我國(guó)城市雨洪災(zāi)害原因及對(duì)策研究*

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)城市雨洪災(zāi)害呈現(xiàn)多發(fā)趨勢(shì)。城市雨洪災(zāi)害的主要原因包括：城市化導(dǎo)致地表硬化面積增加；熱島效應(yīng)、城市阻礙效應(yīng)和凝結(jié)核增加引起城市降雨量增加；城市排水系統(tǒng)建設(shè)滯后，降雨多、入滲少，導(dǎo)致徑流量增加、匯流時(shí)間縮短，雨洪災(zāi)害加劇。文章在總結(jié)我國(guó)城市雨洪災(zāi)害原因及國(guó)內(nèi)外雨洪防治經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出為減少城市雨洪災(zāi)害，應(yīng)從加強(qiáng)城市排水系統(tǒng)建設(shè)、增加地表透水面積、雨洪資源化利用幾個(gè)方面著手。

關(guān)鍵詞：雨洪災(zāi)害；城市排水系統(tǒng)；雨洪資源化利用；城市防洪

近年來(lái)，我國(guó)城市雨洪災(zāi)害呈現(xiàn)多發(fā)趨勢(shì)，越是大型城市，暴雨引起的內(nèi)澇問(wèn)題就越突出，造成的損失就越嚴(yán)重。例如2012年7月21日，北京遭遇61年來(lái)特大暴雨，暴雨造成城區(qū)多處積水，交通癱瘓，房屋倒塌1萬(wàn)多間，79人因此次暴雨死亡，經(jīng)濟(jì)損失116.4億元[1]；2013年7月9日，四川境內(nèi)遭遇連續(xù)暴雨，其中成都、綿陽(yáng)、雅安等地受災(zāi)嚴(yán)重，暴雨造成9人死亡62人失蹤，145萬(wàn)人受災(zāi)；2014年9月，重慶市云陽(yáng)、奉節(jié)、巫溪等區(qū)縣暴雨造成35人死亡，35萬(wàn)人受災(zāi)，縣城多處積水，交通癱瘓。面對(duì)如此嚴(yán)峻的城市雨洪災(zāi)害，深入研究災(zāi)害產(chǎn)生的原因，探討城市雨洪災(zāi)害的防治措施，對(duì)減少城市雨洪災(zāi)害、制定合理的城市防洪規(guī)劃具有十分重要的指導(dǎo)意義。

1 我國(guó)城市雨洪災(zāi)害多發(fā)的原因

每年進(jìn)入汛期以后，全國(guó)各地因暴雨引起的城市內(nèi)澇，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的報(bào)道絡(luò)繹不絕，是什么原因?qū)е挛覈?guó)城市雨洪災(zāi)害頻發(fā)呢？首先，當(dāng)前我國(guó)的城市化率已超過(guò)50%，城市高密度的人口、工業(yè)企業(yè)，在面臨同樣大的暴雨洪水時(shí)遭受的損失比同地區(qū)郊區(qū)大；另一方面城市化進(jìn)程極大的改變了區(qū)域地表徑流條件，也是造成城市雨洪災(zāi)害多發(fā)的重要原因[2]。

1.1 地表硬化比例高

城市化的典型特征是高樓大廈的興起和公路網(wǎng)絡(luò)的四通八達(dá)，然而城市里的高樓大廈、公路、廣場(chǎng)、學(xué)校、醫(yī)院等在方便人們生活的同時(shí)，其高度硬化的地面卻阻礙了降雨向土壤的入滲。例如50 mm的降雨通過(guò)黏質(zhì)沙土入滲對(duì)地下水的補(bǔ)給系數(shù)約為0.02～0.07，其滯留在淺層土壤中的水分就更多[3]。在未硬化的區(qū)域，土壤就像一塊巨大的吸水海綿，通過(guò)自身孔隙吸收降雨并將部分降雨通過(guò)入滲補(bǔ)償?shù)叵滤鞘欣锏挠不孛孀柚沽私涤晗蛲寥赖娜霛B過(guò)程，使本應(yīng)進(jìn)入土壤的降雨也形成了徑流，就導(dǎo)致暴雨時(shí)城市徑流匯流時(shí)間縮短和徑流量增加，增加了城市雨洪災(zāi)害發(fā)生的機(jī)率。

1.2 島效應(yīng)導(dǎo)致暴雨頻發(fā)

城市中由于硬化地面面積大，如高大建筑群和磚石、水泥、柏油鋪筑的路面，因其反射率小，與未硬化區(qū)域相比，能吸收較多的太陽(yáng)輻射，加上墻壁和墻壁之間、墻壁與地面之間多次反射和吸收，在其他條件相同的情況下，能夠比郊區(qū)吸收更多的太陽(yáng)輻射能；同時(shí)城市下墊面的建筑物和構(gòu)筑物材料比郊區(qū)自然下墊面的熱容量大，導(dǎo)熱率高，白天城市下墊面吸收的輻射能比郊區(qū)多，日落后城市下墊面降溫比郊區(qū)慢，形成明顯的城市熱島效應(yīng)[4]。同時(shí)城區(qū)由于人多、車(chē)輛多，工業(yè)企業(yè)多，向大氣中排放的固體顆粒物多，導(dǎo)致城市凝結(jié)效應(yīng)比郊區(qū)顯著，加上城市高層建筑對(duì)空氣流動(dòng)的阻礙效應(yīng)，導(dǎo)致城區(qū)水汽凝結(jié)降雨的可能性顯著增加。廖鏡彪等利用1959-2009年的逐日降水?dāng)?shù)據(jù)，分析了廣州51年來(lái)的降雨規(guī)律，發(fā)現(xiàn)城市化過(guò)程導(dǎo)致該地區(qū)城區(qū)降雨呈顯著增加的趨勢(shì)，城市化對(duì)廣州城市降雨增加的貢獻(xiàn)率為44.7%[5]。周麗英等通過(guò)分析上海地區(qū)100多年的降雨資料，發(fā)現(xiàn)上海城郊降雨存在顯著性差異，近40年來(lái)市區(qū)降雨增長(zhǎng)率為郊區(qū)的1.5倍，且城郊降雨差異呈擴(kuò)大趨勢(shì)[6]。

1.3 城市排水管網(wǎng)建設(shè)滯后

在我國(guó)城市化的發(fā)展過(guò)程中，優(yōu)先建設(shè)的是地面上的高樓、道路、廣場(chǎng)等看得見(jiàn)的工程，原本具有滯洪、排水功能的低地、河道被填占的情況比較普遍，而對(duì)于埋設(shè)在地下的城市排水管網(wǎng)建設(shè)重視不夠、投入不夠，導(dǎo)致我國(guó)城市排水管網(wǎng)建設(shè)整體滯后，遇到暴雨時(shí)排水能力不足[7]。中國(guó)水利水電科學(xué)研究院的一項(xiàng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)：我國(guó)70%城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期小于1年，而我國(guó)新修訂的《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》要求我國(guó)城市一般地區(qū)的排水設(shè)施的設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期應(yīng)為1～3年，重點(diǎn)區(qū)域?yàn)?～5年。但是我國(guó)70%以上的城市排水系統(tǒng)建設(shè)的設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期小于1年，90%老城區(qū)的重點(diǎn)區(qū)域甚至比國(guó)家規(guī)定的下限還要低。例如我國(guó)最大的城市上海，絕大部分地區(qū)的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是1年一遇，僅能應(yīng)付每小時(shí)降雨量小于30mm 的降雨，而近年來(lái)，每小時(shí)100mm以上的特大暴雨在上海發(fā)生的頻率是3年一遇。城市排水管網(wǎng)建設(shè)的滯后是當(dāng)前我國(guó)城市內(nèi)澇多發(fā)的重要原因。

2 城市洪災(zāi)的防治對(duì)策

近年來(lái)不斷發(fā)生的城市雨洪災(zāi)害一次次警醒著人們，要重視對(duì)城市雨洪災(zāi)害的研究，采取措施避免城市雨洪災(zāi)害，確保人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。城市雨洪災(zāi)害的防治應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手。

2.1 加強(qiáng)城市排水管網(wǎng)建設(shè)

在現(xiàn)代化的城市里，城市排水管網(wǎng)是降雨徑流的主要排出途徑，因此要加強(qiáng)城市排水管網(wǎng)的建設(shè)。國(guó)內(nèi)外有許多科學(xué)合理的城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路可供我們?cè)O(shè)計(jì)排水系統(tǒng)時(shí)借鑒。例如北京故宮的排水系統(tǒng)，綜合考慮了地形、地勢(shì)、降雨等因素，把排水系統(tǒng)與景觀結(jié)合在一起，渾然天成；北宋時(shí)期修建的江西贛州排水系統(tǒng)——“福壽溝”，根據(jù)街道布局和地形特點(diǎn)，采取分區(qū)排水的原則，建成了兩個(gè)排水干道系統(tǒng)，因?yàn)閮蓷l溝的走向形似篆體的“福”“壽”二字，故名“福壽溝”，雖經(jīng)歷了900多年的風(fēng)雨，至今仍完好暢通，繼續(xù)作為贛州日常排放污水的主要通道[8]；我國(guó)青島的城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)，最早源于德國(guó)的設(shè)計(jì)，排水管網(wǎng)空間大、布局合理，在國(guó)內(nèi)城市排水管網(wǎng)中處于領(lǐng)先地位。此外法國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)在城市排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)、建設(shè)上有許多成功的經(jīng)驗(yàn)，值得我們借鑒。

2.2 增加地表透水面積

城市化的硬化地面，阻斷了降雨向土壤的入滲過(guò)程，導(dǎo)致地表徑流增加、匯流時(shí)間縮短、雨洪災(zāi)害加劇。如果能減少城市硬化地面的比率，增加土壤對(duì)降雨的吸納能力，就可以減少地面徑流量，延長(zhǎng)匯流時(shí)間，消減暴雨災(zāi)害的程度。增加地表透水面積的主要措施包括：（1）公園、人行道等區(qū)域使用透水磚代替不透水硬化路面；（2）增加綠地的面積，在一些可硬化可不硬化的區(qū)域，采用不硬化的措施，保留原有的綠地或新建綠地，從而增加降雨時(shí)土壤的入滲能力。

2.3 雨洪資源化利用

我國(guó)城市在面臨嚴(yán)重內(nèi)澇的同時(shí)，也面臨著十分嚴(yán)峻的水資源危機(jī)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)600多個(gè)城市中，400多個(gè)城市存在資源型或水質(zhì)型缺水，100多個(gè)城市嚴(yán)重缺水，其中西北、華北地區(qū)的水資源短缺已嚴(yán)重制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展。采取合適的措施，實(shí)現(xiàn)雨洪的資源化利用，不僅可以消減城市雨洪災(zāi)害，還可以在一定程度上緩解城市水資源危機(jī)。目前一些發(fā)達(dá)國(guó)家在雨洪資源化利用方面已經(jīng)取得了一定的成效，以色列雨洪資源的利用率已經(jīng)達(dá)到98%以上；日本利用雨洪作為生活用水的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，并利用雨洪補(bǔ)給地下水；美國(guó)建造了大量滲濾田，用于補(bǔ)充地下水或在暴雨洪水時(shí)進(jìn)行匯集和調(diào)節(jié)雨洪[9]。城市雨洪利用的途徑主要包括：屋面雨洪集蓄利用系統(tǒng)、屋頂綠化雨洪利用系統(tǒng)、園區(qū)雨洪集蓄利用系統(tǒng)和各種滲透集雨設(shè)施。國(guó)內(nèi)在城市雨洪資源化利用方面尚處于試驗(yàn)探索階段，如武漢天河機(jī)場(chǎng)、上海浦東機(jī)場(chǎng)的一些新建建筑采用的雨水收集利用系統(tǒng)等。我國(guó)在雨洪資源化利用方面要加大研究力度，同時(shí)要制定出完善的規(guī)章制度和激勵(lì)措施。

3 結(jié)束語(yǔ)

城市雨洪災(zāi)害對(duì)我國(guó)城市居民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成了嚴(yán)重威脅。我國(guó)城市雨洪災(zāi)害多發(fā)的原因既有自然因素又有人為因素，自然因素主要包括：城市化導(dǎo)致硬化地面面積增加，降雨向土壤入滲的過(guò)程被阻斷，城市熱島效應(yīng)、城市阻礙效應(yīng)和城市凝結(jié)核效應(yīng)導(dǎo)致城區(qū)降雨增加；人為因素主要是對(duì)城市排水管網(wǎng)的建設(shè)重視不夠、投入不足、建設(shè)滯后。為了減少城市雨洪災(zāi)害的影響，應(yīng)從加強(qiáng)城市管網(wǎng)建設(shè)、增加透水地面面積、城市雨洪的資源化利用幾個(gè)方面著手。同時(shí)還應(yīng)加大城市雨洪災(zāi)害、城市雨洪資源化利用方面的研究，為我國(guó)城市消減雨洪災(zāi)害、實(shí)現(xiàn)雨洪資源化提供科學(xué)依據(jù)[10]。

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*通訊作者：張軍紅（1983-），男，河南商丘人，博士，副教授，研究方向：水土保持、水資源規(guī)劃與保護(hù)。