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防内涝,城市排水系统如何“未雨绸缪”?

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出品|网易新闻

导语:自7月17日以来,河南遭遇的极端强降雨,引发的洪灾牵动了全国人民的心。根据国家自然灾害灾情管理系统统计,截至28日12时,此轮强降雨造成河南全省1366.43万人受灾,73人因灾遇难。由于遭遇罕见持续强降雨,郑州市区等河南多个城乡县出现严重内涝,对人民生命、财产安全造成了极大威胁。


郑州市区内涝 图源:搜狐网

在这千年一遇的极端天气面前,城市排水系统基本无能为力,但随着极端天气的频繁出现,城市治理者也需要“未雨绸缪”,提高城市排水能力。城市排水系统工程究竟是怎样起作用,如何才能高效排水呢?让我们一起来看一看。

-可持续建设排水系统

其实,城市排水历史悠久。

战国时期的城市中,已有陶制的排水沟渠,称“陶窦”。上世纪80年发掘的平粮台古城遗址,就发现了迄今为止中国最早的城市排水系统。早在900年前,南方小城赣州已经建成了一条与巴黎下水道等量齐观的地下水道长龙,至今还承担着10万人口的排水功能。明清北京城,就有了比较完整的排水沟渠系统。1923年建成的上海北区污水处理厂,拉开了中国近代污水处理的序幕。


平粮台古城遗址的排水管道 图源:https://new.qq.com/omn/20210721/20210721A06SDE00.html

新中国成立后,城市排水工程建设得到了长足发展。特别是近十年来,中国城市污水年处理量持续攀升,污水处理效率不断提高。2019年污水年处理量突破500亿立方米,污水处理率提高至96.8%。2019年城市和县城污水处理能力超过2.1亿立方米/日,污水管网长度达57万公里。截至2020年底,全国地级及以上城市2914个黑臭水体消除比例达到98.2%。目前,我国污水处理设施的基础建设已经基本完成,污水排放量与末端处理设施能力的矛盾已得到缓解,且污水处理设施留有余量。


排水系统 图源:机电人脉

可持续建设排水系统将成为主流。污水处理设施的建设由阶梯式的快速增长模式,转变为随城市人口变化与城市建设而变化的可持续发展模式。而城市水环境污染治理的主要方向已经转变为解决管网问题与水环境治理现状之间的矛盾。管网规模不足、混接问题严重、地下水入渗、合流制溢流、调蓄建设不足是未来排水系统应该解决的主要问题。同时,继续加大排水基础设施尤其是雨水基础设施的投资力度,仍是十分必要的。

-排水体制要选择好

基本排水体制分为合流制和分流制,这两种机制各有其优缺点。


新中国成立初期,全国只有少数城市建设了排水工程设施,主要采用直排式的合流制排水体制,部分城市新建排水系统仍然选择合流制排水体制。


直排式合流制排水系统 图源:https://www.sohu.com/a/410051559_649223

20世纪80年代与90年代,长期雨污合流直排使城市水环境受到严重污染,多个城市开始实施排水系统的截污改造工程,将直排式合流制排水系统改造为截流式合流制排水系统。


完善的截流式合流制排水系统示意 图源:https://www.sohu.com/a/410051559_649223

在1987年《室外排水设计规范》(GB/J14-87)中,开始提出城市新建城区宜采用分流制排水体制。昆明、南京、广州、北京、武汉等许多城市,多年前便陆续开展了局部或大范围的“合改分” 工程。但彻底的“合改分”始终面临许多难题,既包括技术问题,也包括“非技术”问题,而且往往后者更难解决。

由于水污染治理的压力和雨污分流的艰难,部分城市暂时放弃了完全实施“合改分”的策略,开展了针对合流制排水系统溢流污染控制的实践。上海市在2003年启动的苏州河整治二期工程中开始建设合流制溢流调蓄池,2017年又进一步开展了深层调蓄隧道试验段的建设,2019年提出了综合的溢流控制方案。部分城市还结合海绵城市建设、老旧小区改造等机遇,对建成区实施低影响开发改造,通过绿色与灰色基础设施共同减少溢流总量。

近年来,欧美、日本等发达国家也并非完全采用分流体制。而是随着城市发展,因地制宜不断完善排水系统。

-“海绵城市”不可缺

为了对传统排水系统进行“减负”和补充,应对环境变化和雨水带来的自然灾害,我国在2012年提出“海绵城市”概念。海绵城市,是新一代城市雨洪管理概念,是指城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对等方面具有良好的弹性,也可称之为“水弹性城市”。


图源:http://sd.sina.com.cn/bz/news/2018-08-13/city-bz-ihhqtawx8137832.shtml

2013年12月,习近平总书记在《中央城镇化工作会议》的讲话中强调:“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,建设自然存积、自然渗透、自然净化的海绵城市”。建设“海绵城市”并不是推倒重来,取代传统的排水系统,而是最大程度地发挥城市本身的作用。

雨水是一种十分重要的资源,将雨水排走是一种资源浪费。解决城市内涝问题应转变传统的思路,建立低影响排水治涝思路,构建一套合理规划、源头控制、强化下渗、蓄排结合、科学管理的内涝综合应对体系,进而建设“海绵城市”。

-受纳水体容纳能力要大

以武汉为例。2016年7月初,武汉暴雨内涝。有分析说,对比武汉湖泊资源各项价值可知,城市湖泊资源的水文调节价值与溢出效应价值突出。也就是说,那年武汉内涝原因主要在于湖泊的减少。事实上,1973年,武汉市辖区内的湖泊水域面积为1170.84km2,到了2015年,武汉市辖区内的湖泊水域面积为856.27km2,42年间减少了314.57km2。总的来说,人口增长与城镇化进程加速导致人水争地压力加大,是武汉市湖泊水域面积变化的主要原因。

再以开封为例。老城区有五个湖,吸收了本次强降水中大量前期降水,使地表短时存水一直不高,内涝发展得以延缓,这与郑州老城区十分钟暴涨30cm形成了鲜明对比。

-城市建设强度要适当

近年来城市开发特点是高强度、高密度。要避免内涝,就应适当推行低密度开发,城市形态尽量舒展。特别是需要给河流以空间,给雨水以空间。从2000年开始,荷兰政府在莱茵河下游沿岸挑选了34个易受洪灾的市镇实施“还地于河”的规划,就体现了这样的思维。

-防护设施要冗余、超前

内涝不仅源于人类发展,更源于自然灾害。所以,内涝防护设施建设必须有冗余,并且超前。加强应急措施建设,将是长期任务。

马仕朗大坝,位于鹿特丹新航道的西端,临近荷兰之钩,传说用于保卫荷兰永远不再遭受海洋的威胁。始建于1991年,于1996年5月正式启动。它的建成完成了当今世界上最大最成功的海洋防护网络,三角洲工程。

1992年开始,日本政府在东京西北方向的埼玉县开始修建一座宛如“地下宫殿”般的暴雨排水系统,预防东京地区免受水灾的侵袭;这套排水系统无比庞大,由一连串混凝土立坑组成,每个混凝土立坑有65米高、32米宽,在地下50米深处,由6.3公里长的隧道串接而成;此外还有一座巨型调压水槽,总贮水量为6.7万m3。


图源:http://www.360doc.com/content/12/0728/00/2198695_226924351.shtml

-管道管径要足够大?

一般想法是,要想排水更多,管径就应不断增大。

但是,管道的管径不可能无限增大。管道强度不支持无限放大管径,都有上限存在,目前钢筋混凝土管最大管径是4米。即使有足够大的管道,也不一定有空间放置,道路下面铺设了很多种管道,不同管道之间在水平方向和垂直方向都有最小间距要求,而且为了便于维修,一般还要把主行车道让开。最重要的是,经济因素限制了排水管径。管道越粗花钱就越多。提升设计标准,设计流量翻倍,管径就要扩大50%。


法国下水道 图源:凤凰网

-提升排水运营管理水平

无数排水问题的经验教训告诉我们,雨洪管理的最终效果很大程度上,依赖于对排水设施长期有效的运营维护以及管理水平。

今后,应有效提升排水运营水平,坚定排水管网维护管理的专业化运营,丰富管网维护的内涵?;铣鞘信抛展芾碜试?,形成管理合力,完善应对机制,加强信息化建设,构建城市排渍综合调度体系。在预报预警方面下功夫,提前让老百姓知道要下大暴雨,有可能发生洪灾,尽可能少出门,做好防范措施。通过灾害教育、灾害演练、完善应急预案等方式来综合提高我们自身的抵抗能力。加大预演预案工作,包括提升和加强不同部门的应对演练,让我们遇到问题时有准备、有行动,并将生命和财产损失降至最低。

结语:

习近平总书记指出,“城市管理应该像绣花一样精细”。从长期看,要采取更多有效、可行、科学措施,高效治理城市排水。同时要广泛宣传教育,增强老百姓关于雨洪灾害的防范意识和常识。

参考文献:

-北京商报,连线亲历者、对话城市排水专家,共赴暴雨下的城市治理之考,凤凰新闻号,2021年7月21日

-全国能源信息平台,中国城市合流制及相关排水系统的主要特征,百家号,2020年7月

-缪雯纬,城市湖泊资源价值评估与?;げ呗匝芯俊晕浜褐行某乔?,华中科技大学硕士论文,2019年5月

-解读有趣的历史,日本东京地下排水系统:全球最先进,被誉为“地下神殿”,效果惊人,百家号,2019年10月

-北京商报,暴雨下的城市治理之考,百家号,2021年7月

-韦伯咨询,2021年中国污水处理行业专题调研与深度分析报告,中国水网,2021年7月

-邢玉坤等,我国城市排水系统现状、问题与发展建议,中国给水排水,2020年5月

-耿潇,城市雨水基础设施维护运营管理研究,北京建筑大学硕士论文,2017年6月

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