受访/王家卓 访问/欧爱萍 编辑/杨溪 7月20日郑州特大暴雨后城市内涝的触目惊心、人员财产的损失惨重,再次让人们聚焦城市内涝问题。毕竟北京“7·21”暴雨的惨痛记忆仍历历在目,郑州市在内涝治理方面也做了一些工作,何以仍无法避免这样严重的内涝?如何避免城市近郊水库在暴雨来临时成为雪上加霜的危险因素?需要从此次郑州严重内涝灾害中吸取哪些教训……
受访/王家卓 访问/欧爱萍 编辑/杨溪
7月20日郑州特大暴雨后城市内涝的触目惊心、人员财产的损失惨重,再次让人们聚焦城市内涝问题。毕竟北京“7·21”暴雨的惨痛记忆仍历历在目,郑州市在内涝治理方面也做了一些工作,何以仍无法避免这样严重的内涝?如何避免城市近郊水库在暴雨来临时成为雪上加霜的危险因素?需要从此次郑州严重内涝灾害中吸取哪些教训……
针对上述问题,腾讯新闻“原子智库”对话中规院(北京)规划设计公司生态市政院院长王家卓。他认为,郑州此次量级的降雨(超过200毫米/小时),如果发生在内涝治理水平卓著的东京,也会造成重大灾害——东京正常能够应对的降雨也只是55毫米/小时。
王家卓指出,城市内涝问题与过去认识有关,和发展阶段有关,现在治理起来,不仅要钱,也要时间——人口仅700多万人的香港,为了解决洪涝问题,从1989年以来就投入了近300亿港币,未来还计划再投入300亿港币。
王家卓还强调,无论是多好的排水设施,多高的设防标准,在很长的时间来看,都会有超出这个标准的时候。 从这次郑州雨灾中最需要警醒的一点是:要高度关注城市应急管理,认真做好预案,及时准确发布预警信息,科学引导民众避险。
最需警醒: 采取综合措施应对暴雨,
超出设施设防标准的时候就只能靠应急了
原子智库: 郑州的大雨灾害让人非常揪心,也让城市内涝的问题再次被关注,为何城市内涝问题一再出现?其主要原因有哪些?
王家卓: 首先要说,郑州这次的城市内涝,跟别的地方不一样,这不是一般的内涝:一般城市内涝都是由于大的降雨造成的——降雨达到1小时30-50毫米,就有可能造成城市内涝;郑州这次内涝,实际上是由非常极端的气象事件造成——最大1小时降雨已经超200毫米。这远远超出了其城市排水基础设施所能应对的水平。郑州排水防涝的设防标准是“50年一遇”——一小时不超过84毫米降雨,需要注意的是,这还是标准,是要在未来十几年内达到的水平。但这次降雨量达到一小时200多毫米。郑州一年的降雨量才600多毫米,等于这次一个小时就下了将近一年降雨量的三分之一。
目前,大城市的降雨记录里,没有一小时超过200毫米的。包括海口、南宁、广州、深圳等年降雨量比较多的城市,也没有发生过这么大的降雨。所以,郑州这次内涝,主要原因还是极端天气事件。这样的降雨量,放在哪里——新加坡、东京、纽约、巴黎、伦敦——都会发生洪涝灾害,而且都会很严重。因为没有一个城市可以说能够防这么大的降雨。东京的内涝治理水平,一般被认为较高,目前东京正常能够应对多大的降雨呢?55毫米/小时,超过这个标准的就只能靠应急避难了。所以,郑州此次量级的降雨如果发生在东京,他应对起来也会有问题,因为远远超出它的(设防)标准。
原子智库: 进入汛期以来,不止郑州,其他一些城市也发生过内涝,是不是跟城市规划和建设还是有些关系?
王家卓: 城市内涝有很多原因:有城市原来基础设施的问题,也有自然生态空间格局保护不够的问题——过多地破坏了原来的自然生态空间格局,水系低洼地被侵占;还有发展过程中城市过度硬化、排水防涝设施建设标准不高、城市竖向不太合理、排水设施运行维护不当等问题。 但这说的都是一般普遍情况,不能解释郑州这次洪涝灾害,郑州这次主要还是极端天气因素导致。
郑州此次降雨,突破了国内城市雨量站的单小时降雨记录。 城市排水管网最怕什么?最怕小时降雨量大的这种强降雨,郑州这次正是这种降雨。要是200毫米降雨是细雨长流的方式在24小时持续下下来,问题绝对不会这么严重,但是1小时下下来,就会有严重问题。因为管网短时间排不走这么大的降雨量——通常情况下,城市管网每小时可能应对30-50毫米的降雨,1小时200多毫米的降雨,世界上任何一个国家任何一个城市的管网都应对不了。所以我们看到路上到处都是水,河道也满了,即使管网标准很高,这种情况下也不行,排进河道还会再灌进来。
原子智库: 这次雨灾,对城市的地下空间规划建设,提出了哪些反思?
王家卓: 地下空间的开发,比如地下停车库、地下商场等,跟城市内涝的形成关系不大。但是在发生特大暴雨的时候,地下空间往往是容易受灾的比较脆弱的地方。
比如2007年济南“7·18”特大暴雨,就是暴雨灌进地下商场,造成30多人遇难。这次郑州地铁也出现了险情。另外,很多地下车库入车口的设防标准不是很高,积水稍微深一些,就有可能灌进去,而且只要一旦越过坎,它就会持续往里灌。
从这次雨灾中,需要警醒的一点就是:对于地下空间这种相对比较脆弱的地方,要特别注意防范洪涝灾害和提高排水防涝标准。
实际上,我国新修订的《室外排水设计规范》,对过街通道等类似地方都提出了更高的标准。比如,一般的管网需要能应对“3年一遇”的降雨,对于大城市和特大城市的地下通道设计标准就要达到30-50年一遇。当然,即使是按照30-50年一遇来设计地下通道,这次郑州特大暴雨中依然是无能为力,因为降雨已经远超百年一遇。
此外,对这些地方的应急管理也要加强。因为它跟地面不一样,一旦灌下去,水会来得非常迅猛,人逃生的难度会很大。
特别值得关注的还有地铁。 地铁是在地面下运行,正常情况下是没有问题的,一般地铁站入口也比较高,而且地铁口一般还有一些沙袋和防洪挡板,万一遇到大雨可以挡一挡。但郑州这次由于雨实在太大了,水涨的太快,灌进去了,这还是很危险的。
所以,在面对这种特大暴雨时,普通民众尽可能呆在家里,不要出门。如果发现暴雨特别大,积水严重,一层的居民甚至需要往二层甚至更高处转移。万一需要短时间外出,也不要贸然涉水。
原子智库: 很多城市周边都建有水库,如何避免这些水库成为暴雨中加剧水情、险情的因素?
王家卓: 城市周边水库,有些是饮用水源地,有些并不一定是饮用水源地——有一些中小型水库,不是饮用水源地,承担着灌溉等其他功能。
正常情况下,水库发挥着多种功能,既能蓄水、满足灌溉饮用的需求,同时也承担着调蓄等其他功能。 按照防汛调度要求,水库在汛期、尤其是到了七八月份,尽可能的低水位运行,事先要腾退出调蓄库容,这样对灾害有应对空间。 如果水库持续保持高水位运行,平时也舍不得放水,不仅导致城市很多河道是干涸的,河道景观生态没有保障,更会导致下游大雨时上游还要泄洪。所以,水库的科学调度和管理非常重要,尤其到了汛期,应该保持低水位运行。
第二,要加强对气象降雨信息的预判。 在得知要发生特大降雨之前,提前泄洪放水、腾退库容,要加强联合调度,尽量避免降雨开始之后下游已经面临较大压力的时候上游还要泄洪,那就会导致下游雪上加霜。 上游如果处理得当,还可以对下游的水位起到减缓作用,起到很好的调蓄作用。
中国香港为了应对内涝,花了近300亿,
但是也应对不了郑州的这次暴雨
原子智库: 2012年北京的“7·21”特大暴雨仍然让人记忆尤深,也引发了一波对于城市“里子”工程的讨论,各大城市也开始重视排水防涝能力建设。9年过去了,据你的了解,目前城市相关工程建设效果如何?
王家卓: “7·21”特大暴雨之后,应该说大家对于城市内涝的认识和重视逐渐加强,国家也发布了相应的文件,推进城市排水防涝设施建设,各地也编制了规划、做了一些工作。
但是治理城市内涝这个事情,要用发展、辩证的眼光去看: 内涝问题实际上是一个城市发展的阶段性产物。 过去,我们的主要任务是满足人民群众日益增长的物质文化需要,简而言之,就是要解决全中国人民吃饱穿暖的问题,在那个阶段,确实存在“重地上、轻地下”的问题。我们国家的经济社会发展到现在,人均GDP已经超过1万美元了,60%以上的人都住在了城市里,这个时候大家对于宜居、安全的要求越来越高,城市内涝成为这个阶段必须要面对的问题。
如果用发展的眼光去看,一般的城市内涝问题(不包括这次郑州洪涝灾害)实际上是过去开发建设过程中留下来的问题:在过去的发展建设中,把河、湖、湿地给侵占了,给低洼的地方都开发建设了,这些地方本来应该给水留出来的,但我们没有意识到它这么重要,没有给水留出足够的空间来。
再比如包括城市排水设施在内的很多地下基础设施,本来应该高标准建设,但过去没有那么丰厚的财力,只能按照较低的标准建设。到现在,这些设施已经埋在地底下了,要想提高标准,绝非一朝一夕之功。因为不可能把城市全部翻一遍、把路全部挖开。雨水管网尤其麻烦,因为雨水管尺寸相对非常大,要重建也不一定有那么多空间——地下毕竟还有供水、再生水、污水、电力、电信、燃气、供热等各种管线。再加上解决这些问题也不只是更换管网就能解决的,还需要对雨水进行源头减量,蓄排削峰等综合措施,才能达到较高的内涝治理标准。这里所谓的较高的内涝治理标准,也就是20-50年一遇,部分特大城市经过较长时间的努力,有可能能达到100年一遇的内涝防治标准。所以,解决这个问题,需要一定的时间。不可能今天重视了,明天就解决了。
同时需要特别强调的是,我们能做的只能是降低内涝发生的频率,比如100年一遇的内涝就是1%的频率。 即使我们不惜经济代价,把内涝防治标准做到1000年一遇(实际上世界上没有那个城市会这样做),但是这时候也只是把内涝发生的概率降低到1/1000,在长时间序列中来看,依然有可能发生超越这个小概率的事件,也就是发生超过1000年一遇的降雨。
历史上,中国香港内涝也很严重。中国香港解决内涝问题,700多万人的香港,从1989年到现在,为了解决洪涝问题,花费了近300亿港币,取得的成效是将1995年时90个水浸黑点减少到2020年的5个。 为了进一步提高香港应对洪涝灾害的能力,香港还需要上马一大批项目,目前处于规划、设计和建设中的项目高达300亿港币。 为了达到50-200年一遇的洪涝应对能力(香港市区排水干渠系统按照200年一遇设计,市区排水支渠系统按照50年一遇设计),香港人均要花费8000港币,而且香港的地形其实还是有利于排水。按照这个标准简单估算一下就会发现,这不是一个小数目。而且即使有钱,也需要时间去实施这些工程。
当前我国也正在大力推进城市内涝治理。今年发布的国办11号文件提出,到2025年各城市历史上严重的内涝积水点都要消除,城市内涝治理取得显著进展。到2035年,要基本达到城市内涝的设防标准。 类似郑州这样的城市,应该在2035年达到“50年一遇”的标准,这个标准换算成小时降雨,大概是84毫米,在此我们再次对比一下这次郑州的小时最大降雨量:201.9毫米。用我们现有的,包括未来即将建设的排水系统来应对郑州这次特大降雨,用网上一句形象的话说,那就是用穿着防弹衣去防导弹,根本防不了,因为早就超出了这个系统的设计标准。
原子智库: 除了您刚刚说的泵站和管线,内涝一般还有哪些解决方案?
王家卓: 解决应对城市内涝,只靠管网和泵站是远远不够的,我国的内涝防治的工程体系,包括“源头减排、管网排放、蓄排并举、超标应急”这四段。 通过这些综合措施——源头的雨水减量,排水管网、泵站,加上城市河道、调蓄,可以有效应对设防标准以内的降雨。再超过这个标准,就进入第四段——超标应急阶段,这次郑州“7.20”特大暴雨就是处于这一阶段,必须靠应急管理来应对。
原子智库: 一直以来,“海绵城市”被寄于厚望,希望通过海绵城市建设,雨水能够有效排出,减少积水甚至内涝。 2015至2016年,国家曾先后选中两批海绵城市试点。郑州在2016年成为河南省“海绵城市”建设试点。如今5年多已过,不止是郑州,其他一些地方也依旧存在下雨“看海”的现象。“海绵城市”的主要原理是什么?是否真的能解决城市内涝问题?
王家卓: “海绵城市”最早是在2013年12月12号中央城镇化工作会议上由习近平总书记提出的:他指出,在提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来,优先考虑更多利用自然力量排水,建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”。
从全球来看,并不只有中国在做这一块。比如日本东京也在做,只是名字不一样,叫“雨水流出抑制”。美国、韩国、芬兰、德国、新加坡,也都有这个概念。
“海绵城市”从过去有了水就排,变成现在“渗、滞、蓄、净、用、排”一体化措施, 这是很好的治水理念,体现了生态优先,系统治理的思路 , 也是和发达国家先进接轨的中国解决方案。 但是我们历史发展的欠账很多,有了先进的新理念,并不等于问题马上就解决了。
2015、2016年,国家启动了两批海绵城市试点,就是让大家摸着石头过河,探索一些可推广可复制的经验。根据“十四五”规划和国办相关文件的要求,全国各城市正在推进海绵城市建设。
当然,“海绵城市”做了5年,一些地方依旧存在“城市看海”的问题,其实也很好理解,这不正好说好我们还应该持续推进海绵城市建设吗?举个形象的例子:一个人有三天没吃饭,今天就吃了一个面包,说没吃饱,能说面包没有用吗?可能再吃3个、5个面包,就饱了,我们能不能说,你吃了一个面包没吃饱,所以面包没有用?海绵城市做了有效果,但是也不是可以防范郑州这次特大暴雨的。而且也只能是做了才有用。比如北京在通州推进了海绵城市建设,有一块面积达标了,这块达标的面积能保障海淀不内涝吗?显然不行。
所以,只能说从过去的经验看,做了“海绵”会有改善——注意是“改善”、是减少内涝灾害发生的频率,不是说彻底解决 ——比如原来是每年都发生或者两年发生一次内涝,现在变成10年甚至20年发生一次——不能说能够杜绝、保证永远不发生,只能说减少内涝发生的频率。另外,建设海绵城市还可以适度降低洪涝灾害发生时的损失。
要注意的是,“海绵城市”和大家想象中的吸水的“海绵”并不是一回事情,和美国的低影响开发也不是一回事情。 我国的海绵城市并不仅仅包括雨水花园、透水砖,绿色屋顶这些源头减排设施,还包括管网、泵站、调蓄、河湖水系等,这些合起来叫“海绵城市”——形象说叫“蓝、绿、灰”结合,蓝色代表水体,调蓄的空间;绿色就是透水铺装、绿色屋顶、下沉绿地;灰就是排水管网、泵站 。理解了什么是“海绵城市”,就理解它能不能解决城市内涝的问题。海绵城市确实是要“解决”城市内涝问题,但是这个解决是带引号的,因为这个“解决”是有边界,有标准的,并不是发生多大的降雨都能解决,所以这个“解决”不能理解成杜绝,永久解决,彻底解决。
这种“蓝绿灰”相结合的“海绵城市”,要解决的内涝设防标准,是10年、20年或者最高50-100年一遇,不是给500年、1000年一遇的降雨来设计的。
原子智库: 您刚提到,国际上也有很多国家、城市在建设“海绵城市”,目前建设比较领先的城市,对于这种强降雨的应对能力最高能达到什么水平?
王家卓: 刚才提过,各国都在考虑暴雨管理的问题。不少国家都给出了自己的解决方案,各国给这种解决方案取的名字不一样,但是方法上有相似之处,基本都是源头优先,辅以管网泵站等灰色设施,以及调蓄设施,来综合应对内涝。以东京为例,因为东京是个亚洲城市,而且城市开发密度比较高,跟中国很多城市比较像。东京的排水防涝,也跟中国非常像,也是通过源头+管网+调蓄这些综合措施。它有几段:第一段叫 流域对策 ——就是源头的雨水减量,措施包括雨水滞留、渗透、调蓄等。在东京都23区范围内,大于500平米的开发建设行为,都要对雨水进行源头控制,控制标准高达每公顷用地500~950立方米。这是强制性要求,必须实施。
第二段就是 管网 ,日本人叫下水道。东京也在提升下水道排水能力,他们的标准是要做到50毫米/小时。第三段是调蓄等其他措施。东京目前是这三段合起来能够应对55毫米/小时的降雨。发生超过这三段能够应对的降雨怎么办?这时候就需要启动应急,东京叫应急避难。
东京现在基本上能做到55毫米/小时的降雨没有问题。 根据2007年修订的暴雨应对对策,东京的目标是到2037年达到应对75毫米/小时的降雨——就是“20年一遇”的降雨。东京年降雨量大约1529毫米,郑州一年降雨量632毫米,他的降雨量比郑州大多了,也只能到2037年才能应对75毫米/小时的降雨,而郑州这次最大降雨强度几乎是这个数据的3倍。
数字技术介入城市治理及防涝
原子智库: 我国每年城镇化率还在以1%左右的速度增加,每年新增的城市建设用地也很多,新城规划中其实可以更好地做好排水规划,但貌似这次郑州新城区受灾的程度并不亚于老城区。何以出现这种现象?新建城区如何从规划阶段就做好对内涝的防范?
王家卓: 新区确实应该有跟老区有不同的做法。在规划建设新区时,应从几个方面入手:
第一,合理选址,尽量避免选择非常低洼的地方。
第二,城市建设中应该尊重自然本体、“梳山理水”,先搞清山、水、城的关系,把该留的留好。 经过分析论证,该挖河的还要挖一些河,像北京、石家庄的,很多都是历史上为了排水人工挖出来的。
第三,开发建设强度不要过高,多留一些生态空间,给水一些空间。
第四,做好合理的竖向。 科学指定哪儿高哪儿低,通过合理的规划、竖向的标高,把雨水引导到想让它去的地方。
最后,高标准建设雨水管网。 管网很重要,但不是只有管网,把前面都做好了,再高标准建设管网。
在开发建设时,按照“海绵城市”的理念进行建设,要做好源头减排,优先考虑把雨水留下来,促进雨水的自然积存,自然渗透,自然净化。此外,根据内涝风险模拟情况,建设必要的行泄通道和调蓄设施,来构建综合的内涝治理体系。
按照这些综合措施,再加上科学的调度和管理,新区就能够比较好地应对内涝。当然,需要再次强调一下,不是杜绝内涝。
原子智库: 目前城市治理中,数字技术的介入越来越多。数字技术是否也能在城市防涝中发挥作用?具体实现的路径有哪些?
王家卓: 首先,设施管理可以进行数字化管理——将排水、防涝的设施信息存储起来,查询管理维护起来比较方便。 通过建立管控平台和系统,能够迅速知道哪一块维护了或者没维护,比如哪些地方的雨水管汛期前清掏了或没清掏。
第二,可以构建城市管网、河道、地表耦合的内涝模型。 不能等真的下50年一遇的降雨,才知道哪儿淹了。这个实验不能在城市里做,但是可以借助模型来模拟,发现哪儿有内涝的情况,然后再采取措施。也就是说,用模型进行风险管理和辅助规划设计的优化。
第三,在得知可能发生特别大的降雨时,把预测的降雨情况输入到已有的模型, 就能知道这次降雨可能会在哪些地方造成比较严重的洪涝灾害,可以更有针对性地设防。
最后,科学的调度。 这也是个很关键的问题。譬如将一些水工设施、闸坝、水库等纳入数字平台,通过模型来优化调度——包括泵站什么时候起、什么时候停,都可以通过科学的算法来驱动,让它能够更加优化地运行。
现在不少城市都在做数字化防涝。像福州就做了一个比较大的挺好的平台,将城市管网、泵站、河湖水系、闸坝、潮汐等措施综合起来,根据这些信息做综合调度。