耗費(fèi)巨資的海綿城市，為什么如此脆弱 | 地球知識(shí)局

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據(jù)說(shuō)地球人民都關(guān)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(chǎng)暴雨引起了人們對(duì)北方城市內(nèi)澇的關(guān)注。

從29日20時(shí)開(kāi)始，京津冀地區(qū)持續(xù)遭受強(qiáng)降雨。截至8月1日09時(shí)，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(shí)況圖▼

這次降雨的累計(jì)雨量最大值出現(xiàn)在昌平王家園水庫(kù)觀測(cè)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(shí)一整年的雨量。

北京市降雨實(shí)況圖▼

此次強(qiáng)降雨導(dǎo)致永定河水位急劇上漲，造成豐臺(tái)區(qū)小清河橋垮塌；門頭溝區(qū)的短時(shí)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(tái)關(guān)路北宅1號(hào)橋中間數(shù)跨橋面下沉，存在垮塌風(fēng)險(xiǎn)。

受災(zāi)嚴(yán)重▼

截至8月1日14時(shí)，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(gè)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(wèn)，為何近年來(lái)北方城市暴雨災(zāi)害頻發(fā)？為何花費(fèi)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？

一般來(lái)說(shuō)，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(guò)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(guò)程。同時(shí)，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(guó)城市地下管網(wǎng)體系多采用蘇聯(lián)的設(shè)計(jì)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(jí)來(lái)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(jià)低、見(jiàn)效快，因此被全面復(fù)制到了中國(guó)各個(gè)城市。

挖呀挖

淺埋的“管道式”排水容量較低

無(wú)法應(yīng)對(duì)短時(shí)間的強(qiáng)降雨

管道破損了還要挖開(kāi)馬路更換

（莫斯科城區(qū)換管道 圖：壹圖網(wǎng)）▼

為了推動(dòng)我國(guó)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(kāi)發(fā)，進(jìn)一步削弱城市的蓄洪截流能力。這是我國(guó)城市在極端暴雨條件下應(yīng)對(duì)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(guó)南北氣候條件差異特點(diǎn)是“南澇北旱”。每年小暑大暑時(shí)節(jié)（公歷7月左右），西太平洋副熱帶高壓向北移動(dòng)，為北方帶來(lái)雨水。

中國(guó)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(duì)的極端暴雨強(qiáng)度大幅提升。21世紀(jì)以來(lái)，全球氣候變化更為頻繁，也更為極端。據(jù)聯(lián)合國(guó)的有關(guān)評(píng)估報(bào)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(yàn)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(lái)更為嚴(yán)重的原因。

為了應(yīng)對(duì)城市內(nèi)澇問(wèn)題，2013年的中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議提出：“在提升城市排水系統(tǒng)時(shí)要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來(lái)，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’?！?/p>

2019年，兩批試點(diǎn)城市的績(jī)效評(píng)價(jià)報(bào)告結(jié)果顯示，30個(gè)試點(diǎn)城市的海綿城市建設(shè)總面積為920km2，總投資約1600億元。

耗費(fèi)巨資建設(shè)的海綿城市，到底在應(yīng)對(duì)城市內(nèi)澇方面有沒(méi)有用呢？要回答這個(gè)問(wèn)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(shí)踐者

取得了良好的社會(huì)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(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時(shí)能及時(shí)吸水、蓄水、滲水，需要時(shí)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(chǎng)地之前，通過(guò)海綿設(shè)施增加雨水下滲率，在排放過(guò)程截流、蓄滯、凈化雨水來(lái)減少外排的地表徑流、削減峰值、降低污染；同時(shí)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(guò)程控制的對(duì)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(lái)說(shuō)涉及到三種情形。

一是降雨量較小或在降雨初期，城市各個(gè)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(guò)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(duì)短降雨歷時(shí)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(jì)重現(xiàn)期為2~5年一遇，設(shè)計(jì)降雨歷時(shí)一般不超過(guò)兩小時(shí)。

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(duì)長(zhǎng)降雨歷時(shí)和重現(xiàn)期較長(zhǎng)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(jì)重現(xiàn)期為20~30年一遇，城市防澇系統(tǒng)匯流時(shí)間不超過(guò)24小時(shí)。

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(guó)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(duì)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(duì)極端氣候?yàn)?zāi)害的能力短缺問(wèn)題便爆發(fā)了出來(lái)。

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(chǎng) 圖：twitter）▼

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(lái)講，“海綿城市”指的是城市像海綿一樣具有應(yīng)對(duì)不同降雨情形的韌性，雨水少時(shí)把水吸住，雨水多時(shí)把水排走，需要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)低影響開(kāi)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(duì)比圖▼

在雨洪管理的具體實(shí)施層面，“海綿城市”更多的是指“低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)”，也就是通過(guò)滲、滯、蓄、凈、用、排的技術(shù)對(duì)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(guó)年際降雨量分布不均，城市開(kāi)發(fā)強(qiáng)度大的特點(diǎn)，僅依靠源頭削減措施，很難應(yīng)對(duì)不同程度的降雨條件。這也是為什么說(shuō)“海綿城市對(duì)小雨起大作用，對(duì)大雨起小作用”的原因。

中小尺度場(chǎng)地（城市綠地與廣場(chǎng)）

低影響開(kāi)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》）▼

國(guó)外對(duì)城市雨洪管理的探索起步較早。早在工業(yè)革命時(shí)期，由于城市化快速擴(kuò)展，傳統(tǒng)的地下排水管廊無(wú)法消納高密度城市的雨污水排放，先發(fā)工業(yè)化國(guó)家如英國(guó)、法國(guó)開(kāi)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(guò)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(shí)期

（圖：壹圖網(wǎng)）▼

1970年代，美國(guó)開(kāi)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(wèn)題。

1990年代，以美國(guó)波特蘭為代表的雨洪管理模式“低影響開(kāi)發(fā)（LID）”逐漸推廣開(kāi)來(lái)，而我國(guó)的“海綿城市”建設(shè)理念也源于此。LID更注重在源頭通過(guò)模擬自然水文過(guò)程降低雨水徑流和污染。這種模式對(duì)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(jiàn)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(guó)的“可持續(xù)發(fā)展排水系統(tǒng)（SUDS）”通過(guò)四種途徑（儲(chǔ)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(guó)基于低影響開(kāi)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(wú)法應(yīng)對(duì)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(chǔ)存系統(tǒng)”模式，通過(guò)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(guó)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(gè)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(guò)程。

紐約著名的“城市綠肺”中央公園

總面積相當(dāng)于500個(gè)足球場(chǎng)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(dòng)ABC水計(jì)劃（Active, Beautiful, Clean Waters Programme），通過(guò)“源頭-過(guò)程-末端”的全過(guò)程雨洪管理，來(lái)減少?gòu)搅骺偭?、凈化徑流污染、利用徑流資源，同樣是新型海綿城市的一個(gè)典范。

新加坡ABC水計(jì)劃示意圖

（圖：ABC Design Guidelines）▼

總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)海綿城市建設(shè)起步較晚。

面對(duì)全球氣候變化的加劇，我國(guó)需要用更短的時(shí)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(jí)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(guó)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(duì)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(guó)水利水電出版社

《海綿城市：從理論到實(shí)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(shí)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(jì)系列叢書：海綿城市設(shè)計(jì)：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(shí)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(guó)際視野下的可持續(xù)雨洪管理政策研究——基于美國(guó)、英國(guó)和中國(guó)的比較》- 魏依柯，陳前虎 - 《國(guó)際城市規(guī)劃》

《基于綠色基礎(chǔ)設(shè)施的美國(guó)城市雨洪管理進(jìn)展與啟示》- 胡宏 - 《國(guó)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(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建》（試行）

（研究報(bào)告）

《政府間氣候變化專門委員會(huì)第六次評(píng)估報(bào)告第一工作組報(bào)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(lái)的》—— 環(huán)行星球

《中國(guó)城市為何沒(méi)有“下水道”，只有“污水管”？》—— 中國(guó)給水排水

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

《歡迎來(lái)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(yè)）

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(kāi)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(guó)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(jì)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(jià)值延伸》——木藕設(shè)計(jì)網(wǎng)

*本文內(nèi)容為作者提供，不代表地球知識(shí)局立場(chǎng)

封面：門頭溝山區(qū)救災(zāi)交流群

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