耗費巨資的海綿城市，為什么如此脆弱 | 地球知識局

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據(jù)說地球人民都關注分享我局了(⊙v⊙)

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)澇的關注。

從29日20時開始，京津冀地區(qū)持續(xù)遭受強降雨。截至8月1日09時，北京地區(qū)的平均降雨量達到了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于平時一整年的雨量。

北京市降雨實況圖▼

此次強降雨導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)城關街道、竇店鎮(zhèn)、石樓鎮(zhèn)段出現(xiàn)漫溢潰堤；懷柔區(qū)臺關路北宅1號橋中間數(shù)跨橋面下沉，存在垮塌風險。

受災嚴重▼

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

強降雨后損失慘重的丁家灘村

（圖：門頭溝山區(qū)救災交流群）▼

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

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）▼

而城市化進程中，高度硬質化的地表阻擋了雨水的下滲過程。同時，城市建設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、人口容量和重要設施等級來設定防洪排澇標準。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

無法應對短時間的強降雨

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)濟發(fā)展，城市地上建設常常優(yōu)先于地下管網(wǎng)建設。城市排澇體系更新速度跟不上城市的快速擴張。

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致北方城市需要應對的極端暴雨強度大幅提升。21世紀以來，全球氣候變化更為頻繁，也更為極端。據(jù)聯(lián)合國的有關評估報告，2011-2020年全球表面溫度比1850-1900年高了1.1°C，強降水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，強降雨災害的應急能力與經(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重的原因。

為了應對城市內(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，建設自然存積、自然滲透、自然凈化的‘海綿城市’?！?/p>

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

耗費巨資建設的海綿城市，到底在應對城市內(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《海綿城市建設技術指南》，海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應環(huán)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。

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；同時促進雨水蒸發(fā)（騰），以緩解城市熱島效應，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：《海綿城市建設技術指南》）▼

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。一般城市的排水標準設計重現(xiàn)期為2~5年一遇，設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、湖泊水塘等進行調蓄、消納。一般城市的內(nèi)澇防治設計重現(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多注重常規(guī)降雨情形下的排水系統(tǒng)建設，缺乏應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)，應對極端氣候災害的能力短缺問題便爆發(fā)了出來。

這次猝不及防的強降雨

讓北京的部分街道變成了河道

（門頭溝受災現(xiàn)場 圖：twitter）▼

關于“海綿城市”，在不同情境下它所指向的概念有所不同，這也導致了公眾在海綿城市建設意義上的理解差異。

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)調低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)、城市雨水管渠系統(tǒng)和超標雨水徑流排放系統(tǒng)。

“海綿城市”建設前后對比圖▼

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、排的技術對應的海綿設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)強度大的特點，僅依靠源頭削減措施，很難應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：《海綿城市建設技術指南》）▼

海綿城市六大關鍵技術：滲、滯、蓄、凈、用、排，

以及下圖不同形式海綿設施一覽表

（圖：《海綿城市建設技術指南》）▼

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建工程，目的是快速將雨污水排走。然而，這種模式導致末端區(qū)域河流湖泊的負擔過重，水質急劇下降。

巴黎寬闊的地下排水隧道

始建于19世紀拿破侖三世時期

（圖：壹圖網(wǎng)）▼

1970年代，美國開始推行“最佳管理措施（BMPs）”，利用工程技術收集、處理、凈化雨污水。然而，這種模式依然是治標不治本，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）設置的雨水花園

（圖：UNDA）▼

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

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“綠色基礎設施（GI）”成為當代可持續(xù)雨洪管理的典型。GI強調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密度、資金保障、權屬劃分、多層級雨洪管理體系的銜接以及專業(yè)技術人員的培養(yǎng)，我國的“海綿城市”建設仍然有很大的提升空間。

雖然如此，建設“海綿城市”仍然是應對氣候變化和極端災害的必經(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 - 江蘇鳳凰科學技術出版社

《海綿城市：北京城市副中心建設實踐》- 李丹，韓元，孟瑩瑩，趙利 - 江蘇鳳凰科學技術出版社

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

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

（文獻）

《綠色雨水基礎設施構建城市良性水文循環(huán)》- 閆攀，車伍，趙楊，李俊奇，王思思 - 《風景園林》

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

《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》

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

（規(guī)范標準）

《海綿城市建設技術指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構建》（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

《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”

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

《城市中心的海綿街道，荷蘭奈弗達爾》——木藕設計網(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)救災交流群

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