国际城市洪涝观察系列之四:东京都暴雨应对策略经验借鉴与启示 | 国际观察146
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【信息时间:2021-07-22 阅读次数: 】
东京都位于关东平原,面向东京湾,与神奈川县、山梨县、埼玉县、千叶县相邻,包含三个主要地理分布:23区部(23个特别区)、多摩地区(26个市、5个町和8个村)以及本州以外岛屿(伊豆群岛、小笠原群岛),面积2193.96平方公里,人口1374.29万(2017年)。东京都属亚热带海洋性季风气候,四季分明,降水充沛,年平均气温为15.6℃,年平均降雨量1800毫米。东京都濒临东京湾,夏季受东南季风影响,台风较多。
图1 区部和多摩地区位置图
(图片来自网络)
2000年9月,名古屋都市圈发生了1小时114毫米的大暴雨,超过了历史最大暴雨,造成了巨大损失,引发了日本对城市内涝的重视,2007年东京都制定《东京都豪雨对策基本方针》(本文译为“东京都暴雨应对策略”),并于2013年对该策略进行了修订。
一、东京都降雨特点
1、短时强降雨频发
受气候变暖和城市热岛效应的影响,自1978年以来,东京都超过1小时50毫米的暴雨频率越来越高。此外,根据日本结合气候变化对未来降雨量的预测,未来东京都发生1小时50毫米以上的短时强降雨频率呈增加趋势。
图2 1978年-2010年东京都1小时50毫米以上的暴雨发生的频率图
(来源:东京都暴雨应对策略(修订))
2、降雨具有地域特征
东京都短时强降雨主要发生在特定地区。根据过去20年降雨数据的统计,1小时50毫米以上降雨主要集中在环六路-环八路之间等,并且有向区部西部和多摩西部地区发展的趋势。从流域来看,主要集中在石神井川、神田川、涩谷川、野川等暴雨灾害较多的流域。1小时75毫米以上的暴雨主要集中在神田川和石神井川上游中野区和练马区等区部的西北部地区。
图3 1992年-2011年强降雨分布图
(来源:东京都暴雨应对策略(修订))
3、不同地区水灾的暴雨类型不同
给东京都造成水灾的暴雨类型主要分为台风和雷阵雨;其中短时强降雨以雷阵雨为主;24小时强降雨以台风为主。经分析,区部的水灾主要是短时强降雨造成的;多摩地区的水灾主要是由台风造成的。
二、东京都城市发展变化对排水防涝的压力
1、城市化发展导致城市径流增加,加大了河道和排水设施的压力
随着城市化的发展(区部在20世纪四五十年代以后,多摩地区在20世纪五六十年代以后),土地结构发生了较大变化,草地、森林等雨水下渗率高的土地减少,城市硬化率增大,导致城市雨水径流量增加,加大了河道和排水设施的压力。
图4 城市化率的变化情况
(来源:东京都暴雨应对策略(修订))
2、高度发达的城市地区对排水设施提出了更高的要求
随着东京经济的高水平发展,东京已跃居成为世界城市,人口密度大,土地价值高,重要功能区聚集;此外,随着地下空间的开发,地铁、地下通道、地下建筑等水灾高风险设施增加,高水平发展的城市需要高标准排水设施的支撑,避免造成严重社会经济损失。
图5 东京都资产分布情况
(来源:东京都暴雨应对策略(修订))
3、人口老龄化的发展趋势导致未来城市应对灾害的能力下降
东京面临着少子高龄、人口减少的困境,由于老年人口增加(预计青年人会减少),用于老年人的社会保障费用也会增加,对于基础设施等其他社会资本整体的投入可能会减少。此外,由于老年人增加,发生灾害时“自助”能力下降,同时承担应急抢险等功能的机构(例如消防队、防汛部门)人员可能减少,救援(“互助”)能力可能下降,对排水防涝系统提出了严峻要求。
三、暴雨应对策略的主要目标
东京都暴雨应对策略的主要目标主要有三个:1、确保居民的生命健康;2、确保暴雨和水灾发生时城市的基本功能正常运行;3、采用综合措施减少超标降雨造成的财产损失。东京都为了实现这三个目标,制定了三个基准:基准一排水防涝设施能基本应对,不发生积水;基准二超过了排水防涝设施的能力,城市有一定积水,但积水不能进入地下空间及房屋,需确保基本的城市功能;基准三超标降雨及时预警,确保居民生命安全,减少财产损失。
图6 东京暴雨基准图
(来源:东京都暴雨应对策略(修订),作者译)
四、设计标准
设计标准的制定是基于观测站历史降雨强度而制定的,结合三个目标和基准,确定了东京都长期的规划标准。
①雨水管道、河道、调蓄设施等防涝设施能有效应对1小时60毫米的降雨。
②当发生20年一遇降雨时(区部1小时75毫米;多摩地区1小时65毫米),能确保城市的基本功能。
③超过20年一遇的降雨,需采取综合措施保障居民的生命安全。
表4-1 东京管区气象台(大手町)降雨数据(1小时和24小时)(区部)
图7 历史水灾发生时的浸水栋数和降雨频率关系(1982年-2011年)
(来源:东京都暴雨应对策略(修订))
五、暴雨应对策略
东京具有完善的暴雨应对策略,包括河道和雨水管道系统、流域治理体系、城市建设要求、避难和预警等工程和非工程的综合措施。
图8 东京暴雨应对体系
(来源:东京都暴雨应对策略(修订),作者译)
图9 暴雨应对措施指标分解
(来源:东京都暴雨应对策略(修订),作者译)
1、河道治理对策
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以近年来水灾频发的地区为重点,推进大型调蓄设施建设。
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通过建设大型调蓄设施提高河道治理标准。
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加强与雨水干线等其他相关设施的协调。
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加强河道管理和保护。
图10 调节池治理案例:妙正寺川第一调节池
(来源:东京都暴雨应对策略(修订))
图11 不同流域的调节池进行联通提高利用效率
(来源:东京都暴雨应对策略(修订))
2、雨水管道改造对策
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结合地形和现状排水设施能力分析,在充分利用现状雨水管道和雨水调蓄设施的情况下,推进应对1小时75毫米降雨的雨水干线建设。
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联通现状设施,加强联合调度,降低超过1小时50毫米降雨造成的灾害。
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以地下街道、地铁出入口等内涝高风险设施为重点,推进应对1小时75毫米降雨排水设施的建设。
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在加强河道、雨水管道、雨水调蓄等设施治理的同时,通过与河道管理部门的协调,改造雨水排放口,增大排放能力。
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加强风险应对管理。
图12 新建雨水干线应对75毫米降雨
(来源:东京都暴雨应对策略(修订))
3、流域治理对策
在东京都全域,通过建设小型雨水渗蓄设施,能有效应对1小时10毫米的降雨。
(1)公共设施
通过在公园、学校、政府大楼、道路等公共空间建设透水铺装、小型调蓄池等推动渗蓄设施的建设。
(2)民用建筑
提高民用建筑雨水外排控制要求,大规模、大体量的民间设施均需在开发前编制雨水渗蓄方案并同步建设。
(3)小规模民间设施
对于规范不适用的小规模建设用地或者现状建筑小区的改造,需因地制宜编制雨水渗蓄方案,对建设雨水渗蓄设施的项目予以补助。对于无雨水渗蓄设施建设空间的区域或者不适宜建设雨水渗透设施的地区(地下水位较高或者陡坡)推进雨水罐、箱的建设。此外,建筑小区本身进行雨污分流改造、调蓄设施建设的同时,推进下游市政道路雨水调蓄设施建设。
(4)公园绿地
充分发挥公园、绿地、农田等用地的雨水储存和渗透功能,对其作用进行定量评价,并结合积水情况和雨水控制要求,提出绿地空间布局和要求。
图13 雨水渗蓄的流域对策
(来源:东京都暴雨应对策略(修订),作者译)
4、积极应对内涝灾害的房屋建设和城市建设对策
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制作积水风险图,加强积水风险预警。
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设置不同区域、不同部门的研讨会,加强房屋建设和城市建设对策信息共享。
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通过抬高建筑以及加强地下设施防水等对策,提高应对风险能力。
图15 地下设施用挡水板防止进水
(来源:东京都暴雨应对策略(修订))
5、超标降雨的避难对策
当发生超过75毫米降雨/小时,超过河道和排水设施的排水能力时,通过及时的信息发布和加强避难等非工程措施确保生命安全。
- 公众参与,在地下室等水灾高风险地区进行居民水灾逃生演习,提供暴雨灾害学习场所,提高灾害应对水平。
(来源:东京都暴雨应对策略(修订))
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联合气象部门,及时发布暴雨信息;发布河道水位监测数据、积水点情况、洪涝风险图,采用通俗易懂的方式发布暴雨自助方式、避难方式。
图17 防灾学习案例(暴雨模型实验、地下室浸水体验)
(来源:东京都暴雨应对策略(修订))
六、对我国城市内涝防控工作的启示
(1)根据降雨特点因地制宜制定不同级别的排水防涝标准
针对不同强度降雨设定有效应对、运行保障、生命安全三级防治标准,并根据我国各城市情况因地制宜制定排水防涝标准,尤其是增加超标降雨的灾害应急体系。根据降雨强度、历史灾情、人口密度、排水设施的能力分区施策,其中暴雨频发、水灾频发、人口密集、资产多、设施能力较的的地区划定为对策强化流域,对策强化流域的暴雨应对标准高于一般地区。
(2)在流域层面加强雨水流量整体管控
为了应对因高强度的城市开发、地面硬化增加而导致的雨水径流量的增加,自20世纪80年代,东京开始重视地下渗透、调蓄设施的建设,90年代修订建筑法,要求居住小区、公共建筑建设小型调蓄设施,2001年修订内阁法令,将透水路面作为法定道路结构;此外,政府还投资建设了大量的大型调蓄设施。这些调蓄设施作为流域对策设定了应对降雨的目标值(10毫米),大大降低了河道、雨水管道的排水压力。
(3)结合公共空间建设雨洪调蓄设施,提高土地利用效率
优先结合学校、公园、道路等公共空间建设雨洪调蓄设施,赋予建设用地多种使用功能,提高土地的利用效率。例如妙正寺川第一调节池(见图10)是与公园合建,公园地坪高程低于周边建筑和道路,不下雨的时候作为公园正常使用,下雨时可以用做雨水调蓄设施。
(4)重视非工程措施,提高全社会应对水灾的能力
雨水管道、泵站、河道、调蓄池等工程措施应对的是标准内的降雨;此外,东京建立了完善的应对超标大暴雨的防灾应急系统,重视暴雨预警、绘制洪水灾害地图、降雨淹水及时公开、城市运行应急调度等非工程措施。政府通过河道及降雨数据的监测及时进行应急抢险调度;民众通过降雨信息系统的查询,可随时了解雨情、灾情,做好自我救助;此外东京都还会定期进行洪涝灾害应对的科普活动和演习,持续不断提高公众对于洪涝灾害的重视和应对能力。
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