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顾国维:解“看海”之困让城市成为“海绵体”

发布时间:2020-01-16 20:15:32

一遇暴雨即成“ 泽国”,这几乎成了全国各城市的痛。

虽然申城今年长达122天的汛期已进入尾声,但这期间,“6·17”和“8·24”两场暴雨所制造出的“海景”,令人记忆犹新。这时的“看海”“戏水”,透着苦涩。

如果城市像海绵,涝时吸水,旱时“吐”水,那么不久的将来,“城中看海”或将不见。

上海正在打造“海绵城市”

201 年12月12日, 在中央城镇化工作会议上首次提出“海绵城市”概念,时隔一年多,我国海绵城市建设试点迅速展开。尽管不在首批试点城市之列,但上海目前正在国家指导性技术指南的基础上,逐步建立自己的“海绵城市”标准。

“过去,我国在城市内涝治理过程中,主要强调‘排’,但怎么能把水蓄积起来为我所用,考虑得不多。”同济大学原常务副校长、环境科学与工程学院教授、同济大学可持续发展与新型城镇化智库特聘专家顾国维在接受记者专访时指出,在上海地下重新铺设排水管道“不现实”。用“生态海绵”来解决城市内涝,就要尽量减少城市开发的影响,保持一定的绿地和水面,“渗、滞、蓄、净、用、排”多策并举,从源头来减少径流量的产生。

治内涝不能只盯“排”

上海为何频繁内涝?现有的排水防涝基础设施比较薄弱是一个直接原因。

目前上海的排水系统设计标准为一年一遇(即应对每小时 6毫米的降水量),中心城区部分地区为三年一遇(每小时50毫米)。顾国维说,现有设施承受大雨没有问题,但当集中暴雨考验来临,就会不堪重负,暴露出排水设施软肋。而且,全市规划的 61个雨水排水系统,尚未建设完成,还有多个建成的排水系统低于一年一遇的标准。

前几年就有人提出,能否加粗排水管道来提高上海的排水能力的问题。顾国维认为“没有操作的可能”。“提高标准对于新开发地区比较简单,已建成区大量的旧管道怎么办?”几乎每条路下面都埋着达不到标准的旧管道。不包括小区内的雨水管道,上海仅市政雨水、合流管道的总长度就接近一万公里。此外,上海的排水管道,老的都是按雨污合流设计的,新区才按雨污分流设计。总体管道设计偏小,暴雨时容易溢流。

据了解,在发达国家,对新开发地区早有绿色基础设施与灰色基础设施相结合的建设理论与方法。绿色基础设施指雨水花园、绿色屋顶、渗透铺装等低影响开发设施,灰色基础设施指传统的排水管渠系统。绿色与灰色设施结合,不仅可以减少排水系统的投资,且有利于保护生态环境。

但在顾国维看来,这并不适合上海。上海大部分城区已经建成,且中心城区人口密度超过 万人/平方公里,土地高度紧缺;上海的地下水埋深小、土壤渗透性差。“这些对于应用低影响开发技术,自源头控制径流水量、削减径流峰值来说,均极为不利。且目前上海地下空间已十分拥挤,几乎没有容纳更粗管道的空间了。”

他指出,鉴于上海降雨比较集中、水面率低、土壤渗透系数低、地下水位高等特殊性,要解决内涝,“排”不是唯一出路。而建设“海绵城市”,无疑能让城市更加有“弹性”:在下大雨的时候,能下渗、能滞留、能蓄存、能净化水;在没有降雨的时候可以把水放出来,可用可排。“渗、滞、蓄、净、用、排”也正是“海绵城市”的精髓。

“海绵城市建设可以更好地实现雨洪利用、排水防涝以及河流整治,而不仅局限于某一个方面。”顾国维强调,海绵城市建设以修复城市水生态、涵养城市水资源、改善城市水环境、提高城市水安全、复兴城市水文化等为目标,是一个系统工程。

建蓄水空间更迫切

城市蓄水能力急剧下降,也是内涝的重要原因。顾国维说,随着城市快速发展,上海原有的河湖水面经过大规模改造,已基本失去了雨水调蓄作用。

当水泥城市地面大量硬化,街道地面往往比绿地要低,严重影响了城市蓄水。而在过去,有很多绿地、农田在一定程度吸纳了很多水分。河道填埋处由于地势低洼,往往又成为内涝的重灾区。“可以说,城市水系遭到破坏,是城市内涝一个重要的深层次原因。”顾国维说。

这也导致上海一旦遇到高潮位、台风、暴雨交集时刻,防汛就会被“排”牵着鼻子走而非常被动。“暴雨高潮时,雨就像落在一个盆子里,靠重力自留根本排不出去。”顾国维说,1949年以来,上海一直采用的是“围起来打出去”的办法——在黄浦江、苏州河沿岸利用防汛墙的挡水作用,遇到低潮位时,可以自流进入河道,而高潮位时,就只能用几百个大大小小的泵站水泵将路面上流淌下来的雨水打出去。

要弥补这一“历史欠账”,要求其实很高。顾国维说,从城市内涝治理来说,既要看城市内部的问题,也要看所在区域,或所在流域的洪水特性、降雨特性以及河流水的特性。在上海“海绵城市”设计中,应当把水与湖、江、地表联动关系合理构建起来,合理利用现有的蓄水空间,并构建起相应的蓄水空间。

顾国维举例说,比如上海有几万个以排水泵站为核心的配有雨水收集管网的汇水区,黄浦江、苏州河有很多小支流,都建有水闸,当有台风预报时,可降低河水位,流出蓄水体积。将城市洪涝先排到河里,待黄浦江水位降低,再排到江里。

还有比较现实的操作就是,在绿地搞一些小塘,或者地下空间建蓄水池,作为一个调节排水系统的调节。将城市绿地建成下凹式的,可大量储蓄雨水。城市的露天公园、运动场等,均可作为有效的临时蓄水场所。此外,也可利用房顶、地下蓄水池等滞留雨水。

“若要释放更多现有蓄水空间,亟需提升水质。”顾国维同时指出。

经过十几年的努力,苏州河告别了黑臭,建起的截留管将污水和一定量初期雨水送到浦东竹园,经处理后,排入长江口;同时上海搬迁了苏州河上的垃圾码头和米码头,整治河道成效明显。但顾国维认为,截留管的截留倍数还是偏小了,暴雨时,仍有污水排入苏州河。苏州河的水质还达不到IV级要求,这也可能和支流排入的污染有关。

“城市中保留一定的水面,有利于调蓄雨水。但上海地区保留的水面却不能流动,很容易形成富营养化,所以我们看到的大多湖水是绿绿的。”顾国维认为,要保持水质就必须有循环处理系统,或者定期调水,这增加了处理成本。

事实上,就海绵城市的考核指标来看,对水环境质量的要求也非常严格。其中包括不得出现黑臭现象;海绵城市建设区域的河湖水系不低于《地表水环境质量标准》Ⅳ类标准。“如何治理,要提出行之有效的办法。这一任务相当艰巨。”顾国维说。

以雨水利用增蓄排能力

如果城市充满“弹性”,下暴雨时路面将没有严重积水。其背后,是城市“蓄水”与“排水”相得益彰的自由呼吸吐纳体系——也就是形象的“海绵体”。

“形成‘蓄排结合’的防治体系才是治理城市内涝的方向。”顾国维强调说,通过分散式的方法消化降水,减少产生径流,有助于减轻排水管网压力,是治理城市内涝的有效手段。

这就对地形的设计,尤其是竖向设计提出很高要求。具体来说,雨水是往低处流的,现在有些道路维修,只往上堆混凝土或沥青,以致于路面比小区地坪高,下雨时雨水往小区灌。有的道路地面下立交设置处地形过低,暴雨时径流聚集,很容易淹没地下道路,造成汽车淹没,甚至人员伤亡。“现在地下建筑越来越多,地铁、地下通道、地下商场、地下停车场等,若因台风暴雨造成淹没,损失就很大了。”

“作为海绵城市建设的重要要求之一,不仅要让城市如海绵一样‘吸水’,更要将水资源储备起来,以备不时之需。”顾国维还指出,雨水资源的合理利用不仅有节约水资源的意义,也是减轻城市防汛压力的重要方式。

顾国维举例说,德国是欧洲开展雨水利用工程最好的国家之一,制定了一系列法律法规,规定在新建小区之前,无论是工业、商业还是居民小区,均要设计雨水利用设施。德国利用公共雨水管收集雨水,简单处理后,用于厕所冲洗和庭院浇洒。屋面雨水集蓄利用主要用于家庭、公共场所和企事业单位的浇灌、冲厕、洗衣洗车、冷却循环等。

2005年以后,上海市出台规范性文件,加快推进节水型城市建设,鼓励在大型建筑、一万平方米以上的小区收集屋顶雨水进行二次利用,可是由于种种原因,许多地方后来就放弃使用。顾国维建议,“要推广雨水收集系统还需政策助力。”比如在小区开发建造时,地表径流系数应该和容积率一样被强制性要求,在后期维护时给予必要的扶持,这样城市的雨水收集工作才能被长效开展。

顾国维认为,城市洪涝防治是一个系统工程,除了要重视基础设施建设,还要重视非工程措施。“目前,上海马路上乃至小区里都有很多摄像头,交通、公安部门利用得很好,水务部门也可以利用。暴雨时通过这些摄像头观察有否积水、在降雨过程中水的流动状况、积水什么时间消退,并与降雨过程泵站排水等情况结合起来,不仅可以掌握是否积水的状况,而且通过研究有利于形成数字化的控制系统。”

同时,解决城市内涝,城市应急管理要跟上,包括加强对暴雨和洪涝的监测,让预报预警及时准确,才能科学调度和应对。

他表示,目前我们从理论研究、技术措施、政策标准、金融体系和人才培养方面尚有不足,海绵城市建设任重而道远。“同济大学正在准备成立海绵城市研究中心和智库,和美国、澳大利亚、德国这些在雨洪管理方面走在前列的国家的知名科研院所进行合作,通过深入研究,建立适合我们国情、地理和经济、人文条件的海绵城市理论体系和技术体系。”顾国维认为,这是一个重要的决策支持内容,以科研为基础、大力推进海绵城市建设、并且发展相关产业,提升上海的国际竞争力。

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