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海绵城市能缓解雾霾吗

作者:admin 发表时间:2017-01-23
海绵城市能缓解雾霾吗
 
为什么这么多城市缺水?一个重要原因是水泥地太多,把能够涵养水源的林地、草地、湖泊、湿地给占用了,切断了自然的水循环,雨水来了,只能当做污水排走,地下水越抽越少。解决城市缺水问题,必须顺应自然。比如,在提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来,优先考虑利用自然力量排水,建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”。
 
非常荣幸在北京国家会议中心,向大家汇报“海绵城市与水生态基础设施”,这个题目有点大,所以我想重点围绕大家最关注的雾霾问题:“海绵城市能缓解雾霾吗?”
 
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  “海绵城市能缓解雾霾吗?”这个问题又分成三个小问题,第一个是:海绵城市是否能够接地气?第二个:怎样的基础设施才是真正的绿色和生态?第三个是我们现在都在学习的习总书记治水十六个字方针:“节水优先,空间均衡、系统治理、两手发力”。我认为一头和一尾最重要,就是怎么把十六个字方针落地?
 
  最近有一个热词“APEC蓝”,形容很短暂很容易消失,不真实的美好,大家看一下这张图:
 
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  这么蓝的天,上午会议也说到了,这几天北京天气也很好,那么它的常态是什么呢?可能经常是右边这张图。
 
  所以在APEC会议上,习主席回应了:“我们要通过努力把APEC蓝保持下去。”
 
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  那么APEC蓝是怎么来的?
 
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  这个是APEC结束的时候,2014年11月13日,新华每日电讯的一个报道,首先排污比去年同期降50%,车速快50%。北京市环保局也通报了减排的情况,减排包括二氧化硫、氮氧化氢、可吸入污染,其中PM2.5减排了63%。
 
  “APEC蓝”北京用了四招,第一招:停工,第二招:汽车的单双号,第三招:污染的工厂停产,第四招:京津冀及周边联动。
 
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  上图是卫星遥感的2005-2013年中国雾霾的分布,中东部地区雾霾最严重。
 
  雾霾元凶是什么呢?
 
  就是煤炭消耗和汽车尾气排放。2010年中国煤炭消耗占了全球的48%,2013年已经超过了50%;另一个元凶是汽车尾气排放,2005年和2011年全国民用汽车3160万辆和9356万辆,每年增加1032万辆,主要集中在城市。最近我又看到一个数据,2013年中国汽车拥有量是1.24亿,一年增长1500万辆。雾霾在中国的中东部地区,140万平方公里这个区域,正好是煤炭消耗和汽车拥有量最大的区域。
 
  雾霾还有一个是帮凶,就是静稳天气,“静”表示大范围地面气压场均匀、静风或风速较小(小于3m/s),“稳”就是上升气流和下沉气流都比较弱,一般有逆温层存在,低空大气层结比较稳定,然后造成污染物不断累积。
 
  那么这个跟海绵城市有什么关系呢?
 
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  上面这张图是哪个大城市?
 
  打开图右边遮住部分,右上角黄浦江拐弯的地方是陆家嘴,上海最繁华的地方;上海中心城区密密麻麻的钢筋水泥的丛林,雾霾也从北京延伸到了上海。
 
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  上图是上海城区的范围,红线内范围是上海的外环线,那么里面黑乎乎的就是中心城区最密集的地方。
 
  我提出一个观点:“城市硬化不通气,海绵城市接地气”。
 
  看海绵城市怎么接地气的?有一个成语叫:否极泰来。在64卦里面有个卦叫“否卦”,它是阳在上、阴在下,那么“泰卦”恰恰相反,它是阳在下、阴在上。那有人就说了,“天是在上、地应该在下”,阳在上、阴在下,这不是天经地义的吗?。不对,你看如果阳在上阴在下的话,阳气上升、阴气下降,阴阳就不会相交,就是天地不交。那么这跟海绵城市什么关系呢?
 
  我们现在的城镇化,土地大部分硬化了,土地硬化就把地气给封住了,地底下的热气(阳气)就上不来了。
 
  2014年10月19号,北京马拉松在最严重的雾霾中进行,看下图, PM2.5浓度值达到400多。
 
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  一天24小时PM2.5浓度变化一般是在傍晚开始增加。太阳下山后空气开始冷却,下层近地面空气冷却的快,上层空气冷却的慢。所以几小时后,下层近地面空气反而冷,上层空气还保持一定温度,冷空气上不去,热空气下不来,所以就不对流了,“逆温层”就是这样造成的,这个叫“稳”。也就是“否卦”的“阳在上、阴在下”。
 
  一般到了早上太阳一出来,近地面空气一加热,阳气上升阴气下降,逆温层消除,上下空气一对流,雾霾就散掉了。如果没有土地硬化不通气和水土污染,雾霾浓度的24小时变化一般是下面这根线:
 
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  就是雾霾从晚上开始累积,到第二天早上八九点太阳出来,地表空气一加热,逆温层消除,上下空气一对流,雾霾就散掉了。
 
  但如果有土地硬化和水土污染两个因素的作用,PM2.5浓度变化是红的这根线。
 
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  2014年10月19号早上8点开始,PM2.5浓度从150一直上升到400多。
 
  但只有北京植物园一个地方的PM2.5浓度变化有一个下凹,因为植物园植被覆盖率高,能接地气,还有大面积绿化能净化空气。
 
  那么地气从哪里来的?
 
  实际上我们地球有两个太阳,一个是头顶上的太阳在核聚变,还有一个是地心在核裂变,地心是一团岩浆,它有6千度,地热是会释放的。
 
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  在农村冬天一大早起来,你会看到河道上面会有起热气冒上来,那就是地气,如下图。
 
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  所以海绵城市能够起到两个作用,一个是接地气的作用,还有一个就是水土净化的作用,下面解释。
 
  所以我提出一个观点,就是水为天地之媒,上午会议也讲到生态环境的三个的问题,一是水,二是空气,三是土壤的问题,我认为最重要的是水这个媒介。
 
  现在我们都在学习总书记治水16字方针,习总书记在讲到水的问题时,是把水安全提升到国家安全高度,水安全涉及到环境安全、资源安全和生态安全。
 
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  这是水利部陈雷部长对习总书记治水16字方针的解读,“节水优先”是根本方针,“空间均衡”是一个重大原则,“系统治理”是把山水田林湖作为一个生命共同体,就是要统筹,这是思想方法。
 
  怎么来协调解决资源、环境、生态和水灾害问题,打造自然积存、自然渗透、自然净化的海绵家园和海绵城市?
 
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  在2014年11月1日中国生态文明论坛成都年会上,陈雷部长又做了一个报告,他提出绿色发展、生态发展、低碳发展,建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市。然后央视做了一个报道,标题是“打造海绵城市,让水资源自然透析”。
 
  11月2日,住建部发布了《海绵城市建设技术指南》,技术指南从规划到设计、从建设到管理,内容全面系统。技术指南比较了两种模式,一种是快排模式,就是很少入渗,也很少蒸发,80%的水一下子就排出来了,就变成洪涝灾害了。那么海绵城市,有一部分下渗,有一部分集蓄利用,还有一部分蒸发了,排放少于40%。
 
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  《海绵城市建设技术指南》的第三章规划,有一个规划目标,最主要的是径流总量的控制目标,当然它还要靠指标来落实,主要是三个指标:绿地下沉率、透水铺装率和绿色屋顶率,在案例里特别讲到深圳的光明新区。
 
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  这是光明新区的群众体育中心,包括绿色屋顶,有透水铺装,它的广场、停车场全是透水的。这个透水不只是表面的,下面要透下去的,透水铺装要做到一米深,一层层透下去的。还有一个绿地下沉率指标,水下来以后尽量多的让它蓄、滞和渗。
 
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  在这个指南里面有一张图,是全国的径流总量控制率的分布,北京的范围在紫颜色的第三区,径流总量控制目标是达到70%到85%的水,蓄起来的不往外排。上午北大景观学院的魏院长也介绍了,早在2012年北京“7.21”后,当时的俞孔坚院长就专门写信给北京市长郭金龙,建议北京建绿色海绵城市。
 
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  上面二张图的对比可以看出来,左边是2000年的北京,右边是2010年的北京,说明北京城市化和城市硬化的程度。前几天南水北调也通水了,南水北调每年从丹江口水库调水110亿立方米,供给北京是10.5亿。那么如果北京用海绵城市,能够把大部分的雨洪留下来,北京中心城区一年的雨洪资源就超过了10个亿。
 
  总结一下:水多水少水脏的问题,专业来说就是安全、资源和环境的问题,但是我们现在要提升到景观、生态和文化的高度,让水能够自给、自流、自净,就是水能够让它自然循环起来,在绿色海绵中循环起来。
 
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  再回到雾霾,雾霾还跟水土污染有关系?
 
  我向大家推荐一篇文章,《中国“雾霾”形成机理研究》,作者顾为东,他是江苏省发改委宏观经济研究院院长、江苏省宏观经济学会副会长秘书长、国家“973” 风能项目首席科学家、南京大学首席研究员、教授;文章2014年3月发表。
 
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  顾为东认为中国的雾霾既有普遍性又有特殊性,它的普遍性主要是一些排放,它的特殊性是它为什么这么快的扩散?主要是和微生物的种群和土壤水源的严重的面源污染有关系。就是说土壤当中氨氮浓度特别高,在冬春季的时候水分蒸发会带着,然后跟凝结物里面附着在上面,然后微生物快速的分裂繁殖,就给它提供了养分,这就是造成它的一个外部条件。那么他还做了一个实验来证明,氨氮怎么融入的,然后他做了一个曲线,这个就是硬化和水土的富营养化增加的部分。
 
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  看这张图,我所在的长江三角洲,也是中国经济最发达的地方,它的水土污染严重到什么程度?
 
  每一亩地的化肥用了40公斤,每一亩地的农药差不多要1斤农药。我们用了全世界35%的化肥,大约8%的耕地,养活了全球近20%人口,但是我们吃的大部分东西,是化肥催出来的。去年年初的时候,上海黄浦江上游漂了3万多只死猪,因为在嘉兴这么小的地方,养了700万头猪,大部分猪是供给上海的。
 
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  上面这张图就更触目惊心了,在中国的土地上,只有三分之一的土地是绿色的,在中部北部西部全是黄的。现在南海东海的问题,与我们国家的资源问题、环境问题和生态问题也有关。
 
  2012年10月的 《十八大报告》是这样写的:“建设生态文明,是关系人民福祉、关乎民族未来的长远大计。面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势,必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念, 把生态文明建设放在突出地位,融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程,努力建设美丽中国,实现中华民族永续发展。”
 
  所以把生态文明建设放在突出地位,融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程,这样子我们才能有可持续发展。
 
  这是中国长三角地区20年城市化面积的变化图:
 
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  1991年长三角城市面积就这么一点,然后2001年就扩大了,然后到了2009年城市化面积几乎已经连成一片了。
 
  下图是太湖流域的水污染情况,黑色的是劣V类,主要的污染是氮和磷。
 
 
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  那么氮磷从哪里来的呢?
 
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  上海的太湖流域部分现状入水功能区污染物总量表和面源污染来源比例表。上海的太湖流域部分,现在主要的污染就是面源污染,COD占了63%,NH3-N占了58%;面源污染的来源,包括农村生活、农田径流、畜禽养殖、水产养殖和城镇径流,城镇径流污染占50%多。
 
  2013年上海的河网水环境质量情况,如下图:
 
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  2013年上海河网污染很严重,河道水质评价属于三类的,只占29%,主要在崇明岛长江口。包括苏州河现在的情况是平时水质还可以,但是一到下雨马上变颜色,主要是因为城市面源污染。我们现在面临的问题最重要的是减排,特别是面源减排,还有排水防涝标准提高的问题。
 
  最近上海在做排水防涝和城市面源污染治理规划,要建地下调蓄廊道120公里,地下60米,500万方库容 , 1000亿投资,因为要学欧美日发达国家。
 
  这是纽约的下水道图,有大型的调蓄隧道、调蓄坑、泵站。
 
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  据一位美国专家说,因为水落下去要60米,如果一下子下去的话,它会把气顶上来的,所以曾经就发生过下水道井盖被气流顶上来,所以这个调蓄隧道不是好做的,那么深从浅层到深层有很多机关。而且地下60米的水再抽上来排出去,又要消耗多少能源?!
 
  2014年3月25日我们在镇江讨论调蓄工程的时候,从日本回来的刘教授说,日本的今井川做了一个调蓄隧道,容量17万多立方米,内径10.8米,长度2公里,用盾构法施工的,造价一方大概3-4万,上海的造价大概要一方2万。
 
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  但是今井川调蓄隧道的淤泥清除费用,每次大概是造价的百分之一,日本这么干净要一年清一次,我们呢?
 
  美国的波特兰在十年前(2004年)也做了一个调蓄隧道,是雨污合流的、直径4.4米,深5.5km,它的造价是14个亿美元,但是现在也维护不下去了。
 
  我们现在学欧美日,他们在20年前是用了大量的灰色基础设施(如调蓄隧道)。但是到现在,经过20年的发展,它原来是灰色为主、绿色为辅,现在正好反过来,是绿色为主、灰色为辅。因为发达国家的高能耗、高排放、高污染这条路,走不下去了。难道我们也要走一遍吗?
 
  习奥会瀛台夜话在讲什么?
 
  2013年的《全球碳预算》,2012年最大排放国家是中国,碳排放占全球27%,第二是美国,第三欧盟,第四印度。全球碳排放还在增加,2012年中国碳排放增加5.9%,碳排放增加最快的是印度,但美国在减排。
 
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  习奥会瀛台夜话第二天公布,美国承诺到2030年减排30%,中国是到2030年碳排放达到峰值后开始减排。
 
  听说奥巴马回到美国后,部分国会议员反对,说对中国让步太大。我说不需要美国议员反对,老天看不下去了,给我们颜色看,那就是雾霾。为什么说老天看不下去了,再给大家看一组数字:
 
  我们的化肥消耗占全球35%,煤炭占51%!钢材占60%!!水泥占50%!!!
 
  所以我说我们的一些基础设施,不是灰色的,是黑色的!!
 
  最近几年美国在节能环保方面又做了什么?
 
  看下图,费城做了 “绿色基础设施,再造海绵大地”。
 
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  全美国跟绿色基础设施相关的产业,一年是3千个亿美金,那么再过几年美国一定会用绿色壁垒来对付中国。就像中国刚加入WTO时,美国用工人最低工资和劳动条件来限制中国一样。
 
  我的家乡浙江温岭东部新区正在实施海绵城市,东部新区的道路和厂房就按照海绵城市要求建设。
 
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  东部新区的金塘北路就是利用两侧比较宽的绿化带,不需要排水管道了,完全按照左下图的规划,通过草沟和绿带来排水,右下图就是正在实施的金塘北路。
 
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  东部新区已建成投产的联合齿轮厂,也是按海绵城市建设,设计了下凹式绿地,水不允许地下暗接排水管道,要地面明接,通过一个水溢流到排水管道,下图的水塘上面盖了一个亭子,齿轮厂就用这池水来浇灌绿化和清洗马路,它的屋顶的水下来以后进了绿地,然后地面的水通过一个口子也进了绿地,然后通过绿地渗透,再进入水池。
 
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  11月14日我们到第二个正在建设的工厂,按照规划把蓄水池做成开放式的水景湖塘,它的调蓄库容很大,右上图圈里有12阶台阶,说明蓄水调节高差达到1.8米,整个水景湖塘可以蓄水一万多方。
 
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  我们再到在建的第三个厂房,下图左上角照片实际上是一个渗滤沟,水下来滤下去,然后再接到水池里,实现了“蓄、滞、渗、净、用、排”。
 
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  雨水蓄了就能用。右图沿墙的水池容量大概有1千方,水通过管道的口进去,把水蓄起来,业主愿意投入近百万收集雨水的原因,是不到十年可以收回投资,因为在浙江温岭东部新区,工业用水的水价是12块,所以8年就能收回投资。
 
  全世界水价最高的国家是哪个?
 
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  是德国5欧元一方水,水价组成是供水1.31欧、排水3.74欧,因为排出来的水要处理回到干净的水,才允许排放。德国规定新建建筑都要求是平顶,屋顶都要搞绿化。
 
  蓄水罐这张图是美国西雅图的一栋建筑,实际上可以把蓄水罐放在地下,但为了教育老百姓,所以就放在外面作为一个教育基地,所以美国在节能环保技术方面已经在赶上。所以我认为水价问题的背后是价值观,价值观的背后是文化。
 
  回顾总结一下,海绵城市能够缓解雾霾吗?
 
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  海绵城市能接地气?回答是:天地相交水是媒人;
 
  基础设施怎么做到真正的绿色和生态?不是挂在口头上,戴了顶绿帽子?
 
  答案是:有没有真正“让自然来做功”;
 
  第三个问题:节水优先双手发力?答案是:要建立生态文明制度体系。
 
  那么制度的背后是什么?是文化!!
 
  物理的雾霾难治,人心的雾霾更难治!!所以我一直在讲水文化。
 
  最后借用我最近几次讲《水文化与海绵城市》的结束语,老子《道德经》第67章,“吾有三宝,一曰慈、二曰俭、三曰不敢为天下先”。我们今天水利这个词,就来自于《道德经》。慈就是仁慈,俭就是节俭,老子认为这个是他的宝贝,所以我们要从传统文化中吸取营养。 “伪”不是假,是“人为”;“无为”不是不做,是让自然做功;“仁慈”是不同而和,是价值观。 “节俭”是天人合一,是方法论,合起来正好就是“和谐社会、科学发展”,与我们水务专业相关的就是建设海绵城市,在绿色海绵中让水循环,让万物生长。
 
  总结一下,仁就是对应“生态”,俭对应“经济”,我们现在 “经济”这个词的意思已经变了,“经济”本源的意思是“节约、高效”。 “生态”和“经济”共同的词根是ECO,自于古希腊语,是“家、共生”的意思,我们人要有美好的家园,首先要让水有美好的家园,水的美好家园就是“绿色海绵”; ECO的谐音还是“悟空”,我们都是行者,是水利的践行者。
 
  最后我们来看下面这张图:
 
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  我们地球的表面大部分是水,我们人体组成的大部分也是水;我们就是每一滴水,这个水也是我们的水,所以让我们“吾水共治”。