海綿城市
解決城市內澇
中國水利水電科學(xué)研究院李娜說(shuō)，雖然很多城市都建設了防洪排澇工程，采取了非工程減災措施，但城市內澇問(wèn)題仍未得到有效解決，并且在局部區域具有加重的趨勢。
城市內澇現象的發(fā)生從客觀(guān)因素來(lái)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，表現在城市建設過(guò)程中，大量天然林地與農田被不透水路面、房屋等替代，當遭遇大的暴雨時(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)生內澇積水；排水進(jìn)入河道也容易造成河道洪量的快速增長(cháng)，導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。此外， 城市建設過(guò)程中，大量雨洪調蓄空間被侵占，也使得原本就是蓄澇場(chǎng)所的新區變成內澇積水的多發(fā)易發(fā)區。
“海綿城市建設”的提出，正是為解決城市的內澇問(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，是指城市在適應環(huán)境變化和應對雨水帶來(lái)的自然災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，住房和城鄉建設部先后發(fā)布了30個(gè)國家級海綿城市試點(diǎn)，旨在修復城市水生態(tài)、涵養水資源，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，雖然海綿城市強調以生態(tài)型雨洪管理措施替代傳統工程性措施的理念，但是在試點(diǎn)方案設計和遴選過(guò)程中，尚缺乏對氣候變化和城市類(lèi)型因素的考慮，試點(diǎn)建設中也暴露出了目標與資金不匹配，試點(diǎn)項目實(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，2017年我國啟動(dòng)了“消除城區重點(diǎn)易澇區段三年行動(dòng)”，計劃在統籌城市地上地下建設的基礎上，開(kāi)工建設城市地下綜合管廊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)系統性風(fēng)險，使得發(fā)生在局部范圍的單一災害演變?yōu)槁诱麄€(gè)城市及更大范圍的危機事件。鄭艷說(shuō)，除遍及我國南北的洪災外，我國不同地區的城市所遭遇的自然災害各有側重，如東部沿海城市，主要是霧霾、城市水災、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、雪災等；而西部高地地貌起伏地區城市的災害主是干旱、洪澇、地震、 地質(zhì)災害等。
因此考慮到我國城鎮化發(fā)展不平衡，地區發(fā)展水平和風(fēng)險管理能力差距較大，既要加強對傳統災害風(fēng)險的管理，更要高度關(guān)注對新型風(fēng)險、區域性風(fēng)險和綜合風(fēng)險的防范。未來(lái)30年到50年是我國城鎮化提升的關(guān)鍵時(shí)期。需要加強災害風(fēng)險的管理和前瞻性規劃，積極推進(jìn)我國的韌性城市試點(diǎn)示范工作，尤其是加強對沿海高風(fēng)險城市密集地區和中西部脆弱地區的韌性城市建設。
韌性城市
旨在防災減災
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”現在越來(lái)越受重視，“建設地震韌性城市”漸成為共識。
清華大學(xué)土木工程系教授、博士生導師陸新征說(shuō)，“地震韌性城市”的具體內容包括： 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；在遭遇嚴重地震災害時(shí)，城市應急功能不中斷，不造成大規模的人員傷亡，所有人員均能及時(shí)完成避難，城市能夠在幾個(gè)月內基本恢復正常運行等。“地震韌性城市”代表了國際防震減災領(lǐng)域的最新前沿趨勢，也成為我國很多城市防震減災工作的目標。
“小震不壞”是韌性城市抗震規范的設計目標之一，即在遭遇50年左右一遇的地震作用時(shí)，建筑物應基本保持完好，一般不需要修理就可以正常使用。相應的，城市的功能應保持完好，人民生活不應受到重大影響。
高層建筑現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往往會(huì )沿著(zhù)建筑高度不斷放大，進(jìn)而導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(huì )導致建筑內部的空調、電梯等設備和非結構構件被破壞。陸新征曾帶著(zhù)研究團隊對一棟43層的高層住宅進(jìn)行分析。結果表明，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構基本保持完好，但是加速度響應可以給空調等非結構構件造成300萬(wàn)元到400萬(wàn)元人民幣的損失，且修復時(shí)間要超過(guò)50天。
“中震可修”的要求是建筑在遭遇設防地震作用下，可以通過(guò)對震損進(jìn)行修理而重新使用。陸新征認為，僅僅達到“可修”還不能滿(mǎn)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(shí)間去修”等問(wèn)題。
國內建筑多采用混凝土結構或砌體結構，其變形能力差，修復難度大。陸新征團隊對清華大學(xué)校區的619棟建筑進(jìn)行過(guò)分析。結果表明，如果遭受中震作用后，地震損失可能會(huì )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，以至于修復成本太高，拆除重建反而比維修更經(jīng)濟。也就是說(shuō)，按照現行的抗震規范設計的建筑，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(huì )沖擊，也顯然不滿(mǎn)足地震韌性城市的要求。即便是中震后修復在經(jīng)濟上和技術(shù)上都是可行的，修復的時(shí)間仍然難以滿(mǎn)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，主要的修復工作內容包括隔墻及其飾面、空調、剪力墻等。如果安排30個(gè)工人參與修復作業(yè)，則總修復時(shí)間為3個(gè)月以上。在這期間，還要面對樓內居民異地安置等問(wèn)題，這些都對城市的功能造成影響。
“大震不倒”的設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(shí)，城市應急功能應保持完好，人群可以順利避難，如醫院急診部門(mén)、救災指揮中心等應急部門(mén)應在地震后保持其功能。
根據統計，城市地震中的很多災害是由于應急避難場(chǎng)所和避難通道的墜物而引發(fā)，在美國的一次地震中，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。應急避難場(chǎng)所和避難通道應盡量位于墜物影響區以外，避免墜物造成傷害。
韌性城市的理念，對城市防災減災的作用深遠。
防災減災
科學(xué)理念先行
陸新征認為，國內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。而相對城市建筑而言，城市地下生命線(xiàn)管網(wǎng)的信息更不明晰。不同時(shí)期鋪設的給排水網(wǎng)、燃氣網(wǎng)、地下電纜、通信網(wǎng)絡(luò )等埋于地表之下，錯綜復雜。一些鋪設年代較久的生命線(xiàn)，很可能存在資料丟失或不齊全的問(wèn)題，導致城市生命線(xiàn)的抗震韌性難以預測，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，一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中也會(huì )包含不同建設年代、不同抗震能力的建筑物。老舊建筑和設施的抗震問(wèn)題比新建建筑更為嚴重，它們事實(shí)上成為了產(chǎn)業(yè)鏈的薄弱環(huán)節——即使新建建筑嚴格按照抗震規范設計且具有良好的抗震韌性，一旦老舊建筑和設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)嚴重沖擊，即“木桶效應”。例如2011年?yáng)|日本地震后，災區汽車(chē)零部件工廠(chǎng)遭到破壞，零部件供應受阻，導致日本豐田、本田等成品車(chē)廠(chǎng)家停工或減產(chǎn)，甚至連位于美國的成品車(chē)廠(chǎng)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)濟損失中，90%是由產(chǎn)業(yè)鏈中斷導致的間接經(jīng)濟損失。根據“木桶效應” 理論，產(chǎn)業(yè)鏈中任何一個(gè)抗震薄弱環(huán)節的功能喪失，都可能對整體產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)嚴重損失。這一問(wèn)題對于地震韌性城市的建設顯得尤為突出。而產(chǎn)業(yè)鏈是一個(gè)動(dòng)態(tài)的系統，有些產(chǎn)業(yè)鏈破壞后就永遠無(wú)法得到恢復。例如在1995年阪神地震前，神戶(hù)港是日本的最重要工業(yè)港口之一，阪神地震造成神戶(hù)港嚴重破壞，兩年不能使用。而當神戶(hù)港完成災后重建后， 卻發(fā)現世界物流渠道已經(jīng)完成了調整，神戶(hù)港的地位已經(jīng)被周邊港口取代，且直至今日也未能恢復到阪神地震前的地位。
面對建設地震韌性城市的諸多挑戰，陸新征認為，既需要相應的政策和經(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(dòng)。
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