快速修復的能力。”程曉陶說。
(文章來源:21世紀經濟報道)
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