杭州108澇災(zāi)后的城市對策

杭州108澇災(zāi)后的城市對策

幾十年來，中國的城市建設(shè)發(fā)展迅速，但發(fā)展帶來了一些安全隱患。其中，城市化城市洪澇災(zāi)害最為嚴重，給人民生命財產(chǎn)造成了最大損失。例如，2007年7月，濟南發(fā)生了一次持續(xù)1年的特別風(fēng)暴，導(dǎo)致“7.18”的悲劇，有34人傷亡，170多人受傷。同年10月，杭州又發(fā)生了一次嚴重的“羅薩”風(fēng)暴。這場風(fēng)暴持續(xù)了40年，導(dǎo)致了“10.8”和超過21萬人的災(zāi)難。因此，城市化與城市洪水之間的關(guān)系已成為人們關(guān)注的焦點?？茖W(xué)發(fā)展和城市發(fā)展是指導(dǎo)思想，必須增強城市建設(shè)的科學(xué)性，完善城市生態(tài)環(huán)境，提高城市防洪和防洪能力。這是當(dāng)前城市建設(shè)中最重要的任務(wù)。這是當(dāng)前城市化建設(shè)中值得重視的重要問題。本文以杭州市為例,從城市面臨的內(nèi)澇災(zāi)害問題、城市內(nèi)澇災(zāi)害原因分析以及城市防澇減災(zāi)新對策三方面做了若干分析,希望對杭州“10.8”澇災(zāi)過后的經(jīng)驗總結(jié)具有一定的借鑒作用.1杭州城市暴雨成因分析城市內(nèi)澇是指由于強降水或連續(xù)性降水超過城市排水能力致使城市內(nèi)產(chǎn)生積水災(zāi)害的現(xiàn)象.近年來我國的城市內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā),特別是進入20世紀90年代后更有愈演愈烈的趨勢,以杭州市為例,自1988年以來幾乎每年有內(nèi)澇問題,特別是從1996年以來已經(jīng)連續(xù)4年遭受特大內(nèi)澇災(zāi)害.2007年10月8日,受第16號臺風(fēng)“羅莎”環(huán)流和北方冷空氣南下的共同影響,杭州主城區(qū)遭遇40年一遇強暴雨,使杭州主城區(qū)街巷遭受罕見的“10.8”澇災(zāi).1500多戶居民家中進水,部分小區(qū)停水停電,19所學(xué)校被淹停課,杭州主城區(qū)日降水量達到191.3mm,刷新1963年9月12日受12號臺風(fēng)影響日降水量189.3mm的記錄.冷暖氣流結(jié)合產(chǎn)生的小范圍最強聚合區(qū),正好處于杭州主城區(qū)上空,3h雨量即達117mm,創(chuàng)下杭州水文歷史上短時最強降雨紀錄,降雨量遠遠超過當(dāng)時臺風(fēng)中心區(qū)附近雨量.據(jù)不完全統(tǒng)計,杭州主城區(qū)有1563戶居民家中進水,只能依靠沖鋒舟進出.城市內(nèi)澇致使杭州交通一度陷入癱瘓.杭州主城區(qū)有533處道路積水,最高水位達1.5m,40多個路口因為積水過深失去通行能力,至少150輛汽車在水中熄火.暴雨還引起了少見的城市市區(qū)山體滑坡.西湖景區(qū)內(nèi)的虎跑公園、梅家塢茶園甚至位于市中心的少兒公園等地出現(xiàn)了不同程度的山體滑坡和小流域山洪.西湖、運河水位暴漲,均超過警戒水位,西湖水位以每小時5cm的速度上漲,而作為杭州城市地面積水自然出口的運河則出現(xiàn)倒灌,加劇了城市內(nèi)澇.據(jù)統(tǒng)計,受特大臺風(fēng)“羅莎”影響,杭州8個縣市區(qū)洪澇面積達82198hm2,受災(zāi)人口超過21萬人,直接經(jīng)濟損失3.646億元.2城市洪水災(zāi)害的原因2.1生態(tài)環(huán)境因素的影響隨著社會的發(fā)展,人類不斷向城市集中.隨著大都市化的進程,不僅城市熱島等氣候發(fā)生變化,更明顯的是城區(qū)土地的利用方式發(fā)生了根本的改變.如清除樹木、平整土地,建造房屋街道以及整治排水河道,興建排水管網(wǎng)等,改變了城市及其周圍的水系生態(tài)環(huán)境,直接影響了當(dāng)?shù)氐挠旰閺搅餍纬蓷l件.人類的各種生產(chǎn)、生活活動極大地干擾,破壞了原有的水系循環(huán),都市化的快速進程使城市水文生態(tài)失去平衡,導(dǎo)致周圍環(huán)境發(fā)生巨大的改變,這些人為因素引起的生態(tài)環(huán)境破壞是導(dǎo)致城市內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)的根本原因,見圖1.2.1.1城市用地規(guī)模預(yù)測建國以來,杭州的經(jīng)濟發(fā)展很快,人口急劇增長,特別是進入20世紀90年代后期,經(jīng)濟出現(xiàn)高速度、超常規(guī)、跳躍式發(fā)展,城市范圍也隨之快速擴大,環(huán)境更趨復(fù)雜.城市面積由1984年的58.3km2增加到2007年的256.53km2(指中心城區(qū),蕭山、余杭除外),25年時間里,城區(qū)面積增加了將近4.5倍.預(yù)計到2020年,杭州市區(qū)城市用地規(guī)模將達到452.99km2,城市人口445萬;其中中心城區(qū)城市用地規(guī)模將達369.92km2,城市人口370萬.應(yīng)該說杭州的城市化進程是相當(dāng)驚人的.2.1.2城市中的雨水下墊層城市化后,地表等下墊層硬質(zhì)化的不透水面積、滯水空間、排水管網(wǎng)和河道特征等方面發(fā)生人為改變,使地表徑流量、匯流時間、調(diào)節(jié)容量及河道水位等產(chǎn)匯流參數(shù)也隨之發(fā)生改變.暴雨過程中,超過截流和填洼(滯留)的雨量,會在地面匯成徑流進入地下排水管網(wǎng),或排水渠道,最后進入河流.大量天然流域在短時間內(nèi)發(fā)生劇變,原有植被和土壤被不透水面替代,作為天然調(diào)蓄系統(tǒng)的池塘、濕地被現(xiàn)代化的推土機推平,代之以地下排水管網(wǎng).城市化后的下墊層相對于天然下墊層有兩個特點:(1)地表徑流量增加.城市化后大量天然可滲地面成為不透水的硬質(zhì)地表面,造成地表徑流系數(shù)變大.也就是說:降雨后原本可以被自然地面吸收、滲透的“損失水量”大大減少,見表1,大部分雨水轉(zhuǎn)化為地表徑流.以杭州為例,由于城市化區(qū)域的迅速擴大,地表徑流系數(shù)明顯變大,1995-1997年雨期徑流系數(shù)3年平均值為0.62,最大次降雨徑流系數(shù)達0.82,加上杭州市中心城區(qū)面積擴大近4.5倍,等于說在同等降雨強度下,地表徑流量已經(jīng)增大到90年代的4倍多了.(2)匯流時間縮短.與天然的下墊層相比,硬質(zhì)化后的人工下墊層(建筑頂部、地表)粗糙度要小得多(見表2),這就使得降雨后的地面匯流時間縮短;此外,城市為了迅速排走地表雨水,保證城市公共設(shè)施在降雨時和降雨后能盡快恢復(fù)正常功能而必然追求雨水管道網(wǎng)的日益完善化,這就更加速了雨水向各條內(nèi)河的匯集,促使了高峰流量在短時間內(nèi)形成,對低洼地帶造成了更大的壓力.此外,近年來各地城市為了治理環(huán)境積極整治河道,采取了截彎取直,縮小河道斷面,變自然坡面為渠道式垂直砌石護坡,甚至采用河口棚蓋的方法“回收”寸金寸土搞開發(fā)利用;與天然生態(tài)河道相比,河岸邊界粗糙度減小,河槽蓄水量減少,且匯流速度明顯加快,導(dǎo)致主干河道的洪峰流量增大.2.1.3藥巖人工濕地的建立我國長期來缺乏對土地利用的生態(tài)環(huán)境保護控制與管理,城市規(guī)劃、土管部門僅重視土地的總量控制,較少考慮土地的生態(tài)環(huán)境功能以及土地利用的合理性,城市防洪沒有像城市其它基礎(chǔ)設(shè)施那樣被重視.人們不顧及低洼地區(qū)特殊地理位置下容易遭受洪澇災(zāi)害的可能性,擠占河道、池塘、水田等濕地,致使城市部分內(nèi)河消失,大量滯洪空間被填為平地,降低了滯蓄容量,抬高了河道湖泊水位,使本來就不適宜作為住宅開發(fā)的低洼濕地變成大片城建區(qū).城市的雨水調(diào)蓄能力大大降低,增加了排入河道的洪峰流量,擴大了洪災(zāi)范圍,延長了洪水歷時.原杭州市區(qū)的土地面積狹小,城市用地緊張,而杭州地區(qū)的地勢特點是南高(山地)北低,地面平均落差在3m左右,西、北、東部擁有大片低洼濕地,它是調(diào)節(jié)杭城水文、氣候的重要生態(tài)“綠肺”.可是在城市化迅猛發(fā)展的近10多年中,大量河道、池塘、水田等濕地已被改變?yōu)榉康禺a(chǎn)開發(fā)區(qū);下城區(qū)(北部)潮鳴地區(qū)20世紀80年代以來約有70多個水塘被填,損失蓄水容量約18萬m3,增加了排水負荷.再如地處西北部的古蕩、蔣村地區(qū)原本是杭州最低洼的濕地生態(tài)區(qū)域,擁有數(shù)百個大小連片的池塘群及多條與運河相連的小河,是攔蓄西部山脈徑流的調(diào)蓄水庫,起到截流和填洼等雨水滯留作用,也是杭城主要的產(chǎn)魚區(qū).為了保護先前那種蘆葦花飄百里香的水鄉(xiāng)景觀,2003年9月,原蔣村地區(qū)實施了西溪濕地綜合保護一期工程,開發(fā)了西溪國家濕地公園.但為了保證景觀水位的需要,該地區(qū)原先設(shè)置的許多排澇閘站被紛紛拆除,水位被人為的長期抬高,愈發(fā)加大了該地區(qū)的內(nèi)澇問題.隨著西溪濕地的開發(fā),目前該地區(qū)都變成了市街區(qū),新建了大片住宅.但防洪標準普遍偏低,小和山高教區(qū)和留下鎮(zhèn)的防洪標準目前只有5年一遇,未達到20年一遇的統(tǒng)一標準,這也正是造成此次臺風(fēng)“羅莎”對城西造成巨大影響的直接原因.2.1.4地下水開采量過大導(dǎo)致地面沉降,城市對于污染嚴重由于城市大量下墊面硬質(zhì)化與管網(wǎng)排水化,使城市的降雨量發(fā)生再分配:原本滲入地下的雨水大部分轉(zhuǎn)為徑流排除,使城市地下水大大減少,然而,與此相反的是:由于地表水受到越來越嚴重的污染,人們不得不轉(zhuǎn)向地下水,而且是無計劃無節(jié)制地開采,雨水滲透量的減少與過度開采導(dǎo)致地下水位下降,地面不斷下沉.如嘉興市40多年來,地面沉降累計達81.4cm,其周圍城鎮(zhèn)如海寧、桐鄉(xiāng)、海鹽、嘉善等地面沉降也均大于50cm,沉降總面積達2000多km2,與蘇州、無錫、常州、上海形成一個巨型沉降區(qū),嚴重的地基沉降使城市低洼地段擴大,也使城市對外河的防洪設(shè)施功能降低,反過來又加劇了水澇災(zāi)害的嚴重性.2.2城市主要水源和河流、湖泊、水庫等部門管理的問題城市區(qū)域內(nèi)的各條河道往往是一個大流域系統(tǒng)的子系統(tǒng),由于人工水循環(huán)系統(tǒng)的加入,使得與外圍江河水域連接在一起成為相互連帶的整體.城市附近較大的江、河、湖泊、水庫通常是城市主要水源,也為區(qū)域滯洪排泄提供場所.城市的防洪、排澇、供水和建設(shè)需要統(tǒng)一規(guī)劃,統(tǒng)籌兼顧,但分割的部門管理造成諸多矛盾.如杭州的城市防洪、城區(qū)(繞城公路圈內(nèi))河道管理、城市供水歸城建部門;水資源管理、城郊(繞城公路圈外)防洪、河道管理歸水利部門,矛盾很多.部門矛盾,城鄉(xiāng)矛盾,導(dǎo)致顧此失彼,很難做到統(tǒng)籌兼顧,使河道水系發(fā)生水量失衡,水位失調(diào),導(dǎo)致災(zāi)害嚴重化,極不利于城市水利的可持續(xù)發(fā)展.2.2.1長江下游泥沙成為水利工程的主要污染源由于歷史的原因,我國的林木資源受到較大的破壞,改革開放后,農(nóng)村山林權(quán)分配到戶,林木資源繼續(xù)遭受破壞,使江河湖泊淤積日趨嚴重.長江上游的水土流失不僅影響長江本身的泄洪,而且由于錢塘江不斷向上游延伸,強大潮水的作用使長江口泥沙被遷移到錢塘江中下游,加上錢塘江上游某些發(fā)源地如常山等地,至今還在搞地下伐木場,也導(dǎo)致水土流失,致使錢塘江下游泥沙淤積達1m多,河床抬高,行洪、蓄洪的能力大大降低,形成了“小流量、高水位”的現(xiàn)象.2.2.2．水流的充放電近十幾年來,杭州錢塘江水面被大量擠占壓縮,行洪的灘地上圍墾造田達3.33萬km2,錢塘江中下游河口斷面幾經(jīng)變遷現(xiàn)只有原河道寬的1/4,水面寬度僅為杭州灣錢塘江入?？趯挾鹊?/10,只要潮水一來,就導(dǎo)致河水水位顯著抬高,使潮汐的消能距離不斷向上游延伸、推進,且潮水的頂托強度也增大;加上上游下泄流量因河道變窄受阻提高水位,洪水位高出兩岸地面數(shù)米形成“懸河”,致使杭州城市內(nèi)沿江地段雨水向外渲泄困難而成災(zāi).杭州的1997年“7.10”暴雨期間,沿江復(fù)興地區(qū)山坡陡峭,雨水匯集迅速,加上腹地原有大量水塘被填埋,濱江大道建設(shè)抬高了原河岸地面高程,而雨水出口又被不斷涌高的江水堵塞,使雨水集積,倒灌而導(dǎo)致嚴重澇災(zāi).2.2.3運河水系河流近年來,我國的大部分城市內(nèi)河水質(zhì)污染嚴重.運河水系干流86.9%的為V類水質(zhì),杭州段局部還劣于V類,西湖水質(zhì)也一直在V類.市政府為短時間內(nèi)改變污染嚴重狀況采用從錢塘江引水稀釋的方法.僅西湖引水每天達30萬m3,排水直通運河;為改善運河水質(zhì),從2000年6月開始每周由三堡船閘從錢塘江配水2次,每次2天(36h)流量為30m3/s,大量江水流入運河水系;同年,杭州城區(qū)實施河道配水,從運河取水,流經(jīng)上塘河、備塘河、和睦港,于七堡翻水站匯入錢塘江,年配水2億m3(配水前,運河常水位為3.00m,上塘河水系水位4.60m;配水后,運河常水位升至3.20m,上塘河水系水位升至5.40m,按吳淞標高).3套配水循環(huán)系統(tǒng),打破了自然的水系平衡,這也是導(dǎo)致今年“10.8”澇災(zāi)的原因之一.此外,由于內(nèi)河水質(zhì)惡化已基本喪失飲用功能,于是,杭城90%以上的飲用水來自錢塘江,而經(jīng)過處理由泵站排回江中的城市排水大約只有其中的50%,即還有近一半的“外來水”通過城市內(nèi)部人工循環(huán)系統(tǒng)的排水管網(wǎng)進入內(nèi)河水系.這樣,內(nèi)外水系原有的水文系統(tǒng)基本失衡,運河的雨洪調(diào)節(jié)容量大大減少.3防洪措施城市備災(zāi)3.1注重對可滲性地面的應(yīng)用近年來,許多發(fā)達國家在遭受與我國同樣問題后,痛定思痛,積極探索城市暴雨管理系統(tǒng)與科學(xué)的生態(tài)保護、改善的技術(shù)方法:如生態(tài)規(guī)劃,在開發(fā)建設(shè)期評價土地利用的適宜性;城區(qū)擴建(特別是居住區(qū))盡量選址于不受或不易受到洪水襲擊的地方,保護低洼濕地等地表水涵養(yǎng)區(qū);正確對待河道灘地綜合利用泄洪空間(如:作綠地、運動場、公園、停車場,甚至有的利用來做污水處理場);城市地表盡量采用可滲性地面(如停車場、廣場等),提倡采用滲渠,滲溝,設(shè)法降低道路兩旁綠地及市區(qū)公園等公共空地的地面標高,以吸收滯留周圍徑流.日本近年來在城市防澇減災(zāi)方面的經(jīng)驗值得借鑒:有關(guān)部門從生態(tài)系統(tǒng)客觀規(guī)律及其整體性原則出發(fā),科學(xué)調(diào)度,強化流域整體管理;為防止“懸河”導(dǎo)致的城市排水不暢.一改過去光靠增高河堤來“擋洪”的傳統(tǒng)方法,對城市外河設(shè)置越水低壩與專門的疏水通道,設(shè)置雨洪調(diào)蓄用的池塘群、滯洪區(qū),為達到“疏水、排水、蓄水、玩水、用水”等綜合目的,積極恢復(fù)原有城市,特別是居住區(qū)(河道),既增加了排水抗洪能力又提高了城市居住環(huán)境的親水性與情趣性.在新開發(fā)住宅區(qū)還利用人工景觀水池、小河、兒童游戲場與游泳池作為城市雨洪調(diào)節(jié)設(shè)施來削減排向河道的洪峰流量.為了維護城市生態(tài)環(huán)境,日本政府還要求開發(fā)商對大型建筑物必須設(shè)置地下雨水調(diào)節(jié)池,以滯留儲存因地表硬質(zhì)化(屋面、地面)產(chǎn)生的多余徑流量.東京近年來也在市區(qū)開挖了約30km的地下河道,用來調(diào)蓄雨水.政府用優(yōu)惠政策鼓勵各建筑業(yè)主利用這些雨水作為建筑物、區(qū)域內(nèi)雜用水的水源,用于衛(wèi)生、綠化、消防、小區(qū)景觀等用水.既可減少暴雨產(chǎn)生的排水與徑流,改善城市水文生態(tài)系統(tǒng),減少水澇災(zāi)害,又能達到節(jié)約水資源、保護環(huán)境的目的(見圖2).3.2透《設(shè)計》的設(shè)計城市防洪排澇工程體系的規(guī)劃要與城市發(fā)展規(guī)劃相結(jié)合,形成雨、污分流系統(tǒng),在保障生命安全的前提下,合理選擇防洪標準,適度承受一定的風(fēng)險,以綜合治水帶動城市功能、環(huán)境、景觀的改善.采取各種雨水滲透與雨水蓄滯措施,以立法形式要求新建、改建小區(qū)必須設(shè)置相應(yīng)容積的雨水調(diào)節(jié)池,改變讓雨水盡快排入河道的傳統(tǒng)思路.調(diào)節(jié)池中儲存的雨水可在洪峰過后排入河道,或作為綠地澆灌和城市清潔等用水.對擴大行蓄洪能力之后仍可能泛濫的洪水,減災(zāi)要靠平時的防災(zāi)準備與應(yīng)急時的警報、避難系統(tǒng).為此,需要建設(shè)防災(zāi)減災(zāi)信息系統(tǒng),對水災(zāi)風(fēng)險進行評估,以風(fēng)險圖的形式向社會公布評估的信息,以便采取必要的防范措施.進一步健全水災(zāi)應(yīng)急管理體系,科學(xué)制定防汛應(yīng)急預(yù)案;由于應(yīng)急預(yù)案的實施需要短期緊急調(diào)用大量人力、物力、財力,因此需要以立法的形式明確相關(guān)單位的責(zé)任義務(wù)與協(xié)調(diào)機制,以及應(yīng)急預(yù)案的啟動程序.3.