宋思奕
(西南科技大學土木工程與建筑學院,四川 綿陽 621010)
近年來我國城鎮化率大幅提高,快速且過度的城市開發導致城市災害應對能力降低,內澇成為城市通病,對人民群眾的生命財產安全造成了極大威脅。因此,如何持續、有效地減少洪澇災害成為各地政府關注的重點。自2012年首次提出“海綿城市”概念以來,全國各地積極響應,從國家到地方都出臺了相關政策。2015年,我國海綿城市建設試點工作正式啟動,重慶市成為首批試點城市。如今,經過5年多的規劃實踐,重慶市海綿城市建設取得顯著成效,區域內澇有所緩解,但海綿體系建設仍有待加強。本文通過分析重慶市內澇特點及成因,結合海綿城市建設背景對其防洪排澇體系建設現狀進行評述,并針對其中的問題提出相應策略。
城市內澇是指由于極端天氣引發的城市強降水或連續性降水超過其排水能力而產生城市積水災害的現象。近年來,在全球變暖和我國城鎮化率飛速提升的大背景下,雨水內澇已經成為城市通病,老城區內災情嚴重、新城片區積水不斷、內澇頻率逐年上升,給城市經濟和人民生活帶來了嚴重影響。以重慶地區為例,2020年6—7月,該地區暴雨頻發,重慶市氣象局先后共發布8次暴雨預警,其中紅色和橙色預警各占4次。2020年7月17日,受強降雨影響,重慶市多地發生內澇和滑坡,波及32個區縣,16個區縣災情較重。該日降雨量達233mm。全市5條河流超保,21條河流超警戒水位,7 729人被緊急轉移,1 678人需緊急生活救助。此外,災情還造成3人死亡、4人失蹤,6 211公頃農作物受災、1 157hm2農作物絕收,直接經濟損失高達1.59億元。
1)自然條件 重慶市地處我國西南片區東北部,多山地丘陵,地形起伏較大,是我國典型的山地城市之一。重慶市雨量充沛、熱量豐富、濕度較大、光熱雨同季、立體氣候明顯,屬亞熱帶季風性濕潤氣候。受地形地貌影響,同時在亞熱帶季風環境和低空冷氣流制約下,重慶市氣候多變,暴雨頻發,汛期雨季尤為明顯。
2)城市硬化 在城鎮化推進過程中,重慶市下墊面增厚,硬質路面比例增加,城市缺乏彈性,強降雨時城市硬化部分排水受阻,導致排水管渠壓力猛增,易發內澇。
3)過度開發引發“雨島效應” 雨島效應是指由于城市擴張和建筑密度增加導致城市熱量超標排放,從而積聚形成厚熱氣流而引發的降雨現象。這一現象直接影響城市降水,導致主城區域暴雨頻率升高、暴雨強度加大。因此,重慶市區域性內澇越發嚴重。
4)排水系統不夠完善 目前,城市建設中存在嚴重的“重地上,輕地下”的建設思維。開發商在進行地塊開發時強調可見區域的詳細設計,弱化了地下管網的鋪設完善,導致新建城區排水系統發展跟不上城市建設,而原有城區的排水系統也因設施落后、維護不夠等原因排水緩慢。
重慶市自2015年實施海綿城市建設試點以來,已從多方面制定了基于相關理論的防洪排澇規劃并用于實踐中,以期打造適應山地地形的立體海綿系統。在近6年的實地建設中,重慶市因地制宜,采取多種措施改造建設,取得了良好成效并積累了一定的山地海綿城市建設經驗。雖勢態良好,但其海綿城市建設仍處于發展階段,在防洪排澇的實際應用中還存在許多問題。下文將基于海綿城市建設背景,從城市開放空間、城市道路系統、城市排水管網以及規劃建設管理4方面對重慶市防洪排澇體系建設現狀進行評述,總結改造優點及現狀不足之處,并提出相應的解決策略,以期為后期重慶市海綿城市建設及防洪排澇規劃提供參考。
3.1.1 城市開放空間
廣場、公園、停車場等公共空間是城市人流聚集的場所,在重慶市海綿城市建設規劃中對其進行了更新改造,將原有的瀝青、水泥、磚石等鋪裝改為透水磚、透水混凝土等新型透水材料,并在其中分散設置了多處小型LID裝置,如雨水花園、植草溝、旱溪、生物滯留池等,既強化了城市海綿系統,又豐富了公共空間環境。然而,在實際建設中,這些裝置部分存在理念至上、實用不足的問題。某些LID裝置因施工時疏忽細節導致難以發揮應有的作用,無法實現快速排水、有效集水。同時,這些LID裝置也不夠美觀,植物配置單一,可觀賞性較差。
3.1.2 城市道路系統
路面在暴雨沖刷下攜帶雜質和各類有害物質進入自然水體、土壤或大氣環境是面源污染的主要原因。為解決這一問題,在進行道路設計時,重慶市采納了通過抬高路面并在其兩側設置綠化隔離帶的方法隔斷雨水,減輕污染。此外,路面鋪裝也改用新型透水材料,以保證雨水快速下滲補充地下水源或經過濾、沉降、收集等一系列過程變成可以清洗路面、澆灑植物的回收水源。
這些理念得到了多方認可并用于實踐,但實際效果依然未達預期。一些海綿道路僅在人行和步行區域作出了調整,車行道路依然維持透水不足、下滲困難的現狀。此外,已改用透水鋪裝的人行區域也存在部分因下基層仍采用二灰土等不透水材料而未實現真正透水的情況。
3.1.3 城市排水管網
據調查統計,重慶城區并沒有完善的城市排水系統,一方面由于城市快速發展導致管網密度不夠;另一方面由于城市高差較大雨水匯集過快而暴露出泵站能力不足的問題。此外,還有雨污合流等因素引發的管網阻塞問題。這些問題暴露出重慶市政管網的老舊性和脆弱性,極端天氣下排水系統極易癱瘓。
3.1.4 規劃建設管理
基于海綿城市建設的防洪排澇工作由規劃、市政、水利、交通、氣象、環保、防洪、城管等多個部門協同管理,存在一定的職責交錯現象,較為混亂。目前的建設管理機制暫未建立完善的職責制度、暫未落實部門職責內容,缺乏整體聯動性,不利于建設工作的開展和實施。
3.2.1 完善雨洪體系,采用“1+26+N”模式
“滲、滯、蓄、凈、用、排”是海綿城市建設的基本原則,“就地下滲”和“雨洪資源化”更是其中重點。但由于缺乏山地海綿系統建設可借鑒經驗,很多相關城市建設工作難以開展。因此,重慶市應積極探索建立“1+26+N”模式,化整體為局部,從“碎片”入手逐步試錯、積累經驗,再由小及大建設完整連續的海綿體系。“1”是《重慶市海綿城市專項規劃》,該規劃應結合山地城市特色,按照因地制宜、流域管理、立體海綿、功能融合的理念進行立體海綿城市系統規劃;“26”是指重慶26個市轄區應在市級專項規劃的基礎上按各自特點和需求編制更為詳細的區級海綿城市專項規劃;規劃完成后將以“N”為基礎進行具體修建,“N”是城市建設的重點片區,包括未來科學城、經濟開發區、城市綠心、交通樞紐等。此外,還應從海綿校園、海綿社區、海綿公園、海綿道路等多角度入手,由點及線,連線成面地完善海綿城市建設,以期實現“小雨不積水、大雨不內澇、熱島有緩解、水體不黑臭”的建設目標。
3.2.2 科學合理選材,加強滯蓄能力
為緩解市區內澇,應盡量采用透水性較強的材料對路面、廣場、人行道等區域進行鋪設,并注意施工質量。部分區域可采用鏤空結構,以達到減少地表徑流、高效滯蓄雨水的目的。考慮到重慶市路面面積較大,約為城市總面積的1/3,是大部分雨水的直接接觸面,因而更應加強對城市車行透水道路的建設。可采用以透水混凝土或透水瀝青為主的具有連續空隙的新型材料,有效滲透雨水,緩解排水壓力,從而防止路面雨水迅速聚集形成短時內澇。
3.2.3 排水系統改造,排水標準提高
暴雨強度、徑流系數和匯水面積是雨水流量的三大決定要素。如今,受城市擴張和氣候變化影響,按過去方式籠統推算雨水流量而設計的排水管渠已不太適應當下環境。專業人士應根據不同地區的地形、氣候、降水、人口以及區域重要性等因素,在提高設計重現期的基礎上根據雨水排水的內在規律重新推算暴雨強度公式,再按區域特點和實際用途設計出滿足當下需求的高標準城市排水系統。此外,還可引進國外排水系統建造模式,將傳統排水系統劃分為微排水系統、小排水系統和大排水系統3個子系統。從微排水系統方面建立一些基于LID理念的分散式、小尺度雨水設施;從小排水系統方面完善城市管渠,實現雨污分流;從大排水系統方面解決超出前兩個系統排水能力的雨水問題。
3.2.4 規范法律制度,明確監管部門
如前文所述,以重慶市為代表的山地海綿城市建設研究已在近6年的學習摸索中取得了較大突破,但實際的工程建設和規劃管理卻亟待加強。國家和地區可從政策規范入手,明確海綿城市建設和防洪排澇規劃的具體部門和監管職責,并通過健全的法律法規進行約束。此外,還應加強管理力度,實施定期維護,強化防洪系統,注重洪澇監測,提高群眾意識,在危機來臨之前進行有序、有效的排水調度,從而最大程度地保障人民生命財產安全,并維護城市經濟效益。
海綿城市建設在重慶市已取得良好成效,在社會效益、生態效益、經濟效益方面均具有重大意義,既緩解了內澇問題,又美化了人居環境,同時節省了土地開發成本,一舉多得。但需謹記,海綿城市建設是一個多方面、多層次的修復改造過程。要想徹底解決城市內澇問題,還需從源頭開始,在更大范圍內與國土生態治理、水利工程生態化、田園海綿化等系統治理結合在一起,用基于自然的理念系統解決城市內澇問題。