東亞水環境可持續發展研究中心 (WEEA)

中心高級研究員楊宗良:解決內澇問題要靠"海綿城市"

發表時間:2016-08-25 15:32
文章附图

  今年自入夏以來,席卷我國南北的特大雨情壹直牽動著眾人的心。暴雨襲城,7月的武漢幾度成為“孤島”,山西太原內澇嚴重,北京、天津、石家莊、西安、葫蘆島等城市也紛紛淪陷,各地頻頻發布暴雨預警,觸動著無數市民的神經。為什麽暴雨壹來,城市就立馬進入“看海模式”?那些年埋進地下的下水管道為何沒有在關鍵時刻發揮作用?特大暴雨帶給城市排水系統的考驗再次被搬上了臺面,成為多方矚目的焦點。以上問題由我中心高級研究員、中國科學院大氣物理研究所“千人計劃”楊宗良來解答。

  

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圖1 中心高級研究員、中國科學院大氣物理研究所“千人計劃”楊宗良


海綿城市會“呼吸”

     2012年4月,在《2012低碳城市與區域發展科技論壇》中,“海綿城市”概念首次提出,並開始進入專家和政府部門的視線當中,伴隨著近年來夏季暴雨頻發,有關海綿城市的研究越發深入。那麽,“海綿城市”究竟是壹個什麽樣的概念呢?

    “海綿城市”的國際通用術語為“低影響開發雨水系統構建”,是新壹代城市雨洪管理概念,指的是城市像海綿壹樣,遇到有降雨時能夠就地或者就近“吸收、存蓄、滲透、凈化”徑流雨水,補充地下水、調節水循環,在幹旱缺水時有條件將蓄存的水“釋放”出來並加以利用,從而讓水在城市中的遷移活動更加“自然”。也就是說,海綿城市的核心設計理念就是“就地解決”,區別於傳統的將水轉移至他處的治水思路。楊宗良表示,海綿城市的建設理念其實是壹種“全局式”的水循環概念,這就要求我們在進行城市建設的同時,充分利用大自然水循環的特點,實現人與自然和諧共處的理想局面。大力建設海綿城市,不僅可以解決當前多發的城市內澇災害、雨水徑流汙染、水資源短缺等突出問題,還有利於修復城市水生態環境,給城市帶來綜合生態環境效益的同時也給百姓的公共出行和休閑生活帶來極大便利。


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圖2 海綿城市水循環示意圖


告別“積水潭”,沒那麽簡單

  自2012年4月“海綿城市”的概念在《2012低碳城市與區域發展科技論壇》中被首次提出後,就得到了政府部門的強烈關註:2013年習近平總書記在《中央城鎮化工作會議》的講話中強調優先考慮建設海綿城市來解決城市內澇問題;2014年財政部、住房城鄉建設部、水利部決定開展中央財政支持海綿城市建設試點工作;2015年10月,國務院辦公廳印發《關於推進海綿城市建設的指導意見》,部署推進海綿城市建設工作。

  盡管政府部門對於海綿城市的建設給予了高度的關註和大力支持,但是告別“積水潭”並沒有那麽簡單。作為壹個長遠的治本之策,海綿城市的建設涉及大量的改建工程和較長的工期,考慮到在基礎設施方面的欠賬,海綿城市的“治水”效應可能還需要較長的時間才能凸現出來。海綿城市的確是緩解城市內澇的“靈丹妙藥”,但它也是壹個由點、線、面諸多方面共同構成的龐大系統工程,不可能壹蹴而就。楊宗良認為,海綿城市的建設仍舊面臨著諸多障礙,也是城市建設過程中經濟利益與自然生態之間的權衡,必須基於環境因素、經濟和社會因素等多方面的考慮進行系統化的城市規劃,所以說海綿城市的建設還有很長的路要走。


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圖3 北方暴雨造成的城市內澇


洋為中用:建設中國本土洪水預警系統

  作為中國科學院大氣物理研究所研究員的楊宗良,同時也是美國德克薩斯大學奧斯汀分校地球系統科學集成研究中心的主任,他的團隊壹直致力於美國國家洪水預警系統的研究。談及海綿城市的建設時,楊宗良就表示,美國在國家水文模式建設方面,非常值得我們借鑒和學習。

  即將投入業務應用的美國國家洪水預警系統,能夠對全美267萬條河段汛情實時在線監測預警,實現未來18小時、10天、30天滾動預報,空間分辨率可細化到1公裏。美國國家洪水預警系統是壹個國家水文模式,這個模式在兩年前初具規模,其框架是由楊宗良的團隊與得克薩斯大學工學院共同研發出來的。由於洪水預報技術的復雜性,該模式由大氣模式、陸面過程模式和河道匯流模式三部分組成,其核心部分是天氣研究與預報水文模式(WRF-Hydro)。此外,該模式結合數據同化技術,實時同化全美約7000個站點的河流流量資料,實現對美國本土267萬條河段流量的最佳估計,為水文研究提供重要歷史資料。楊宗良解釋說,目前該系統主要是預報暴雨發生後河流的流量,未來會將河流流量換算成河流水位高度,將水位高度與河岸高度進行比較計算出兩岸被洪水淹沒的面積,並將淹沒面積預報實時發布在網絡客戶端和手機應用當中,這在實際救援工作中可發揮重要作用。

  作為壹名華人科學家,楊宗良心系祖國發展,他曾入選國家“千人計劃”,領銜多個國內自然科學研究項目。對於自己在洪水預警研發方面的經驗和方法,楊宗良也積極與國內相關專家學者交流共享,並且表示希望國內也能夠開發類似的預警系統,為防範洪澇災害發揮作用。


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圖4 從全球至街道的多尺度美國洪水預測系統


  其實,“海綿城市”從理念到實踐的過程也是蜿蜒曲折的。但是在我國政府的高瞻遠矚下,現在已經有廈門、鎮江、嘉興等30個城市進入了試點建設過程中,國務院也在2015年就下達了“大力建設海綿城市,提高城鎮化質量”的要求。相信在不久的將來,我們生活的城市真的能夠像海綿壹樣——自由呼吸。