同衡总师说
清华同衡总师团队由来自规划、遗产、园林、旅游、市政、交通、照明、公共安全、建筑等多个专业领域的技术带头人组成。“同衡总师说”是一档同衡总师沙龙活动,汇集总师智慧,碰撞思想火花,聚焦社会热点,畅谈城乡百态。
今年6月以来,全国共有四百多条河流发生超警以上洪水,南方地区连日暴雨,多处发生洪涝灾害,长江、黄河上游、珠江流域的西江北江、太湖地区尤为严重。7月中旬,安徽多地也已沦陷,各地区上调响应级别,防汛形势严峻。目前全国有3873万人次受灾,洪涝造成了巨大的生命财产损失和严重的社会影响。水和城的关系十分紧密,水带来的灾害也是城市要面对的重大考验,本期同衡总师说聚焦的主题是“水淹七军——水灾与城市”。
参加总师介绍
袁 牧:
总规划师、副院长兼风景园林研究中心主任
中国城市规划学会理事、城市设计学委会副主任委员、山地城乡规划学委会委员
住建部城乡规划标准技术委员会委员
北京城市规划学会副理事长
盘古智库学术委员会委员
徐 健:
总建筑师
清控人居遗产研究院副院长
北京土木建筑学会理事
中国城市规划学会城市影像学术委员会委员
北京新街口街道责任规划师
李王锋:
副总规划师
清华大学战略环境评价研究中心副主任
北京清控人居环境研究院院长
董淑秋:
副总规划师、市政规划研究所所长
中国城市科学研究会生态城市研究专业委员会委员
中国城市规划学会工程规划学术委员会委员
王 健:
副总规划师、总体规划研究中心副主任
清华大学中国新型城镇化研究院特聘研究员
《小城镇建设》杂志编委会委员
图 1活动现场一(来源:同衡摄影协会/韩赋宁)
话题1. 流域与城市
人类从诞生的那一天起,就逐水而居,自古以来城市的选址,发展演变也和流域密切相关,从古代的农耕,水运,到现代的水利工程,河流为城市带来了无数便捷,但同时也产生了洪涝等自然灾害。在水灾频繁发生的状况下,城市规划与流域的关系值得重新思考。
董淑秋
洪灾主要是由于河道水位上涨超过堤防进入城区引发的。涝灾主要是由于地面径流进入排水管道后无法及时排除引起的。二者往往相伴而生,相互影响。当洪水来临河道水位上涨,造成排水管道顶托,管道内的雨水无法顺畅排出,积满溢出地面造成城市内涝。这也是城市内涝的主要成因。
图 2 城市洪涝灾害成因分析图(来源:同衡市政所)
剖析城市发生洪涝的原因,一方面由于全球气候变暖,近些年降雨偏多可能性偏大,暴雨灾害呈现复杂、多变、突发的态势。另一方面由于森林被破坏,造成水土流失、河道泥沙堆积,抬高河床;城市建设挤占河道用地,水路越来越窄;围垦,填埋天然坑塘,降低了系统调蓄能力。多方面原因造成我国汛期频发洪涝灾害。
李王锋
洪和涝有关联,但也有区别。在传统意义上,洪是大区域范围内的水利性质的灾害,和城市的基础设施关系不大,涝和城市基础设施有直接的关联。有洪一定会有涝,但有涝不一定会有洪。城市里和涝相关的大部分被称为内涝,人口聚集的地方内涝灾害大,所以村镇里很少会有涝。在预防形式上,洪和涝的主管部门不同,洪的设防等级更高,同处于一条江上的大城市一般设防等级会很高,修建的堤坝很高,但农村的防护就很低,这就是分洪的问题。
图 3 2020年6月29日三峡大坝开闸泄洪(来源:新华社)
最近长江流域的洪涝问题很严重,现在长江上的大型水库有200多个,中小型水库有两三千,基本实现人工调控。对于武汉这样的大城市来说,洪的问题不是很严重,真正的大洪水来临时,会通过分洪到农村地区或其他中小型城市。但由于外面水位高,城市内地下水和降水排不出去,会引起内涝。武汉以前叫千湖之城,但现在只有一百多个湖,城市里最容易发生内涝的地方,就是原本是湖的土地,因为自然有一套洪水调蓄系统,湖泊就是天然蓄水的地方,城市开发后地势肯定不如周边高,就会容易涝。以前的规划建设在填湖方面就是哪里好填填哪里,这样占用了天然的行泄通道,未来的城市规划建设应该讲究留白,和自然共处,把生态保护红线和生态空间识别出来、保留下来,这可能是应对自然灾害最好的办法。
图 4 本季度武汉湖泊预警图(来源:江湖网)
从文献上来看,未来可能发生雨带北移,这是一个不均衡的过程。目前来看华北地区降水增多的趋势很不明显,西北地区降水会明显增多一些,这是一个复杂交错的气候变化。以北方自身的条件来说,应该不会面临和南方同样的洪涝问题。但在北方以山洪和降水增多造成的其他地质灾害可能会增多。
袁牧
中国几乎所有城市都发生过或多或少的水灾,包括我们认为的极其干旱的新疆。新疆的城市都围绕着两个盆地,分布在山脚之下,虽然十分干旱,绿洲稀少,但其实经常遭遇水灾。春季如果出现突然变暖的情况,雪山上的融水沿着河流漫滩式地冲下来,再加上戈壁和沙漠渗水性极差,就会形成巨大的洪涝灾害。
关于治理洪涝,早在大禹治水的时候,方法就不是去防和堵,而是去疏水。但我们的城市规划中面对雨洪时的措施,很少有疏的,大多都是靠堵和防,例如武汉和长江。其实在四川的一些小镇中,建筑的一楼就是为了泄洪设计的,每年到了发洪水的季节,人们就把东西搬到楼上去,陆运变成了水运,等几周后洪水流走再搬下来,屋子基本完好无缺。如果城市能做到这样自然疏导洪涝,会比堵和防有效的多。
图 5 防潮防洪的干栏式建筑(来源:Jos Dielis)
王健
流域与城市的关系,是人与自然关系的一个典型缩影,是一个人与自然接触最紧密、冲突最激烈而又能达成一定协调平衡的发展史。人逐水而居,水往往会带来沃野、良田,丰富的产出促成交换的需求、运输的需求,依托港口码头形成了市场,人口不断在此集聚形成城市,而城市则又对饮水保障、雨污排放、洪涝防范、河道水运等提出了更高的要求。城与水的关系,基本上都是围绕着水资源利用和水安全防治这两个主体内容展开的。面对水资源和水安全问题,不应该是割裂处理的,结合起来形成综合治理和综合利用才是更高级的做法,四川都江堰、杭州西湖等等,历史留下非常多的出色案例都依旧值得我们学习和思考。
从另一个角度看,城市对于流域来说只是一个很小的局部,是一个点。在特殊水患时期,面对城市自身难以解决的防洪问题,则要通过流域的综合治理来解决,流域中的水库体系调蓄安排、蓄滞洪区系统启动等都会为城市安全发挥保驾护航的作用。流域水患问题非常复杂,应对策略也必然是一个非常复杂的系统工程。
话题2. 水灾与城市基础设施
城市内部面临洪涝灾害时,基础设施的运作至关重要,市政工程和非工程性措施的建设和灾害来临时城市的安全问题息息相关。
我国在2010年之前,城市建设只有一套雨水排除系统,雨水管道大多采用重现期为半年至一年一遇建设标准。那是因为建国之初及改革开放之初,我国国力有限,地方政府“重地上、轻地下”,基础设施建设投资不足,造成雨水工程建设标准偏低。面对超标降雨时,由于城市雨水管网建设标准低,且城市缺乏大排水系统,易造成内涝风险。
图 6 2012年北京市西郊雨洪调蓄工程(来源:千龙网记者宋鹏飞)
习总书记提出建设“自然积存、自然渗透、自然净化”的海绵城市,通过海绵城市建设,补齐排水设施短板,实现城市小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解。当城市发生大概率降雨事件时,即重现期是半年以下的小雨,采取源头减排的方式,通过采用低势绿地,透水铺装等低影响开发措施,将雨水全部吸纳。发生重现期为一年至五年一遇的降雨时,通过城市的雨水管道系统有组织排水。发生重现期超过五年一遇至城市内涝防治标准对应的降雨时,通过由地势较低的水体、绿地形成的调蓄空间以及由城市河道、市政道路、连续绿化带等形成的行泄通道组成的大排水系统调蓄及排除涝水。当降雨达到暴雨乃至特大暴雨时,以上三套工程体系已不能满足城市雨水排水要求时,则需采取非工程性措施有效应对;制定应急预案,加强抢险队伍建设;完善水情监测及水利调度体系;建立健全防御暴雨灾害警报服务体系;增强公众防御暴雨涝灾意识。通过采取非工程措施,有效应对暴雨乃至特大暴雨,减轻人民生命及财产损失。
排水系统可以分大、中、小三套体系,大排水其实就是大的行泄通道,河流、洼地、天然湿地为主,与防洪密切相关,天然、生态化的大排水体系和城市发展可以很好的融合。中排水是传统的市政排水系统,包括提升标准后的调蓄池、综合管廊等。小排水是地块层面的低影响开发(LID)和海绵城市,减缓对中排水和大排水的冲击,结合地块开发来做。目前大排水体系损失较大,中排水体系不完善,这是解决洪涝的关键,大部分城市暂时不能把精力放到解决小排水体系上,成本效益不佳。
图 7 长江中下游干流全线超警(来源:人民日报)
千万人口的超大型城市的基础设施标准会略高一些,但对于中等或二三线城市来说,由于投资有限,规划和实际建设时的基础设施防灾等级并不高。以排涝排洪为例,规划时可以按照30年一遇的降水标准考量,但最终建设时又变成20、甚至10年一遇的标准,当实际发生重大事件时就会出现防备不当的情况,造成巨大的损失。这些状况并不是完全是规划的问题,我国城市的建设偏向公司化运营,过于看重当下利益,而忽略长远的考量,再加上管理者任期时间短,不会在城市基建上做长期投资,城市基础设施的标准就会很低。
面对城市水灾,应该加强两方面的系统性应对。一方面是建立监测预警和应急处理系统,保障对可能的灾害有预报和预警,有高效决策和指挥、有跨部门、跨地区的整体协调调度,有执行情况及时反馈,事后还有总结反思。另一方面是强化工程技术解决方式的系统性,既包括城市雨洪外排的畅通保障、城市周边和内部的调蓄冗余能力提升,也包括城市排水管网运行能力的保障、机械故障的机动应对技术预案等,形成一个完整的系统解决方案。
话题3. 台风和危机事件的应对
中国有南方沿海城市经常面临台风和由台风引起的洪水灾害。在发生突发性自然灾害时城市应该怎样面对,平时需要哪些准备,是城市规划必不可少的内容。
徐健
去年9月,浙江临海市遭遇了台风利马奇的袭击。其实在台风来临的时候,临海城内洪涝并没有那么严重,但它的上游有两个水库,水库放水时没有通知到城里,临海老城对这次特大台风的危险性估计不足,上游的洪水泄了下来,导致整个城都被淹。很多商业街的一层全部被淹,街道上一片狼藉,灾难过后食品水电的供应也存在很多问题,给居民生活带来了很大的影响。
图 8 遭遇台风利马奇后的临海市街道(来源:徐健)
我们的防灾应急体系,包括监测预警能力,平战结合的物资储备,居民的安全教育这些方面,都应该增强和完善。发生台风时预警是十分重要的,预警到位就有时间可以转移。此外,还要提高居民的危机安全意识,能够在灾难到来之前自救,而不仅是等待救援。所以这也是一次防灾意识的教育,很多临海城市处于台风影响区域,而且面临台风危险性很大,历年遭遇台风的时候没有发生大的事故,会让人放松警惕,一旦真正遇到百年不遇灾害的时候就会完全没有防备。
关于台风和洪水等自然危害的应对策略上除常规的工程措施外,非工程性措施的作用不可忽视。美国洪水保险计划是实施较为成功的非工程性措施,具有一定借鉴意义。20世纪美国饱受洪灾侵害,为降低救灾成本,规范洪泛区的用地建设,美国相继出台了《联邦洪水保险法》《洪水灾害防御法》,强制洪泛区内业主购买洪水保险,通过征收洪水保险费,增加土地开发成本,限制对洪泛区土地的过度开发和利用,从源头上进行减灾管理。同时利用保费收入减轻政府公共财政的压力。目前美国洪水保险已实现了收支平衡,通过美国洪水保险计划的实施,较大程度上降低了洪水的风险损失,提高洪泛区建设管理水平。
图 9 美国洪水保险计划各州投保人总数,截至2016年9月(来源:FEMA)
美国洪水保险计划并非完全禁止在洪泛区进行建设,而是利用科学的数据支撑合理建设。据洪泛区内洪水侵害程度的不同,绘制洪水地图,阻止土地无序开发利用,降低洪水的损失。此外美国洪水保险制度得以有效的实施离不开完善的法律法规保障体系。可以根据我国国情探索适宜我国的洪水保险计划。
台风频率越来越高,很多沿海城市都应该加强常态化应对的考虑。一方面在城市布局方面要保护好沿海防护林,保留充足的沿海自然保留地,让城市建设退到海拔更高、更安全的区域,同时强化应急避难场所和疏散通道的建设和管理。另一方面,应该提升相应的排水和建筑设计标准,增强对台风影响的适应性;比如建筑设计标准方面要考虑底层被淹情况的应对,考虑机械设备和电力供应设施强制在高层配建,博物馆等重要建筑强化预设防水闸门、强化内部防水隔离等标准要求,以及城市应急运输系统的防水设计标准提升等方面。
最后,总师们还进一步深入探讨了关于雨水带北移的问题、安全空间的规划,并对国内外城市的防洪排水体系等方面也开展了多视角的探讨,引发了与会者的共鸣。
秉承“家国天下,行稳致远”的企业精神,清华同衡联合清华大学中国新型城镇化研究院、清华大学城市治理与可持续发展研究院等清华大学智库机构,就分布式环境监测系统,城市应急管理系统等方面,向中央有关部门及北京市管理部门等,提供了及时、有效、专业的措施和长效机制建议,出色完成南宁、昆明、镇江、德阳、新乡等30多个市、县、区的多层次海绵城市或排涝专项规划项目,充分体现了清华同衡的社会责任和技术担当。
图 10 活动现场二(来源:同衡摄影协会/韩赋宁)
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编辑/排版|孙青
封面图设计 | 郑慧晴
组稿/整理 | 王雅轲
供稿 | 清华同衡 总工办
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