城市內澇及其污染防治研究現狀和發展趨勢

杜 志 超

(遼寧工程技術大學土木工程學院，遼寧 阜新　123000)

0　引言

近年來，雨洪問題逐漸引起人們關注，強降雨過后路面大量雨水匯集在一起，不能及時排出，城市道路積水問題日益嚴重，甚至還會造成城市內澇。據統計，2013年長沙等十多座城市出現內澇問題，約27萬人受災；2014年深圳、青島內澇災害致使上千輛車受阻；2015年上海、南京等城市發生內澇，約6 500多萬人受災[1]。雨洪問題，發人深思。究其原因，其一是老城區排水系統比較落后；二是城市化進程加快，致使硬化路面面積越來越大，增大了地表徑流流量，嚴重增加了雨水管網的負擔。傳統城市雨洪管理的主要目的就是將雨水直接排放處理，為保證排放的安全性，相比之下技術比較單一[2]，力求把雨水迅速排走，不僅浪費寶貴雨水資源，同時造成污染[3]。雨水的徑流給人們出行生活帶來很多不便，與此同時，降雨(尤其指暴雨)帶來的徑流污染也不容忽視。有關研究顯示，在水污染中，非點源污染占很大的比例，城市降雨徑流中TSS,TN以及TP的濃度是林地等相應污染物濃度的10倍～100倍。據研究調查非點源污染已成為江河湖泊(尤其是太湖等湖泊)水質變差的首要原因；超過1/2的北京飲用水中硝態氮的含量已超過國際標準[4,5]。

城市內澇問題以及附帶面源污染問題近年來成為了熱點問題，大量國內外學者專家經過研究得到了一些成果。

1　國內研究現狀

針對海綿城市排水和防污染問題，我國學者進行了較為全面的研究，并提出了具體措施和解決方案，為海綿城市方面的研究工作提供了可靠的依據。

北京建筑工程學院教授車伍等[6]通過研究大小排水系統得出其在城市內澇預防及治理體系中可以發揮極其重要作用；同時表明城市雨洪系統中，內澇防治僅僅是它的分支，應用大小排水系統解決雨洪問題同時還應重視綠色雨水的方向，及恢復自然水文循環及生態問題。

郝夢琪[7]以西安為例，分析得出對于城市的下穿隧道，當坡長一定，通過適當降低隧道坡度；或坡度一定，適當縮短坡長，可以減小暴雨造成該區域內積水面積。

清華大學蘇伯尼等[8]提出雨水井對降低內澇有一定效果，面對短時降雨，其作用有限。

葛裕坤等[9]通過研究發現延時調節設施可以應用于雨水徑流污染的控制以及城市內澇的控制，其效果很好，并且對于當前的海綿城市中水生態性、安全性等目標有良好的促進作用；同時指出使用延時調節設施必須結合當地具體的自然條件，合理的設計。

李帥杰博士[10]以吉林省某市的雨水防澇規劃為例，基于MIKE模型及應用數學模型開展城區排水系統的能力分析、內澇風險性分析以及評估工作，對該市的排水系統的管徑、管渠等規劃的方案進行了優化，得到了最有效益的方案。

譚凌智等[11]發現蓄水陶土對雨水徑流帶來的面源污染中各污染物有顯著的處理效果,經處理后的水質接近GB/T 18921—2002的二類標準。

通過對沖刷模型下降雨強度和污染物的沖刷時間差的研究，王寶山等[12]發現使用有效降雨強度來代替實際情況可為徑流污染的控制及雨水再利用提供計算依據。

王曉璐等[13]根據無錫雨水徑流帶來的面源污染特點設計了復合填料生物滲濾系統，發現該系統對徑流雨水中SS，COD以及N，P去除效果明顯。

通過對上海浦東新區道路的徑流雨水污染及利用的系統進行研究，發現其對徑流污染物去除效果很好，出水水質指標可達到GB 3838—2002地表水環境質量標準[14]。

韓小波等[15]通過對新型城市中不同功能區的功能和生態特點、徑流污染的特征及污染方式研究，按不同區域提出雨水徑流污染控制與利用技術。

2　國外研究現狀

對于海綿城市，許多國外的專家、學者進行了較為系統的研究分析，對于不同國家，不同地區的城市內澇及水污染情況進行了統計，并提出了具體的整治方案，為海綿城市的研究和發展奠定了堅實的基礎。

Benito等[16]通過整理古代的洪水信息、歷史的洪水數據及水文站的數據，提出在歷史洪水風險下的評估方法，將其應用在歐洲各國家。

在城市雨洪及其附帶徑流污染問題上，多國進行理論探索和實踐，20世紀美國最早提出最佳管理措施(Best Management Practices，BMPs)、低影響開發(Low Impact Development，LID)、綠色雨水基礎設施(Green Stromwater Infrastructure，GSI)；英國提出可持續城市排水系統(Sustainable Urban Drainage Systems，SUDS)；澳大利亞提出城市水敏感設計(Water Sensitive Urban Design，WSUD)，新西蘭提出低影響城市設計與開發(LIUDD)等，德國、日本等國進行很多雨水管理的實踐得出理論，國外的理論與實踐結合，為城市的雨水管理提供了技術上的支撐[17]。

Roy-Poirier A等[18-20]通過研究生物滲濾系統中植物類型以及填料高度各方面，對徑流污染效果有了比較，但在填料選擇上進行的研究比較少，對某些污染物，如較高濃度的TN去除效率較低。

低影響開發下城市的雨水管理近年來在一些城市規劃及建設的應用中取得很好的效果，對城市化進程下的徑流污染、洪澇災害效果明顯[21，22]。

美國等國家應用的延時調節設施效果也得到證實，削減徑流流量峰值同時也能較好的控制徑流帶來的污染，并在設施的設計建設、運行管理等方面積累了很多成功的經驗[23]。

3　結語

在城市內澇問題上國內外學者做的研究在不斷深入，從簡單的排水到統籌雨水的收集利用，從單一的考慮洪澇到綜合考慮徑流流量與徑流污染，從傳統的開發轉變為低影響開發，雨洪管理方法的進步顯而易見。但其中仍存在一些問題，其一軟件的使用問題，在模擬過程中，大部分使用的都是經驗參數，建議在研究過程中多實驗來優化經驗參數；二是在開發過程中應多參考道路方面的規范，不能隨意的改變路面的設施；三是不同的地方有不同的徑流特點，應結合特定的條件來采取特定的優化方法；四是應該變廢為寶，把雨水資源化。

目前海綿城市以及低影響開發已經成為國內學者研究的主流，在使用先進的理念的同時多總結經驗，試點單位應多與其他城市交流，起到示范作用，國家應多給出技術和經濟上的支持，為了城市內澇問題更好的解決而積極探索。

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