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“看海”情况频出怎么办?“海绵城市建设”或为城市内涝问题提供新思路

作者:蔡文清 发布日期:2018-05-17 09:24

   

  资料图 陈坦摄 

 

  中国水利水电科学研究院李娜说,虽然很多城市都建设了防洪排涝工程,采取了非工程减灾措施,但城市内涝问题仍未得到有效解决,并且在局部区域具有加重的趋势。

  城市内涝现象的发生从客观因素来讲,与极端强降水事件趋于增多有关,但也有一些是人为因素,如城市下垫面径流特性改变,表现在城市建设过程中,大量天然林地与农田被不透水路面、房屋等替代,当遭遇大的暴雨时,暴雨径流容易在道路上快速行洪,在低洼处集聚,如若积水不能及时排除,则易发生内涝积水;排水进入河道也容易造成河道洪量的快速增长,导致河道水位迅速上升,对城市排水产生巨大压力,对河道防洪提出挑战。此外, 城市建设过程中,大量雨洪调蓄空间被侵占,也使得原本就是蓄涝场所的新区变成内涝积水的多发易发区。

  “海绵城市建设”的提出,正是为解决城市的内涝问题提供了新的思路和方法。

  “海绵城市”是新一代的城市科学雨洪管理概念,是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”,也可称之为“水弹性城市”,即下雨时吸水、蓄水、渗水和净水,需要时则将蓄存的水“释放”并加以利用。

  从2015开始,住房和城乡建设部先后发布了30个国家级海绵城市试点,旨在修复城市水生态、涵养水资源,增强城市防涝能力。中国社科院城市发展与环境研究所副研究员郑艳认为,虽然海绵城市强调以生态型雨洪管理措施替代传统工程性措施的理念,但是在试点方案设计和遴选过程中,尚缺乏对气候变化和城市类型因素的考虑,试点建设中也暴露出了目标与资金不匹配,试点项目实施差异大、碎片化、短期效果不明显等问题。为更好地推进海绵城市建设,2017年我国启动了“消除城区重点易涝区段三年行动”,计划在统筹城市地上地下建设的基础上,开工建设城市地下综合管廊2000公里以上,使得城市既有“面子”,更有“里子”。

  洪涝是自然灾害中最为频繁的一种,在城市中发生类似洪涝这样的灾害性事件,往往由于城市各种要素紧密关联而引发系统性风险,使得发生在局部范围的单一灾害演变为蔓延整个城市及更大范围的危机事件。郑艳说,除遍及我国南北的洪灾外,我国不同地区的城市所遭遇的自然灾害各有侧重,如东部沿海城市,主要是雾霾、城市水灾、城市热岛、海平面上升等;中部和中西部干旱半干旱城市主要是干旱、洪涝、冰冻、雪灾等;而西部高地地貌起伏地区城市的灾害主是干旱、洪涝、地震、 地质灾害等。

  因此考虑到我国城镇化发展不平衡,地区发展水平和风险管理能力差距较大,既要加强对传统灾害风险的管理,更要高度关注对新型风险、区域性风险和综合风险的防范。未来30年到50年是我国城镇化提升的关键时期。需要加强灾害风险的管理和前瞻性规划,积极推进我国的韧性城市试点示范工作,尤其是加强对沿海高风险城市密集地区和中西部脆弱地区的韧性城市建设。

  韧性城市 旨在防灾减灾 

  汶川地震造成的巨大损失让人记忆犹新,由于地震的人员伤亡主要是由建筑物倒塌造成的,城市的抗震“韧性”现在越来越受重视,“建设地震韧性城市”渐成为共识。

  清华大学土木工程系教授、博士生导师陆新征说,“地震韧性城市”的具体内容包括: 在遭遇中小地震时城市的基本功能不丧失,可以快速恢复;在遭遇严重地震灾害时,城市应急功能不中断,不造成大规模的人员伤亡,所有人员均能及时完成避难,城市能够在几个月内基本恢复正常运行等。“地震韧性城市”代表了国际防震减灾领域的最新前沿趋势,也成为我国很多城市防震减灾工作的目标。

  “小震不坏”是韧性城市抗震规范的设计目标之一,即在遭遇50年左右一遇的地震作用时,建筑物应基本保持完好,一般不需要修理就可以正常使用。相应的,城市的功能应保持完好,人民生活不应受到重大影响。

  高层建筑现在是我国城市建筑的主要组成部分。地震引起的加速度响应往往会沿着建筑高度不断放大,进而导致高层建筑顶层加速度可能远大于地面加速度。强烈的楼面加速度作用会导致建筑内部的空调、电梯等设备和非结构构件被破坏。陆新征曾带着研究团队对一栋43层的高层住宅进行分析。结果表明,小震下顶层楼面加速度可以达到地面峰值加速度的1.8倍。虽然在该工况下高层建筑结构基本保持完好,但是加速度响应可以给空调等非结构构件造成300万元到400万元人民币的损失,且修复时间要超过50天。

  “中震可修”的要求是建筑在遭遇设防地震作用下,可以通过对震损进行修理而重新使用。陆新征认为,仅仅达到“可修”还不能满足地震韧性城市的目标,因为除了“可修”以外,地震韧性城市还需要回答“是否值得修”、“需要花费多少时间去修”等问题。

  国内建筑多采用混凝土结构或砌体结构,其变形能力差,修复难度大。陆新征团队对清华大学校区的619栋建筑进行过分析。结果表明,如果遭受中震作用后,地震损失可能会高达72.3亿元人民币,其中60%以上的损失是因为部分建筑震后的残余变形太大,以至于修复成本太高,拆除重建反而比维修更经济。也就是说,按照现行的抗震规范设计的建筑,有相当比例的建筑在中震后即使技术上是可以修复的,经济上也是不可行的。而重建这些建筑物造成的经济成本和社会冲击,也显然不满足地震韧性城市的要求。即便是中震后修复在经济上和技术上都是可行的,修复的时间仍然难以满足地震韧性城市的要求。以43层的高层住宅为例,在遭遇中震水平地震作用后,主要的修复工作内容包括隔墙及其饰面、空调、剪力墙等。如果安排30个工人参与修复作业,则总修复时间为3个月以上。在这期间,还要面对楼内居民异地安置等问题,这些都对城市的功能造成影响。

  “大震不倒”的设计目标则是按照地震韧性城市的要求,遭遇大震或超大震时,城市应急功能应保持完好,人群可以顺利避难,如医院急诊部门、救灾指挥中心等应急部门应在地震后保持其功能。

  根据统计,城市地震中的很多灾害是由于应急避难场所和避难通道的坠物而引发,在美国的一次地震中,超过一半以上的人员受伤都是由于坠物撞击造成的。地震韧性城市要求在地震发生后人群可以及时安全避难。应急避难场所和避难通道应尽量位于坠物影响区以外,避免坠物造成伤害。

  韧性城市的理念,对城市防灾减灾的作用深远。

  防灾减灾 科学理念先行 

  陆新征认为,国内很多城市中还存在大量老旧建筑,不解决老旧建筑的抗震问题,城市的地震安全尚难以保障,地震韧性更是难以实现。而相对城市建筑而言,城市地下生命线管网的信息更不明晰。不同时期铺设的给排水网、燃气网、地下电缆、通信网络等埋于地表之下,错综复杂。一些铺设年代较久的生命线,很可能存在资料丢失或不齐全的问题,导致城市生命线的抗震韧性难以预测,震后的维修也十分困难。

  城市的产业链是城市发展的物质基础,一个产业链中也会包含不同建设年代、不同抗震能力的建筑物。老旧建筑和设施的抗震问题比新建建筑更为严重,它们事实上成为了产业链的薄弱环节——即使新建建筑严格按照抗震规范设计且具有良好的抗震韧性,一旦老旧建筑和设施在地震下遭到损坏丧失功能,同样会给产业链带来严重冲击,即“木桶效应”。例如2011年东日本地震后,灾区汽车零部件工厂遭到破坏,零部件供应受阻,导致日本丰田、本田等成品车厂家停工或减产,甚至连位于美国的成品车厂也不得不停产。事实上,研究表明东日本地震造成的经济损失中,90%是由产业链中断导致的间接经济损失。根据“木桶效应” 理论,产业链中任何一个抗震薄弱环节的功能丧失,都可能对整体产业链带来严重损失。这一问题对于地震韧性城市的建设显得尤为突出。而产业链是一个动态的系统,有些产业链破坏后就永远无法得到恢复。例如在1995年阪神地震前,神户港是日本的最重要工业港口之一,阪神地震造成神户港严重破坏,两年不能使用。而当神户港完成灾后重建后, 却发现世界物流渠道已经完成了调整,神户港的地位已经被周边港口取代,且直至今日也未能恢复到阪神地震前的地位。

  面对建设地震韧性城市的诸多挑战,陆新征认为,既需要相应的政策和经济保障,也要有抗震技术手段和科学理念的创新推动。

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来源:北京晚报 编辑:李楠