李月明 鄭雄偉
(浙江省水利水電勘測設計院 杭州 310002)
浙江省位于我國東南沿海,太平洋西岸的亞熱帶季風區,是一個洪澇臺災害易發、多發的地區,梅雨洪水、臺風雨和局部地區的短歷時強降雨,常導致城市發生暴雨洪災和內澇。近年來,全球氣候變暖,極端性天氣與氣候事件頻繁發生,加上城市化進程快速推進,城市規模急劇擴大,城市群造成的“熱島效應”以及對城市空間的不合理開發,在一定程度上加劇了城市的洪澇災害。目前浙江省城市洪澇災害呈現頻次高、強度大的趨勢。2007年“羅莎”臺風造成杭州、寧波、溫州、臺州等城市受淹;2009年義烏城區遭受“0621”局地強降雨,給生產生活造成巨大損失。2009年9月29日和2010年7月26日,溫嶺市連續遭遇暴雨侵襲,城區積水深達2m,城市公共交通全線中斷,地下車庫、地下室進水受淹,成千輛汽車浸泡水中。城市防洪排澇安全已成為目前經濟社會發展必須面對和著力解決的問題,是浙江省“十二五”時期加快構建完善的防災減災體系之重要組成部分。
浙江省現有縣級及以上城市69 個,分別為杭州、寧波2 個副省級城市;溫州、紹興、湖州、嘉興、金華、衢州、臺州、麗水、舟山9 個地級市;36 個縣、22 個縣級市。
2010年末浙江省常住人口5443萬人,其中居住在城鎮的人口3150萬人,占總人口的58%。在全省69 個城市中,建成區面積在200km2以上的有2 個,分別是杭州和寧波,占2.9%;建成區面積在50~200km2的有8 個,占11.6%;其余59 個城市的建成區面積在50km2以下,占85.5%。從城市建成區面積看,1990年全省城市建成區面積為507km2,2000年為964km2,到2010年達到2532km2,20年間城市建成區面積擴大了4倍,特別是 2001~2007年城市建成區面積快速擴張,7年間增長了1202km2。
浙江省地形復雜,主要山脈呈西南東北走向,西南山高坡陡,多為河流的發源地,中部為低山丘陵,東北為沖積平原,地勢平坦。根據浙江省城市所處的地理位置與遭受的洪澇災害特點,可分為濱海城市、平原城市、大江大河沿岸城市和中小流域山丘區城市四種類型,其中部分城市同時具有幾種屬性。
根據水情、地形差異及各地經濟社會發展狀況,各類城市因地制宜地采用了多種形式的防洪(潮)工程措施。經過多年的努力,2000年規劃的城市防洪工程體系已基本建成,有3 座城市防洪能力達100年一遇;24 座城市防洪能力達50年一遇;25 座城市防洪能力達20年一遇;20座城市防洪能力在10年一遇和10年一遇以下。
近10年,城市化進程加速推進,城區范圍已大大超出原有規劃范圍,城市防洪工程體系建設未能同步跟上,城市防洪工程建設任務依然很重。
城市排澇工程體系由排水管渠、泵站和調蓄設施等組成。目前,浙江省城市老城區和新城區排水管渠設計重現期多為0.5~1年一遇,部分重點區域為2~3年一遇。
城區防洪排澇基礎設施普遍存在設計標準低、容量小、管網建設相對零散、不成體系、排水效率低、排水能力不足、設施老化等問題。同時管網管理工作未能做到日常化、制度化、規范化,影響排澇實效。一些已規劃的雨水泵站建設還沒有及時跟上,造成已建泵站超負荷運行。此外,城市河道、水庫、人工調蓄池等設施調蓄能力不強。
排澇設施設計標準偏低和排澇體系不完善是目前浙江省城市排澇體系中存在的兩大主要問題。
浙江省洪澇災害主要發生在5~9月,多由梅雨暴雨、臺風暴雨和短歷時暴雨引發,這期間也是城市易遭受洪澇災害襲擊的時期。浙江省城市洪澇的成因主要是特殊的氣候和地形、地理條件所致,但也與人類活動密切相關。
浙江省雖已初步建成了城市防洪排澇工程體系,但仍跟不上城市發展的腳步,以前的郊區或者近郊農村區現在已發展成為城市區。多數縣市在2000年以后完成了新一輪的城市規劃修編工作,規劃城市范圍進一步擴大。如杭州市主城區的建成區面積由1984年的58km2增長到2009年的350km2;義烏市城區建成區的面積從1981年的3.72km2擴展到2009年的75km2,增長了19倍;湖州市規劃2007年中心城市規劃用地面積為67km2,至2020年將達到98km2,比原規劃用地規模增加46%;蘭溪城市總體規劃調整后,城市規模比原來擴大近一倍。原來的郊區、農村逐漸變成了都市區,使得已建成的農村堤防難以保障新城區的防洪排澇安全。
城區面積的成倍擴張,城市建筑、道路等建設將城市地面大面積硬化,城區不透水面積大大增加,改變了地區原有的雨水滲流系統,導致雨水下滲量減少、徑流量增大、洪峰增加。硬化后的人工下墊面(建筑面頂部、地表)的粗糙度比自然地表小得多,使得降雨后地面匯流時間縮短,城市河道洪水高峰流量形成快,同時城市雨水管道系統加速了雨水向城區河道、低洼區域及地下設施的匯集。雨水匯流快、洪水流量大,由此人為造成了城市徑流加大,匯流時間縮短及洪峰流量增加,加重了城市排澇體系的壓力。
全省的城市總體規劃中,普遍存在著輕視城市地下排澇管網建設、忽視城市防洪總體建設、防洪排澇研究論證過于單薄的現象,難以起到指導城市發展中防洪排澇基礎設施建設的作用;城市規劃未深入論證防洪安全,有些城市新區在規劃布局和建設過程中未能充分考慮防洪排澇安全因素,城市新區規劃選址就在城市周邊低洼易澇區,建設中又未能采取有效的防治措施;新城區開發和老城區的改造規劃中,城市建筑侵占河道、湖泊、洼塘;道路、房屋建設規劃中,“水泥硬化”使得城區不透水地面面積增加;部分市政管網的布置改變了原有降雨匯流格局,暴雨匯流方式從河網溝壑匯流變成為市政管網匯流;城市地下工程項目選址的防洪排澇方案未進行充分論證;交通道路、電力、供水等市政設施建設均能同步實施,但防洪排澇設施建設卻嚴重滯后等等,導致了城市對洪澇災害的自我調蓄能力的降低甚至喪失。
目前浙江省城市建設排水系統依據GB50014-2006《室外排水設計規范》,采用的設計重現期普遍為0.5~3年,且多數按低限設計,最高不超過3年,設計標準明顯低于目前實測城市短歷時降雨。如杭州市城區建設一般地區采用1年一遇標準,能抵御約36mm/h 的短時強降雨;重點區域采用3年一遇標準,能夠抵御約46mm/h的短時強降雨。2010年9月“莫蘭蒂”臺風期間,杭州市濱江短歷時降雨達到80mm/h,盡管該地區按3年一遇排澇標準設計建設了排水系統,仍然不可避免地造成了“水漫金山”的后果。
此前,城市防洪工程建設主要側重于大江大河的堤防以及相應配套設施,以防御外江大洪水、外海高潮位為主。原有城市防洪規劃中安排的城市排澇工程大部分沒有列入城防建設內容。各地對城市內澇問題尚未引起足夠重視,加上內澇問題需開河或增加調蓄容積,在城市內部由于占用寶貴的土地較多,應興建的工程遲遲得不到實施,加上城市排水工程未與排澇布局進行合理、科學的銜接,導致防御外江洪潮、城市排澇與排水系統建設存在較為嚴重的脫節現象,內澇問題逐漸暴露出來。
隨著全球氣候變化,熱帶氣旋中生成臺風的比例升高,登陸或嚴重影響浙江的強臺風頻率呈上升趨勢,登陸浙江臺風的要素屢破歷史紀錄。浙江省60min、6h、24h 的暴雨極值均是在2004年后產生的。暴雨強度增加,在臺風影響期間,若天文大潮與臺風增水疊加形成特高潮位,對浙東沿海和錢塘江河口地區將構成極大威脅。
浙江省委、省政府歷來重視城市防洪工程的建設,從1998年開始著力進行了沿海千里標準海塘建設和城市防洪工程建設,至2002年已基本建成防洪工程體系。
“十二五”期間是浙江省全面實施“創業富民、創新強省”總戰略,加快推進經濟轉型升級,人均GDP 從7000 美元向10000 美元跨越的經濟高速發展期,會產生許多新問題。目前傳統的城市防洪排澇模式已難以適應這些變化,針對浙江省城市防洪排澇面臨的新形勢和挑戰,須提出新的措施。
(1)科學選址,合理布局。到2020年,浙江省城市化水平將提高至72%,城市化水平仍保持快速增長。因而,在城市發展中,需根據區域特點,合理控制特大城市中心城區規模。城市規劃布局與選址應進行洪澇災害風險評估,避免在低洼易澇區等洪水危害高風險區布局城區,給洪水留有必要的出路。在城區布局時要充分考慮城市內部自身的調蓄能力,給城市澇水留出充足的調蓄空間。
(2)統籌城市建設。處理好城市防洪排澇規劃與城市建設發展規劃間的關系。在城市發展規劃中重視防洪排澇問題,明確城市防洪建設的標準、總體布局、建設規模及主要治理措施。防洪排澇設施與市政建設同步規劃、同步實施。其中,新城區開發和老城區改造中必須考慮對防洪能力的補償,配套建設好排水設施,內、外排水要統籌考慮。市政道路在規劃建設中如果抬高地勢,要考慮周圍舊村“鍋底”的排水問題,預留出水口或配套建設排澇泵站。做好城市開發區建設過程的水土保持和臨時排水。
(3)借鑒先進經驗。發達國家在城市建設中往往采取多種措施,以減少城市的雨洪災害。例如在城市廣場、停車場建設中盡量建設碎石路,減少地面硬化,增加天然地面下滲。在確實不能增加天然下滲面的情況下,也要求建設一定的雨水儲存系統,減少地面徑流產生。例如日本政府規定,在城市開發過程中,每公頃土地必須建設有500m3的雨洪調蓄池。在城市地面雨水收集系統中,增加曲折下滲等方式,減少雨洪產生。例如德國城市建設中推廣一種“徑流零增長”的設計理念,建設帶有一定調蓄的、孔洞的雨水收集排送管道,確保雨水短期貯存,并盡可能增加下滲。該系統的優點不僅在于大大減少了因城市化增加的雨洪暴雨徑流,延緩了雨洪匯流時間,對防災減災起到了重要作用,同時由于及時補充了地下水,防止了地面沉降,從而使城市水文生態系統形成良性循環。在浙江省的城市建設中應借鑒先進、合理的應對措施來減少城市化帶來的防洪問題。
(1)確定合適的防洪排澇標準。隨著城市規模和品質的不斷提升,暴雨造成的城市內澇災害日趨嚴重。隨著城市地下設施和城市電力、燃氣、通訊等管網系統的高度發展,內澇造成的損失也急劇增加。因此提高城市防洪排澇標準已成為城市安全管理中的重要任務。由水利、城建、氣象等部門共同研究,根據城市規模和所處的地理位置、自然條件、遭受洪澇災害的特點等,確定合適的城市防洪排澇標準。
(2)加強城市排水能力建設。一是加快開展對原有排澇設施的整改,以城市主要道路的雨水管網對接改造為重點,進一步加大現有老舊管網的改造力度,理順雨水管網系統,著力通過翻建舊管、下水道清淤等辦法,增強城市排水能力,確保排澇系統的順暢運轉。二是有序推進城市防洪排澇基礎設施建設,依照規劃要求推進排澇泵站、排水管渠、地面雨水調蓄設施等市政基礎設施建設。三是大力發展城市雨洪資源利用工程,提高城市自身的洪澇調蓄能力。
(1)城市暴雨洪水規律研究。研究城市洪澇災害的成災模式、機理、演變規律致災暴雨標準及洪澇災害損失評估標準,建立城市洪澇預報模型。研究適合浙江省的城市排澇標準,對城區排水系統排澇標準重新復核,尤其要注意城市規模擴大導致徑流系數的變化,進一步摸清城區內河承擔排澇的具體任務,重新核定內河排澇能力。
(2)數字化城市排澇系統研究。建立城市地下管線信息管理系統,開展城市雨洪信息管理系統、城市暴雨內澇災害仿真系統等技術的研究和推廣工作。同時,積極探索應用“萬米單位網格”、GPS 定位技術和地理信息系統等管理模式,將防洪排澇納入網格化、數字化、實時化管理。
(3)防汛排澇指揮系統現代化建設研究。防汛指揮系統從信息管理系統上升到決策支持系統的層次,應是今后發展的重點。可在有條件的城市建立防洪排澇智能應急響應系統,為救災決策和快速反應措施的制定提供技術支持,為指揮抗洪救災提供通訊保障。城市防洪排澇智能應急響應系統充分利用空間信息技術、計算機網絡技術和現代通訊技術。
(4)城市防洪減災技術的研究和示范推廣。城市防洪減災技術包括城市河道綜合治理技術,市雨洪蓄滯、滲透等工程處理技術,城市建筑耐水化的處理技術,城市各類生命線系統的防洪應急保護技術,城市發展與防洪減災相結合的綜合規劃技術,城市防洪工程體系的優化調度技術等。
城市是人類文明和社會發展進步的結晶,是地區政治、經濟和文化的中心,是交通、信息和網絡的樞紐。城市化是傳統的農業社會向現代社會轉變的歷史進程,是人類社會經濟結構發生根本性變革并獲得巨大發展的空間表現。城市化在加速推進經濟快速發展和社會快速進步的同時,也滋生了較為嚴重的城市病。城市洪澇災害日趨嚴重,極大地威脅人們生命財產的安全,嚴重影響著人與自然的和諧發展,阻礙了和諧、健康、品質、宜居城市的構建。必須加強城市防洪排澇工程體系建設,逐步構建適應城市發展趨勢,保障城市經濟社會發展的防洪排澇安全體系。
1 虞潔夫.2009年浙江省洪澇臺災害特點與防御工作思考[J].中國防汛抗旱,2009,(6).
2 國家防汛抗旱總指揮部辦公室,中國水利學會減災專業委員會.中國城市防洪[M].北京:中國水利水電出版社,2008.
3 GB50014—2006《室外排水設計規范》[S].
4 浙江省住房和城鄉建設廳.浙江省城鎮體系規劃(2011~2020)[R].杭州:浙江省人民政府,2011.