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系统规划排水设计应对城市洪涝
来源:中国气象报作者:王浩 点击数:1611 发布时间:2015-06-04 10:14:19 【  

  近年来,我国城市暴雨洪涝灾害不断加剧,影响日益突出。为了应对这一问题,国家给予资金和政策保障,将城市排水防涝工作纳入政府工作绩效考核范围,并开始推进海绵城市试点建设。《国家新型城镇化规划(2014—2020年)》提出城镇发展要由速度扩张向质量提升转变。这一过程也是完善城市洪涝灾害应对的关键时期。

  2010年,住建部对全国351个城市的内涝情况调研显示,213个城市发生过不同程度的积水内涝,占调查城市的62%,内涝灾害一年超过3次的城市有137个,甚至包括干旱少雨的西安、沈阳等西部和北部的城市。发生内涝灾害的城市中,最大积水深度超过50毫米的城市占75%,积水深度超过15毫米的超过90%,积水时间超过30分钟的城市占79%,其中,57个城市最大积水时间超过12小时。

  洪涝频发、影响严重、损失巨大,成为城市灾害新的特点。2012年7月21日,北京遭遇自1951年有气象记录以来最持久的一次强降雨,造成79人死亡,导致山洪暴发、京广铁路断运,京港高速最深积水达6米,城区交通瘫痪、车辆被淹、供电中断等,160万人受灾,经济损失达116亿元。

  在快速城市化的背景下,城市洪涝是在气候变化、雨岛效应、城市扩张、地面硬化、排水系统标准偏低、下凹式立交桥增多、内外排水衔接不畅、管理不善等各种因素的综合作用下发生的。

  近50年来,全国最大1天、3天雨量增减并不明显,但短历时暴雨强度增加,极端降雨日数也在增加;城市雨岛效应进一步增强了城市暴雨频率和强度;城市下垫面硬化改变了地表径流数量和过程;城市建设侵占洪水通道和雨洪调蓄空间,河道行洪能力减弱,雨水调蓄能力降低;原有城市排水管网规划设计标准偏低,大多数城市排水基础设施建设严重滞后于城市化进程;大量地下、下凹式建筑也成为洪涝易发频发点。

  做好排水规划是城市洪涝防治的关键环节。现在的城市排水缺乏系统规划,更多地侧重于管道、泵站等排水设施的布置和规模测算,对大小排水系统的衔接、管道河道的衔接等考虑不足,对城市用地布局、竖向设计和道路竖向设计对雨水的综合利用和排放考虑不足。我国在流域层面已经建设了一套防洪工程体系,但没有明确的城市内涝防治系统。对应对超过雨水管网排水能力的暴雨径流,缺乏统一的设计方法,相关的技术标准和设计规范仍照搬苏联模式,不适合我国季风强暴雨的气候特点,也缺乏相应的工程设施和综合防范手段。

  构建城市大排水系统的重要一环是建设地下排水深隧(即深层隧道),将平面的排水系统变成立体的。

  我国首个深隧是广州东濠涌深隧,是广州深层隧道系统的试验段,全场1.7公里,深隧直径为6米,末端将设置一座提升泵站,收集容纳东濠涌中北段、新河浦涌沿线的污水。除此之外,广州还计划建设一条临珠江的主隧道和6条分支隧道,总长90公里,将大幅提高城市排水标准,由现在1年一遇提高到5~10年一遇标准,意味着排水系统可应对降水量由36毫米/小时增至69毫米/小时或更强的短时暴雨 ,并将消除溢流污染和初雨污染,改善河涌水质。

  北京现在也在积极开展解决西山洪水的工程方案比选和论证。如果“7·21”暴雨中心发生在北京西山地区,恐造成更大的灾难。因为北京城就坐落在西山诸河的冲积扇上,西山地区发生大洪水,北京城将首当其冲。因此,北京市计划沿西山开挖截洪沟,建设地下排水深隧系统,将雨洪导入到永定河,避免山区洪水与城区内涝叠加冲击城区。

  针对城市排水系统,需要树立新的设计理念。美国的城市排水系统多采用源头削减、过程控制、末端处理的方法,对洪涝进行渗透、过滤、蓄存和滞留;日本则利用城市泄洪系统和雨水地下储存系统。

  2015年1月,我国正式启动了海绵城市试点建设工作。通过改变传统“快排式”模式,遵循“渗、滞、蓄、净、用、排”的方针,把雨水的渗透、滞留、集蓄、净化、循环使用和排水密切结合,统筹考虑内涝防治、径流污染控制、雨水资源化利用和水生态修复等多个目标,让城市像一块海绵,既能吸附留住雨水,把初期雨水径流的污染削减掉,又能在干旱时将储存的水释放出来,化为有用的水资源,实现自然积存、自然渗透、自然净化。这就需要建立立体的多层次、多功能分流滞洪体系,比如建设生态屋顶、生态道路、生态水池、生态广场,利用公园、地下空间、天然洼地等,完善雨洪滞蓄功能。

  目前,我国没有系统的城市内涝防治标准、雨水管道规划设计标准、内河治理标准、雨水控制和利用标准,以及与防洪体系相衔接的内涝排放体系,排水管道设计标准也一直偏低。因此建立完善排水规划设计标准迫在眉睫。其中,改进设计方法也是不容忽视的。降雨强度不仅与降雨量、重现期等相关,也是降雨历时的函数。国内有些计算只考虑24小时降雨量,而没考虑1小时或0.5小时的降雨强度,但在城市排水中,短历时的高强度降雨往往更加重要。

  不仅如此,城市还需建立先进的洪涝预警系统,加强城市水文、气象站网建设。其重点是针对城市下垫面和空气动力条件的极端不均匀性,改善监测手段,加大监测站网密度,增加雨量遥测站点,提高城市暴雨预测精度,延长暴雨预见期。同时,加强城市防汛工作的信息化建设,实现对城市低洼地区、立交桥、泵站出水口、主要道路及道桥和排洪河道水位变化情况的数字化管理和实时监控,并配置必要的移动视频监测车,为城市防洪排涝工作提供及时、准确、全面的信息。

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