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表3列出了北京近30年来单次降雨强度、降雨场次以及降雨频次等数据;
表3 北京近30年单次降雨信息统计
表3数据显示,90%以上的单次降雨强度都在40 mm/d以下。对多数中小强度降雨而言,因降雨强度不高、短时内形成的洪峰流量较低,所以一般并不会对城市排水系统造成冲击,均能通过地下排水管网和天然河道有效排除。
然而,城市内涝问题都出在高强度降雨的暴雨之时,往往是在50~100 mm/d的情况下。北京地区过去5年中就连续遭遇两次极端降雨事件;2011年6月23日大暴雨,局部降雨强度超过100 mm/d;2012年7月21日更遭遇北京61年来的最强大暴雨,全市平均降雨量达170 mm/d,受灾面积达1.6 万km2,死亡77人,造成的经济损失达上百亿。
因此,对高强度单次降雨而言,雨水蒸发、下渗需时缓慢的特点就被无限放大,上述计算的平均径流量便显得不具实际意义,结果是直接导致城市因排水能力受限而诱发城市内涝。可见,在短时间内有效排出大量积存的雨水才是城市聚水、排涝的关键。
显然,即使依靠人工渗水、储水方式,短时消纳100 mm/d以上强降雨也几乎是不可能的,除非是在城市下方存在一个平均大于等于90 mm深的“黑洞”。
其实,近年来极端降雨事件造成北京城市内涝的根本原因是老城区市政管网普遍老化(一些原本仅为胡同、四合院设计),与突飞猛进的地上高楼大厦建设已完全不相匹配。如果一座城市排水等基础设施能像欧美等国那样考虑到成百、上千年的规划预期(如荷兰水利设施及城市防洪标准最低为4000年一遇),那还会存在城市内涝问题吗?!
欧洲伦敦、巴黎、柏林等大城市百年前兴建的下水道里面竟然能够开车、划船,甚至二战时还用于打仗;如今这些欧洲城市百年后的发展规模仍未超出最初的规划设计,罕有听说这些城市有内涝现象发生。
中国城市建设规划往往“与时俱进”,不断变化,常常导致最初规划铺垫的基础设施在后发扩张的城市发展中捉襟见肘;特别是在新城市建设规划中目光短浅,即使看到未来城市的发展规模,也不愿前人栽树而让后人乘凉,铺就百年大计、甚至千年大计的排水管网。
以北京为例,北京市中心城区(即,二、三环以内)雨水管网仍然只有1~3年一遇排水标准,相当于只能够应对36~45 mm/h的降水,仅天安门广场和奥林匹克公园附近排水管线能达到5年一遇标准,而巴黎则是5年一遇,东京是5至10年一遇,纽约则是10至15年一遇标准。因此,单就防患于未然、抑制城市内涝问题而言,这并不是一个技术问题,只不过一个经济问题而已。
综上所述,对北京这等木已成舟的城市而言,在城市中拆、建渗水、储水设施似乎并不恰当。与其花巨额投资费去拆、建渗水、储水设施,还不如尽可能将钱花在更新和扩容排水设施上,以快排方式解决城市内涝问题,以郊外非硬化地面土壤、水体来吸纳从城市中排除的多余水量,或干脆直排,放水归海。
5 结语
北京全区域面积近年因降雨而形成的平均水资源量约为19 亿m3/a。北京因地下水超采而导致地下水位下降的同时地表综合径流系数减少了约50%(0.09),反而使19 亿m3/a的水资源量中约2/3(12.4 亿m3/a)下渗地下而补充地下水。
剩余6.6 亿m3/a的水资源才是形成的地表径流量,也就是我们想要临时滞留、储存可使用的地表水量。单就各城区所有硬化地面而导致的不可下渗、转而形成地表径流量的水资源量来说仅占夏季总水资源量的5.9%,才相当于全市总用水量(36 亿m3/a)的2.6%。
因此,如果在城区内花很大的代价滞留、存储这部分水量显然投入产出不成比例。即使从防洪、控制内涝角度看,这样的作法也未必妥当,还不如完善城市排水设施,将水快排至郊外非硬化地面,因地制宜地滞留、储存,甚至直接排放,放水归海。
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