中国城市内涝研究综述及展望，本文主要内容关键词为：内涝论文,中国论文,城市论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
[中图分类号]P426.616 [文献标识码] B [文章编号]1002-2031(2015)10-0024-05 [DOI]10.13239/j.bjsshkxy.cswt.151004 一 引言 当前，城市内涝问题已成为继人口拥挤、交通拥堵、环境污染等城市问题之后的又一大城市病。城市内涝指的是强降水或连续性降水超过城市排水能力，导致城市内产生积水灾害的现象。近5年来，我国300多个城市均发生了不同程度的内涝灾害，其特征表现为发生范围广、积水时间长、对城市发展及管理的后续影响严重、生命财产损失巨大。内涝灾害已成为我国政府和社会公众普遍关注的问题。 2013年3月，国务院正式发布了《国务院办公厅关于做好城市排水及暴雨内涝防治设施建设工作的通知》，从国家层面对城市防涝工作提出了明确的要求。如何科学、长远地解决城市内涝问题是亟待研究和探讨的重要课题。本研究在全面整理近10年相关文献的基础上，梳理了我国城市内涝的成因和防涝对策，指出了目前城市内涝防治研究中存在的问题，并对未来研究的走向进行了展望。 二 城市内涝的成因 解决城市内涝问题不能仅局限于探讨内涝自身，因为它是一种复杂的自然社会现象，其孕育、生长、发展、成灾的过程与城市气候、城市规划、城市建设、城市管理过程有着密切关联。 1.城市气候方面的原因 导致内涝的城市气候，指的是在区域气候或大气候的背景下因城市化影响而形成的一种局地气候，具体表现为“热岛”、“雨岛”和“混浊岛”等效应。任希岩等认为，城市内涝形成的一个直接原因是由快速城市化建设导致的不透水面积增加以及极端天气的频繁出现[1]。秦川则将内涝的原因归咎于热岛效应，认为由城市气候引起的“热岛效应”导致了暴雨最大强度落点出现在市中心区及其下风向[2]。还有的学者利用第五代中尺度模式(MM5)模拟了北京城市化建设对对流性降水系统的影响，结果表明在城市和郊区交界处的降水明显增多，且降水峰值中心出现在城市下风向[3]。总体而言，城市热岛、城市大气污染及区域性极端气候变化加剧等多重效应的叠加与耦合，导致了城市出现强降雨，进而引发内涝。 2.城市规划方面的原因 首先，城市规划理念滞后被视为引发城市内涝问题的一个原因。符博渊认为传统的城市规划偏重城市经济社会的发展，对城市复杂空间和城市安全的重视不足，仅依靠市政的灰色基础设施实现排水，从而难以避免城市内涝[4]。马念认为传统理念对雨水通常采取“防”与“排”的态度，人为加快雨水循环过程，使得本应被土壤滞留的雨水被迅速排走，最终导致旱季缺水和城市水循环失衡[5]。 其次，规划内容等方面存在不足也是引发城市内涝的原因。王通总结分析了排水规划在规划体系中存在的不足：一是总体规划阶段涉及排水规划的内容较少，雨水作为影响因子在总体布局中的影响力极弱；二是控制性详细规划阶段对绿地率、竖向标高及排水管网布局等指标的控制，使得排水最大值被限制在较小的区间内，排水管道的布局形式也缺乏灵活性；三是对于城市雨水问题缺少系统专业的雨水控制专项规划[6]。车伍等认为，现行规划体系在面对雨水径流污染、城市内涝等突发问题时常常顾此失彼，缺乏综合性、多目标的雨水控制利用专项规划[7]。谢新鹏等认为城市排涝规划仅考虑了管网排水能力的提高，而忽略了其与竖向规划、城市绿地规划等之间的综合协调[8]。 第三，城市内涝排水设施的设计标准滞后及不统一是引发城市内涝的重要原因。2011年版的《室外排水设计规范》首次确立了内涝概念，2014年的修改版进一步提高了设计标准，重现期从0.5-1年提升至1-3年、3-5年甚至是5-10年，但与发达国家相比仍有一定差距[9]。我国早期城市建设采用的是前苏联的排水模式，到目前为止已沿用了数十年，因此大部分城市的排水标准偏低。鲁航线等从城市防洪设计与排涝设计的关系出发，认为二者的规划部门、规划标准、适用情况不尽相同，同一区域的排水管渠、排涝泵站往往由不同部门设计，无法有效衔接，从而导致城市内涝[10]。 3.城市建设方面的原因 由城市内涝反映出来的排洪能力不足、管网设施不配套等问题，实质上是城市建设自身存在着的问题和弊端。首先，“业主制”的建设模式赋予了开发商按照城市建设标准自主建设市政基础设施的权力，然而开发商为了节约资本，往往会不惜牺牲质量和安全，导致排水设施的质量很难达到相应施工标准。赵余庆认为，部分商品房开发商只重视从中牟利，却忽视了排水等市政设施的配套建设[11]。胡盈惠认为，建设不到位也是造成城市内涝的重要原因[12]。胡程城等认为我国当前的快速城市化进程使得自然地面被混凝土、沥青等不透水材料取代，导致城市不透水面积急剧增加，这样既减少了雨水下渗量，缩短了地表径流汇流时间，又增大了径流系数，使得洪峰提前[13]。陈波等认为，部分城市建设侵占了天然河道和滞洪洼地，破坏了原有的植被和水循环系统，导致城市的雨水调蓄能力和河道泄洪能力显著降低[14]。 4.城市管理方面的原因 市政管理是一项系统工程，涉及了规划、市政、水利、防洪等多个部门的协调与配合，无论任何环节出现纰漏，都容易引发城市内涝。张景奇等认为，目前公众参与城市防涝仍存在着诸多障碍，如信息不对称、信息渠道缺乏、话语权被忽视等[15]。叶裕民认为，城市管理主体在缺乏外部监督机制的情况下各自为政，导致了城市管理的高成本和低效率[16]。沈炜彬认为，管理技术落后也是导致城市内涝的重要原因，主要表现为大部分城市仍沿用传统的、依靠设计图纸和工程经验的管理模式，对管网的流量特征、上下流关系等问题缺少可靠的分析[17]。侯雷对城市内涝的灾害应急管理进行了反思，认为我国的应急管理预警机制和应急管理法律法规尚不健全，内涝应急管理工作的职能分工也不够明确[18]。 三 城市内涝的防治对策 1.基于城市气候应对视角的对策 从城市气候应对视角提出的内涝防治对策，主要指环保节能方面的对策研究。张弛等对近30年来的上海市人为热排放与气温的变化数据进行了对比分析，发现人为热排放对整个城市的增温有较大影响[19]。李国松基于减少人为热的角度，提倡采用以自行车和步行为主的城市慢行系统与以轨道交通和公交为主的公共交通系统并行的低碳出行方式，以及提高太阳能、风能等绿色能源的使用率[20]。丁路等认为控制热岛效应的重点是加强绿地和湿地的建设，应注重增加城市绿量，并利用不同物种在空间、时间和生态位上的差异配置以形成乔灌结合、层次丰富的植物群落，同时应注重自然湿地的保护和人工湿地的构建[21]。斯特芬·莱曼认为，屋顶绿化有助于缓解热岛效应和雨水的收集利用[22]。 2.基于城市规划视角的对策 首先，应通过变革与改进城市规划理念来控制与防治城市内涝。徐振强认为，导致城市内涝、公共安全等城市问题出现的最主要原因是城市缺乏弹性[23]。姜德文认为，城市失去生态功能是内涝灾害加剧的根源，应树立生态城市的理念以及健全生态城市技术标准，并采取针对性措施以加快生态城市的修复与建设[24]。邢国平等认为，应借鉴国外先进的雨洪规划理念，如美国的最佳管理实践以及在此基础上发展而来的低影响开发理念[25]。 其次，应通过实现不同专业和不同类规划项目之间的协调配合来缓解城市内涝。城市排水系统的规划不能局限于一个专业领域，需要实现从“水专业”到“多专业”的配合。司马文卉认为，排水防涝综合规划必须与水系规划、竖向规划、绿地系统规划、道路系统规划、景观规划等7类规划项目相协调，并形成完整的规划体系[26]。张伟新认为，城市土地规划布局要对城市用地进行洪水风险评估，界定洪水风险度，并对防洪区内土地开发与利用加以限制，从而既能够达到防洪减灾的要求，又能够充分实现风险区土地的经济、社会与生态价值[27]。潘红卫认为，可通过局部增建排涝站、预留高水高排通道及保护城市水面等措施来处理城市竖向规划与城市防涝的关系[28]。 第三，应通过制定城市防涝规划设计标准来应对城市内涝。谢映霞采用动态数学模型计算了雨水设计流量，为内涝防治系统提供了科学依据[29]。此外，目前已有的排水规划设计标准仅针对排水管道、泵站等雨水设施，对城市内涝防治、城市排水系统则缺乏明确的要求和标准。车伍等提出了大小排水系统相结合的解决方案，即当遭遇超出管道排水(小排水系统)能力的大暴雨或超大暴雨时，应发挥大排水系统的“蓄排”功能以应对内涝灾害[30]。 3.基于城市建设视角的对策 首先，应在如何控制城市蔓延上寻求解决方案。张景奇认为，城市蔓延加大了城市内涝风险，认为治理城市内涝先要治理城市蔓延，应通过设置绿色基础设施、保护开阔空间等措施提高城市下垫面的透水能力，形成天然缓冲区，并将原有的城市发展规划引向新高度以防治城市内涝[15]。 其次，应探讨在老城更新建设过程中如何生态化、因地制宜地解决城市排涝问题。刘应明认为，城市更新中应先确保排涝泵站、雨水综合利用等配套市政设施能按规划标准更新，且应注重设施的环保化、生态化更新[31]。李莉认为，老城区应优先采用分流制排水系统，在分流制难以实现的情况下再考虑采用工程量小、资金投入少的截流式合流制排水系统作为过渡[32]。 第三，应针对不同的排水设施建设模式提出相应的防治对策。饶晓军从社会主义市场经济的运营机制角度出发，提倡建设投资主体由单一转向多元，资金渠道由封闭转向开放，并以上海市排水设施建设为例，提出了“代建制”的项目管理建设模式，即将建设项目交给赢得竞争的专业代建公司，使得投资、建设、管理及运行职能相分离[33]。 4.基于城市管理视角的对策 首先，应精确预测城市涝灾的规模、地点、范围以及影响程度。汉京超等认为，管理性措施有时比工程性防涝措施更有效，提出应建立排水防涝预警体系以整合各类有效的信息[34]。黄纪萍利用城市暴雨管理模型对片区内的地表径流、管网排水等情况进行了模拟，同时利用地理信息系统建立了排水信息的地理空间数据库，并将二者功能集成构建了片区内的内涝预警系统，该系统能够提供暴雨期间城市积水的位置、水深、流速等实时信息，并对可能造成的地面积水情况进行预测，从而为城市防涝管理提供了决策依据[35]。 其次，应建立城市内涝应急管理系统。赵亮认为，我国城市防涝应急系统存在着灾害协调机构不够集中、基层建设不足、应急联动缺乏法律保障等问题，认为应通过设置专门的灾害管理机构、加强基层建设等方式来建设应急管理系统[36]。黄泽钧认为，我国各城市虽有洪涝灾害的预案，却鲜有专门针对城市内涝的应急预案，应编制城市暴雨应急计划并绘制暴雨洪水灾害风险图，并做好应急预案的论证、演练工作[37]。 四 城市内涝防治研究存在的问题 1.缺乏与其他城市问题的整合研究 我国正处于城镇化进程的加速发展阶段，2014年末全国城镇化率达到了54.77％。随着城镇人口的急剧增长，各城市的住房规模、公用设施规模及土地利用规模不断扩大，导致城市不透水面积逐年增加，城市热岛效应日益严重，内涝已成为各大城市面临的难题，且有向小城市蔓延的趋势。此外还有水资源短缺的问题，全国有近400座城市供水出现不足，其中110座城市严重缺水，而我国的雨水利用率却不足11％[38]。 对于上述问题，现有研究视角过于单一，未能将各相关城市病整合起来作为综合病症来研究，因而提出的解决方案往往顾此失彼，只治标不治本。 2.缺乏对国外经验借鉴的可行性分析 目前为止，大部分借鉴国外防涝经验的研究主要停留在对先进排涝理念、科学管理手段、排水控制标准和法规的总结以及相关案例的介绍上，且多为理论研究，缺乏可行性分析。发达国家的防涝理念、技术、法规和标准大都是结合本国的具体情况、统筹安排而得出的。我国城市还处于快速发展阶段，与发达国家相比，无论是整体环境、经济体制还是排水建设现状都有较大差距，城市内涝的防治还处于起步阶段。因此，我国在借鉴国外先进经验与技术时必须进行可行性研究。 3.缺乏对人与自然共生关系的考虑 人类大规模的城市开发实践活动破坏了城市水循环的平衡系统。然而，现有的城市防涝对策未能考虑人类活动对水体的伤害，更没有慎重考虑人类与城市水体的和谐共处。过度的开发建设导致了水体湖泊面积锐减、雨水调蓄能力减弱，这不仅严重影响了泄洪能力，而且伤害了水体健康。 我国城市的发展长期片面追求经济效益，将自然当作人类生存发展的索取对象，忽视了对自然生态环境的有效保护，导致了人与自然共生关系的失衡。未来的永续发展应从以人为主导的视角转向人与自然并重的视角。 五 城市内涝防治研究的展望 第一，城市内涝作为城市病，涉及气候反常、大气污染、城市无序蔓延、水资源缺乏、水体面源污染等众多城市问题，而城市系统的复杂性又使得这些城市病彼此交织、相互影响，因此，城市内涝防治应结合相关城市问题综合治理。未来的研究应以城市内涝的防治为切入点，综合解决相关的城市发展、资源利用、环境保护、城市治理等问题，并协调经济、人口、资源、社会、环境等关系，以实现城市的可持续发展。 第二，应加强对借鉴国外经验的可行性分析。由于现有的研究对国外先进理念和技术如何与我国防涝现状结合缺乏定量分析，因此，未来的研究应以防涝对策如何因地制宜为切入点，坚持系统研究各国防涝策略，对其城市发展阶段、排水设施建设现状、相关法律政策及成功防涝模式进行透彻的研究，并详细论证我国借鉴国外经验的有利因素、不利因素及可行性。对于国外防涝对策应取其精华，并与本国特色相结合形成自己的理论和实践体系，同时在条件适宜的城市建立实证研究基地。 第三，城市内涝防治应正确处理人与自然的关系，推进城市生态文明建设。未来的城市内涝防治应遵循人与自然和谐发展的客观规律，从城市健康发展的角度出发，将绿色基础设施建设与城市内涝防治相结合，并利用公共绿地开放空间实现对雨水径流的控制和利用，从而完善城市的防涝功能。 第四，应从制度管理的角度出发寻求解决方案，并构建水影响评价的管理制度。可先构建完善的水影响评价体系，再遵循评价体系的标准对水资源进行制度管理。水影响评价体系可从取水、供水、用水和排水等多个环节对水资源、水土保持方案以及洪水影响等进行论证和分析，其中对雨水控制利用、污水排放以及雨水排除等的评价对城市内涝的防治至关重要。水资源制度管理是对城市建设项目的各个阶段进行监督管理，包括项目建设前、建设中以及建设后三个阶段。在建设前，应审查规划建设项目是否符合水影响评价体系的标准，水资源是否可持续发展、水土保持方案是否有效可行、洪水影响是否在可控范围内。在建设中，应监测建设项目是否按规划实施，如监测下凹绿地、可透水路面、蓄水池等雨水利用设施以及排水管网、雨水泵站等设施的建设是否符合水影响评价方案。在建设后，应对水资源的利用、处理以及排放设施、水土保持设施以及洪水影响措施进行评估，合格方可验收。通过上述的评估制度、监管制度以及验收制度，实现从单个建设项目到整个城市的水影响评价管理。 [收稿日期]2015-05-27 [修回日期]2015-06-29