“海绵城市”和排水系统不该“背锅”
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今年7月17日以来郑州持续多日遭受暴雨袭击，尤其是20日16时至17时，雨量即达到201.9毫米，相当于1小时下了以往一年1/3的降水量。这也是全球大中城市的小时雨强的最大记录。根据初步分析，小时降水、日降水的概率、重现期，均堪称“千年一遇”。千万级人口的大城市遭受极端暴雨袭击，损失惨重令人惋惜。
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洪水灾害自古以来都是全球最严重的自然灾害之一，洪水、干旱、地震和滑坡等4种自然灾害中，洪水灾害发生次数、造成影响的人数和经济损失都是高居首位的，死亡人数仅次于最具破坏性的地震灾害。尤其是受全球气候变化和人类活动的影响，极端暴雨事件的发生更加频繁，洪水灾害也对城市的威胁也越来越大。
假如遇到千年一遇的水灾，上海该怎么办？7月24日，上海市水利学会防汛专委会主任、同济大学土木工程学院水利系教授刘曙光做客科技会客厅，谈了关于如何应对城市型水灾的看法。
“海绵城市”应该“背锅”吗？
2016年7月19日至20日，北京遭遇长达55个小时的强降雨。全市平均降雨量超过“7.21”（2012年7月21日至22日，北京遭遇61年以来最强暴雨，造成79人死亡）暴雨平均降雨量。
神奇的是，和北京市区的积水形成鲜明对比的是，大暴雨时故宫地面也未曾出现明显积水，更是展示了难得一见的“千龙出水”场景。这得益于故宫巧妙的设计。除了地势北高南低外，故宫排水有明暗两套系统，城外至少有三道排水防线，此外还有渗水和蓄水系统。
某种意义上，故宫，就是一座“海绵城市”。
所谓“海绵城市”，是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时能及时吸水、蓄水、渗水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。
我国“海绵城市”建设起于2013年，中央城镇化工作会议提出“建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”。当前全国各地都掀起了建设海绵城市的热潮，其中的技术研究问题也已列入《“十三五”国家科技创新规划》之中，成为国家的重要科学发展方向之一。
但是，当特大暴雨来临，“海绵城市”为什么屡屡失灵？“海绵城市”该为城市水灾“背锅”吗？
为城市水灾“背锅”，刘曙光认为，这是对“海绵城市”的苛责。
首先，从目的来说，“海绵城市”本身就不是为应对郑州这样“百年一遇”“千年一遇”的特大暴雨建设的。“海绵城市”的建设，可以解决中小雨的径流蓄滞问题，可以缓解两年一遇或五年一遇的暴雨，但无法解决稿强度暴雨所造成的内涝。“就像一块海绵，可以吸收一定程度的水，但如果远超标准，它也吸收不了。”
城市化带来的三大水问题
更重要是的，应对强降雨不是“海绵城市”的唯一目的。“雨水也是一种重要资源。”刘曙光说，城市道路、建筑、空地多是硬化地面，降雨之后，雨水会留在地面洼处或顺管道排走，这对内陆或北方缺水城市来说，降低了雨水资源的利用。
“海绵城市”建设后，通过渗、滞、蓄、净、用、排等技术，部分水就可以渗到地下，减少洪水总量、延迟洪峰行程时间和防洪除涝的同时，还有利于城市雨水利用和地下水补给，同时还能帮助初雨污染净化。
“所以，从顶层设计考虑，大力推行建设‘海绵城市’，是为了科学、全面、综合地解决城市地区的水问题。”刘曙光认为，要客观认识“海绵城市”的作用，不能寄希望于其应对特大暴雨。
没有排水系统可应对千年一遇的暴雨
当特大暴雨来临，马路成游泳池，车辆被淹没，地铁、隧道灌水……为什么一个现代城市的排水系统无法应对？
事实上，对于城市型水灾害，尤其当暴雨洪涝达到超标准的规模，完全依靠工程措施来控制是很难的。
俗话说：“有多大脚，穿多大鞋”。城市排水系统的设计也是因地制宜的，每座城市的地理气候条件不同，因此排水系统建设标准也不一样。如果强行让内陆城市按照沿海城市的标准建设排水系统，显然是“大材小用”。
“没有城市的排水系统可以应对千年一遇的特大暴雨。”刘曙光表示，无论从经济角度，还是从自然条件，都不能要求一座城市为了备战千年一遇的特大暴雨，去修一条几十年甚至几百年都用不上的下水道。如何平衡未来风险和当下利益，这也是一个非常复杂的社会问题。
针对不同的洪水量级采用不同的城市防洪措施
而城市大范围的防洪，主要针对发生概率较小的大型洪水，以超标准排放系统来实现，如上海地区的千里海塘、黄浦江堤防等。
刘曙光认为，随着全球气候变暖，人类活动加剧，极端气候频发，上海市这座超大型世界级城市也要考虑典型台风、暴雨、高潮位和上游下泄洪水多碰头的极端情况。
他建议，在总结目前深隧试验段的基础上，制定深隧建设的规划。当发生连续超强的降雨、外江水位不断上涨的情况时，城市“海绵体”失去自身作用时，地下储水隧道（简称“深隧”）就可助力海绵城市消除内涝。
东京“地下神殿”
深隧，就是埋设在深层地下空间的大型储水排水隧道。最典型的就是日本东京深邃工程——东京“地下神殿”，工程按照“五至十年一遇”（以国内标准可达百年一遇）的排水标准建设，最大排洪流量可达200立方米每秒。历时15年，于2007年建成。
在汛期下暴雨，地表的雨水径流流量超过排水管道标准的时候，多余的水可以流进“深隧”暂时储存起来，当暴雨过后，开启地下泵站，将“深隧”里的水排走，或循环利用于河道、湖泊和地下水的补给，或作为城市绿化灌溉、路面和公共卫生设施的冲洗等。深隧工程在应对超常降雨、雨洪消峰、蓄滞雨水等方面有重要作用，对完善我国新时代城市防洪排水系统，解决城市洪涝问题具有重要意义。
刘曙光还建议，要继续加强黄浦江口建闸的研究，择机修建黄浦江挡潮闸。
当工程措施“失灵”
类似郑州这样极端暴雨的灾难规模，已远超出了防洪排涝工程的调控能力。
当工程措施“失灵”，城市的综合治理能力理应发挥更大作用，考验的是城市的应急响应体系与能力。
“现代智慧城市的防洪排涝设施体系建设是一个较为复杂的过程。”刘曙光表示，除了运用工程措施以外，非工程措施的建设也非常重要，如编制洪水风险图，利用云计算、大数据、物联网等新技术，建立城市防汛智能监测系统、城市智能型防洪减灾决策支持系统、城市防洪智能调度系统等，大力发展适应时代的智慧防洪排涝设施体系。
首先，以调查为基础、评估为支撑，客观认识当前全市和各区水旱灾害、海洋灾害致灾风险水平、承灾体脆弱性水平及风险水平、防灾减灾救灾能力，以便科学预判。
“编制洪水风险图，掌握不同频率暴雨/风暴潮及其组合下的城市高风险点和重点隐患地区，深度剖析城市自身的防洪能力非常重要。”洪水风险图，是对可能发生的超标准洪水的演进路线、到达时间、淹没水深、淹没范围及洪水流速等洪水特征进行预测，以标识受洪水威胁区域各处危险程度的一种地图，还包含逃生区域和逃生路线等避难信息。全面推广编制暴雨洪水、内涝、地下空间/地铁洪水风险图，为防洪风险应急管理提供依据，以提高全民的洪水忧患意识，促进防洪决策科学化。
其次，实现水灾的实时监测和预报预警。现代智慧城市的防洪排涝设施体系建设，需要利用大数据、云计算、遥感等现代化技术，努力实现实时监测、精准预报、精准预警、精准调度、精准处置。在观测技术上，通过引入卫星遥感、无人机航摄、雷达、激光、5G通信等新技术，扩大观测覆盖范围，提高实时监测的时空精度和广度；在预警预报技术上，借助人工智能和机器等新兴技术，充分利用观测数据来构建合理可靠的洪水预测预警模型，尽可能地提高洪水预报和抢险救灾的鲁棒性、及时性、准确性。
“除技术层面外，多部门协作配合非常重要。”刘曙光提醒说，城市防洪涉及多个部门，如水利部门、气象部门、住建部、应急管理部等，利用城市智能化管理平台，建立科学有效的现代智慧城市防洪排涝设施体系。
“城市防洪不单单是政府或某些部门的工作，更需要全民普及防洪知识，提高全民防汛意识。只有政府、社会协同，全民参与，才能最大限度地降低洪灾损失。”刘曙光说。
嘉宾：刘曙光
主持、文字：刘禹
摄像：赵仲弈、季俊辉
导播：流畅
后期：程思悦
场地：上海科技报社
