關于蘭州市城市內澇成因的調查分析研究

（蘭州資源環境職業技術學院，甘肅 蘭州 730021）

0 引言

近年來，由于人類活動直接影響水循環空間的分布，增加了極端水文事件發生概率，使得城市內澇災害日益增多。城市洪澇災害已成為制約社會經濟健康發展的突出問題，逢大雨必澇成了我國城市的通病。

2018年蘭州市出現多起強降雨，導致市區內發生洪澇災害，全市多處道路積水，部分地區積水深度達1米，很多車輛被淹甚至沿溝道被沖走，甚至部分地下人行通道及地下停車場也有洪水倒灌的現象。蘭州市的地形地貌特殊，南北群山環抱，東西黃河穿城而過，具有帶狀盆地城市的特征，暴雨過后，洪水沿南北山下泄，造成部分道路堵塞甚至沖斷。

甘肅省的財政收入大多集中在蘭州市，因此，蘭州市的防洪安全關系到甘肅的經濟發展，有必要找出城市洪澇災害的主要成因，進而找到預防或解決城市洪澇災害的途徑。

1 城市內澇成因分析

1.1 氣候變化

目前全球氣候變暖，氣溫升高，蒸發量增加，水循環速度加快，大氣含水量增加，一旦發生降雨，降雨強度大或持續時間長；且氣溫升高，溫差較大，容易產生強降雨對流天氣。此外，我國降雨時空分布不均，夏秋兩季強降雨頻繁，容易導致城市排水管網系統癱瘓。

分析蘭州市1933-2016年平均氣溫、極端氣溫、降雨量等資料可知，蘭州市城市內澇的發生與氣候有關。蘭州市83年間年平均氣溫10度，但基本呈上升趨勢，其中2016年平均氣溫比1933年升高了1.8度。分析極端氣溫，19世紀80年代以后，平均氣溫持續上升，但極端高溫有波動，而極端低溫上升速度比平均氣溫和極端高溫都快，上升幅度大，其中最主要的原因是人類活動的影響。通過以上數據分析說明，夜間升溫比白天更快，這反映了城市的發展及熱島效應的產生。

1.2 城市過度開發

1）由于城市用地規模的擴大，河道排澇和雨水儲存能力降低，市區原有的排澇系統遭到破壞。同時，城市周邊原有的坑洼湖泊被大面積占用，導致城市防洪能力明顯削弱。

2）城市大規模道路的硬化改變了原有下墊面特性，蓄水面積減少和不透水匯合面積增加，造成城市匯流速度、匯流量加大，從而加劇城市內澇。

1.3 城市化加速引發熱島效應

1）蘭州市作為西北工業城市，城區人口增長迅速，城區總人口由1982年的130.1萬增長到如今的258.4萬，人口凈增128.3萬。蘭州市城區總面積現為1663km2，分析得出人口密度大，樓房建筑密集，人自身熱量、工業生產熱量、交通工具產生的熱量以及建筑物、混凝土路面等吸收的太陽能量導致城區比郊區溫度略高，從而使得大氣持水能力增強，加大了強降雨風險。

2）蘭州城區快速發展，高樓大廈拔地而起，道路基本實現混凝土硬化，地下滲流很少，導致城區地表徑流增加。且混凝土路面粗糙度較低，阻尼作用小，匯流速度加快，地表匯流歷時縮短，增加了地下排洪溝道短時排洪壓力。

1.4 規劃因素

1）在城市發展過程中，對城市內澇災害的重視程度較低，忽略了自然水體本身的調蓄作用。為滿足城市發展需求占用排洪溝、坑塘等土地作為建設用地，增加了城市不透水下墊面，且后期沒有進行水域占補平衡，導致城市內澇災害更易發生。

2）蘭州市城市發展是從中心區向周邊輻射，排水管道在建設初期沒有充分考慮后期發展需要。城區建設規劃預見性不足，導致排水系統建設標準較低，且缺少城市洪澇分流規劃，加之城市發展速度過快，人口劇增，建筑物密集，加大了排洪壓力，尤其是在老城區。

1.5 管理因素

1）城市排水管道屬于地下工程，因此在施工過程中質量監督與檢驗相對困難，且只有出現暴雨時才能檢驗管道工程質量及管道排水系統的合理性。尤其是經數年排澇，部分管道存在淤積，導致城區排洪能力下降，而地下排淤工作難度大，排洪管網得不到及時有效清淤，也是城市發生內澇的原因之一。

2）新舊社區管網沒有及時改造，甚至存在漏接現象，使排水不暢。部分地區排洪排污管道共用，使城市管網排洪負荷加大。

2 城市內澇防治措施

2.1 選擇強透水性材料，改變下墊面特性

為了緩解市區內澇的發生，在城市路面、人行道、廣場等地鋪設透水性強的材料，還可以做成鏤空式結構，不但增加透水效果，減少地表徑流，也能儲存部分雨水，起到滯洪的效果。

透水性混凝土是一種具有連續空隙的新型透水材料，經過特殊工藝處理，不但具有較高的強度，而且具備一定的透氣透水性能。傳統的硬化地面以磚石、混凝土或瀝青為主，雨水無法滲透地下，自然水循環系統遭到破壞，且地面對陽光的反射率低，吸收率高，加劇了城市“熱島效應”。而透水性混凝土的多孔結構能夠使雨水滲透到地下，避免雨水在地表流淌，有效減少地表徑流，緩解城市排水管道的瞬時壓力，防止路面雨水迅速聚集造成短時內澇；同時，透水性混凝土還具有滲、滯、蓄、凈、排等功能。

為了使透水混凝土在透水性、強度、抗凍性等方面具有較好表現，采用同一級配的粗骨料，且在預拌成品混凝土時加入ETNOIS聚合物或膠粉，可使成型混凝土具有一定的柔性，在一定范圍內變形而不破壞，改善混凝土中水泥與骨料之間的剛性連接，提升材料的彈性模量，保證混凝土路面質量和性能。

2.2 加強城市調洪能力

加強城市調洪能力是治理內澇的關鍵，通常從滯洪和排洪兩方面入手，滯洪主要是通過天然水體、人工湖、地下蓄水設施使得部分洪水暫時停蓄，以削減洪峰；排洪主要是通過人行路面、排水溝和泄洪道及時排放雨水。

加強城市雨水滯洪能力，重視對自然水體的利用，最大限度地避免破壞生態環境，確保城市的自然調蓄能力和泄洪能力。重視城市防洪排澇的建設和規劃，結合城市實際情況，掌握易發生內澇位置，做好地下蓄排水設施建設，科學合理制定應急預案，以便及時解決內澇問題。

改善城市排水能力需要建立完整的排水系統。在進行排水系統設計時要嚴格按照標準進行，在經濟允許的情況下可以提高重現期上限值。同時，做好排水設施改造和日常維護管理工作，在汛期前全面疏通城市排水管網和雨水井，做好排水泵站和排水閘門的運行維護，特別是對地勢較低、易堵塞的地段，保證汛期排水管網通暢，最大限度地保證城市排水能力。

2.3 科學制定排水標準，合理選用管材

如果排水系統設計標準偏高，不僅不經濟，且難以實施；如果制定標準過低，城市發生內澇的風險又會提高。目前我國城市的設計標準普遍偏低，主要沿用《室外排水設計規范》GB 50014—2006（2014年版），且由于老城區修建時間早、管網布置混亂以及管道老化等問題，導致排水能力很低，因此有必要科學制定城市排水標準及合理選用排水管材。

1）城市排水標準的制定要根據人口密度的增加、自然氣候的變化，結合蘭州市水文氣象資料，修訂適用于蘭州市的暴雨強度公式，制定新的排水標準。

2）排水管材的選用需要對鋼管、混凝土管、PE管、PVC管等管材的性能進行比較，結合城市排水系統的特點選擇合適的排水管材。

鋼管強度高，韌性強，不易破壞，表面光滑，輸水摩阻力小，使用壽命長；但易生銹，需做防腐處理，造價高。PE管具有高韌性，對管基不均勻沉降適應能力強，抗震性能優良,表面光滑，糙率小，使用壽命長，耐腐蝕，耐低溫，小口徑管道造價低，質量可靠,施工性能好且韌性高，對各類閥體和管件的連接具有良好的適配性；管壁光滑，流動阻力小，管道斷裂伸長率一般超過350%,重量輕，便于安裝運輸，采用熱熔連接，安裝便捷，易于維護,連接部位的抗拉強度及爆破強度較高；但其缺口抗擊強度低，大口徑管道經濟性較差。PVC管表面光滑，糙率小，重量輕，造價低，管材強度較PE管高，使用壽命長；但脆性大，延展性差，當地面下沉或因震動發生變形時，易產生裂縫。鋼筋混凝土管使用壽命較長，安裝施工方便，輸水能力穩定，接頭穩定性好，使用安全可靠；但自重大，運輸不便，質脆，耐撞擊性差，價格較高。

從技術角度看，以上管材都適用于城市排水工程。但根據城市的排澇實際情況，綜合管材性能，考慮工程經濟性和安全運行，建議采用鋼筋混凝土管和PE管道。

2.4 科學制定城市規劃建設方案

科學制定城市規劃建設方案，首先，要提高對城市內澇災害的重視程度，從建設和管理方面入手，秉承人與自然和諧的原則，依靠天然的排洪溝，組織好順暢排洪通道；其次，在市區設置滯洪蓄水設施須謹慎，并做好防洪應急預案；最后，在城市規劃建設過程中，對歷史形成的溝壑不應隨意改變，更不應掩埋。

2.5 提高預警監測

面對蘭州市頻繁、異常的強降雨天氣，加快氣象科技創新體系建設，大力發展數值天氣預報模型，完善內澇災害監測預警系統；同時將信息化技術應用在城市排水管網系統中，利用先進的數據技術手段對雨水的儲蓄、流量、流速等數據進行監測并及時匯總分析，實時監測排水管網情況，實現城市水系統的信息化管理，提高城市內澇應急能力。

3 結語

治理城市內澇災害是一個復雜系統，涉及諸多因素。隨著蘭州的城市發展，澇災造成的損失巨大。要充分了解產生內澇的原因，結合實際情況，因地制宜提出防治措施，通過改變下墊面、加強城市調洪能力、提高預警等方面來提升城市內澇防治能力，實現蘭州市可持續發展。