大陆再陷城市内涝旋涡

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《人民日报》2011年7月发布的数据显示,2008年至2010年间,全国62%的城市发生过城市内涝,内涝灾害超过3次以上的城市有137个。

城市内涝,主要是指由于强降水或连续性降水超过城市排水能力致使城市内产生积水灾害的现象。城市接受的降雨,一部分渗透土壤中成为地下水,城市的路面硬化率会影响渗入雨量;另一部分雨水会积存在地面的低洼处,并沿着地面的坡度流动,形成地表径流。

城市雨水排水系统的功用就是及时汇集并排除这部分地表径流。雨水排水系统是由雨水口(如常见的雨箅子)、雨水管渠、检查井、出水口等构筑物所组成的一整套工程设施。在它的设计中,管渠是主要的组成部分。雨水通过路面的雨箅子,流入支管,再经由支管汇入干管。

通常情况下,雨水管渠会尽量依照自然地形坡度铺设,以最短的距离靠重力将雨水排入附近的池塘、河流、湖泊等水体中。而当地势平坦,且地面高度低于河流水平面高度时,就需要在出水口前设置雨水泵站,将雨水抽升后,注入周边自然水系。

在这样一个过程中,任何一个环节出现问题,都可能使得雨水无法在短时间内排出,造成城市内涝。

降雨太集中 

中国多数地区降雨受来自太平洋的夏季风影响较大,强盛的夏季风造成丰沛降水。此外,热带气旋大部分集中在7月下旬至9月中旬在中国登陆,亦使降水集中于夏季。

以北京为例,北京的年降雨量并不大,2008年的数据显示,北京全年的降雨量为626.3毫米。同一年上海的降雨量为1086.5毫米,广州则更是高达2284毫米。但值得注意的是,仅在6月至9月4个月,北京的累计降雨量就达445.6毫米。即全年71%的雨,在这4个月里集中倾泻。

且由于近年来全球气候变化和城市热岛效应,短历时强降雨的次数也越来越多。北京水务局排水处的工程师付朝臣介绍:“北京属于温带大陆性气候区,降雨量年度分布非常不均匀,主要集中在汛期,即6月至9月。同时汛期降雨又主要集中在‘七下八上’(注:七月下旬和八月上旬)这20多天里下了。” 

北京出现暴雨的概率虽不高,但是暴雨的强度不低。这不仅对排水管网的设计标准是一大挑战,且对北京的河道构成压力。

管网不是越强越好

北京河道排水能力本就不足。城区就有部分中小河道多年没有疏挖整治,河道淤积堵塞。此外,一些原用为农田排涝的沟渠,现用于城市排水,难以满足日益增加的城市排水需要。下游河道排水能力也明显不足,护城河、温榆河、北运河的排水能力较低,汛期极易形成倒灌,更不必说在短时间内受纳大量雨水。

“单纯强调提高排水强度无法很难应对这样大的暴雨。”去年“7.21”暴雨之后,中国水利水电科学研究院副总工程师水利部防洪抗灾减灾技术研究中心常务副主任程晓陶指出:“就算把管网标准都提高了,雨水进入管网后又到哪里去?必须还要排到河里去,可是北京的这几条排水河,行洪能力都有限容量太小,而且沿河两岸都城镇化了,全线拓宽河道虽然可以加宽、加深,但又要必然涉及到拆迁,且也不能增加多少流量,代价太很大。”

作为一个平原城市,北京城区的扩张速度令人瞠目。1949年时,城区面积还不到100平方公里,到2009年,北京的城区面积已经膨胀到1368平方公里。同时,排水管网的长度,也从1949年的300多公里,延长到5227公里。

这5000多公里的排水管网,如全部按较高标准修建,则因北京降雨量不高而使得利用率低下,造成浪费。且一旦暴雨到来,面对高标准管网带来的大量排水,北京的河道亦无法承受。

“这就是北京的特点。并不是把管网建得越强大越好,过去才排100平方公里内的雨水,外面有的是地方能承受,现在要把1000多平方公里的雨水都排出去,保证这1000平方公里内不被淹泡,这是很难做到的。谁来承受你排出去的这些水?你排到河北,涝时,外围河北、不下雨吗?你排到天津,天津就不下雨吗?”程晓陶无奈地说。

对此,中国城市规划院主任工程师王佳卓王家卓表达了相同的看法,他将北京的排水系统的病灶归结为“有上游没下游”。

“北京市属于海河流域,下游排水渠道不畅,海河流域管理委员会对北京每秒下泄流量是有规定的——不得超过2100立方米每秒。上海和广州就不存在这样的问题,这两个城市外围是开敞的受纳水体。”

自然水域被挤占

缓解城市排水另一个重要因素,是有着天然蓄水池作用的河湖。老北京核心城区众多湖泊所发挥的正是这样的功能,如中南海、北海、什刹海等。在出现强降雨时,一部分雨水向湖泊汇集,减轻排水管道的负担。

然而,大陆城市建设肆意挤占河湖水域的现象十分普遍。为解决交通拥堵,许多城市将河道填埋改建成道路,甚至作为房地产开发。这种方式因拆迁矛盾小、成本低、见效快而备受青睐。

以浙江温岭市为例,2007年至2009年,全市各类建设项目“合法”占用河道面积达59.75万平方公里,年均近20万平方公里。1995年至2009年,新老城区及结合部各类占用河道面积达88.85万平方公里,区域水域面积缩减了20.5%。

武汉的数据亦不乐观。该市水务局统计,2002年武汉市共有200多个湖泊,10年之后只剩下了160多个。其中,消失最快的是中心城区,新中国成立初的127个湖泊现在仅保留了38个,平均每两年消失了3个湖。大量湖泊水面消失导致城区雨洪调蓄功能锐减。

我国《防洪法》第三十四条明文规定了“城市建设不得擅自填堵原有河道沟汊、贮水湖塘洼淀和废除原有防洪围堤;确需填堵或者废除的,应当经水行政主管部门审查同意,并报城市人民政府批准”。

但现实中,即使北京这样管理能力相对较强的城市,问题亦十分严重。新中国成立初期,北京市有湖泊200余个,目前仅存50余个,市区水域所占比例由5%降低到2%。

河湖遭填埋的后果,便是雨水汇积地面。

程晓陶的应对建议是多建立各类雨水蓄滞设施调蓄池。“老城市建成设区面积域已经达到90%以上,你不可能再去挖个湖出来,但是分散的雨水蓄滞设施调蓄池是可以的,每栋楼房、每片绿地、每个小区都可以有办法“把雨水留住”。而且雨水蓄滞设施调节池应该尽可能具备渗透的功能,因为北京总体是缺水的,雨水蓄滞调蓄池如果有渗透既能够减轻排水系统负担,又的功能就可以回补地下水,增加可利用的水资源。这样雨水就不是非要急于排出去,而是把它留住了回补地下水,一举两得。”

北京排水集团退休高级工程师谭乃秦亦持同样看法:“对于2000多万人口、一直在超量开采地下水、一直让河北和山西顾全大局做贡献的北京来说,每一场降雨都非常珍贵。”

无法忽视的行政成本

城市排水系统建设面临的另一个重要问题,就是施工难度,尤其是施工过程中巨大的行政成本。开工之前,诸多繁杂的准备工作必须完成,其主要内容包括:施工现场的征地、拆迁;完成施工用水、电、通信、路和场地平整等工程;必需的生产、生活临时建筑工程;组织招标设计、咨询、设备和物资采购等服务;组织建设监理和主体工程招标投标,并择优选定建设监理单位和施工承包队伍。

此外,项目法人或其代理机构,还须依照《水利工程建设项目管理规定》中的管理体制和职责条款,明确分级管理权限,向行政主管部门办理报建手续,项目报建须交验工程建设项目的有关批准文件。

在工程建设过程中,项目法人或其代理机构还须按审批权限,向主管部门提出主体工程开工申请报告,并经其批准。

只有当上述种种繁复的流程全部走完之后,主体工程方能正式开工。之后,还有海量的行政协调和沟通接踵而至。

已建排水系统的改造难度很大,程晓陶向记者举例道:“譬如北京要解决莲花桥下积水的问题,涉及到7公里长地下管道的改建,否则你再加大泵的排水能力,雨水也排不走。可是你要修7公里长的管道,就需要把路面挖开,就会影响到交通和出行,不仅成本高,而且协调工作的难度也很大。”

2011年“6.23”暴雨之后,北京市决定将城区84座没达标的雨水泵站升级改造。去年的“7.21”暴雨更促使政府加快步伐。原本计划三年完成的改造被缩短至两年。截至去年年底,已由20个泵站完成改造并因地制宜地配建了调蓄池,现已启动运行。

作为水务局的工程师,付朝臣负责了这20个泵站的改造,“行政沟通的成本太大了,涉及的部门单位太多。”设立泵站主要是为了保障重点地带顺利排水,因此选址多集中于重要道路、桥梁附近。用地即成为第一大难题。“当时往往没有规划的预留地。周边的用地都已经规划好了。这里是绿地,那里是市政用地。这时再行改造,扩大体量,很受限制。”

其次就是施工难题。大部分泵站以及调蓄池和基坑临近铁路桥梁和周边基础设施,施工难度很大。为了保障城市安全,改造泵站不能因建调蓄池或深挖基坑发生次生灾害,所以施工安全等级很高,难度亦超于平时。如临近道路或桥梁,就必须和道路部门反复权衡,以确保施工期间和施工后对道路安全不造成影响。

尤其临近高铁的工程难度最大。高铁对路基的安全规定异常严苛,要求必须做到“零沉降”,即连1毫米的沉降都不能出现。“要挖个十几米的基坑,最近的地方可能就离十几米,这要求非常高。最终施工方案是经过反复论证的,包括铁路的运行部门、设计部门都参与了。”付朝臣说。

除了和交通部门的接触外,在城市的建成区掘地施工,地下管线非常密集,必然涉及到水、电、汽、热、油以及各种通信电缆。无论是排水系统管线的升级改造,还是挖调蓄池、改造泵站,都避免不了要和这些管线单位发生关系,一旦设计管线的移动或改造,行政沟通的工作量就会加大。

北京仅仅改造20个泵站,就需涉及众多部门协调,遑论整体排水管网改造。

此外,所有历史名城的地下管网改造皆成本巨大。仍以明清旧沟为例,这些沟渠主要集中在北京东城和西城区,且多为繁华地带。按正常的设计标准,管道每隔50米会有一个检查井,用于倾倒及检查淤堵、腐蚀情况。而经过多年发展,许多井已经被建筑覆盖、填埋,无法找到了。并且,由于文物馆所众多,旧沟进行亦因此入手艰难。

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