Сформулированная в Китае концепция города-губки (Sponge City) − это ответ на климатические изменения и урбанизацию, которые увеличивают риски затопления городов и дорого обходятся бюджету. Технологии, применяемые в рамках концепции, хоть и могут на первый взгляд казаться сложными для внедрения, как и все зелёные технологии, несут большую выгоду в долгосрочной перспективе.
Авторы: Вадим Гилязов, Варвара Елисейкина, Ангелина Лещенко, Анастасия Орлова, Максим Осипенко
Современные города, в том числе и в России, всё больше подвержены наводнениям. Основными факторами, приводящими к обострению проблемы, являются изменение климата и урбанизация. Поскольку изменение климата приводит к росту осадков, а во всём мире увеличивается городское население, в обозримом будущем такая тенденция может сохраняться. Это подтверждается рядом исследований.
К причинам городских наводнений относят: недостаточное управление ливневыми стоками, засорение или отсутствие необходимой инфраструктуры, а также увеличение площади непроницаемых поверхностей. Среди основных последствий наводнений выделяют: паралич транспортной инфраструктуры, экономические убытки предприятий, массовую эвакуацию населения, повышение риска инфекционных заболеваний. К вторичным эффектам наводнений относят потерю времени в автомобильных пробках, имущественный ущерб. Из этого следует, что последствия наводнений отражаются в самых разных сферах городской жизни.
Российский контекст
Для России также свойственны активная урбанизация и изменение климата. Антропогенные факторы, влияющие на изменение естественных стокорегулирующих свойств водосборов и гидрологический режим рек, становятся всё более значимыми. Следует отметить, что в стране ежегодно происходит от 40 до 68 кризисных наводнений, размер среднегодового ущерба от которых составляет приблизительно 40 млрд рублей. По данным Росгидромета, наводнениям подвержены около 500 тыс. км² территории страны, а наводнениям с катастрофическими последствиями – 150 тыс. км². На этой территории расположены около 300 городов, для большинства из которых характерна повторяемость затоплений раз в 8−12 лет и реже.
Проблему наводнений усугубляет то, что на затапливаемых территориях часто располагаются жилые постройки, социальные и коммерческие объекты, в инженерных конструкциях которых не учитывается риск затопления первых этажей. В связи с этим в России остро стоит необходимость выработки решений для уменьшения потенциальных рисков от наводнений, что требует взаимодействия представителей власти и гражданского общества. Поскольку, по словам экспертов по устойчивому развитию КБ Стрелка, привычные методы не справляются с увеличившимся объёмом осадков и плохо защищают территории от стихийных бедствий, необходимо развивать новую инфраструктуру для адаптации городов к наводнениям. Одним из потенциальных решений является применение в России концепции города-губки (англ. Sponge City).
Существующие решения проблемы городских наводнений
В прошлом десятилетии в России произошло несколько крупных наводнений. Так, в 2012 году наводнение на Кубани, основной причиной которого были сильные ливни, привело к 53 тыс. пострадавших, разрушению 7 тыс. домов и ущербу на сумму более, чем 20 млрд рублей. В 2013 году из-за интенсивных ливневых дождей, аномальных изменений в циркуляции воздушных масс и снежной зимы произошло наводнение на Дальнем Востоке: было эвакуировано более 32 тыс. человек, ущерб оценивался в 527 млрд рублей. Летом 2019 года из-за редкого сочетания синоптических факторов произошло наводнение в Иркутской области, из-за которого погибло 26 человек, а ущерб составил 35 млрд рублей.
Отметим, что в этих случаях большее внимание уделялось решению проблем разрушеннных домов и дорог постфактум, а превентивная работа по защите населения от наводнений оказалась малоэффективной из-за недофинансирования. Кроме того, как местные сообщества, так и представители власти до последнего рассчитывали на изменение погодных условий.
Опыт Китая
Похожие проблемы с устойчивостью городов к наводнениям проявились в Китае, где доля городского населения с 1980 по 2015 год выросла с 19 % до 56 %, а в 2011−2014 годах 62 % городов пострадало от наводнений, прямые экономические потери составили до 100 млрд долларов. Чтобы решить эти проблемы, в 2014 году Министерство жилья, городского и сельского строительства КНР разработало техническое руководство по строительству города-губки, в котором для снижения риска наводнений и улучшения качества поверхностных вод рекомендовалось использовать естественный дренаж везде, где это возможно.
Как следует из названия, концепция города-губки предполагает, что города должны действовать подобно губкам, поглощая воду во время ливней и наводнений и высвобождая её во время засухи. Для этого необходимо сохранять их природную среду и применять экологически устойчивые способы преобразования серой инфраструктуры (плотины, дамбы и системы ливневой канализации) в зелёную, чтобы контролировать уровень воды и осадков, а также сохранять, очищать и повторно использовать ливневые воды.
Следует дополнить традиционные дренажные системы более устойчивой к наводнениям инфраструктурой, такой как подземные резервуары, повысить стандарты защиты дренажных систем и создать дополнительные искусственные водоемы и зелёные насаждения. Реализация этих мер позволит городам лучше управлять потоками воды и адаптироваться к изменениям окружающей среды. Помимо этого, применение зелёной инфраструктуры снижает потребление водопроводной воды и выбросы углерода, способствует оптимизации расходов городского бюджета.
Эксперимент с внедрением концепции
Впервые технологии города-губки были применены в 2015 году, когда в Китае отобрали 16 потенциально подверженных наводнениям городов, расположенных в разных климатических условиях: в холодных и теплых районах, находящихся на берегу моря и внутри материка. Были разработаны цели по контролю объёма стока и стандарты по предотвращению наводнений. Спустя несколько лет после начала реализации программа принесла первые позитивные результаты: благодаря созданию новой зелёной инфраструктуры и искусственных водоёмов, в Пекине в 2016 году после внезапного ливня наводнения не произошло, хотя в тот день общее количество осадков превысило количество, наблюдавшееся четырьмя годами ранее, когда от наводнения пострадали 1,9 млн горожан, а экономический ущерб составил около 10 млн юаней.
Предлагаемые пути решения проблемы
Концепция города-губки предполагает реализацию ряда мер, направленных на восстановление водоёмов и зелёной инфраструктуры. Важно, что их комплексное применение позволяет достичь лучших результатов, чем реализация лишь одной из них, однако выбор должен зависеть от климатических условий и финансовых возможностей конкретного города.
1. Регуляция рельефа и системы отвода дождевой воды
Нужно учитывать, что в горной местности крутой рельеф затрудняет инфильтрацию и удержание дождевой воды, а в равнинных городах следует более тщательно планировать размещение водно-болотных угодий. Кроме того, внимание к рельефу при планировании систем отвода дождевой воды в места её хранения, очистки и вторичной переработки позволит ускорить этот процесс и лучше управлять потоками воды.
2. Создание и восстановление зелёных зон
Сохранение зелёных зон, способных аккумулировать избыточную дождевую воду, позволит улучшить устойчивость города к наводнениям. При их размещении нужно учитывать климат города и особенности его рельефа и почв, а также обращать внимание на разные потребности районов города в зелёной инфраструктуре.
3. Защита природных особенностей городской среды
Меры по восстановлению естественного режима стока рек, уменьшению непроницаемых поверхностей русел и углублению дна городских водоёмов в сочетании с другими мерами города-губки позволяют эффективно предотвращать наводнения за счёт поглощения воды и увеличения интенсивности стока, что особенно актуально для городов, где был нанесён значительный ущерб водоемам.
4. Строительство дорог из водопроницаемых материалов
К проницаемым материалам для строительства дорог относятся проницаемые асфальтобетон, цементобетон, кирпич и полиуретан. Они активно применяются не только в Китае, но и в развитых странах. Однако их опыт применения отсутствует в регионах с холодным климатом, поэтому в России проницаемые дороги следует строить прежде всего в регионах с субтропическим, муссонным или умеренно континентальным климатом.
5. Модернизация дренажных систем
Большинство дренажных систем в российских городах смешивают потоки сточных и дождевых вод, которые затем сбрасываются в реки или направляются на централизованные очистные сооружения, где установлены устаревшие и плохо функционирующие пескоуловители. Кроме того, они обладают малым диаметром труб, что приводит к медленному стоку воды, засорению труб и затоплениям. Для эффективного использования воды следует разграничить потоки сточных и дождевых вод, сохраняя последние в резервуарах, чтобы использовать их для уборки улиц, тушения пожаров и полива зелёных насаждений, а также увеличить пропускную способность дренажных систем, проложив трубы и тоннели большего диаметра.
Перспективы использования концепции
Применение концепции города-губки позволяет снизить ущерб от наводнений, поскольку они являются следствием не только природных явлений, но и нарушений эксплуатации гидротехнических сооружений и системных ошибок в работе с природными территориями. Для предотвращения наводнений необходимо улучшить системы мониторинга и координации органов государственной власти, что позволит отдавать приоритет уязвимым территориям про комплексной реализации мер города-губки.
Использование концепции города-губки может спасти жизни тысяч людей, которые живут в уязвимых для наводнений регионах, и повысить общий уровень жизни за счёт создания новой зелёной инфраструктуры и дренажных систем.
