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山洪考验城市韧性:超大城市有几条防线?

2023-08-09 09:23 来源:21世纪经济报道 作者:记者 王峰

当前,极端天气频发,一场洪水,考验着京津冀城市的防洪韧性。面对极端暴雨,城市尤其是超大城市,不仅仅需要监测预警、疏导工程,还需要进一步思考和规划如何建设水利工程,并与区域协同防治洪水,并在洪水来临之时,做好防汛抢险救灾、群众生活保障和灾后恢复重建工作。

受台风“杜苏芮”影响,7月29日至8月2日,北京、河北等地遭遇极端降雨灾害,多个地方的局地累计降雨量达到600毫米以上,极端强降雨在永定河流域形成4649立方米每秒的最大洪峰。

不过,此次造成人身财产损失的主要原因,不是像此前发生过的城市内涝,而是发生在门头沟、房山等地的山区小流域山洪。

“北京北面是燕山山脉、西面是太行山脉,水汽充足的台风环流遇到山脉阻拦变成降雨。由于山前到平原过渡带短,河流水系呈扇形分布,源短流急,极易在短时间内发生暴雨洪水。”一位环境研究员对21世纪经济报道记者表示。

数据显示,北京市历史洪涝灾害发生频繁,1949-2019年间共发生14次,平均5年一次。

对于超大城市的数千万居民来说,对小流域山洪的认知远比城市内涝要陌生,但这却是更为肆虐的自然灾害。过去十几年,我国防治小流域山洪是以非工程措施为主,现在到了转变策略的时候了。

8月6日,北京市领导干部会议提出全面启动恢复重建,以“一年基本恢复、三年全面提升、长远可持续发展”为总的思路,要求将重建工作与韧性城市建设结合起来。

超大城市应该如何防治山洪?一旦出现山洪涌进城区的极端现象,又该如何统筹山洪防治和城市雨洪治理?这些都是韧性城市建设的迫切课题。

多种山洪防治策略

我国山丘区面积占国土面积的70%左右,数据显示,2000-2010年,因山洪灾害年均死亡1179人,占洪涝死亡人口的49%-88%。

北京这座超大城市就位于太行山和燕山脚下,河北的一些城市同样沿太行山分布,对于城市来说,应该如何防治山洪?

“我国对山区小流域的沟道治理目前是以预测预报、群测群防的非工程措施为主。”中国水利水电科学研究院教授级高级工程师程晓陶说,“主要考虑是提高预警能力,为人员避险提供服务,减少人员伤亡。”

据报道,截至2020年,我国累计投入300多亿元,建立了山洪灾害防治体系,实现全国2000多个山洪灾害防治县(市、区)监测预警系统全覆盖,建成自动雨量、水位站13.2万个。

这些非工程措施包括多个方面,比如山洪灾害普查,危险区的划定,预警指标的确定,预案编制,监测系统建设,预警系统建设,县级监测预警平台和群测群防体系建设等。

“但是预警只能减少人员伤亡,无法减少财产损失。北京‘7·21’大水之后,受灾严重的地区开展了一些治理工程,主要是疏浚沟道、建设排洪渠等疏导措施。”程晓陶告诉21世纪经济报道。

“这些工程将山区河道渠道化,清除河道中的石头,从而保证洪水下泄时不出槽。但当极端暴雨来临,洪水还是溢出了河道,通过街道行洪,造成严重的损失。而且河道中的石头被清理掉以后,失去了消能作用,山洪流速更大,给下游造成的损失也更大。”程晓陶说。

面对极端暴雨,山洪防治在监测预警、疏导工程之外,还需要再做点什么。

日本国土面积同样约70%是由山地和丘陵构成,急湍河川较多,地质脆弱。砂防工程,是日本山洪治理的一个成功经验,主要包括山腹工程、砂防堤坝、溪流保护工程等。

比如,在山腹坡面,建设绿化、坡面加固、护育等工程;在溪流河床和溪岸,建设堤坝、河床加固、滞沙地等工程。

“这些工程的目的是滞洪削峰,降低山洪的流速,它不拦断激流,但可以拦截洪水冲下的流木。通过这些建设在山洪沟的工程,避免山洪汇入山区河流时‘峰峰相遇’,达到‘调峰控峰’的目的。”程晓陶说。

典型的工程有谷坊,在易受侵蚀的沟道中,谷坊横卧在沟道中,高度一般为1-3米,防止沟底下切和扩张,同时减缓沟道纵坡,减小山洪流速。还有拦、排功能兼备的格栅坝,可以拦蓄泥石流中大部分较大固体物质,同时排走水,达到水土分离的作用。

程晓陶介绍,这类山洪工程只保护局部山区,所以主要由地方财政承担,但又要上马大量工程才能达到效果,因此很少有地方政府有财力上马这样的工程。“即使是日本,也是用了30年才完成了山洪工程体系。”

一位不愿具名的水利专家介绍,根据《全国山洪地质灾害防治专项规划》,2010年-2015年,全国规划治理的山洪沟数量约1650条。

海绵城市吸纳降雨

与北京“7·21”大水相比,此次极端降雨灾害却没有造成严重的城市内涝。据报道,京、冀局地累计降雨量达到600毫米以上,甚至个别地方超过1000毫米,远远超过“7·21”时460毫米的最大降雨量,但是此次暴雨中心主要位于永定河水系,并非主城区。

更重要的是,北京降雨持续时间长达83小时。“降雨时间长,意味着降雨强度小,给城市排水带来的压力相应变小。”程晓陶说。

“值得肯定的是,北京市在海绵城市、蓄排水工程建设等方面做了很多工作。”上述环境研究员告诉21世纪经济报道。

2012年“7·21”大水之后,北京市完成了中小河道治理三年行动计划和中心城区积水点治理,新建了防汛指挥中心。

此外,上述不愿具名的专家介绍,针对郑州“7·20”极端强降雨情况下北京应该如何应对,有关部门和研究机构进行了梳理和演练。

北京市水务应急中心发布的文章介绍,在2023年北京市“清管行动”中,共完成1.7万公里雨水管涵、沟渠和63万余处雨水口(雨箅子)清掏,累计清掏污染物超8万立方米。

北京的海绵城市建设在全国处于前列,且有很大的制度创新。2014年开始,北京率先开展“水影响评价”,作为项目建设的前置审查。

房地产等项目建设会硬化路面,比项目建设前产生更多的地面径流,水影响评价会计算出前后差别,进而要求建设方采取透水路面、集水池等措施进行弥补,这样一方面实现了大面积海绵城市建设,另一方面发动社会资金参与。

但北京的海绵城市建设还有完善的空间。东京在建设海绵城市时,转变了过去单纯“排涝泄洪”的思路,更多重视绿地、砂石地面对雨水的自然吸纳作用。东京一些小河流,虽然河道只有10米甚至更窄,但却明显被下挖加深,河底和两侧岸壁硬化,这是为了增加行洪能力,但却恶化了河流环境。如今,东京河道更多保留了宽阔的浅滩,增加吸纳洪水的能力。

“北京由于长期缺水,很多河道底部做了半透水处理,渗水条件不如以前,河道两岸大面积硬化铺装,又会造成汇水面积大,径流积水时间短,在洪水发生时给城市带来威胁。”原官厅水系水源保护领导小组办公室成员、水环境学者王建告诉21世纪经济报道。

增加海绵城市的蓄水能力,楼顶空间也很有潜力。东京通过在机场、车站、码头、体育场、大型建筑物顶等处修建地下或楼顶储雨设施,实现公共设施常规和应急两种状态的相互转化,增强其应急使用的韧性。

这些设施单独看并不大,储水量少则几千立方米,多则几万立方米,但“聚少成多”,就可以发挥相当于中小型水库的作用。

北京市水科学技术研究院多位专家2021年8月联名发表的文章称,北京的建成区如果三分之一的平屋顶做滞蓄控排,三分之一做雨养型屋顶绿化,能滞蓄雨水1570万立方米,相当于4个昆明湖的容积。

从受灾中快速修复

对于山脚下的超大城市,不得不考虑的极端情况是,一旦山洪进入城市,应该如何迅速排水?

此次极端降雨灾害中,北京首次启用1998年建成的两个永定河滞洪水库马厂水库和稻田水库,连同大宁调蓄水库一起,三库联调,拦蓄洪水7500万立方米。

但在城区,则缺少排除超标雨水的行泄通道,以及滞蓄洪涝的空间。

在东京外围的埼玉县,一处庞大的地下混凝土建筑如今已成为知名景点,这就是“首都圈外围排水工程”,号称世界上最先进、规模最大的地下排水系统,排水全过程利用计算机遥控完成。

该排水系统位于地下50米深处,连通地面的河流、河沟,作为分洪入口,连接着东京市内长达1.57万公里的城市下水道,是一条直径10.6米的巨型立坑串联排储体系,蓄水量67万立方米。

“但‘首都圈外围排水工程’容易给人们造成误解,以为这是东京排水工程的常态,实际上东京的排水系统还是以管网、蓄水池等常规工程为主,‘首都圈外围排水工程’只是针对一个50万左右人口的区域,面对极端山洪爆发时所建设的高标准工程。这个区域有5条河流汇集,考虑到一旦出现超标洪水,就将河道的溢水引入地下水库,等洪水退后再用水泵抽出。”程晓陶说。

这个应对极端情况的工程总长只有6.3公里,但却耗资2400亿日元(约合人民币220亿元),花了15年时间才全部建成。

毋宁说,这项超级工程带给国内城市防洪的启示,更在于以什么样的标准营建防洪工程,实现经济与社会效益的最大化。

“东京、香港等城市的防洪建设都是在整体达到一定标准后,再针对重点区域的极端情况,用更昂贵的方法建造更高标准的工程,用几十年的时间累进提高。”程晓陶说。

程晓陶强调,“考虑到城市与城市之间、城乡之间协调的问题。提高城市的防洪标准,意味着把风险转给周边,如果一个城市把防洪标准抬得很高,相当于把风险转嫁给周边的城市,那也不行。”

暴雨过后,灾后重建工作已经启动。北京市委常委会8月6日召开会议强调,尽快形成工程项目清单和谋划恢复重建工作方案。会议要求,坚持远近结合,统筹恢复重建和防灾减灾能力提升,进一步提升城市韧性。

“韧性城市建设的初衷就是我不能保证城市不受淹,但是要让城市不怕淹,要把城市受灾的时间尽量缩短,要有快速修复的能力。”程晓陶说。

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