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NO.2507-海綿城市也難頂

文字：彭麟棋

制圖：澄澈 / 校稿：辜漢膺 / 編輯：澄澈

本文作者系一覽眾山小-可持續(xù)城市與交通志愿者

7月31日，一場暴雨引起了人們對北方城市內(nèi)澇的關(guān)注。

從29日20時開始，京津冀地區(qū)持續(xù)遭受強(qiáng)降雨。截至8月1日09時，北京地區(qū)的平均降雨量達(dá)到了261.8毫米。

京津冀地區(qū)降雨實況圖▼

這次降雨的累計雨量最大值出現(xiàn)在昌平王家園水庫觀測站，達(dá)到了744.8毫米。值得一提的是，北京市的年平均降雨量在600毫米左右，意味著這兩天的降雨量相當(dāng)于平時一整年的雨量。

北京市降雨實況圖▼

此次強(qiáng)降雨導(dǎo)致永定河水位急劇上漲，造成豐臺區(qū)小清河橋垮塌；門頭溝區(qū)的短時暴雨引發(fā)山洪，沖走了大量汽車，路面積水成河；大石河流域的房山區(qū)城關(guān)街道、竇店鎮(zhèn)、石樓鎮(zhèn)段出現(xiàn)漫溢潰堤；懷柔區(qū)臺關(guān)路北宅1號橋中間數(shù)跨橋面下沉，存在垮塌風(fēng)險。

北京部分地區(qū)受災(zāi)嚴(yán)重▼

（圖：twitter）

截至8月1日14時，此輪強(qiáng)降雨已經(jīng)造成北京市11人遇難、13人失聯(lián)、13個區(qū)44673人受災(zāi)；河北省9人遇難，6人失蹤，87縣（區(qū)）540703人受災(zāi)。

強(qiáng)降雨后損失慘重的丁家灘村

（圖：門頭溝山區(qū)救災(zāi)交流群）▼

這不禁讓人發(fā)問，為何近年來北方城市暴雨災(zāi)害頻發(fā)？為何花費重金打造的城市排澇系統(tǒng)如此不堪一擊？建設(shè)了10年的海綿城市，到底起了什么作用？

北方城市近年暴雨災(zāi)害頻發(fā)之因

一般來說，降雨落到地面有三種去向：蒸發(fā)、下滲、以及匯聚成地表徑流，流向江河湖海。

水循環(huán)是多環(huán)節(jié)的自然過程

（底圖：NASA）▼

而城市化進(jìn)程中，高度硬質(zhì)化的地表阻擋了雨水的下滲過程。同時，城市建設(shè)填埋了天然的濕地沼澤，城市水系失去了天然的滯洪截流設(shè)施，降雨后地表徑流流速加快，雨水更快速地匯聚在一起，形成洪澇，推高洪峰。

我國城市地下管網(wǎng)體系多采用蘇聯(lián)的設(shè)計理念，即根據(jù)地區(qū)的年平均徑流量、人口容量和重要設(shè)施等級來設(shè)定防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)。相較于東京、巴黎深埋于地下幾十米的“廊道式”排水體系，蘇聯(lián)的“管道式”排水體系造價低、見效快，因此被全面復(fù)制到了中國各個城市。

挖呀挖

淺埋的“管道式”排水容量較低

無法應(yīng)對短時間的強(qiáng)降雨

管道破損了還要挖開馬路更換

（莫斯科城區(qū)換管道 圖：壹圖網(wǎng)）▼

為了推動我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市地上建設(shè)常常優(yōu)先于地下管網(wǎng)建設(shè)。城市排澇體系更新速度跟不上城市的快速擴(kuò)張。

此外，由于城市人口密度高，用水量大，地下水位低，造成河道基流小甚至斷流，城市洼地也被用作新城開發(fā)，進(jìn)一步削弱城市的蓄洪截流能力。這是我國城市在極端暴雨條件下應(yīng)對乏力的歷史成因。

海河流域的日常

干涸寬廣的河床▼

同是城市洪澇，北方與南方的客觀條件大有不同。

常規(guī)認(rèn)知里，我國南北氣候條件差異特點是“南澇北旱”。每年小暑大暑時節(jié)（公歷7月左右），西太平洋副熱帶高壓向北移動，為北方帶來雨水。

中國干濕分區(qū)圖▼

然而，全球氣候的變化異常導(dǎo)致北方城市需要應(yīng)對的極端暴雨強(qiáng)度大幅提升。21世紀(jì)以來，全球氣候變化更為頻繁，也更為極端。據(jù)聯(lián)合國的有關(guān)評估報告，2011-2020年全球表面溫度比1850-1900年高了1.1°C，強(qiáng)降水10年一遇事件發(fā)生頻率也高了1.3倍。

全球平均氣溫，節(jié)節(jié)升高

（藍(lán)色不確定條顯示了95%的置信區(qū)間 參考：wiki）▼

氣候變化隨全球變暖程度增加而更為嚴(yán)重

（圖：《氣候變化2021公眾摘要》IPCC）▼

而北方城市的自然水網(wǎng)分布密度本就低于南方城市，防洪排澇體系更新速度暫未跟上暴雨刷新記錄的速度，強(qiáng)降雨災(zāi)害的應(yīng)急能力與經(jīng)驗相較于南方城市略有不足。

這就是近幾年南北方同樣發(fā)生城市內(nèi)澇，而北方城市看起來更為嚴(yán)重的原因。

海綿城市能不能防城市內(nèi)澇？

為了應(yīng)對城市內(nèi)澇問題，2013年的中央城鎮(zhèn)化工作會議提出：“在提升城市排水系統(tǒng)時要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來，優(yōu)先考慮更多利用自然力量排水，建設(shè)自然存積、自然滲透、自然凈化的‘海綿城市’。”

2019年，兩批試點城市的績效評價報告結(jié)果顯示，30個試點城市的海綿城市建設(shè)總面積為920km2，總投資約1600億元。

耗費巨資建設(shè)的海綿城市，到底在應(yīng)對城市內(nèi)澇方面有沒有用呢？要回答這個問題，首先需要了解一下，什么是海綿城市。

“花園城市”新加坡

是“海綿城市”理念的成功實踐者

取得了良好的社會及生態(tài)效益

（新加坡濱海灣花園 圖：壹圖網(wǎng)）▼

據(jù)住建部2014年發(fā)布的《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》，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”，下雨時能及時吸水、蓄水、滲水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。

這意味著，與傳統(tǒng)城市雨洪管理模式不同，海綿城市更多地作用于降雨初始階段，在雨水排出場地之前，通過海綿設(shè)施增加雨水下滲率，在排放過程截流、蓄滯、凈化雨水來減少外排的地表徑流、削減峰值、降低污染；同時促進(jìn)雨水蒸發(fā)（騰），以緩解城市熱島效應(yīng)，將更多水資源留在城市。

海綿城市與傳統(tǒng)快排模式降雨過程控制的對比示意

（圖：《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》）▼

城市雨洪管理體系一般來說涉及到三種情形。

一是降雨量較小或在降雨初期，城市各個地塊內(nèi)部就地消納雨水、快速下滲，超出承載能力的雨水，則通過排水系統(tǒng)將雨水快速排走。

街邊雨水花園，雨后春意盎然

（ 圖：flowstobay）▼

二是針對短降雨歷時和重現(xiàn)期較小的常規(guī)降雨，由城市排水系統(tǒng)即雨水管網(wǎng)、泵站等將雨水快速排走。一般城市的排水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計重現(xiàn)期為2~5年一遇，設(shè)計降雨歷時一般不超過兩小時。

冷冰冰的的排水溝也可以很自然

在滿足排水要求的前提下恢復(fù)生態(tài)本底

（圖：NCE）▼

三是針對長降雨歷時和重現(xiàn)期較長的暴雨，由區(qū)域排澇系統(tǒng)即雨水骨干管道、河道溝渠、湖泊水塘等進(jìn)行調(diào)蓄、消納。一般城市的內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期為20~30年一遇，城市防澇系統(tǒng)匯流時間不超過24小時。

河流湖泊可以消納大量洪水

（洪水期的荷蘭艾瑟爾河 圖：壹圖網(wǎng)）▼

我國以往的城市建設(shè)多注重常規(guī)降雨情形下的排水系統(tǒng)建設(shè)，缺乏應(yīng)對極端暴雨條件的能力。隨著全球氣候變化程度加劇，“城市看?！爆F(xiàn)象頻發(fā)，應(yīng)對極端氣候災(zāi)害的能力短缺問題便爆發(fā)了出來。

這次猝不及防的強(qiáng)降雨

讓北京的部分街道變成了河道

（門頭溝受災(zāi)現(xiàn)場）▼

關(guān)于“海綿城市”，在不同情境下它所指向的概念有所不同，這也導(dǎo)致了公眾在海綿城市建設(shè)意義上的理解差異。

在宏觀規(guī)劃層面來講，“海綿城市”指的是城市像海綿一樣具有應(yīng)對不同降雨情形的韌性，雨水少時把水吸住，雨水多時把水排走，需要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)、城市雨水管渠系統(tǒng)和超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)。

“海綿城市”建設(shè)前后對比圖▼

在雨洪管理的具體實施層面，“海綿城市”更多的是指“低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)”，也就是通過滲、滯、蓄、凈、用、排的技術(shù)對應(yīng)的海綿設(shè)施在源頭削減雨水徑流，就地消納雨水。

然而，基于我國年際降雨量分布不均，城市開發(fā)強(qiáng)度大的特點，僅依靠源頭削減措施，很難應(yīng)對不同程度的降雨條件。這也是為什么說“海綿城市對小雨起大作用，對大雨起小作用”的原因。

中小尺度場地（城市綠地與廣場）

低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)典型流程示例

（圖：《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》）▼

海綿城市六大關(guān)鍵技術(shù)：滲、滯、蓄、凈、用、排，

以及下圖不同形式海綿設(shè)施一覽表

（圖：《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》）▼

海綿城市建設(shè)的國際經(jīng)驗

國外對城市雨洪管理的探索起步較早。早在工業(yè)革命時期，由于城市化快速擴(kuò)展，傳統(tǒng)的地下排水管廊無法消納高密度城市的雨污水排放，先發(fā)工業(yè)化國家如英國、法國開始了一輪地下管廊擴(kuò)建工程，目的是快速將雨污水排走。然而，這種模式導(dǎo)致末端區(qū)域河流湖泊的負(fù)擔(dān)過重，水質(zhì)急劇下降。

巴黎寬闊的地下排水隧道

始建于19世紀(jì)拿破侖三世時期

（圖：壹圖網(wǎng)）▼

1970年代，美國開始推行“最佳管理措施（BMPs）”，利用工程技術(shù)收集、處理、凈化雨污水。然而，這種模式依然是治標(biāo)不治本，不能從源頭上解決洪澇和污染問題。

1990年代，以美國波特蘭為代表的雨洪管理模式“低影響開發(fā)（LID）”逐漸推廣開來，而我國的“海綿城市”建設(shè)理念也源于此。LID更注重在源頭通過模擬自然水文過程降低雨水徑流和污染。這種模式對全球各大城市的雨洪管理體系產(chǎn)生了很大影響。

波特蘭街邊隨處可見的公園綠地

有效減少了城區(qū)雨水徑流和污染

（波特蘭街景 攝影：澄澈）▼

例如，英國的“可持續(xù)發(fā)展排水系統(tǒng)（SUDS）”通過四種途徑（儲水箱、滲水坑、蓄水池、人工濕地）消化雨水，要求盡可能從源頭處理徑流和潛在的污染源。

英國基于低影響開發(fā)理念（SUDS）設(shè)置的雨水花園

（圖：UNDA）▼

然而，隨著城市建設(shè)密度提高、全球氣候變化影響劇烈，中小尺度的雨洪管理模式已經(jīng)無法應(yīng)對極端災(zāi)害。

日本城市受限于用地，采取“城市泄洪系統(tǒng)和雨水地下儲存系統(tǒng)”模式，通過建立大型排水蓄洪設(shè)施，盡快消納城市雨水。

“首都圈外郭放水路”

宮殿般宏偉的東京地下蓄水池

（橫屏?圖：壹圖網(wǎng)）▼

到了1999年，以美國紐約州為代表的“綠色基礎(chǔ)設(shè)施（GI）”成為當(dāng)代可持續(xù)雨洪管理的典型。GI強(qiáng)調(diào)將城市看作一個完整的系統(tǒng)，利用城市空間不同尺度的人工/自然系統(tǒng)共同作用于雨洪管理過程。

紐約著名的“城市綠肺”中央公園

總面積相當(dāng)于500個足球場大小

坐擁大面積的綠地和景觀湖泊

為紐約市區(qū)的雨洪管理發(fā)揮了巨大作用

（橫屏?圖：壹圖網(wǎng)）▼

2006年，新加坡啟動ABC水計劃（Active, Beautiful, Clean Waters Programme），通過“源頭-過程-末端”的全過程雨洪管理，來減少徑流總量、凈化徑流污染、利用徑流資源，同樣是新型海綿城市的一個典范。

新加坡ABC水計劃示意圖

（圖：ABC Design Guidelines）▼

總的來說，我國海綿城市建設(shè)起步較晚。

面對全球氣候變化的加劇，我國需要用更短的時間保障“海綿城市”的落地。但是受制于城市建設(shè)密度、資金保障、權(quán)屬劃分、多層級雨洪管理體系的銜接以及專業(yè)技術(shù)人員的培養(yǎng)，我國的“海綿城市”建設(shè)仍然有很大的提升空間。

雖然如此，建設(shè)“海綿城市”仍然是應(yīng)對氣候變化和極端災(zāi)害的必經(jīng)之路。

參考資料：

（書籍）

《城市內(nèi)澇治理方略》- 唐金忠 - 中國水利水電出版社

《海綿城市：從理論到實踐》- 衛(wèi)超 - 江蘇鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社

《海綿城市：北京城市副中心建設(shè)實踐》- 李丹，韓元，孟瑩瑩，趙利 - 江蘇鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社

《海綿城市設(shè)計系列叢書：海綿城市設(shè)計：理念、技術(shù)、案例（修訂版》- 伍業(yè)鋼 - 江蘇鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社

《北方地區(qū)海綿城市建設(shè)規(guī)劃理論方法與實踐》- 孫寶蕓，董雷 - 化學(xué)工業(yè)出版社

（文獻(xiàn)）

《綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建城市良性水文循環(huán)》- 閆攀，車伍，趙楊，李俊奇，王思思 - 《風(fēng)景園林》

《城市化進(jìn)程中的防洪排澇體系建設(shè)》- 劉曙光，周正正，鐘桂輝，方琦 - 《科學(xué)》

《國際視野下的可持續(xù)雨洪管理政策研究——基于美國、英國和中國的比較》- 魏依柯，陳前虎 - 《國際城市規(guī)劃》

《基于綠色基礎(chǔ)設(shè)施的美國城市雨洪管理進(jìn)展與啟示》- 胡宏 - 《國際城市規(guī)劃》

（規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)）

《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建》（試行）

（研究報告）

《政府間氣候變化專門委員會第六次評估報告第一工作組報告》- IPCC

《氣候變化2021公眾摘要》- IPCC

《CLIMATE READY BOSTON》——波士頓

（公眾號）

《北京暴雨洪水接踵而至，究竟從哪來的》—— 環(huán)行星球

《中國城市為何沒有“下水道”，只有“污水管”？》—— 中國給水排水

《四大“寶典”各有千秋 ——海綿城市建設(shè)的國際經(jīng)驗》—— 中國給水排水

《歡迎來到東京“地下神殿”》—— 利維坦

《城市瞭望|從“花園之城”到“花園與水之城”》—— 規(guī)劃上海SUPDRI

（網(wǎng)頁）

百度百科：7·31北京暴雨

百度百科”7·21北京特大暴雨

百科星圖：“北京暴雨”

《關(guān)于開展系統(tǒng)化全域推進(jìn)海綿城市建設(shè)示范工作的通知》——中國政府網(wǎng)

《城市中心的海綿街道，荷蘭奈弗達(dá)爾》——木藕設(shè)計網(wǎng)

《健康的步行環(huán)境不僅是行人友好，更向著生態(tài)環(huán)境價值延伸》——木藕設(shè)計網(wǎng)

*本文內(nèi)容為作者提供，不代表地球知識局立場

封面：門頭溝山區(qū)救災(zāi)交流群

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