城市暴雨内涝的原因
时间:2022-07-06 13:09:24 来源:科普之家 作者:减灾与应急管理学者 栏目:安全 阅读:89
近年来,特大暴雨事件正在变得越来越频繁,屡见不鲜。
2019年4月,深圳市突发短时高强度暴雨,造成9人死亡,2人失联,几乎一半以上的降雨都集中在短短的十分钟内,达到50年或100年一遇;
2019年5月,广西桂林和崇左发生特大暴雨,暴雨洪涝灾害共造成全区35万人受灾,因灾死亡9人、失踪3人,紧急转移安置和需紧急生活救助6.2万人;
2019年6月,吉林长春发生特大暴雨事件,最大小时暴雨量达到68 mm,2个小时的降雨量超过了当地两个月的降雨量。
2012-2016年,中国发生内涝的城市分别是184、234、127、154和183座。
短历时、超标准暴雨频繁发生,有全球变暖的原因。1960年代,中国极端强降水事件的发生概率约为10%~15%,近20年以来,概率大大增加,超过了20%。
但是,“城市看海”“城市泡汤”“水漫金山”总是频频出现,为什么,中国城市一逢暴雨、必有内涝?
中国城市洪涝灾害发生次数的空间分布(1990-2015年)
1 未遵循自然地理格局中国城市建设规划追求几何对称之美,越摊越大的环路型格局,破坏了原有的古河道等水系网络,不利于城市内涝的内在消化。
以2012年7月的北京市特大暴雨内涝灾害为例,积水严重的63个积水点,均是城市建设中改变了原有的水系网络格局的地方,且建成为下沉式立交桥(38个积水点)和关键交通枢纽(15个积水点),车辆和人员来往密集。
尤其是北京诸多下沉式立交桥坐落在低洼的负地形区,这些地区大多是古河道、古河网,这些人为因素形成的低洼地区,是暴雨内涝灾害的脆弱地区,往往“逢雨必淹”,加之其交通枢纽作用,一点受阻,区域受到影响,极大地加剧了暴雨内涝灾情。
立交桥下的各种标记,不仅混乱而且可视性和警示性不强,很多标志隐蔽且在立交桥洞下,这些地方的光线往往太差,不易被发觉,尤其在阴天的时候尤为明显。
最主要的是没有警示灯,在晚上下雨时,不能给与路人很好的提示,如果水位过高,极其容易引发事故。
2 不透水面层大幅增加城市化进程中大量人口、财富、产业向城区集中,城市规模不断扩大,不透水面层大幅增加,城市林地、园地减少,城市河湖萎缩,使得城市暴雨内涝调蓄空间大大缩减。
城市内涝形势严峻的武汉市,在建国初期城市内有湖泊127个,快速粗放式的城市建设,人们向湖泊争夺建设空间,争夺资源,围湖造田、填湖建城、拦湖养殖,目前仅剩38个。
城市建设中改变了城市水文过程,使得地表下渗减少,径流加快,城市洪水过程线变高、变尖、变瘦,洪峰提前。短时间汇流产生的雨水,给地下排水管网造成巨大压力,由此导致城市排洪河道流量剧增,给相邻区域内涝造成严峻挑战。
目前,我国绝大多数城市的地下空间利用形势简单,且类型单一。城市地下空间开发越来越充分,伴随着地下车库、地铁、下穿隧道、地下电力、热力和电信管道等密集分布,导致储存雨水的地下空间越来越少。
3 排水管网老旧由于规划和管理不善,城市排洪管道存在普及率低、设施老化、滞后、不健全、污染物堵塞、过水能力不足、超负荷运转和城市建设引发积水问题等现象,不能满足汛期排水需求。
以北京为例,城区雨涝排洪的四条河流分别是凉水河、清河、坝河和通惠河,由于生活生产中排放污染物堵塞,严重影响城市暴雨排洪效力。
北京地下的主排水管道最窄的仅1.5m宽,由于污染物堵塞,很多低洼地带的泵站排出的水,很难顺畅排掉。
目前,中国多数城市的排水管道缺乏常规化的有效管理,城市建设中存在着重地上轻地下、地上地下发展不配套的现象,往往地上内涝问题因地下配套发展不利殃及整体。
根据住房和城乡建设部《2016年城乡建设统计年鉴》数据,我国大部分省份的排水管道密度低于15km/km2,雨水管道长度占比在40%以下。
中国排水管网省际对比
换言之,绝大多数地下管道是用来排污的,而非排水,因此,一旦遭遇特大暴雨,城市排水管网面临严峻挑战。
4 设防标准提升不足气候变化背景下,特大暴雨事件增多,强度不断增大,中国多数城市并未提高城市设防标准,甚至还未达到上世纪80年代的建设标准。
当前,中国多数城市的排水管网,根本不可能抵挡住几十年一遇的暴雨袭城。
据统计,我国承担防洪任务的640多座城市中,城市暴雨洪涝标准小于50年一遇的约占80%,达到100年一遇的不超过10座,50年一遇以上的进展18%,还有约21%的城市未达到10年一遇。
以北京为例,多数地区的小时排水标准可抵御1~3年一遇的暴雨,即36~45mm/h的降雨量;部分重要地区为3~5年一遇;仅像天安门这样特别重要的地区为10年一遇。
中国的重要区域的暴雨洪涝设防标准,远低于英国(30年一遇)、日本(50~200年一遇)等发达国家。
5 忽视特殊地段设防能力由于城市系统内部不同地区防灾抗灾水平的差异,导致城市暴雨内涝影响牵一发而动全身。
换言之,设防水平较高的地区,会受到周边设防水平较低地区的影响,特殊地段的设防水平通过四通八达的网络体系会影响到城市运营全局,形成典型的“木桶短板效应”。
以2011年6月23日北京暴雨的强度,下雨10分钟,如莲花池立交桥下不形成积水,则需要安装250个雨箅子,实际则只安装了约80个,因此会形成60cm深的积水。
快速城市建设挤占了大量土地,没有给这些地区的立交桥留出安装泵站的空间。
因此,不能用平均设防能力代替特殊地段的设防能力,平均设防能力高,并非意味着整体设防能力高。
在遭遇特大暴雨事件时,脆弱性较高的特殊地段往往成为影响全局的关键因素。
6 应急预案和管理体系不完善中国的应急预案都是战略性的,而非战术性的。
中国各大城市都有应急预案,应急预案中过多理论性的、程序性的、普遍性的操作方式,难以应对每次灾难个性化的挑战,做不到随机应变。
城市管理机制不完善,在内涝问题上“多龙治水”,缺乏协同,排水、除涝与防洪分属不同部门,权限划分不清、部门职责不明,应急管理能力和水平亟须进一步提升。
中国重点防洪区大多已经编制了洪水风险图,未向社会公布,且立法滞后,洪水风险图不具备法律地位,没有约束性,其使用者还局限于防汛指挥机构,应用范围和领域都十分有限。
7 长远规划和评价指标导向问题突出城市发展进程中首要解决的问题是,与人生存相关的就业、住房、交通等方面,防洪排涝由于投资巨大、施工周期长、建设效益缓慢,往往不被城市决策者重视。
尤其是防洪排水工程,往往耗费巨大,持续多年,常常前任决策者制定的规划在后继决策者执政时被搁置或改变,不能有效延续,从而导致中国许多城市防洪规划停滞不前。
由于缺乏规划,地上城市建设突飞猛进,一些老旧城区的排水管网上均规划有新建筑群,无法拆迁,一旦建成再来修补或重建地下防洪设施异常艰难,即便发现了问题,只能打补丁,发现一处补一处,且耗资更甚。城市排水管网改造项目面临审批,建设也跟不上。
目前重建排水系统,经济成本十分高昂。地下管廊每公里的静态造价平均要1亿元左右,如果按高标准施工,每公里至少要1.3亿元,这还没有计入管廊运营后的巨额维护和更新费用。
此外,城市安全风险治理上层设计制度不尽合理,一些流域性防洪设施如水库、湖泊、湿地等,无法实现跨界科学调配与科学使用,本应具有的上下游、左右岸、干支流一体化调洪防御功能难以得到有效的发挥。
当前国内外治理城市暴雨内涝的策略殊途同归,其核心理念主要是雨水源头控制、雨水回收利用和雨水多功能调蓄三类。
其中雨水源头控制,是利用雨水源地的绿地、草木、建筑等分散吸纳消减雨水径流,典型技术有房屋顶部绿化、渗透型绿地建设、雨水吸纳花园、透水型道路建设、可渗透沟渠建设等。
治理城市暴雨内涝,要树立城市暴雨内涝“打持久战”的思路,提高设防标准和鼓励社会参与治理,推广高质量“海绵城市”建设,强化开展大中城市全面系统规划的科学论证,完善灾害监测预警预报体系,大力加强大都市应对巨灾能力的建设,提升各级决策者城市规划长远性、可延续性、制度化的意识,大力加强全民-全域-全时灾害风险防范意识和跨区域灾害风险统筹。
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