海綿城市
解決城市內(nèi)澇
中國水利水電科學(xué)研究院李娜說，雖然很多城市都建設(shè)了防洪排澇工程，采取了非工程減災(zāi)措施，但城市內(nèi)澇問題仍未得到有效解決，并且在局部區(qū)域具有加重的趨勢。
城市內(nèi)澇現(xiàn)象的發(fā)生從客觀因素來講，與極端強降水事件趨于增多有關(guān)，但也有一些是人為因素，如城市下墊面徑流特性改變，表現(xiàn)在城市建設(shè)過程中，大量天然林地與農(nóng)田被不透水路面、房屋等替代，當遭遇大的暴雨時，暴雨徑流容易在道路上快速行洪，在低洼處集聚，如若積水不能及時排除，則易發(fā)生內(nèi)澇積水；排水進入河道也容易造成河道洪量的快速增長，導(dǎo)致河道水位迅速上升，對城市排水產(chǎn)生巨大壓力，對河道防洪提出挑戰(zhàn)。此外， 城市建設(shè)過程中，大量雨洪調(diào)蓄空間被侵占，也使得原本就是蓄澇場所的新區(qū)變成內(nèi)澇積水的多發(fā)易發(fā)區(qū)。
“海綿城市建設(shè)”的提出，正是為解決城市的內(nèi)澇問題提供了新的思路和方法。
“海綿城市”是新一代的城市科學(xué)雨洪管理概念，是指城市在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對雨水帶來的自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，也可稱之為“水彈性城市”，即下雨時吸水、蓄水、滲水和凈水，需要時則將蓄存的水“釋放”并加以利用。
從2015開始，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部先后發(fā)布了30個國家級海綿城市試點，旨在修復(fù)城市水生態(tài)、涵養(yǎng)水資源，增強城市防澇能力。中國社科院城市發(fā)展與環(huán)境研究所副研究員鄭艷認為，雖然海綿城市強調(diào)以生態(tài)型雨洪管理措施替代傳統(tǒng)工程性措施的理念，但是在試點方案設(shè)計和遴選過程中，尚缺乏對氣候變化和城市類型因素的考慮，試點建設(shè)中也暴露出了目標與資金不匹配，試點項目實施差異大、碎片化、短期效果不明顯等問題。為更好地推進海綿城市建設(shè)，2017年我國啟動了“消除城區(qū)重點易澇區(qū)段三年行動”，計劃在統(tǒng)籌城市地上地下建設(shè)的基礎(chǔ)上，開工建設(shè)城市地下綜合管廊2000公里以上，使得城市既有“面子”，更有“里子”。
洪澇是自然災(zāi)害中最為頻繁的一種，在城市中發(fā)生類似洪澇這樣的災(zāi)害性事件，往往由于城市各種要素緊密關(guān)聯(lián)而引發(fā)系統(tǒng)性風(fēng)險，使得發(fā)生在局部范圍的單一災(zāi)害演變?yōu)槁诱麄€城市及更大范圍的危機事件。鄭艷說，除遍及我國南北的洪災(zāi)外，我國不同地區(qū)的城市所遭遇的自然災(zāi)害各有側(cè)重，如東部沿海城市，主要是霧霾、城市水災(zāi)、城市熱島、海平面上升等；中部和中西部干旱半干旱城市主要是干旱、洪澇、冰凍、雪災(zāi)等；而西部高地地貌起伏地區(qū)城市的災(zāi)害主是干旱、洪澇、地震、 地質(zhì)災(zāi)害等。
因此考慮到我國城鎮(zhèn)化發(fā)展不平衡，地區(qū)發(fā)展水平和風(fēng)險管理能力差距較大，既要加強對傳統(tǒng)災(zāi)害風(fēng)險的管理，更要高度關(guān)注對新型風(fēng)險、區(qū)域性風(fēng)險和綜合風(fēng)險的防范。未來30年到50年是我國城鎮(zhèn)化提升的關(guān)鍵時期。需要加強災(zāi)害風(fēng)險的管理和前瞻性規(guī)劃，積極推進我國的韌性城市試點示范工作，尤其是加強對沿海高風(fēng)險城市密集地區(qū)和中西部脆弱地區(qū)的韌性城市建設(shè)。
韌性城市
旨在防災(zāi)減災(zāi)
汶川地震造成的巨大損失讓人記憶猶新，由于地震的人員傷亡主要是由建筑物倒塌造成的，城市的抗震“韌性”現(xiàn)在越來越受重視，“建設(shè)地震韌性城市”漸成為共識。
清華大學(xué)土木工程系教授、博士生導(dǎo)師陸新征說，“地震韌性城市”的具體內(nèi)容包括： 在遭遇中小地震時城市的基本功能不喪失，可以快速恢復(fù)；在遭遇嚴重地震災(zāi)害時，城市應(yīng)急功能不中斷，不造成大規(guī)模的人員傷亡，所有人員均能及時完成避難，城市能夠在幾個月內(nèi)基本恢復(fù)正常運行等。“地震韌性城市”代表了國際防震減災(zāi)領(lǐng)域的最新前沿趨勢，也成為我國很多城市防震減災(zāi)工作的目標。
“小震不壞”是韌性城市抗震規(guī)范的設(shè)計目標之一，即在遭遇50年左右一遇的地震作用時，建筑物應(yīng)基本保持完好，一般不需要修理就可以正常使用。相應(yīng)的，城市的功能應(yīng)保持完好，人民生活不應(yīng)受到重大影響。
高層建筑現(xiàn)在是我國城市建筑的主要組成部分。地震引起的加速度響應(yīng)往往會沿著建筑高度不斷放大，進而導(dǎo)致高層建筑頂層加速度可能遠大于地面加速度。強烈的樓面加速度作用會導(dǎo)致建筑內(nèi)部的空調(diào)、電梯等設(shè)備和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件被破壞。陸新征曾帶著研究團隊對一棟43層的高層住宅進行分析。結(jié)果表明，小震下頂層樓面加速度可以達到地面峰值加速度的1.8倍。雖然在該工況下高層建筑結(jié)構(gòu)基本保持完好，但是加速度響應(yīng)可以給空調(diào)等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成300萬元到400萬元人民幣的損失，且修復(fù)時間要超過50天。
“中震可修”的要求是建筑在遭遇設(shè)防地震作用下，可以通過對震損進行修理而重新使用。陸新征認為，僅僅達到“可修”還不能滿足地震韌性城市的目標，因為除了“可修”以外，地震韌性城市還需要回答“是否值得修”、“需要花費多少時間去修”等問題。
國內(nèi)建筑多采用混凝土結(jié)構(gòu)或砌體結(jié)構(gòu)，其變形能力差，修復(fù)難度大。陸新征團隊對清華大學(xué)校區(qū)的619棟建筑進行過分析。結(jié)果表明，如果遭受中震作用后，地震損失可能會高達72.3億元人民幣，其中60%以上的損失是因為部分建筑震后的殘余變形太大，以至于修復(fù)成本太高，拆除重建反而比維修更經(jīng)濟。也就是說，按照現(xiàn)行的抗震規(guī)范設(shè)計的建筑，有相當比例的建筑在中震后即使技術(shù)上是可以修復(fù)的，經(jīng)濟上也是不可行的。而重建這些建筑物造成的經(jīng)濟成本和社會沖擊，也顯然不滿足地震韌性城市的要求。即便是中震后修復(fù)在經(jīng)濟上和技術(shù)上都是可行的，修復(fù)的時間仍然難以滿足地震韌性城市的要求。以43層的高層住宅為例，在遭遇中震水平地震作用后，主要的修復(fù)工作內(nèi)容包括隔墻及其飾面、空調(diào)、剪力墻等。如果安排30個工人參與修復(fù)作業(yè)，則總修復(fù)時間為3個月以上。在這期間，還要面對樓內(nèi)居民異地安置等問題，這些都對城市的功能造成影響。
“大震不倒”的設(shè)計目標則是按照地震韌性城市的要求，遭遇大震或超大震時，城市應(yīng)急功能應(yīng)保持完好，人群可以順利避難，如醫(yī)院急診部門、救災(zāi)指揮中心等應(yīng)急部門應(yīng)在地震后保持其功能。
根據(jù)統(tǒng)計，城市地震中的很多災(zāi)害是由于應(yīng)急避難場所和避難通道的墜物而引發(fā)，在美國的一次地震中，超過一半以上的人員受傷都是由于墜物撞擊造成的。地震韌性城市要求在地震發(fā)生后人群可以及時安全避難。應(yīng)急避難場所和避難通道應(yīng)盡量位于墜物影響區(qū)以外，避免墜物造成傷害。
韌性城市的理念，對城市防災(zāi)減災(zāi)的作用深遠。
防災(zāi)減災(zāi)
科學(xué)理念先行
陸新征認為，國內(nèi)很多城市中還存在大量老舊建筑，不解決老舊建筑的抗震問題，城市的地震安全尚難以保障，地震韌性更是難以實現(xiàn)。而相對城市建筑而言，城市地下生命線管網(wǎng)的信息更不明晰。不同時期鋪設(shè)的給排水網(wǎng)、燃氣網(wǎng)、地下電纜、通信網(wǎng)絡(luò)等埋于地表之下，錯綜復(fù)雜。一些鋪設(shè)年代較久的生命線，很可能存在資料丟失或不齊全的問題，導(dǎo)致城市生命線的抗震韌性難以預(yù)測，震后的維修也十分困難。
城市的產(chǎn)業(yè)鏈是城市發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，一個產(chǎn)業(yè)鏈中也會包含不同建設(shè)年代、不同抗震能力的建筑物。老舊建筑和設(shè)施的抗震問題比新建建筑更為嚴重，它們事實上成為了產(chǎn)業(yè)鏈的薄弱環(huán)節(jié)——即使新建建筑嚴格按照抗震規(guī)范設(shè)計且具有良好的抗震韌性，一旦老舊建筑和設(shè)施在地震下遭到損壞喪失功能，同樣會給產(chǎn)業(yè)鏈帶來嚴重沖擊，即“木桶效應(yīng)”。例如2011年東日本地震后，災(zāi)區(qū)汽車零部件工廠遭到破壞，零部件供應(yīng)受阻，導(dǎo)致日本豐田、本田等成品車廠家停工或減產(chǎn)，甚至連位于美國的成品車廠也不得不停產(chǎn)。事實上，研究表明東日本地震造成的經(jīng)濟損失中，90%是由產(chǎn)業(yè)鏈中斷導(dǎo)致的間接經(jīng)濟損失。根據(jù)“木桶效應(yīng)” 理論，產(chǎn)業(yè)鏈中任何一個抗震薄弱環(huán)節(jié)的功能喪失，都可能對整體產(chǎn)業(yè)鏈帶來嚴重損失。這一問題對于地震韌性城市的建設(shè)顯得尤為突出。而產(chǎn)業(yè)鏈是一個動態(tài)的系統(tǒng)，有些產(chǎn)業(yè)鏈破壞后就永遠無法得到恢復(fù)。例如在1995年阪神地震前，神戶港是日本的最重要工業(yè)港口之一，阪神地震造成神戶港嚴重破壞，兩年不能使用。而當神戶港完成災(zāi)后重建后， 卻發(fā)現(xiàn)世界物流渠道已經(jīng)完成了調(diào)整，神戶港的地位已經(jīng)被周邊港口取代，且直至今日也未能恢復(fù)到阪神地震前的地位。
面對建設(shè)地震韌性城市的諸多挑戰(zhàn)，陸新征認為，既需要相應(yīng)的政策和經(jīng)濟保障，也要有抗震技術(shù)手段和科學(xué)理念的創(chuàng)新推動。
京公網(wǎng)安備 11010802021286號