海綿城市
解決城市內(nèi)澇
中國(guó)水利水電科學(xué)研究院李娜說(shuō)，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(wèn)題仍未得到有效解決，并且在局部區(qū)域具有加重的趨勢(shì)。
城市內(nèi)澇現(xiàn)象的發(fā)生從客觀因素來(lái)講，與極端強(qiáng)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(guò)程中，大量天然林地與農(nóng)田被不透水路面、房屋等替代，當(dāng)遭遇大的暴雨時(shí)，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(shí)排除，則易發(fā)生內(nèi)澇積水；排水進(jìn)入河道也容易造成河道洪量的快速增長(zhǎng)，導(dǎo)致河道水位迅速上升，對(duì)城市排水產(chǎn)生巨大壓力，對(duì)河道防洪提出挑戰(zhàn)。此外， 城市建設(shè)過(guò)程中，大量雨洪調(diào)蓄空間被侵占，也使得原本就是蓄澇場(chǎng)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(wèn)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(duì)雨水帶來(lái)的自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，也可稱(chēng)之為“水彈性城市”，即下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水和凈水，需要時(shí)則將蓄存的水“釋放”并加以利用。
從2015開(kāi)始，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部先后發(fā)布了30個(gè)國(guó)家級(jí)海綿城市試點(diǎn)，旨在修復(fù)城市水生態(tài)、涵養(yǎng)水資源，增強(qiáng)城市防澇能力。中國(guó)社科院城市發(fā)展與環(huán)境研究所副研究員鄭艷認(rèn)為，雖然海綿城市強(qiáng)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(diǎn)方案設(shè)計(jì)和遴選過(guò)程中，尚缺乏對(duì)氣候變化和城市類(lèi)型因素的考慮，試點(diǎn)建設(shè)中也暴露出了目標(biāo)與資金不匹配，試點(diǎn)項(xiàng)目實(shí)施差異大、碎片化、短期效果不明顯等問(wèn)題。為更好地推進(jìn)海綿城市建設(shè)，2017年我國(guó)啟動(dòng)了“消除城區(qū)重點(diǎn)易澇區(qū)段三年行動(dòng)”，計(jì)劃在統(tǒng)籌城市地上地下建設(shè)的基礎(chǔ)上，開(kāi)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(lèi)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(xiǎn)，使得發(fā)生在局部范圍的單一災(zāi)害演變?yōu)槁诱麄€(gè)城市及更大范圍的危機(jī)事件。鄭艷說(shuō)，除遍及我國(guó)南北的洪災(zāi)外，我國(guó)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(guó)城鎮(zhèn)化發(fā)展不平衡，地區(qū)發(fā)展水平和風(fēng)險(xiǎn)管理能力差距較大，既要加強(qiáng)對(duì)傳統(tǒng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的管理，更要高度關(guān)注對(duì)新型風(fēng)險(xiǎn)、區(qū)域性風(fēng)險(xiǎn)和綜合風(fēng)險(xiǎn)的防范。未來(lái)30年到50年是我國(guó)城鎮(zhèn)化提升的關(guān)鍵時(shí)期。需要加強(qiáng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的管理和前瞻性規(guī)劃，積極推進(jìn)我國(guó)的韌性城市試點(diǎn)示范工作，尤其是加強(qiáng)對(duì)沿海高風(fēng)險(xiǎn)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(lái)越受重視，“建設(shè)地震韌性城市”漸成為共識(shí)。
清華大學(xué)土木工程系教授、博士生導(dǎo)師陸新征說(shuō)，“地震韌性城市”的具體內(nèi)容包括： 在遭遇中小地震時(shí)城市的基本功能不喪失，可以快速恢復(fù)；在遭遇嚴(yán)重地震災(zāi)害時(shí)，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(shí)完成避難，城市能夠在幾個(gè)月內(nèi)基本恢復(fù)正常運(yùn)行等。“地震韌性城市”代表了國(guó)際防震減災(zāi)領(lǐng)域的最新前沿趨勢(shì)，也成為我國(guó)很多城市防震減災(zāi)工作的目標(biāo)。
“小震不壞”是韌性城市抗震規(guī)范的設(shè)計(jì)目標(biāo)之一，即在遭遇50年左右一遇的地震作用時(shí)，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(guó)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(huì)沿著建筑高度不斷放大，進(jìn)而導(dǎo)致高層建筑頂層加速度可能遠(yuǎn)大于地面加速度。強(qiáng)烈的樓面加速度作用會(huì)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(tuán)隊(duì)對(duì)一棟43層的高層住宅進(jìn)行分析。結(jié)果表明，小震下頂層樓面加速度可以達(dá)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(wàn)元到400萬(wàn)元人民幣的損失，且修復(fù)時(shí)間要超過(guò)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(guò)對(duì)震損進(jìn)行修理而重新使用。陸新征認(rèn)為，僅僅達(dá)到“可修”還不能滿足地震韌性城市的目標(biāo)，因?yàn)槌?ldquo;可修”以外，地震韌性城市還需要回答“是否值得修”、“需要花費(fèi)多少時(shí)間去修”等問(wèn)題。
國(guó)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(tuán)隊(duì)對(duì)清華大學(xué)校區(qū)的619棟建筑進(jìn)行過(guò)分析。結(jié)果表明，如果遭受中震作用后，地震損失可能會(huì)高達(dá)72.3億元人民幣，其中60%以上的損失是因?yàn)椴糠纸ㄖ鸷蟮臍堄嘧冃翁螅灾劣谛迯?fù)成本太高，拆除重建反而比維修更經(jīng)濟(jì)。也就是說(shuō)，按照現(xiàn)行的抗震規(guī)范設(shè)計(jì)的建筑，有相當(dāng)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(jì)上也是不可行的。而重建這些建筑物造成的經(jīng)濟(jì)成本和社會(huì)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(jì)上和技術(shù)上都是可行的，修復(fù)的時(shí)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(gè)工人參與修復(fù)作業(yè)，則總修復(fù)時(shí)間為3個(gè)月以上。在這期間，還要面對(duì)樓內(nèi)居民異地安置等問(wèn)題，這些都對(duì)城市的功能造成影響。
“大震不倒”的設(shè)計(jì)目標(biāo)則是按照地震韌性城市的要求，遭遇大震或超大震時(shí)，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(mén)、救災(zāi)指揮中心等應(yīng)急部門(mén)應(yīng)在地震后保持其功能。
根據(jù)統(tǒng)計(jì)，城市地震中的很多災(zāi)害是由于應(yīng)急避難場(chǎng)所和避難通道的墜物而引發(fā)，在美國(guó)的一次地震中，超過(guò)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(shí)安全避難。應(yīng)急避難場(chǎng)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(duì)城市防災(zāi)減災(zāi)的作用深遠(yuǎn)。
防災(zāi)減災(zāi)
科學(xué)理念先行
陸新征認(rèn)為，國(guó)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(wèn)題，城市的地震安全尚難以保障，地震韌性更是難以實(shí)現(xiàn)。而相對(duì)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(shí)期鋪設(shè)的給排水網(wǎng)、燃?xì)饩W(wǎng)、地下電纜、通信網(wǎng)絡(luò)等埋于地表之下，錯(cuò)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(wèn)題，導(dǎo)致城市生命線的抗震韌性難以預(yù)測(cè)，震后的維修也十分困難。
城市的產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)浅鞘邪l(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中也會(huì)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(wèn)題比新建建筑更為嚴(yán)重，它們事實(shí)上成為了產(chǎn)業(yè)鏈的薄弱環(huán)節(jié)——即使新建建筑嚴(yán)格按照抗震規(guī)范設(shè)計(jì)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(huì)給產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)嚴(yán)重沖擊，即“木桶效應(yīng)”。例如2011年?yáng)|日本地震后，災(zāi)區(qū)汽車(chē)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(chē)廠家停工或減產(chǎn)，甚至連位于美國(guó)的成品車(chē)廠也不得不停產(chǎn)。事實(shí)上，研究表明東日本地震造成的經(jīng)濟(jì)損失中，90%是由產(chǎn)業(yè)鏈中斷導(dǎo)致的間接經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)“木桶效應(yīng)” 理論，產(chǎn)業(yè)鏈中任何一個(gè)抗震薄弱環(huán)節(jié)的功能喪失，都可能對(duì)整體產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失。這一問(wèn)題對(duì)于地震韌性城市的建設(shè)顯得尤為突出。而產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)且粋€(gè)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)，有些產(chǎn)業(yè)鏈破壞后就永遠(yuǎn)無(wú)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(yán)重破壞，兩年不能使用。而當(dāng)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(duì)建設(shè)地震韌性城市的諸多挑戰(zhàn)，陸新征認(rèn)為，既需要相應(yīng)的政策和經(jīng)濟(jì)保障，也要有抗震技術(shù)手段和科學(xué)理念的創(chuàng)新推動(dòng)。
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