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科普贴:城市内涝和长江洪水

(2016-07-06 21:32:21)
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杂谈

连日来,长江中下游地区的连续强降雨,引发了部分城市严重的洪涝灾情。当地民众与军人、武警、公安、消防并肩日以继夜的抗洪救险。

有部分媒体,以及媒体人,在网络平台上质疑一些发生严重内涝灾害的地方政府,在历年来的城市排涝系统建设项目上未能发挥作用,也有媒体人提出“三峡已经建了,下游还涝?”的疑问,引起一些网友的附和。

其实这些疑问,多数都是由于对城市排涝系统和基本功能的不了解,也不懂得城市排涝和长江洪灾的伴生关系,以至于产生了上述的疑问。

这事儿,其实还真的不能怪政府。

以近日发生严重内涝灾害的武汉市为例,城市内涝和长江洪灾,虽然存在伴生关系,但其实是二个完全不同的概念和形成机制。

先谈谈城市内涝的形成机制:

所谓内涝,就是局部地区遭遇连续的强降雨,造成低洼地区严重积水。正常情况下,降雨导致的地面积水,会通过几个主要途径被迅速消化:1、雨水透过地表松软的土质或者植被,渗透地表,进入地下,形成地下水;2、雨水自然流入河道湖泊。

在人类文明历史发展过程中,人口密集的城镇,通常都选址在靠近自然江河并且地势较高的地区,能够有效的避免内涝灾害。

我国现代城市规模的发展,尤其是改开以来,城市规模在原有的基础上迅速扩大,居住范围扩大,地面硬化,填埋湖泊,填埋河道,导致了城市居住范围内的地表,几乎彻底丧失了消化和吸纳大部分雨水的自然功能。几乎极大部分城市,在扩展的同时,开发利用了原先城市周边地区的低洼地区,作为新城区的居住或者工业用途。而这些新开发的城市低洼地区,也是城市内涝灾害的频发地区。

再谈城市的排涝系统:

现代城市的排涝系统,主要分为二个系统:一个是地下管网系统,作用就是汇集城市道路、住宅建筑的降雨排水,自然汇集到城市雨水排涝泵站;第二个就是城市雨水排灌系统,作用是采用电力水泵,将汇集到泵站的城市雨水,强制提升排至附近的江河湖海。

由于历史的原因,我国极大多数城市的发展模式,都是在旧城的规模和基础上,采取摊大饼的模式快速向外扩展,主城区的地下管网系统陈旧老化,管径过细。新城区的地下管网,又多数采取和老旧管网接驳的方式互通。由于受到城市功能,以及地下各种管线系统复杂性的限制,全面重新改造地下排水管线系统,完全没有可行性。多数采取局部更换,小修小补的方式,加以提升功能。因此,城市内涝一旦形成,地下管网的雨水汇集系统中,雨水夹杂着大量的杂物,迅速降低了地下排水系统的效率和功能,引起局部地区严重积水,产生内涝。

其次,如果该地区遭遇严重的连续降雨,通过地下雨水管网汇集到城市排涝泵站的雨水总量,远远超过泵站的设计强制排水功能,会造成地下管网的雨水积盈,导致地面雨水无法流入地下管网,产生内涝。

城市排涝的上述二个系统,地下管网和排涝泵站,决定了城市的排涝效率和功能。从理论上讲,排涝泵站的功能,可以通过扩建,加大设计排水能力等措施,在短期内迅速得到提高,但从经济型和效率角度,并受到城市地下管网雨水汇集能力的限制,不可能无限提高泵水能力。同时,地下管网系统,由于受到各种客观因素的限制,不具备彻底改造的条件。

因此,理性地预期,在未来相当长的时期内,国内极大多数城市,一旦遭遇连续的强降雨,城市内涝现象,几乎不可能完全避免。

关于城市内涝现象,是中国大中型城市普遍存在的问题,很大程度也是城市发展伴随的历史欠账,客观地说,各个地方政府在近几十年经济发展地方财政充沛的前提下,确实做出了很大的努力。

但城市内涝,确实不能把责任全部推到政府的头上,这个,咱们得客观。

武汉市卅年前投入一百多亿改造城市排水系统,设计排涝能力为抵御200毫米/24小时的降雨量,而7月5日武汉地区的降雨量,达到了188.7毫米/12小时,几乎翻倍,武汉城市的内涝,几乎无法避免。

第二个讨论话题,就是长江洪水,以及和城市内涝的伴生关系。

我国的长江干流自西而东横贯中国中部。数百条支流辐辏南北,延伸至贵州、甘肃、陕西、河南、广西、广东、浙江、福建8个省、自治区的部分地区。流域面积达180万平方公里,约占中国陆地总面积的20%。淮河大部分水量也通过大运河汇入长江。

长江干流从四川盆地始,往东开始变得地势逐渐平缓,尤其是从湖北宜昌起,进入平原地区,从湖北宜昌,至江西湖口,称为长江中游,长江上游的来水,流速迅速变得缓慢,长江上游西北高原的春季冰雪消融,或者大量降雨,都会给长江带来充沛的江水,这些大量的江水,一旦进入长江中游,形成洪峰。

在长江流域的人类文明发展历史过程中,为了抵御长江洪水灾害,人们不断加固加高长江两岸的堤坝,经过数百上千年的积累,长江中下游地区的长江河床,逐步抬高,江面水位上升,大部分长江中下游地区的江水,早已超过附近地区的地面高度。(这种人类活动改变自然地貌的现象,在黄河流域更为典型,黄河中下游,河床高于周围地平面,成为著名的悬河)

由此可见,长江中下游地区的附近城市,比如武汉市,城市的内涝积水,已经无法自然流入长江,只能依靠城市排涝泵站的强制排水,将城市雨水排至长江。因此,决定城市的排涝能力,与长江是否发生洪水,并无直接的关系。

由于长江中下游地区的降水,往往与长江上游地区的强降雨同时在雨季发生,所以长江发生洪水威胁,长江中下游地区的城市,也往往同时发生城市内涝。同时上游城市的排涝能力,又加剧了长江下游地区的洪峰流量,这是一种伴生关系。

所谓的长江抗洪,其目的实质上是保障长江流域堤坝的安全,防止长江溃堤决坝,威胁长江两岸城市乡村的安全。

因此,长江中下游城市是否发生城市内涝,与长江是否发生洪水,并无直接关系。

即使是吐槽,也要讲点儿科学。


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