如何防止城市內澇

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        摘要近年來國內城市內澇災害頻發(fā)，給人民的生產生活帶來了重大危害。氣候的變化，城市過快發(fā)展導致硬覆蓋增加，雨水管渠建設標準低、設施不健全、管理不到位是導致城市內澇的主要原因。低影響開發(fā)從源頭減小雨水徑流量，提高排水管渠設計標準，建設雨水調蓄設施，加強排水系統維護和管理等措施可以減少城市內澇災害的發(fā)生。 
關鍵詞城市內澇 低影響開發(fā) 提高管渠設計標準 調蓄設施 加強管理 城市管網

1 引言 
1.1 城市內澇定義 
城市內澇是指強降雨或連續(xù)性降雨超過城鎮(zhèn)排水能力，導致城鎮(zhèn)地面產生積水災害的現象。一般積水深度達到15-20cm將導致影響交通和產生其他災害，可視為發(fā)生城市內澇。

1.2 近年來國內城市的內澇災害 
近年來國內城市內澇災害頻發(fā)，據2008-2009年的統計，在統計的315個城市中，發(fā)生內澇的占61%，內澇3次以上的超過39%，積水深度超過0.5m的占74%，積水時間超過0.5h的占79%。 城市內澇會導致交通癱瘓、航班延誤、地鐵運營受阻等一系列危害。嚴重的積水還有可能造成檢查井井蓋遺失，導致人員傷亡以及電力、通訊設施損壞，產生連鎖反應等次生危害。城市內澇問題表面上看是一種因天氣造成城市排水不暢的現象，但本質上反映了當前我國城市基礎設施建設落后、城市功能不完善的問題。城市內澇不僅造成交通擁堵，影響市民出行；而且嚴重的還會給人民群眾的生命財產造成巨大損失。近年來，城市內澇問題日益嚴重，究其原因，主要有以下幾個方面： 

一、天氣增多。近年來，由于氣候變暖，導致大氣氣流季節(jié)性異常，我國天氣頻發(fā)，很多地方出現特大暴雨，有些城市甚至遭遇百年一遇的特大暴雨，短時內大量降雨，造成城市排水系統癱瘓。 
二、城市框架拉大。隨著城市化進程的加快，地面硬化面積也急劇擴大，這不僅會造成城市熱島效應，中心城區(qū)容易出現強降雨；而且使地面雨水滲透力嚴重下降，當出現暴雨天氣時，雨水大量涌到排水管道，容易造成排水管道擁堵。 
三、排水設施投入不足。我國大多數城市在過去的發(fā)展中，一直是“重地上、輕地下”，地下排水設施建設跟不上城市發(fā)展的速度，歷史欠賬較多，存在著排水設施不完善、排水標準較低、排水管網布臵不科學等問題。 

四、法律法規(guī)不健全。由于城市內澇或者城市積水方面的規(guī)定，僅僅是技術層面上的標準、規(guī)范，還沒有上升到法律層面，因此，有關部門在監(jiān)督建筑物地下設施規(guī)劃、設計時，缺乏法律依據。 
五、管理體制不完善。以來，市政設施建設維護，都是由城市建設部門負責，現在提倡水務一體化，很多城市成立水務部門；但是有利于城市排水科學發(fā)展的體制機制尚未建立，城市排水設施管理維護體制有待于進一步健全。 因此，要本著治標與治本相結合的原則，立足當前、著眼長遠、對癥下藥、多管齊下，切實采取積極有效措施，*解決城市內澇問題。為此要重點做好以下幾個方面的工作： 
一是提高認識。廣大領導干部要充分認識到城市排水設施建設的重要性，要克服片面追求政績工程、面子工程、形象工程的錯誤觀念，不僅注重“地上”建設，更要關注“地下”發(fā)展，把城市排水設施建設作為一項重要任務來抓，各級黨政主要領導要親自抓、抓，真正把城市排水工程打造成一項重要的民心工程、經典工程。 
二是加大投入力度。繼續(xù)加大對城市排水設施建設的投入力度，財政上要安排專項資金，對城市排水設施進行升級改造，彌補歷史欠賬，健全排水系統，增強城市排水蓄水能力。同時，要多方籌措資金，積極引導民間資本投入到市政領域，滿足城市排水系統資金需求。 

三是提高規(guī)劃水平。按照先規(guī)劃、后建設、立足實際、適度超前的原則，高水平規(guī)劃城市排水工程，使排水設施建設與城市發(fā)展同步進行。同時，在規(guī)劃排水系統時，要綜合考慮建設規(guī)模、其他排水設施建設等因素，實現整個城市排水設施無縫對接，切實提高排水能力。 
四是建立健全管理體制機制。建立由水務部門牽頭，城建、公共事業(yè)管理等部門協同配合的部門聯動機制，加強部門之間的協調，切實提高城市排水設施管理水平，大程度地發(fā)揮城市排水設施的運載能力。 
五是嚴格問責機制。要實行嚴格的水務管理問責機制和責任追究機制，對城市排水設施建設的施工單位和個人實行終身責任追究，對因失職瀆職造成城市排水設施出現重大質量問題的，要嚴肅追究，情節(jié)嚴重的，要移送司法機關處理。                                                                                   

2 導致城市內澇的原因 
2.1 氣候變化、城市降雨熱島效應導致降雨量增大 
由于人類活動帶來的溫室氣體增加導致的厄爾尼諾等現象使氣候發(fā)生變化，造成我國大部分城市天氣事件明顯增多。從降雨方面來看主要造成暴雨頻次增加，暴雨加大。同時隨著我國城市進程的加快，城市熱島效應導致城區(qū)降雨量明顯大于郊區(qū)，城市化對年降雨量、汛期降雨量和大日降雨量均有不同程度的增加作用。 
2.2 城市發(fā)展過快，硬覆蓋增加 
隨著城市化進程的加快，城市土地利用方式顯著改變，相當比例的透水性地面（綠地等）被不透水表面（各種屋面、路面等）所覆蓋。根據《室外排水設計規(guī)范》（gb50014-2006）雨水設計流量計算公式為qs=qψf，其中q-設計暴雨強度，ψ-徑流系數，f-匯水面積。開發(fā)前透水性地面（以綠地為例）的徑流系數為0.15，開發(fā)后不透水表面（以屋面、混凝土或瀝青路面為例）的徑流系數為0.9。在q、f不變的情況下，開發(fā)后的雨水流量將增加至開發(fā)前的6倍。此外，硬化地面加速了雨水徑流匯流速度，使雨水流量過程線變的陡尖、匯流歷時縮短、峰值時間提前。開發(fā)前后雨水徑流流量的變化如圖1所示：  開發(fā)前后雨水徑流流量變化示意圖圖1                                                                                 

2.3 雨水管渠設計及建設標準低，管理不到位

2.3.1 雨水管渠設計精度較低 
目前國內雨水流量的計算主要采用推理公式法，這種計算方法在計算匯水面積較小的區(qū)域時有足夠的精度，但對于匯水面積較大的區(qū)域則會產生較大偏差。歐盟和美國對推理公式法的適用范圍均有明確的規(guī)定。歐盟規(guī)定推理公式法僅可應用于匯水面積小于200公頃或匯水時間小于15分鐘的區(qū)域；美國規(guī)定推理公式法僅可應用于匯水面積小于65公頃的區(qū)域。超出標準的區(qū)域需采用計算機水力模型輔助設計。計算方法的問題導致雨水流量的計算結果精度較低，造成雨水管渠的設置不甚合理。 2.3.2 設計采用的標準較低 
國內雨水管渠設計采用的重現期標準普遍偏低?，F行規(guī)范規(guī)定雨水管渠的設計重現期為0.5-3年，國內主要城市的設計重現期一般在規(guī)范的下限范圍內取值，與國外的標準有較大差異（詳見表1）。采用低標準重現期設計雨水管渠導致其排水能力偏低。 國內主要城市與國外城市降雨設計重現期對比表1  
2.3.3 管理不到位 
對現有排水管渠的管理不到位也造成了雨季排水不暢。有些采用合流制排水系統的地區(qū)，在非雨季時排水管渠主要排放污水，此時的流量小流速低，污水中的及時清通，嚴重影響了管道的排水能力；還有些地區(qū)排水系統的雨水口被雜物堵塞，進水能力基本喪失，導致降雨時地面雨水徑流無法通過雨水口進入雨水管渠，地面積水達到了15cm以上而雨水管渠內卻只有半管水。 3 城市內澇防治 

3.1 合理進行城市規(guī)劃，低影響開發(fā)（lid） 
低影響開發(fā)（lid，low impact development）強調城鎮(zhèn)開發(fā)應減少對環(huán)境的沖擊，其核心是基于源頭控制和延緩沖擊負荷的理念，構建與自然相適應的城鎮(zhèn)排水系統，合理利用景觀空間和采取相應措施對暴雨徑流進行控制，減少城鎮(zhèn)面源污染。 
前已述及徑流系數對雨水徑流量的重大影響。低影響開發(fā)的實質就是采用各種工程措施使開發(fā)后區(qū)域的綜合徑流系數盡量接近于開發(fā)前，并延后徑流峰值到來的時間，減少對現有排水設施的沖擊。具體的措施有在人行道、停車場、和廣場等位置采用透水型鋪裝；綠地標高低于周邊路面標高，形成下凹式綠地；在場地條件許可的情況下設置植草溝、滲透池等設施接納地面徑流；屋頂植草，采用生態(tài)屋頂調節(jié)峰值流量等。 
3.2 重視雨水排水系統建設，加強管理 （1）提高雨水排水系統計算精度 
前已經述及，目前計算采用的推理公式法在計算較大區(qū)域的雨水排水系統時誤差較大。正在局部修訂的《室外排“除了采用推理公式計算雨水設計流量外，有條件的地區(qū)也可以采用數學模型法進行計算。”數學模型法是通過軟件模擬不同降雨強度下，城市雨水徑流的產生和排水系統的工作情況。從雨水流經各種不同地面（道路、屋頂、草地等）形成徑流，到由雨水篦子收集到地下管渠，再流經調蓄池、堰、閘門等構筑物，后經過泵站提升進入城市水體（河、湖）的整個雨水徑流形成和排放過程都可以用數學模型進行真實的再現。通過對整個過程的分析，可以對排水管渠和雨水調蓄池、泵站等構筑進行合理的設置，大限度的防止城市內澇的發(fā)生。 

（2）根據新的降雨特征修正暴雨強度公式 
由于氣候的變化，城市降雨強度有增大趨勢，原設計采用的暴雨強度公式已不適應新的降雨特征，同時現行的暴雨強度公式普遍存在統計資料舊、統計時間短以及編制方法精度低的問題，因此有必要利用的降雨數據對現有暴雨強度公式進行修正。正在局部修訂的《室外排水設計規(guī)范》要求編制暴雨強度公式所采用的降雨雨量記錄數據由原10年以上增加到20年以上（有條件的地區(qū)可采用30年以上），大幅增加了降雨雨量數據的統計時間。此外，暴雨強度公式的編制方法也在原年多個樣法的基礎上增加了年大值取樣法，對編制精度的要求有所提高。

（3）提高雨水管渠設計參數的標準 
正在局部修訂的《室外排水設計規(guī)和折減系數兩個參數的取值提高了標準。設計重現期由原0.5-3年提高到了1-3年，并強調“經濟條件較好或有特殊要求的地區(qū)宜采用規(guī)定上限。特別重要地區(qū)可采用10年或以上。”排水管渠的折減系數m保持1.2-2不變。但“經濟條件較好，安全性要求較高地區(qū)的排水管渠m可取1。”取折減系數是考慮利用排水管渠的空隙容量來折減雨水流量來達到減小管渠斷面尺寸的目的。如將此系數調整為1可以進一步提高排水管渠的設計標準，增加排水安全性。

（4）建設雨水調蓄設施和城市水系 

在對傳統排水管渠采用新的計算方法，并提高其設計標準外，配合雨水調蓄池及城市水系的建設同樣對減輕城市內澇有很重要的作用。雨水調蓄池可以將雨水徑流的洪峰流量暫存其內，待洪峰流量下降至管渠設計流量后，再將貯存在池內的水均勻排出。這樣不僅可以防止產生內澇還可以極大地降低下游雨水管渠的斷面尺寸。根據區(qū)域自然條件，雨水調蓄池可以設置于天然洼地、池塘、公園水池等地點。城市水系則同時起到調蓄雨水和便于雨水的分散排放兩方面作用，平常還可以作為景觀使用。 （5）加強雨水排水系統的維護和管理 
在建設雨水排水系統的同時，對系統的維護和管理同樣重要。包括對雨水管渠及時清通保證其排水能力，使用防堵塞的新型雨水口保證其對雨水徑流的收集，對雨水調蓄設施及城市水系及時清淤保證其有足夠的調節(jié)容積等諸多方面。

4 結論 
城市內澇防治是一項系統工程。需要城市的低影響開發(fā)從源頭減小雨水徑流量，提高排水管渠的設計標準，建設雨水調蓄設施和城市水系，加強雨水排水系統的維護和管理等方面建立起科學的城市防澇體系，才能從根本上防止城市內澇的發(fā)生。 總之，城市排水系統建設，不僅關系到城市的繁榮和發(fā)展，而且也是一項重大的民心工程。因此，各級、各有關部門一定要高度重視，精心謀劃，切實提高城市排水能力，完善城市功能，讓城市變得更美好、更宜居。與本文相關的論文有：閥門在城市供水管網的應用

參考文獻 
1 《室外排水設計規(guī)范》（gb50014-2006，中國計劃出版社）；

2 《室外排水設計規(guī)范》（2011局部修訂征求意見稿）；

3 《給水排水設計手冊》（第五冊，第二版，城鎮(zhèn)排水，中國建筑工業(yè)出版社）； 
4 《排水工程》（上冊，第四版，中國建筑工業(yè)出版社）。