武漢市主城區(qū)漬水成因及對(duì)策分析

胡 晗 高 艷 吳 思

(1.武漢市規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司,湖北 武漢 430014; 2.武漢市規(guī)劃研究院,湖北 武漢 430014)

0 引言

隨著武漢市城市建設(shè)的快速發(fā)展，主城區(qū)內(nèi)澇漬水的社會(huì)影響在逐年加大。為支持武漢加快建設(shè)國(guó)家中心城市，大幅提升排水防澇能力，保障城市排水安全，針對(duì)主城區(qū)內(nèi)澇漬水問(wèn)題，提出總體策略并就共性問(wèn)題形成治理對(duì)策指引。

1 武漢市排水防澇基本特征

1.1 地勢(shì)特征

擁有“百湖之市”美譽(yù)的武漢市受長(zhǎng)江及漢江分割，形成武昌、漢口及漢陽(yáng)三大片區(qū)。漢口地勢(shì)平坦，武昌及漢陽(yáng)地勢(shì)起伏略大，總體呈現(xiàn)沿江高、沿湖低的特點(diǎn)。武漢市主城區(qū)大部分建成區(qū)標(biāo)高在20.0 m～25.0 m(黃海，下同)，臨江周邊地面標(biāo)高多在24.0 m～25.0 m，湖泊周邊標(biāo)高僅20.0 m～21.0 m，基本上在常年洪水位以下。

1.2 降雨特征

武漢市年降雨量充沛，且月份降雨分布不均，汛期暴雨強(qiáng)度較大。武漢市暴雨發(fā)生月份多集中在4月～8月，其降雨量占全年的65.8%[1]。據(jù)氣象部門(mén)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，近50年來(lái)，武漢市年降雨量在700 mm～2 100 mm之間波動(dòng)，其多年平均降水量1 257 mm，最大降水量2 056.9 mm(見(jiàn)圖1)。

1.3 排澇特征

長(zhǎng)江、漢江是武漢市主城區(qū)降雨的受納水體，由于長(zhǎng)江漢江洪水位高于主城區(qū)大部分地面高程，為抵御外江洪水，沿長(zhǎng)江漢江建設(shè)了防洪堤防，并與自然高地一起將城區(qū)圍合在漢口、漢陽(yáng)和武昌等三個(gè)大防洪保護(hù)圈內(nèi)。在汛期外江水位高時(shí)，城區(qū)降雨須通過(guò)雨水泵站抽排至外江；在非汛期外江水位低時(shí)，城區(qū)降雨則通過(guò)穿堤排水閘來(lái)實(shí)現(xiàn)雨水外排。除漢口主城區(qū)和部分沿江地區(qū)直接排入外江外，武漢市大部分地區(qū)雨水先就近入湖泊調(diào)蓄，超過(guò)湖泊調(diào)蓄能力的來(lái)水和湖泊蓄后雨水再排入長(zhǎng)江、漢江等外江。按照出江口的不同，武漢市主城區(qū)現(xiàn)狀排水防澇系統(tǒng)或水系10個(gè)，其中漢口地區(qū)4個(gè)，漢陽(yáng)地區(qū)3個(gè)，武昌地區(qū)3個(gè)(見(jiàn)圖2)。

2 武漢市內(nèi)澇漬水成因分析

城市防澇工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，由多種防澇設(shè)施共同構(gòu)成，管理運(yùn)行極為復(fù)雜，因此雨水排除系統(tǒng)的構(gòu)成涵蓋雨水排放全過(guò)程，包括降雨徑流、雨水口收集或地面下滲、雨水管涵或明渠輸送、入湖或調(diào)蓄池調(diào)蓄、泵站抽排等。影響城市內(nèi)澇漬水的自然因素包含降雨條件、豎向條件和下墊面條件，人為因素包含排水設(shè)施及維護(hù)管理等。

2.1 自然因素

2.1.1 降雨條件

武漢屬北亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候區(qū)，具有雨量充沛、降水集中、暴雨在時(shí)間分布上的不均勻性顯著等特點(diǎn)。強(qiáng)降雨或連續(xù)性降雨是造成武漢市內(nèi)澇的客觀(guān)因素。當(dāng)出現(xiàn)短歷時(shí)強(qiáng)降雨時(shí)，漢口和臨江等通過(guò)泵站強(qiáng)排地區(qū)更容易出現(xiàn)漬水，但一般漬水時(shí)長(zhǎng)較短，雨后漬水能夠快速消退；當(dāng)出現(xiàn)長(zhǎng)歷時(shí)強(qiáng)降雨時(shí)，則武昌及漢陽(yáng)等湖泊調(diào)蓄區(qū)則更容易出現(xiàn)漬水，且在超長(zhǎng)歷時(shí)降雨情況下容易出現(xiàn)大面積長(zhǎng)歷時(shí)漬水，如2016年7月上旬超長(zhǎng)歷時(shí)暴雨，湯遜湖及南湖地區(qū)出現(xiàn)系統(tǒng)性大面積漬水長(zhǎng)達(dá)一周。

2.1.2 豎向條件

武漢市主城區(qū)總體地勢(shì)平坦，一旦匯流面積過(guò)大，其排水極易受到下游水位頂托影響，在地勢(shì)低洼區(qū)形成漬水。如漢口地區(qū)的黃孝河和機(jī)場(chǎng)河系統(tǒng)，除沿江地面標(biāo)高達(dá)到25.0左右外，其他從一環(huán)線(xiàn)至三環(huán)線(xiàn)的大部分區(qū)域地面高程大多在22.0 m～20.0 m之間，地勢(shì)平坦低洼，屬于全系統(tǒng)的易漬水區(qū)。

2.1.3 下墊面條件

下墊面的影響主要體現(xiàn)在徑流系數(shù)上。隨著武漢市主城區(qū)硬化率的快速增長(zhǎng)，其地表產(chǎn)流量迅速增加，匯流不斷加快。各類(lèi)型地類(lèi)中不透水地表面積占比對(duì)內(nèi)澇漬水影響最大，而透水綠地和水體則對(duì)雨水存在具有明顯調(diào)蓄作用，與內(nèi)澇程度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系[2]。

2.2 排水設(shè)施

排水設(shè)施的影響因素主要包含排水管涵、排水明渠、調(diào)蓄設(shè)施和排水泵站等。漢口地區(qū)匯流面積大，排水過(guò)于集中，主干管涵及明渠排水能力明顯不足，加之調(diào)蓄水體少及末端泵站抽排能力欠缺，在短時(shí)強(qiáng)降雨下容易形成漬水。而漢陽(yáng)和武昌地區(qū)調(diào)蓄水體多，大部分區(qū)域可分散排水就近入湖調(diào)蓄，但湖泊調(diào)蓄能力受到排江泵站能力、景觀(guān)要求等因素限制，湖泊經(jīng)常持續(xù)高水位狀態(tài)，導(dǎo)致上游低洼區(qū)水位受頂托，也易形成內(nèi)澇。

2.3 維護(hù)管理

維護(hù)管理的影響包括雨水口、管渠的淤積影響、湖泊港渠的水位控制、泵站涵閘的調(diào)度以及匯水面積的控制等。

1)設(shè)施淤積。過(guò)水能力隨管涵淤積加重而快速降低，管道淤積20%過(guò)水能力約降低25%。據(jù)調(diào)查，漢口解放大道等合流箱涵因旱季流速極低，極易造成箱涵淤積，雨季排水受影響加大了漬水風(fēng)險(xiǎn)。

2)水位控制。為保障湖泊的景觀(guān)效果，現(xiàn)有部分調(diào)蓄湖泊未能在雨前實(shí)現(xiàn)水位預(yù)降，導(dǎo)致湖泊可調(diào)蓄容量下降明顯。如位于武漢東湖生態(tài)旅游風(fēng)景區(qū)的東湖，其規(guī)劃雨前低水位為19.15 m，為維護(hù)其5A景區(qū)濱水景觀(guān)效果，實(shí)際控制低水位為19.5 m，調(diào)蓄容量下降明顯。

3)涵閘控制。武漢市主城區(qū)部分湖泊周邊現(xiàn)存部分合流區(qū)，為減少雨季污水溢流入湖，排水口處設(shè)置有截污閘和截污管。由于截污閘受到嚴(yán)格控制，且配套截污管能力有限，導(dǎo)致上游極易形成漬水。近年來(lái)為保護(hù)水體環(huán)境，武漢市主城區(qū)沿湖排口截污工程大量實(shí)施，由此產(chǎn)生的漬水問(wèn)題不容忽視。

4)匯水區(qū)控制。周邊配套排水管不完善、未設(shè)置擋水設(shè)施或道路未設(shè)置反坡，導(dǎo)致下穿立交等特殊低洼地段實(shí)際匯水范圍發(fā)生變化，排水提升泵站不堪重負(fù)而漬水。

5)施工管理。城區(qū)內(nèi)部分施工工地排水管理薄弱，泥漿砂石等混入排水管涵，也未得到及時(shí)清理，導(dǎo)致管涵淤堵，排水能力下降。另有部分工地為趕工期未能準(zhǔn)確恢復(fù)原有排水管道，導(dǎo)致排水不暢。

2.4 小結(jié)

通過(guò)綜合分析可知，影響武漢市主城區(qū)漬水的主要要素包括排水系統(tǒng)(設(shè)施)抽排能力、控制措施、降雨及地形地勢(shì)(先天條件)、涵閘及泵站等設(shè)施的管理維護(hù)、下墊面硬化程度等。

3 武漢市內(nèi)澇漬水點(diǎn)消除對(duì)策及建議

3.1 內(nèi)澇漬水點(diǎn)消除總體對(duì)策

在綜合分析武漢市主城區(qū)內(nèi)澇漬水成因的基礎(chǔ)上，基于海綿城市理念，按照建設(shè)、管理、維護(hù)一體化的思路，提出有針對(duì)性的內(nèi)澇漬水點(diǎn)消除總體策略。一是按照國(guó)家最新內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)，新建、改擴(kuò)建防澇設(shè)施，補(bǔ)齊系統(tǒng)抽排能力不足的短板；二是低洼地區(qū)適當(dāng)提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用調(diào)蓄、強(qiáng)排等綜合措施，彌補(bǔ)地勢(shì)等先天條件不足的問(wèn)題；三是精細(xì)化設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制匯流面積，優(yōu)化豎向高程，加強(qiáng)立交及隧道等特殊低洼地區(qū)匯水面積的控制；四是加強(qiáng)施工工地管理，管渠疏撈常態(tài)化，優(yōu)化泵站及閘門(mén)調(diào)度，強(qiáng)化設(shè)施管理維護(hù)的能力；五是推進(jìn)海綿城市建設(shè)，緩解地面硬化率過(guò)高的影響。

3.2 內(nèi)澇漬水點(diǎn)消除分類(lèi)指引

3.2.1 補(bǔ)齊排水設(shè)施短板

1)擴(kuò)大泵站抽排能力。

武漢市主城區(qū)大部分排水泵站經(jīng)過(guò)2016年災(zāi)后重建后有了較大提升，但仍有部分排水泵站抽排能力不足。現(xiàn)狀抽排能力不足的排水泵站主要有后湖泵站、羅家路泵站、湯遜湖泵站等。為有效應(yīng)對(duì)城市內(nèi)澇，減少城市漬水風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)繼續(xù)推進(jìn)排水泵站的建設(shè)。

2)完善管渠主干通道。

針對(duì)管渠排水能力不足的問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)按規(guī)劃增加排水主干通道，完善雨水管渠系統(tǒng)。如漢口地區(qū)應(yīng)新增黃孝河二通道、建設(shè)大道主干通道等，擴(kuò)建黃孝河明渠，必要時(shí)考慮漢口排澇深隧來(lái)抵御特大暴雨。武昌地區(qū)應(yīng)新增野芷湖連通通道，擴(kuò)建青菱河、東港、沙湖港等，暢通區(qū)域性排水廊道。

3.2.2 彌補(bǔ)先天條件不足

部分道路及小區(qū)建設(shè)時(shí)豎向設(shè)計(jì)考慮不夠周全，導(dǎo)致道路及小區(qū)內(nèi)局部地段不利于排水而形成漬水，如省公安廳內(nèi)餐廳及周邊明顯比小區(qū)其他地段低而形成相對(duì)低洼區(qū)，陽(yáng)光在線(xiàn)小區(qū)地面高程接近于湖泊實(shí)際水面高程等。針對(duì)此類(lèi)地勢(shì)低洼類(lèi)漬水點(diǎn)，可適當(dāng)提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用調(diào)蓄等綜合措施。

3.2.3 加強(qiáng)精細(xì)設(shè)計(jì)施工

由于匯流面積控制不到位，導(dǎo)致下穿涵洞等特殊低洼地段實(shí)際匯水范圍發(fā)生變化，立交排水提升泵站不堪重負(fù)而漬水。針對(duì)此類(lèi)漬水點(diǎn)，應(yīng)精細(xì)化設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制匯流面積，優(yōu)化豎向高程。以姑嫂樹(shù)下穿涵洞為例，其在下穿通道兩側(cè)布置擋水設(shè)施，在入口處設(shè)置橫截溝和道路反坡，嚴(yán)格控制匯流面積(見(jiàn)圖3)。

3.2.4 提高管理維護(hù)能力

1)湖泊水位未能按規(guī)劃控制水位運(yùn)行。

為充分發(fā)揮湖泊調(diào)蓄功能，應(yīng)協(xié)調(diào)好武漢市湖泊調(diào)蓄與濱水景觀(guān)功能之間的矛盾，及時(shí)準(zhǔn)確掌握天氣信息，提前調(diào)度閘站，控制好湖泊水位。

2)排水涵閘難以及時(shí)開(kāi)啟。

對(duì)于合流區(qū)和雨污混流區(qū)的涵閘，一方面應(yīng)加大對(duì)初雨的調(diào)蓄和截流，將初雨送至污水處理廠(chǎng)進(jìn)行處理，另一方面要掌握好控污與排澇之間的關(guān)系，應(yīng)在上游產(chǎn)生內(nèi)澇之前提前開(kāi)啟閘門(mén)，避免形成漬水。

3)重大工程施工影響。

應(yīng)加強(qiáng)對(duì)重大工程施工排水的監(jiān)管，實(shí)施排水許可制度，嚴(yán)禁建筑泥漿、沙石等進(jìn)入城市排水系統(tǒng)，管線(xiàn)遷改工程則應(yīng)及時(shí)驗(yàn)收復(fù)核，確保排水管涵通暢。

3.2.5 推進(jìn)海綿城市建設(shè)

針對(duì)城區(qū)內(nèi)普遍存在的地面硬化率過(guò)高的問(wèn)題，應(yīng)大力推進(jìn)海綿城市建設(shè)，削減雨水徑流量和降雨峰值。通過(guò)建設(shè)可滲透廣場(chǎng)和路面，結(jié)合實(shí)際條件建設(shè)綠色屋頂和生態(tài)停車(chē)場(chǎng)等，促進(jìn)雨水下滲，建設(shè)公園綠地時(shí)多考慮下凹式綠地，植草溝、綠地滯留設(shè)施等，盡量滯留部分降雨，從而減少匯流量，減緩匯流速度。同時(shí)要加大保護(hù)主城區(qū)內(nèi)河湖港渠、坑塘濕地等保護(hù)力度，保障雨水調(diào)蓄空間。鼓勵(lì)建設(shè)綜合雨水利用設(shè)施，加大雨水回用力度。

4 結(jié)語(yǔ)

1)城市內(nèi)澇漬水一般是多方面不利因素共同疊加的結(jié)果，必須全方位多角度進(jìn)行分析，然后結(jié)合實(shí)際情況采取綜合治理措施，必要時(shí)可按照近遠(yuǎn)期結(jié)合，分期實(shí)施整治方案。

2)部分漬水點(diǎn)必須將水安全和水環(huán)境問(wèn)題同步解決，才能實(shí)現(xiàn)排澇與治污的平衡。

3)應(yīng)建構(gòu)城市排水防澇系統(tǒng)平臺(tái)，整合地形、降雨、下墊面、現(xiàn)狀管線(xiàn)、閘站和水體等防澇系統(tǒng)相關(guān)信息，形成漬水評(píng)估、預(yù)警和后評(píng)估機(jī)制，輔助進(jìn)行科學(xué)決策。