新型城鎮化下的城市排水防澇技術研究

趙曜 李巧巧 李晶晶

摘 要：我國城鎮化的推進讓越來越多的人民群眾享受到城市經濟與文明，但近年來因極端暴雨事件引發的城市內澇災害頻發，已成為困擾我國城市可持續發展的瓶頸問題之一。本文分析了傳統城鎮化模式下城市內澇災害及其成因，介紹了世界各國治理城市內澇的經驗，探討了在新型城鎮化戰略下的幾種重要排水防澇技術，為全面推進海綿城市建設提供參考。

關鍵詞：新型城鎮化; 排水防澇技術; 海綿城市; 雨水利用; 可持續發展

中圖分類號：TV121? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? 文章編號：1006-3315（2021）8-179-002

1.城鎮化與城市內澇災害

改革開放以來，隨著社會經濟快速發展，我國城鎮化進程不斷推進，正在經歷由追求高速度的粗放模式到追求高質量的精細模式的轉變[1]。1978年到2019年[2]，我國城市人口從1.72億增加至8.48億，城鎮化率由17.9%增長至60.6%。與此同時，我國城鎮化在傳統粗放模式下的快速推進中積累的一些問題逐漸凸顯，水資源短缺、水體污染、供水安全、排水防澇等“城市水病”已成為困擾城市可持續發展的重要難題之一。

近年來，我國極端降雨事件頻發。2015年汛期，全國共出現35次暴雨過程，較2014年同期偏多6次[3]。2016年，全國共出現暴雨8303站日，64站連續降水量突破歷史極值，暴雨日數為1961年以來最多，南北洪澇并發，26個省（區、市）出現不同程度城市內澇[4]。2020年，全國共出現37次區域性暴雨過程，暴雨日數比常年偏多24.1%，為1961年以來第二多（僅次于2016年）[5]。不僅暴雨日數和降水量屢次達到或突破歷史極值，且有增多、增強的趨勢。由極端暴雨事件引發的城市內澇對社會管理、城市運行和人民群眾生產生活造成的經濟損失也日趨嚴重，防治城市內澇災害，既是關乎民生的重要工程，也是關乎城鎮未來發展的基礎工程。

2.城市內澇成因

在自然條件下，降落至地表的雨水一部分滲入土壤，補給地下水，一部分通過蒸散發返回大氣，另一部分則形成地表徑流，直接匯入河流。而在城鎮化過程中，越來越多的自然地表被路面、屋面或其他不透水硬質地表所覆蓋，阻斷了雨水的自然下滲，原有的水文平衡關系被打破。降雨期間，更多的雨水匯集形成地表徑流，經由溝渠、管道等工程設施排至附近水系或滯留設施。遭遇短時強降雨時，地表徑流產流增加、且排出受阻，形成大面積嚴重積水，進而引發城市內澇。從產生機制上來看，城市內澇是自然因素（持續性強降雨）、城市因素（防洪排澇能力）和人為因素（城市居民活動）共同作用的結果。其中，持續性強降雨是致災因子，相對落后的城市防洪排澇體系為城市內澇發生提供了環境，而城市居民活動則決定了城市內澇災害的損害程度[6]。

3.各國治理城市內澇的經驗

發達國家的城鎮化發展較早，很多城市也曾飽受內澇之苦。各國根據自身面臨的水問題，探索出了適應各自地域環境條件的城市內澇治理技術（或措施）。其中最具影響力的有：水敏感城市設計（WSUD，澳大利亞）、低影響開發技術（LID，美國）、活躍美麗清潔水源計劃（ABC Waters，新加坡）和可持續城市排水系統（SuDS，英國）。盡管名稱各不相同，但上述技術和措施的規劃與設計原理相似，均是要求從源頭對雨水徑流進行管理，以使其恢復到場地開發前的水文特征，最大限度減少對城市原有水生態環境的破壞。這就需要從維持徑流總量和峰值流量兩方面入手：一方面，采取滲透、儲存等措施，確保場地開發后一定量的徑流量不外排，以使徑流總量維持在開發前水平;另一方面，采取滲透、積存、緩釋等措施，起到削減徑流峰值流量、延緩峰值出現時間的作用，以使峰值流量維持在開發前水平。此外，結合使用沉淀、滲濾等措施，可使儲存的雨水徑流得以充分再利用。

除提出具體的城市水環境系統解決方案外，美國、英國、德國、日本等國還頒布了法令，制定了與之配套的法規、政策，推動實施。例如美國早在1972年頒布了《清潔飲用水法》[7]，要求城市的排水防澇系統不僅能防澇，而且出流水質應達標。LID設計理念和技術興起后，又與綠色建筑有機結合，使得環境友好和低能耗成為現代建筑的新方向。英國、德國很多城市不僅有龐大的地下排水管網作為防洪核心，而且公園、綠地、私人花園建設有大量的雨水收集系統，構成了較完善的防洪排澇體系。2009年，英國還建立首個洪水預警系統，民眾可以訂閱相關預警，信息每15分鐘更新一次。日本多個城市在近年來開展的城市“再開發”，主要是建設地下超大規模的儲水池群和與之配套的再利用系統，以提升城市的防洪排澇和利用雨水的能力。

4.我國城市排水防澇技術

隨著“可持續發展”“人與自然和諧共處”等理念的逐漸深入，國內各大城市現階段的排水防澇戰略已轉變為“管理洪水、人水和諧”[8]，促進雨水資源利用和城市生態環境保護。2013年以來，國家出臺多項政策，大力推進海綿城市建設。

海綿城市是一種形象的表述，是指城市在適應環境變化和應對自然災害等方面具有像海綿一樣的良好“彈性”，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[9]。主流技術包括生物滯留設施、透水鋪裝、儲水設施、綠色屋頂、雨水花園、植草溝、滲溝等。

4.1生物滯留設施

生物滯留設施，是指在地勢較低的區域，構建一個植物、土壤和微生物系統，用以蓄存、滲透和凈化雨水徑流。按照應用位置不同，又分為雨水花園、生物滯留帶、生物洼地（或生態溝）等。生物滯留設施適用范圍廣，可根據周邊已有建筑物情況和當地徑流污染實際水平等進行有針對性的設計，充分與建筑物屋頂、露臺、周邊綠地的滲濾設施結合，最大限度發揮排水防澇功能，同時有效對雨水徑流進行處理。

4.2透水路面

透水路面，是指由透水材料修筑、路表水可以進入路面橫向排出，或滲入路基內部的路面總稱，適用于廣場、停車場、人行道以及車流量較小的小區道路、公園道路等。常用的透水材料包括透水瀝青混合料、透水混凝土、透水磚等。為防止細顆粒進入路面結構，通常在路基之上和基層以下設置反濾隔離層。透水路面與道路及周邊公共用地的地下調蓄設施協同工作，降雨期間不僅能實現路面雨水的快排，而且經過沉淀池、生物滯留設施處理后的雨水，可直接用作綠地噴灌或景觀用水，有效實現了雨水的回收再利用。但此類路面易發生堵塞，且堵塞后清理困難，因而透水路面養護技術的開發刻不容緩。

4.3儲水設施

儲水設施多種多樣，包括各尺寸、外形的蓄水池（或儲水罐）、雨水罐（或雨水桶），可設于地面、屋頂或地下。屋頂的儲水設施主要是簡易式集蓄設施，用于儲存一定量的雨水，另作他用;地面的儲水設施多與建筑物的落水管直接相連，主要用于收集經由落水管排出的屋頂雨水;地下埋設的大型蓄水池一般與建筑物的落水管、周邊綠地的排水管、道路排水溝渠等直接連接或經一級沉淀池后匯入，不影響地面以上的景觀和既有建筑物。可見儲水設施單獨使用意義不大，需要與其他集、蓄、排設施協同工作，才能承擔起城市排水防澇和雨水再利用等任務。

4.4綠色屋頂

綠色屋頂，也稱植被屋頂、生態屋頂或屋頂綠化，是在傳統屋頂上鋪設一定厚度種植基質，種植不同類型綠植，適用于平屋頂或坡度在15°以下的坡屋頂。降落至屋頂的雨水依次被綠植、基質截留或吸收，多余的雨水則由落水管排入與之配套的地面或地下儲水設施。干燥期內，被綠色屋頂吸收的雨水將通過土壤蒸發和植物蒸騰作用排出返回大氣。按種植基質的厚度不同，綠色屋頂又分為普通型和集約型兩種，普通型的基質層較薄，適合種植草和低矮灌木;集約型的基質層較厚，可種植較高樹木，層次更豐富，節能減排作用也更好。

5.結語

“十四五”時期，我國城鎮化步入快速增長的中后期，以人為核心的新型城鎮化戰略正在加快實施。與此同時，我國海綿城市建設盡管已取得一定成績，但仍有很多亟待進一步解決的問題，如各類集蓄設施內雨水水質長期監測、城市洪水預警系統、區域內與區域間海綿設施協同工作等。此外，新型城鎮化下的城市排水防澇體系建設不僅需要政策、技術和資金的支持，更需要全民參與。只有各方協同，才能真正建立起智慧型城市防洪排澇體系，最大限度提升城市的防洪排澇和利用雨水的能力。

基金資助項目：住房和城鄉建設部科技計劃項目（2019-K-140），南京林業大學青年科技創新項目（CX2019031）

參考文獻：

[1]鄧晰隆，葉子榮，郝曉薇.城鎮化發展模式從“高速發展”向“高質量發展”的轉變啟示[J]西南民族大學學報：人文社會科學版，2020，12，114-121.

[2]國家統計局.中國統計年鑒2020[M]中國統計出版社，2020.

[3]中國氣象局，國家氣候委員會.2015年中國氣候公報[OL].http：//www.cma.gov.cn/root7/auto13139/201705/P020170601594377185320，pdf

[4]中國氣象局，國家氣候委員會.2016年中國氣候公報[OL].http：//www.cma.gov.cn/root7/auto13139/201705/P020170525594191586338.pdf

[5]中國氣象局，國家氣候委員會.2020年中國氣候公報[OL].http：//www.cma.gov.cn/2011xwzx/2011xqxxw/2011xqxyw/202102/t20210209_571871.html

[6]何振東.城市內澇風險評估及應用[J]科技風，2021，8：115-116

[7]高偉東，王志遠，蔣華棟，蘇海河.城市防洪澇，各國有啥招[N]經濟日報，2016-8-26.

[8]劉曙光，周正正，鐘桂輝，方琦.城市化進程中的防洪排澇體系建設[J]科學，2020，72（5）：32-36

[9]住房城鄉建設部.海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建（試行）[S]2014