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城市地上空间防灾供需不匹配的解决方案

时间:2023-10-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:1.城市高强度建成区避难场所供需矛盾突出我国大城市避难场所资源普遍不足。在全球气候变化的背景下,武汉市极端降雨事件具有较大的不确定性。武汉市2016年6月30日20时至7月6日15时累计雨量574.1 mm,突破1991年7月5—11日7天内542.8 mm的记录。武汉市湖泊共计166个,水域总面积779 km2。武汉市6个分蓄洪区,有效容积122亿m3,可分蓄68亿m3。这是因为:武汉市湖泊的最高水位普遍在18.5~20.65 m。

城市地上空间防灾供需不匹配的解决方案

1.城市高强度建成区避难场所供需矛盾突出

我国大城市避难场所资源普遍不足。城市避难场所是近年才随着人们对灾害的逐步认识而新兴发展起来的几类用地和设施的总称,在过往城市老城区建设过程中并无疏散避难的要求。因此,以现在疏散避难场所的规划建设要求来衡量评价既有建成区的避难场所资源供给,一般均很难满足要求,尤其是高密度开发建设的大都市中心城区。以上海市为例,表1-1列出了各个区县可用作避难场所的公园绿地、大型体育场所以及学校操场等开敞空间用地(不含居住区绿地),以及2012年上海市统计年鉴中的各个区县常住人口,由此可大致计算人均避难场所用地面积,其中公园绿地可用作避难场所的面积按其总面积的40%计[3]。经计算可知,上海市中心城的黄浦区、闸北区、虹口区、杨浦区、普陀区、静安区等区人均有效避难面积严重不足,较上海市浦西人均避难面积标准2.5m2/人[4]的下限相差较多。如果将流动人口纳入,则中心城区避难场所的用地面积缺口将更大。

图1-1 2011年我国自然灾害直接经济损失分析

数据来源:壹基金救灾微博[5]

图1-2 2000—2016年我国自然灾害受灾人口与死亡和失踪人口统计分析

数据来源:国家民政部《民政事业发展统计公报》(2000—2016)。

图1-3 2000—2016年我国自然灾害受灾房屋倒塌统计分析

数据来源:国家民政部《民政事业发展统计公报》(2000—2016)。

图1-4 2000—2016年我国自然灾害受灾直接经济损失统计分析

数据来源:国家民政部《民政事业发展统计公报》(2000—2016)。

表1-1 2012年上海市各区县避难场所用地资源统计

(续表)

来源:①2011年上海市容和绿化管理局年报及2012年上海市统计年鉴。
②③参考上海市民防办避难场所普查资料。
④2012年上海市统计年鉴。

避难场所资源的需求量,依照国家标准《防灾避难场所设计规范》(GB 51143—2015),人均有效避难面积,固定避难场所短期为2.0 m2/人,中期为3.0 m2/人,长期为4.5 m2/人。考虑上海市中心城区浦西地区用地紧凑,取固定避难场所统一为2.5 m2/人。但该值仅为有效避难面积,包括人员宿住和配套应急设施,并不包括指挥、医疗卫生、物资储备及分发、专业救援队伍用地等。地震龙卷风等突发灾害发生时所有人口,不仅包含常住人口,而且包含短期居住人口、旅游停留人口、事发时经停人口等,都需要应急避难和临时安置,且因为短期居住人口主要集中于中心城区,这样使得上海市中心城区避难场所资源供给不足的几个区供需矛盾更加突出。

2.城市建成区无法快速排出降雨导致内涝

由于城市建设,改变地面高程及地表覆盖物的透水性态等,导致降水无法快速下渗、蓄滞,从而形成地表径流,产生内涝。以武汉市为例,2016—2017年发生了几次全局性内涝,分析导致内涝的主要原因如下:

(1)持续降雨,雨强和雨量大。在全球气候变化的背景下,武汉市极端降雨事件具有较大的不确定性。

武汉市2016年6月30日20时至7月6日15时累计雨量574.1 mm,突破1991年7月5—11日7天内542.8 mm的记录。6月1日至7月6日,武汉降水量达932.6 mm,比1998年6月至8月的总降水量多64.6 mm。7月6日降雨量累计达到220.3 mm,最大小时降雨量40.1 mm,如图1-5所示。持续的超强降雨与长江高水位耦合在一起,加剧了洪涝灾害。

图1-5 武汉市2016年7月6日降雨强度

(2)调蓄容量相对减小,不利于调蓄纳洪。(www.xing528.com)

武汉市湖泊共计166个,水域总面积779 km2。其中,中心城区38个湖泊,总面积156 km2。武汉市共有大、中、小型水库289座,总库容88 114万m3防洪总库容5 116万m3。武汉市6个分蓄洪区,有效容积122亿m3,可分蓄68亿m3

但是,近年来湖泊面积正不断缩小。如沙湖曾有近万亩,如今不足120亩;东湖减少了1 100亩;南湖、汤逊湖沿岸高楼林立,范湖消失。同时,湖泊可调蓄的容量有限,下垫面综合径流系数增大。汉口地区屋面、道路、广场等类型下垫面约占70.7%,中心城区综合径流系数达0.7。

(3)地形地貌平坦。

武汉城区地势低平,建成区高程21~24 m,湖塘地区高程19~22 m(黄海高程),基本都在常年洪水位以下。地形在30 m以上的区域主要分布在武昌和汉阳,以及武汉北部区域,如图1-6所示。为了防洪,将汉口、汉阳和武昌围合在三大保护圈内,汛期城区降雨只能通过泵站提升实现雨水外排。

(4)因洪水滞涝,泵站抽排不能解决内涝顽疾。

武汉洪涝同期交汇,依靠增加排涝泵站来解决涝水不切实际。这是因为:武汉市湖泊的最高水位普遍在18.5~20.65 m。当长江水位达到高水位27 m以上时,湖泊容量蓄满后,必须通过排涝泵站向长江抽排。一般排涝水量在长江主汛期,将抬高长江水位0.33~0.65 m。长江水位的抬高将增加整个长江流域,尤其是下游的防洪压力。因此,当长江水位达到29.73 m时,将禁止外排洪水。

(5)排水泵站抽排能力不足,管网输送能力不足,导致短时降雨形成地面滞水而内涝。

汉口常青系统和黄孝河系统、沿江系统存在重现期P<1的干管长度偏高,地下管网的排水能力不足;金银潭没有排涝泵站和地下管网;汉阳蔡甸东湖水系、河西、官莲湖、川江池、泛区的管网密度均偏低。如表1-2所列。

图1-6 武汉市城区地面高程分析示意图

表1-2 武汉市现有泵站和管网排水能力一览表

(续表)

(6)湖泊调蓄能力没有得到充分发挥。

汉口地区的湖泊调蓄深度最大仅为5.55 mm;汉阳和武昌地区的湖泊调蓄深度普遍较高,如烂泥湖达到205.25 mm,官莲湖为278.95 mm,汤逊湖的调蓄深度为168.64 mm,北湖为139.21 mm,如表1-3所列。

表1-3 武汉市排水分区现有湖泊调蓄能力一览表

(续表)

但是,城市雨污合流、初期雨水污染导致湖泊难以有效发挥调蓄功能。湖泊主要雨水闸口27处,其中约60%会在汛期出现由于污染而导致的开闸矛盾。在汛期,由于排口微污染状况而影响长江、汉江水源地取水难,造成主汛期来临之前排水水质污染不敢排,主汛期到来则内湖水位憋高,外排能力不足而不能排的矛盾。

(7)排口不足,泵站外排能力不足。

汤逊湖排水系统455 km2,只有汤逊湖排涝泵站一个出江口,抽排能力112.5 m3/s;北湖排水系统187 km2,也只有北湖排涝泵站一个出江口,抽排能力仅64 m3/s;梁子湖排水系统3 265 km2,没有出江口。如图1-7所示。

根据6月30日至7月6日的降雨量576.6 mm计算,汤逊湖水系总降雨量为2.59亿m3,北湖水系为1.06亿m3。综合径流系数按照0.7计算,径流量分别为1.83亿m3和0.75亿m3,北湖和汤逊湖的湖泊最大调蓄容量分别为0.261 4亿m3和0.767 3亿m3,泵站的抽排能力分别为0.387亿m3和0.680 4亿m3,北湖管网密度为0.63 km/km2,重现期P<1的管道长度占20%,汤逊湖管网密度0.85 km/km2,重现期P<1的干管长度占比80%,可以大概估算排水管线的调蓄容量分别为9.248万m3和7.59万m3

通过以上分析可以知道:如果充分发挥湖泊的调蓄能力,在原有的调蓄容量基础上,通过预降水位提高湖泊的调蓄容量,则理论上武汉城市大部分区域将不会出现滞水情况。但是由于湖泊受到外排能力限制、权属以及雨污混流不能直接排湖等问题的干扰,导致湖泊在汛期难以发挥应有的调蓄功能。实际上,由于现有雨水管网的输送能力低下,仅仅通过泵站的抽排来排除城区雨水,武汉城区大部分区域都将会出现内涝。可见,仅仅依靠地面空间和既有排水管网的排涝能力,极易受到种种限制而不能正常发挥滞洪作用,防灾供需矛盾较大。

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