親愛的網友:
為確保您享有最佳的瀏覽體驗,建議您提升您的 IE 瀏覽器至最新版本,感謝您的配合。

淹水代表「海綿城市」破功?破解鄭州水災後的輿論迷思

輿論開始關注鄭州這場天災到底有多少人禍成因,另一種檢討的聲音,則是質疑鄭州的「海綿城市」建設。 圖/路透社
輿論開始關注鄭州這場天災到底有多少人禍成因,另一種檢討的聲音,則是質疑鄭州的「海綿城市」建設。 圖/路透社

七月中,西歐的嚴重洪災震撼全球,就在世人仍試圖了解災難的規模時,幾天後,卻再度被怵目驚心洪災畫面所震攝。7月20日傍晚,中國鄭州也發生了嚴重洪災:一列行進中的地鐵列車進水,造成12人死亡(21日公布的官方數字);此外,長達4.5公里的京廣隧道全面淹水,數百輛車輛困在其中,死傷仍沒有明確數字,恐怕兇多吉少。

鄭州官方很快稱此為「千年一遇」、甚至「五千年一遇」的降雨,但中央氣象台首席預報員陳濤認為,在中國氣象紀錄只有七十多年的情況下,無法如此推論,僅能說是「歷史極值」。無論這場大洪水在時間軸上發生的機率為何,相當於鄭州一年的平均降雨量在三天之內下完,甚至時雨量一度高達201.9毫米,絕對是一個極端事件。

災難自然需要檢討、咎責。輿論開始關注鄭州這場天災到底有多少人禍成因,包括:是什麼樣的決策過程讓淹了水的地鐵仍持續營運,以至於大量乘客被困在隧道與車廂中?此外,又大又急的水,是否跟鄭州上游的常庄水庫洩洪,卻未及時預警有關?另一種檢討的聲音,則是質疑鄭州的「海綿城市」建設。

評論鄭州「海綿城市破功」,合理嗎?

媒體上所呈現的論述,不外乎是:即便鄭州投入了五百多億人民幣於海綿城市建設,仍然阻檔不了洪災,並且下了「海綿城市失守」 、「海綿城市設計崩潰」 、「海綿城市失效」,甚至「海綿城市失靈釀災」、 「豆腐渣工程」等新聞標題,幾乎認定海綿城市一無是處。這些吸引讀者目光、且讓人在腦海中留下深刻印象的標題,充分顯示了部分媒體記者對海綿城市內涵的無知。

「海綿城市破功」根本是個假議題,因為,海綿城市本來就不是防止大規模淹水的手段,何「破功」之有?

災難檢討十分重要,但將釀災原因全面歸咎於極端降雨,或是防災工程無效論,都容易失焦,無法對症下藥,更無法減少下次極端降雨帶來的災害。我先揭示本文結論:不能因為鄭州嚴重的洪災,就推論海綿城市破功。容我再強調一次,「海綿城市本來就不是極端淹水的解方」。

媒體上所呈現的論述,不外乎是:即便鄭州投入了五百多億人民幣於海綿城市建設,仍然阻檔不了洪災。 圖/路透社
媒體上所呈現的論述,不外乎是:即便鄭州投入了五百多億人民幣於海綿城市建設,仍然阻檔不了洪災。 圖/路透社
「不能因為鄭州嚴重的洪災,就推論海綿城市破功。」圖為7月22日鄭州暴雨後,大量汽車被困在隧道入口處。 圖/法新社
「不能因為鄭州嚴重的洪災,就推論海綿城市破功。」圖為7月22日鄭州暴雨後,大量汽車被困在隧道入口處。 圖/法新社

為什麼是海綿?接近自然的水文狀態

讓我們先了解一下什麼是海綿城市。海綿城市是一個城市雨水管理(urban stormwater management)的概念,它是一個比喻,意指讓城市的水文循環能夠回接近都市開發之前的自然水文狀態。

都市開發之前的自然水文狀態是什麼樣子呢?如果未開發前是一片森林,那麼這片森林有如海綿一樣可以「吸水」:下雨時,樹木的葉子會先截流一些雨水,隨後慢慢蒸發;沒能被截流的,則降到地面上,滲進鬆軟的土壤,除了進入地下水層,也會透過植物蒸發掉。如果雨勢較猛,超過土壤可以入滲的速度,則雨水就會積在森林的低窪處,以非常緩慢的速度入滲,或慢慢蒸散掉。

換句話說,森林的截流(interception)、入滲(infiltration)、挖蓄(storage)、蒸發散(evapotranspiration)等作用,可以「鎖住」許多雨水,就好像海綿一樣。當森林的植物、土壤留住愈多的雨水,一般下雨時,集水區的河流水位僅會緩慢上升,不會暴漲;雨停了,水位也是緩慢下降。

然而,當森林被夷平,以水泥建築、柏油路等不透水的表面取代,那麼上述的種種水文功能幾乎都消失了,沒有大量的植物截流、蒸散,少有可入滲的土壤。在這樣的情況下,下雨時就會產生「雨水逕流」(stormwater runoff)——亦即不能被土地吸收的雨水。雨水逕流太多無處可去,就會造成淹水;為了防止淹水,現代都市都會建置綿密的雨水下水道網路,將雨水逕流收集起來,快速排到河流。這樣的設計雖然防止了淹水,但也因為排水系統的高效率排水,城市中的河流在下雨時很容易暴漲。

有如海綿的自然森林,在一般的降雨下幾乎不會產生雨水逕流,但變成「水泥叢林」後,雨水逕流就大量增加,造成水文循環劇烈改變,可說是「海綿變鐵板」。水文改變與傳統的排水系統設計,造成兩個頭痛問題:

第一,直接排入河川中的雨水逕流, 夾帶營養鹽、重金屬、垃圾等污染物,算是一種「非點源污染」(nonpoint source pollution),會影響河川水質、破壞生態。

第二,雖然有雨水下水道可以防止淹水,但畢竟能處理的雨量有其極限(例如台北市排水系統的設計標準是78.8mm時雨量的大雨),若雨勢超過雨水下水道的設計標準,就會造成積淹水。例如今年六月梅雨季,全台各地都傳出積淹水情事,多半都是因為雨量過大,排水系統來不及排除。面對愈來愈頻繁的強降雨,理論上可以透過擴充雨水下水道來提升排水效率,減少淹水,但現實是,許多城市的建物密度極高,且經濟與社會活動強度高,要對城市道路開腸剖肚擴充雨水下水道,實務上極為困難。

海綿城市是一個城市雨水管理的概念,它是一個比喻,意指讓城市的水文循環能夠回接近都市開發之前的自然水文狀態。 圖/法新社
海綿城市是一個城市雨水管理的概念,它是一個比喻,意指讓城市的水文循環能夠回接近都市開發之前的自然水文狀態。 圖/法新社
有如海綿的自然森林,在一般的降雨下幾乎不會產生雨水逕流,但變成「水泥叢林」後,雨水逕流就大量增加,造成水文循環劇烈改變,可說是「海綿變鐵板」。 圖/法新社
有如海綿的自然森林,在一般的降雨下幾乎不會產生雨水逕流,但變成「水泥叢林」後,雨水逕流就大量增加,造成水文循環劇烈改變,可說是「海綿變鐵板」。 圖/法新社

海綿城市的由來:永續雨水管理

上述兩個問題,西方國家自從上世紀就開始注意,並開始檢討傳統排水系統,積極找尋解決問題的辦法,於是,造就了一個都市排水的新觀念、新作法。這個新觀念/作法在不同的國家有不同的政策名稱,在國際上比較知名的,應該就是美國的「低衝擊開發」(Low Impact Development)。

雖然各國名稱不同,但可以用「永續雨水管理」(sustainable stormwater management)來總稱之。其基本概念是:與其快速排水,把水汙染和淹水災害轉移到下游,而是盡量現地處理(on-site treatment),從源頭就減少雨水逕流的產生,並處理雨水逕流的污染。要達到這樣的目標,就得想辦法讓城市更接近自然的水文循環,換句話說,可以利用前述自然的水文機制:截流、入滲、窪蓄(滯留、儲留)、蒸發散。

海綿城市的靈感和相關做法,其實就是來自西方國家這些年來在永續雨水管理上已經相當成熟的發展。

永續雨水管理首重「源頭控制」。要減少雨水逕流的產生,首先就要盡可能減少城市中不必要的不透水鋪面(例如過大的道路),如果非得用硬鋪面的地方,則視情況盡量採用透水鋪面。透水鋪面的技術,國內外都已經相當成熟。

此外,為了吸收仍然會產生的雨水逕流,就要讓城市中的各種綠地發揮水文功能,將其降挖,改造成「雨水花園」(rain gardens)或「生態草溝」(bio-swales),採用滲透率高的土壤,種植適當的植栽,讓雨水逕流先在這裡滯留,慢慢入滲、蒸發散,而不是直接進入雨水下水道進入影響河川水質和水文。

大雨時,即便降挖的綠地只能入滲、滯留部分雨水逕流,至少可以減輕都市排水系統的負擔,減少淹水機率。當雨水滯留在降挖綠地的同時,水流速度會慢下來,其所夾帶的淤泥、垃圾可以沉澱下來,營養鹽可以被植栽吸收,因此同時達到淨化水質的效果。此外,綠屋頂(green roofs)、人造濕地等,只要設計得宜,理論上也會同時具備逕流量削減與水質淨化的功能。

以上這些設施,就是「海綿設施」,等於是利用自然機制來處理都市排水課題,其實就是所謂的「自然解方」(nature-based solutions)。這些可以兼具雨水逕流處理功能的綠地,跟「灰色基建」(grey infrastructure)的下水道有類似功能,但卻是由自然元素組成,因此也被稱為「自然基建」或「綠色基建」(green infrastructure),也可翻譯為「綠色基盤」。

除了雨水滯留與入滲,雨水回收再利用也是永續雨水管理的一環。建築物可以設置雨水貯集與過濾設施,作沖廁用;綠地與開放空間所設置雨水花園下方,可以設置雨水積磚來貯留雨水,作為澆灌使用。

必需特別說明的是,西方國家當初採取永續雨水管理的目的,在於控制雨水逕流的非點源污染,減緩淹水,其實只是附帶好處。但在台灣,在河川仍然遭受嚴重的家庭和工業污染,非點源污染的問題相對不受到重視,因此台灣推動海綿城市時,重點多放在水患治理上,希望透過強化城市中入滲、滯留、儲留等水文作用,來減少雨水逕流進入排水系統,延緩河川洪峰。

「海綿設施」等於是利用自然機制來處理都市排水課題,其實就是所謂的「自然解方」。圖為7月23日,工作人員在鄭州市京廣路隧道進行排澇作業。 圖/中新社
「海綿設施」等於是利用自然機制來處理都市排水課題,其實就是所謂的「自然解方」。圖為7月23日,工作人員在鄭州市京廣路隧道進行排澇作業。 圖/中新社
圖為7月22日,來自江西的救援人員在鄭州市京廣南路隧道進行排澇作業。 圖/新華社
圖為7月22日,來自江西的救援人員在鄭州市京廣南路隧道進行排澇作業。 圖/新華社

海綿總有吸飽的時候

中國則是自2014年開始大力推動海綿城市建設,其目的則是為了回應更多樣的城市水環境問題,包括內澇、缺水、水污染、水域與流域生態破壞等。根據中國住房與城鄉建設部所發布的《海綿城市建設技術指南》,海綿城市是為了:

緩解城市內澇、削減城市逕流污染負荷、節約水資源、保護和改善城市生態環境……具有自然積存、自然滲透、自然淨化功能。

並也定義海綿城市:

是指城市能夠像海綿一樣,在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的『彈性』,下雨時吸水、蓄水、滲水、淨水,需要時將蓄存的水『釋放』並加以利用。

屬於綠色基盤的海綿設施具備不同功能,視當地氣候和主要水環境問題,海綿城市可能有不同的主要目標。內澇較嚴重的城市,海綿城市建設就會著重洪峰消減;雨量較低有缺水危機的城市,重點就會放在雨水回收利用;水污染較嚴重的地方,則重視汙染控制功能。

透過上述說明,讀者應該已經了解海綿城市其實是多功能的,讓我們把焦點放在本文的重點「水患治理」的功能上。那麼,做了海綿城市,還會淹水嗎?一塊海綿即便能吸水,終究會有吸飽的時候。即便是自然的森林,當雨勢太大、雨量太多,當森林的樹葉都盛滿了水、土壤都飽和、窪地全填滿,水仍然會從森林中流出,仍然會產生雨水逕流。因此,從來沒有相關的專家學者,會天真地主張海綿城市能夠徹底避免淹水發生。

根據《中國青年報》的報導,浙江工業大學海綿城市研究中心主任陳前虎說:「此次河南大雨屬於突發特大暴雨,已經超出了海綿城市所能應對的能力」。 的確如此,自然的情況下,本來就會發生淹水,而利用自然水文作用的海綿城市,或許可以減少淹水發生的機率,但無法完全防治淹水。就像任何傳統排水系統一樣,受其設計標準的限制,無法應付極端降雨。

我簡單舉例:若一個人平常都維運動健身習慣,某天感冒著涼,能怪運動健身沒有用嗎?若是沒有運動健身,有沒有可能更容易感冒?同樣的,若一個城市沒有積極投入海綿城市建設,有沒有可能更容易淹水?

根據中國住房與城鄉建設部所發布的《海綿城市建設技術指南》,海綿城市是為了:「緩解城市內澇、削減城市逕流污染負荷、節約水資源、保護和改善城市生態環境……具有自然積存、自然滲透、自然淨化功能。」 圖/新華社
根據中國住房與城鄉建設部所發布的《海綿城市建設技術指南》,海綿城市是為了:「緩解城市內澇、削減城市逕流污染負荷、節約水資源、保護和改善城市生態環境……具有自然積存、自然滲透、自然淨化功能。」 圖/新華社
「做了海綿城市,還會淹水嗎?一塊海綿即便能吸水,終究會有吸飽的時候。」 圖/新華社
「做了海綿城市,還會淹水嗎?一塊海綿即便能吸水,終究會有吸飽的時候。」 圖/新華社

鄭州的海綿城市建設現況與局限

鄭州,是中國海綿城市政策下眾多的省級試點之一,根據報導,自2016年起投入了534.8億人民幣於海綿城市建設,預計至2020年海綿城市建設的面積達到主城建成區總面積的22.5%。 我無法得知這個目標是否有達成,但這個目標數字顯示,海綿城市建設不可能涵蓋城市所有範圍。鄭州市幅員廣大,總面積約七千五百平方公里(相當於3.7個新北市),即便其22.5%的範圍都真的發揮海綿的功能,這些海綿設施可以處理的逕流量,仍是相對小的。

鄭州大學水利學與工程學院教授左其亭比喻地很貼切:「就像一小塊海绵,你倒一碗水它可以吸進去,但如果你一次倒一桶水,它就吸收不了。」 鄭州,現在頂多只是一塊小海綿。

與傳統防洪排水工程屬於中央集中型(centralized)的設施不同,海綿城市的相關設施是地方分散式(distributed)的。以逕流削減的功能而言,單一個海綿設施雖然可以在現地發揮局部功能,但以整個集水區的尺度而言,功能極小。因此,若期盼海綿城市發揮一定作用,必須要大量施作,其逕流削減才能聚少成多。

左其亭就說:「海绵城市一般是『小洪水起大作用,大洪水起小作用』,洪水越大,它的相對作用就越小」。因此,鄭州的海綿城市建設在極端降雨下起不了作用,仍然發生嚴重洪災,一點也不讓人意外,因為本來就不應預期海綿城市對極端降雨會有太多作用。

更何況,鄭州海綿城市實際施作的品質與實際能產生的效益,仍不清楚,畢竟中國在海綿城市的推動上,不乏問題。在地方仍不知道海綿城市的內涵、相關知識,也沒有教育訓練的情況下,中共黨中央就大力推動,造成了許多問題:包括海綿設施設計不當、施工錯誤,甚至根本不該算是海綿設施的傳統水泥工程(例如汙水處理廠、雨水下水道)也被算是海綿城市建設。但即便鄭州所有的海綿城市建設都沒有實際水文作用,頂多就是無法減緩淹水,絕對不會讓水災更嚴重。

結語:海綿城市仍是正確方向

中國目前眾多的海綿城市試點城市,即便投入大量資金建設,因為建設時間仍短,再加上實務上的困難(例如,建物密集之舊城區難以找到空間施作),其海綿設施所佔面積都仍相對小,以整個城市的尺度而言,離海綿城市(整個城市接近自然水文循環)的理想還差很遠。因此,不管是哪個試點城市,下個大雨就淹水,也不意外。但絕對不能因此就否定整個海綿城市的意義。

一場雨過後,海綿城市的功能不是不能檢討,但要先了解一個城市到底施作了什麼樣的相關工程,檢討才有意義。

極端氣候的年代,沒有任何措施可以做到永遠不淹水,灰色的防洪排水工程有其極限,海綿城市的綠色基盤亦然。即便海綿城市無法阻擋極端降雨帶來的淹水,但只要大量施作,仍有可能吸納一部分的洪水量,減緩極端降雨的負面衝擊。當城市裡有愈多的地方可以滲水、滯水、保水,下大雨時,水就愈不會淹到我們不想淹的地方(例如主要道路、捷運、醫院等)。

不管是中國或台灣,我都大力支持海綿城市一定要繼續推動。海綿城市的革命尚未成功,但是絕對是正確的方向。

極端氣候的年代,沒有任何措施可以做到永遠不淹水,灰色的防洪排水工程有其極限,海綿城市的綠色基盤亦然。 圖/路透社
極端氣候的年代,沒有任何措施可以做到永遠不淹水,灰色的防洪排水工程有其極限,海綿城市的綠色基盤亦然。 圖/路透社

留言區
TOP