希盟泰克观点|“海绵城市”失效?防洪防汛这样干!

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夏日,强降雨增多,“大雨必涝”成为一些城市的通病。

根据水利部历年 《中国水旱灾害统计公报》的数据,2006年至2017年,我国平均每年有157座县级以上城市进水受淹或发生内涝。每年超过一百座城市发生内涝,严重影响着人们的正常生活,威胁着人们的生命财产安全。 如何防止暴雨后的积水、内涝,考验着每一座城市。

从今年河南特大洪涝灾害来分析:截止2021年8月2日12时,河南7月10日开始的特大洪涝灾害已造成302人遇难,50人失踪。其中,省会郑州全市共遇难292人,失踪47人;因地下室、车库、地下管网等地下空间溺亡39人,其中地铁5号线14人遇难,京广路隧道6人遇难,另有其他遇难者10人。

据悉,为解决城市内涝问题,郑州市曾宣布投入534亿元打造“海绵城市”,然而,面对此次暴雨,为何“海绵城市”显得如此乏力?一位南京师范大学地理科学学院教师表示,“海绵城市”设计时一般通过做人工湿地、绿色植被、花盘、树池等,其设计主要是解决中小雨、一定量地表水的渗透循环等。而此次的暴雨超过了“海绵城市”对于水处理的承受能力,才造成如此巨大的损失。

通过此次特大灾害可以折射出我国城市防洪防汛应急管理普遍存在以下隐患:

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城市面对特大洪涝灾害,排水系统、应急工程不足以支撑对人民生命、财产安全的保护;

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地铁、人防工程成为了城市最低点,成了水患的重灾区;

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内涝一旦形成,轻易造成电力系统瘫痪、通讯中断,没有备用的应急通讯系统来保证人员疏散、信息传输;

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缺乏高科技信息技术,对水流走向进行预判,提前做好防范预案。 

结合国内外先进的管理经验,对于智慧城市建设如何防涝应急管理,本文针对现有应急管理,提出以下建议,以供参考。
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规划修建深隧工程让其成为城市最低点,对防洪防涝起到至关重要的作用。

城市是一个人工生态系统,其生态安全、排水安全和防灾安全都依赖于相应的工程设施提供保障。城市排水(雨水)防涝工程体系包括对降落在城市区域的雨水进行科学管理、排除地表径流、防止在低洼地区产生内涝和预防河水倒灌进入市区或泛滥成灾的一整套工程设施,这一整套工程设施是防治城市内涝灾害的重要基础条件。
随着社会的发展,越来越多的城市建设了错综复杂的地铁线,本次河南暴雨其中地铁5号线14人遇难,京广路隧道6人遇难,充分说明了目前城市建设人防、地铁等人流量大的工程不能成为城市最低点。
希盟泰克观点|“海绵城市”失效?防洪防汛这样干!

郑州地铁实景

(图片来源网络)

 

 

希盟泰克建议规划修建深隧工程让其成为城市最低点,将对防洪防涝起到至关重要的作用。

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普通河流排水系统
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深隧排水系统

 

深隧排水系统主要由主隧道、竖井、排水泵站、通风设施和排泥设施构成。由主隧道和竖井输送洪水,由排水泵站进行转输和排洪。
世界超级发达的大城市如芝加哥、巴黎、伦敦、新加坡、东京都曾投入巨资兴建“深隧”工程。伦敦的下水道系统始建于150多年前,但由于城市人口和面积的增加,原有的排水系统已不足以支持城市发展需要,甚至导致泰晤士河污染问题严重,溢流频发。2007年伦敦政府确定了伦敦泰晤士深层隧道工程方案,该工程投资36亿英镑,计划2023年建成,深层隧道长度22 千米,两端高度差20米,隧道直径7.22米,调蓄容量850万立方千米,隧道埋深35~75米,工程建成后泰晤士河的溢流次数将由目前每年60次减少到4次,大幅提高污水收集能力,有效地改善泰晤士河水体环境。
目前中国城市内涝问题难以控制,排水系统建设历史欠账太多,难以突破。城市发展过快,水污染问题急需解决各个方面都彰显出智慧城市对深隧工程的紧迫性需求。
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在部分城市地铁人防工程下方修建防涝深层空间避免类似工程受灾对于存在多条地铁地铁分层的城市形成应急预案当重大洪涝灾害降临时保证最底层隧道成为城市容纳积水的通道。

因深隧系统建设周期长、运行成本高,不能和错综复杂的地铁线路、人防工程等形成对应关系。
针对人口密集的地铁线、人防工程,以防涝空间的形式建设,更经济、安全。具体到实施措施,建议调取地铁施工图,针对每条地铁线离地最深处地铁站或人防工程,在其最低点或附近更深处开挖设立防涝空间,当城市发生强降雨,地铁站、人防工程形成积水时,打开防涝空间隔离闸门,积水流入防涝空间,同时,地铁泵房开始工作,将空间内积水排入周边水体。
对于存在多条地铁、地铁分层的城市,形成应急预案,当重大洪涝灾害降临时,保证最底层隧道成为城市容纳积水的通道,为城市建立最后一道安全屏障。
地铁、人防工程设立防涝深层空间相对深隧工程优势:
  • 覆盖面广,可以根据单条地铁线或单个人防工程防涝重大风险区进行布防;

  • 建设周期相对深隧工程时间短、投入成本低;

  • 建设选址相对深隧工程更灵活,对周边环境影响更小。

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物联网信息传输网络方式多样化。

连续性强降雨后,形成内涝,一旦电力系统瘫痪、通讯中断,如果没有备用应急通讯系统来保证人员疏散、信息传输,城市将面临全体“瘫痪”状态:城市的道路、桥梁、地铁、火车及机场等公共交通设施“瘫痪”, 严重的会发生人员伤亡;被困人员也会因通讯网络故障无法准确传达被困信息,形成“孤岛”,严重的还会危及生命!故在人防工程、隧道、地铁、深隧等工程,急需物联网信息传输网络方式多样化,可利用无线传感网络、短距离无线通讯等现代科技保确保通讯通畅。
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运用BIM、GIS、水动力模型分析等技术,对洪涝灾害中水体流向进行仿真分析,提前做出预判,疏导人员以避免损失。

 

 

随着物联感知、自动控制以及智能分析决策等技术不断发展,城市防洪除涝也逐渐从治水向“智”水的思路进行转变。将水动力模型与三维实景建模技术应用到城市洪涝的智慧化管控中,以研究城市水文机理为切入点,基于在线监测数据,模拟从降雨到内涝的城市排水全过程, 掌握关键节点的水情水势,结合城市三维实景模型,对内涝点的位置和周边环境、 淹没水深、排水设施的调度等进行有效分析,形成智慧决策大脑,能够为管理者预测灾情、事故、突发事件所带来的后果,以便应急管理部门做出快速响应。
在水力数值模型和三维实景底图的基础上,可以搭建城市洪涝灾害管理平台,以“精细模拟,科学决策,统筹管理”为目标,建设监测感知体系、服务支撑层、数字资源中心、业务应用平台等子系统, 形成城市洪涝灾害管理的通用软件产品。通过接入雨量、水位、流量等监测数据作为水动力模型输入条件进行实时在线计算,能够对潜在的洪涝进行预警预报,模拟城市可能发生的洪水淹没实景。以水动力模型服务作为洪涝灾害管理平台的核心,以三维实景模型作为洪涝灾害模拟与管理的底图,为防洪排涝智能调度提供科学支持,对城市排水设施进行一体化调度,实现城市洪涝灾害的智慧化管理。
通过深隧工程建设、结合防涝深层空间,配以三维水动力模型分析洪涝灾害水流走向以及基于物联网的通讯方式备份,必将极大提高城市防洪防涝能力,让“城市看海”成为过去式。

 

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