葉喜洋 楊柳
摘 要:隨著我國城市建設的快速發展和全球氣候的變化,城市的洪水、內澇等水自然災害問題日益突出。在此背景下,通過對城市洪澇的成因進行系統性分析,將造成城市內澇的主要因素歸納為自然氣候因素、城市過度開發因素、工程建設因素、人為管理因素,分別進行論述。并據此提出了相應的對策,包括樹立新的設計理念、構建內澇防治體系、完善雨水規劃標準體系、建設海綿城市等具體建議。
關鍵詞:城市;洪澇;排澇;排水;對策
新中國建立以來,我國對城市水自然災害的防治取得了一定的成就,建成了以防洪、排澇、排水為基礎的城市水災害防治工程體系。但由于我國基礎設施建設相對薄弱,對防洪、排澇、排水工程的投資不足,排澇、排水系統的建設遠遠滯后于城市的建設,導致我國目前的城市水自然災害防治工程還不能滿足城市防治水自然災害的需求。
隨著城市化進程的不斷推進,城市致洪效應日益顯著,城市水安全問題日益突出。氣候變化和人類活動直接影響了水循環要素的時空分布特征,使得城市特大內澇災害問題日益嚴重。本文對我國內澇防治現狀進行相關評述,并指出在城市防澇方面亟待解決的問題。
1城市洪澇災害
在傳統意義上,城市洪澇災害即由于暴雨引起的水位上漲而造成的淹沒。通常情況下,將城市洪澇災害分為外洪和內澇兩部分。外洪是指城市以外流域匯集的洪水穿越城市時造成的洪水威脅,具有流量大,流速高等特點。內澇是指城市以內區域內由于暴雨引起的河道水位偏高、路面積水等排澇問題,具有流量小、流速小的特點。
2造成城市洪澇災害的原因
2.1自然氣候因素
近年來,由于全球氣候變暖,導致大氣氣流季節性異常,極端天氣頻發,再加上我國降雨時空分布不均的特點,每年夏季大部分城市都會遭遇強降雨的襲擊。短時內大量降雨會造成城市排水系統癱瘓。隨著城市規模不斷擴大,在同樣天氣下城區比郊區吸收更多的太陽輻射,加上城市生產、生活產生大量熱量,易產生雨島效應,使城市更容易成為區域的暴雨中心,高強度暴雨發生的頻率更高[1]。
2.2城市過度開發因素
①河道行洪能力縮減,雨水調蓄能力降低
大規模城市用地蔓延,破壞了原有的排水和內澇防治系統,致使河道行洪能力縮減,雨水調蓄能力降低。隨著城市的擴展,以往城外的行洪河道演變成城市的內河,行洪能力縮減。而城市中原有的湖泊和河流水面也大幅度減少,調蓄雨水的能力大大降低。
②水循環系統遭到破壞
土地高強度開發使城市的地形地貌發生了變化,改變了原有的自然排水體系。原有的湖泊水系改變了,原有的排洪通道填掉了,不僅調蓄容量變小了,洪水出路也減少了。
③地表徑流改變
城市下墊面發生改變,不透水面積增加,蓄水面積減少,使徑流的形成發生變化,同量級暴雨的產流系數增大,加大了城市地區的徑流量。
2.3工程建設因素
①管網設計重現期較低,改造較為困難
大部分城市老城區管網設計重現期較低,多為1 年一遇、0. 5 年一遇甚至 0. 33 年一遇; 新建城區管網標準也多為 1 ~ 2 年一遇。對排水管網進行提標改造需在建成區開挖路面,工程量及投資較大,改造較為困難。
②排水系統與排澇系統缺乏有效的銜接
城市的管道排水和河道排澇系統往往是獨立進行設計。管道排水一般按照滿管重力流設計;城市河道排澇是按照河道不漫溢設計。因此,在很多情況下,管道排水與河道排澇系統會有明顯不銜接的情況,加重城市內澇災害損失程度。
2.4人為管理因素
管理的不善導致部分排水管道堵塞嚴重,造成排水路徑受阻。多數地區雨水、污水同排,致使市政管網負荷加大,但由于管理水平的落后,市政管網未得到對應的改造,加上管網錯接、斷接、漏接嚴重,許多地區管網形成瓶頸效應,致使排水不暢,造成局部地區受淹。
3應對城市洪澇災害應采取的對策
3. 1 樹立新的設計理念
近年來國際上在排水規劃的理論、技術、方法方面有了很大的發展,其基本原理就是通過源頭削減、過程控制、末端處理的多種生態方法,盡可能減少人類開發建設活動對自然生態系統的沖擊和破壞。排水防澇規劃編制應借鑒上述經驗,遵循蓄、滲、滯、排相結合的原則,因地制宜,在學習新理念、新方法、新技術的同時,建立我國的排水規劃理論體系。
3. 2構建內澇防治體系,應對超標雨水排放
發達國家的城市排水一般都有兩套系統,即小排水系統和大排水系統。小排水系統主要針對城市常見雨情,通過常規的雨水管渠系統收集排放;大排水系統主要針對城市超常雨情,由隧道、綠地、水系、調蓄水池、道路等組成,通過地表排水通道或地下排水深隧,傳輸小排水系統無法傳輸的徑流,該系統也可以稱為城市內澇防治體系,我們應該借鑒[2]。
3.3 建立完善雨水規劃標準體系
城市排水防澇規劃涉及幾個層次的標準,主要有雨水徑流控制標準、管網系統設計標準、城市內澇防治標準、城市內河水系設計標準和防洪標準等。要根據具體情況合理確定標準,逐步提高管渠設計標準和城市內澇防治標準。參考國外最佳實踐經驗,明確城市內澇的概念、定義和內涵,結合中國實際情況,制定內澇防治標準。此外在規劃設計中應特別關注管道排水標準與內澇防治標準及防洪標準的對接。
3.4改進設計方法
①及時修訂暴雨強度公式結合氣象、水文資料,對現有暴雨強度公式進行評價和修訂。明確推理公式法的使用限制條件。
②積極推進水力模型等新技術的應用
應逐步推進數學模型法在規劃中的應用,應盡快開發一些擁有自主知識產權的、簡便可行的、實用的模型軟件,既方便大家使用,也可降低成本。
③規范基礎數據
要重視基礎數據的積累。盡快對現有排水設施、地表徑流、受納水體等情況進行全面普查,建立管網等排水設施地理信息系統。
3.5加快海綿城市的建設
傳統城市發展和基礎設施建設過程中習慣于戰勝自然、改造自然的城市建設模式,造成我國城市面臨嚴重的城市病和生態危機。面對城市洪澇問題頻現等狀況,重塑城市“海綿體”,自然水生態的理念越來越受到關注[3]。在此基礎上,提出建設“自然積存、自然滲透、自然凈化”的海綿城市,下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水,需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用,達到彈性應對洪澇災害的目的。
4 結語
城市的洪澇災害具有損失重、影響面大、災害損失與城市發展同步增長的特點,是制約城市科學發展的重要因素,關系到城市的可持續發展。在城市的規劃和建設過程中,應合理規劃城市的排水系統、建立完善的洪水預警機制、加快海綿城市的建設等來提高城市防治洪澇災害的能力。
參考文獻:
[1]耿莎莎.基于城市規劃視角下的城市內澇防治研究[D].蘭州: 蘭州大學,2013
[2]謝映霞.從城市內澇災害頻發看排水規劃的發展趨勢[J].城市規劃, 2013,( 2) :45 -50.
[3]仇保興.海綿城市( LID)的內涵、途徑與展望[J].給水排水,2015,41( 3) : 1 -7.
作者簡介:
葉喜洋(1996.11.10-)男,漢族,河南省鄭州市,本科生,研究方向:水文與水資源工程
楊柳(1998.01.07-)男,漢族,河南省鄭州市,本科生,研究方向:水文與水資源工程