城市雨洪災害的原因及應對策略探討

文｜深圳市城市規劃設計研究院有限公司 姜科

近年來，有些城市不斷出現極端天氣，特別是在夏季汛期時，瞬時性的大暴雨會使得城市的交通系統，市政系統徹底癱瘓。例如，從7月18日18∶00 到7月21日0∶00，鄭州發生了罕見的連續暴雨。該市出現暴雨累計平均降水449 毫米，出現了嚴重內澇，嚴重影響了鄭州市的鐵路、公路和民航交通。鄭州市常莊水庫、郭家咀水庫與賈魯河等多處工程出現險情，這場大雨不僅造成了城市大面積積水，使一些房屋遭到破壞，而且造成了大量人員傷亡。

1.造成雨洪災害的原因

歷史上國內不少城市曾多次受雨洪影響，發生較為嚴重的城市內澇。基于氣候因素和城市建設因素如今的情況與多年前是完全不同的，現今的雨洪災害是一個全新的話題。

1.1 降雨的不規律

基于氣候因素和城市建設因素，如今的部分城市幾乎年年都要遭受因降雨所導致的災害，主要原因就是城市的降雨時空分布極其不規律。

首先，城市的年降雨量差距非常大。有些城市自有詳細完整的降雨統計資料以來，降雨最少的年份與最多的年份兩者相差約5.37 倍。

其次，年降雨量過于集中。城市地區全年降雨多集中在夏季，極端天氣時，日降雨量將會占到全年降雨量的1/5 左右。

最后，一天中降雨量的分布變化很大。城市降雨具有明顯的日變化差距，暴雨主要發生在下午（14-20 點）；大暴雨主要出現在夜間（20－08 時），2011年的“6.23”和2012年的“7.21”都是發生在這個時間段內。

1.2 地面透水性降低

降雨落到地面后，一部分以水蒸氣的形式返回大氣，其中一部分滲入土壤，其余部分沿地表形成溢流，最終匯入管網，即所謂的地表徑流。地表徑流與總降雨量之比為徑流系數。

高速的城市化給城市帶來的一個改變就是地面鋪裝材料的變化。隨著工業化進程的加快，地面硬化率大大提高。相關研究證明，一般綠色徑流系數約為0.2，如果是水泥路面或瀝青路面，一般約為0.9。徑流系數為0.9，落在地面上的雨水只有10%能滲入地面，其余90%會通過地下排水管完全排出。如果是綠地，80%將滲入地面。硬地面積太大，一旦降雨量超過排水系統的設計標準，雨水只會積聚在路面上。

在20世紀60年代以后，隨著地鐵的建設，以及人口的增加導致城市攤大餅式的建設擴張，大量城市建成區內的河流濕地被侵占。濕地和河流能有效減少雨洪給城市帶來的負面影響，降低城市內澇發生的幾率，特別是濕地，它可作為直接利用的水源或補充地下水，又能有效控制洪水和防止土壤沙化，還能滯留沉積物、有毒物、營養物質，從而改善環境污染；它能以有機質的形式儲存碳元素，減少溫室效應，保護海岸不受風浪侵蝕……它因有如此眾多而有益的功能而被人們稱為“地球之腎”。不僅在建成區內，城市市域內的濕地、河流面積也面臨大幅減少；對城市的排水防澇造成影響。

1.3 人口和城市建成區的增長

以北京市為例，中心城地區是建立在元朝的大都基礎之上的，600 余年的時間內發展很緩慢。而解放后短短的60 余年中，城市的市區面積為1949年的十余倍。城市單中心的發展模式，即所謂的攤大餅，促進了城市周邊的擴散。過快的城市建設導致了市政管網，特別是排水系統無法跟上城市擴張程度。

同時，人口也在呈爆炸式的上漲。例如在《北京城市總體規劃（2004年－2020年）》中，預計在 2020年，北京的常住人口為1800 萬，而剛到了2010年，就突破了1980 萬。再加上難以統計的外來流動人口，人口增長的速度，可見一斑。在人口高密度的聚集的城市，洪澇災害所造成的人員財產損失也在陡增。

2.解決策略

城市內澇防治是關系到城市居民安居樂業的大事，也是一項涉及面廣的系統工程。要動員全社會有計劃、有組織地開展。根據易澇地區的不同特點，制定了相應的改造原則與措施，并提出了整治對策，供洪澇易發區整治方案參考。

2.1 源頭治理

根據近幾年水文資料記錄分析，發生城市內澇主要有兩方面的原因：一是城市水面調蓄能力嚴重不足。隨著城市建設的快速發展，不少市區河湖由于被侵占而縮窄或淤積，導致蓄泄洪能力降低；二是極端天氣明顯增多，局地暴雨頻發。要解決城市雨洪所帶來的災害，應從其源頭開始治理，從造成特大暴雨的原因開始動手。

逐步恢復城市原有城市水系，特別是城區內原有的大小湖泊，可逐步根據現有情況恢復，增加水面面積，恢復自然河流循環系統。例如北京近些年來進行了恢復玉河、整治護城河等工程，但是較之明清時期完善的河道系統，仍然顯得單薄和不暢。

優化能源結構，采用慢行低碳的出行方式等，均可有效減少熱島效應，這也會減小城市的降水量的變化，降低極端天氣出現的可能性。

2.2 增加蓄洪區及減少硬化地面

一些城市現有的滯洪區均設置在市以外，缺乏與市區內現有河流的結合，很難有效吸收雨水和洪水。如：北京現有的滯洪區均設置在三環以外，缺乏與市區內現有河流的結合，這將很難有效吸收雨洪。北京市規劃劃定了中心城及其上游地區的17 個蓄滯洪區，其中包括中心城的9 個蓄滯洪區。規劃標準為50-100年一次，總蓄洪量5500 萬立方米，面積約19 平方公里。

較之傳統鋪裝材料，透水磚的雨洪下滲能力大大增強，可起到良好的蓄滲和緩釋作用。而目前城市的透水磚鋪設情況很不樂觀，透水磚是普通透水磚價格的數倍。經過不斷推廣和開發，砂基透水磚價格有所下降，目前經濟型磚的價格在每平方米200 元左右。逐步降低的價格將促進通水鋪裝的推廣應用。

2.3 地塊雨水收集利用

我國的居民房屋土地所有權歸國家所有，絕大多數人不承擔房屋外部的維修和改造工作。傳統平房中，外部改造歸房管局負責，現代化居住區中，則歸開發商或者物業。因此，要求居民自己對住房進行雨水處理改造難度不小。

在生態文明建設背景下，我國積極推動海綿城市建設，地方政府指導和資助并積極鼓勵社會資本進行海綿城市建設；廣泛采取透水鋪裝、雨水收集罐、蓄水池和下凹式綠地等措施自行吸收雨水；對于減少外排量，消減徑流污染，是一種有效的嘗試。

首先，對待雨水，應該做到取長補短，避免浪費。我國城市的地下水缺口很大，地下水的超采很容易造成地面下滲，利用好雨水來補充地下水，將是很好的方法；城市的降雨量極不平均，極端天氣，特別是洪澇災害在一年中所占的天數極少，若為此修筑龐大的地下排水管網是很不經濟的；再者，許多的市政用水，灌溉用水一般采用中水，處理成本高，比較浪費，采用稍加處理的雨水不僅可以做到物盡其用，還可減少相應的成本。且雨水是一種軟水，是洗滌衣物和沖廁的理想用水。德國的試驗表明，使用雨水的洗衣機其壽命要比使用硬水的更長些。所以說，雨水是具有進入家庭條件的。

2.4 探索建設深層排水隧道

排水隧道能快速、靈活、高效地緩解城市局部洪水和污染問題，且土地受限制小，不占用土地資源，避免了城市地面或淺層地下空間各種因素的影響，在不影響市政管線布局的前提下，排水隧道作為一種有效的大規模輸水措施，已引起了人們的高度重視，在一些發達國家的城市得到了一定程度的應用。例如，香港建設修建了荔枝角雨水排水隧道，可以緩解荔枝角、長沙灣和深水的洪水。隧道最終將通過隧道將九龍西部和集水區的雨水排放到維多利亞港，以緩解內澇。此外，日本和東京境內江戶川深層排水隧道，被譽為世界上最先進的下水道排水系統，用于超標準暴雨條件下流域內洪水的排放。

3.國內外先進經驗

以德國為首的歐美國家，還有鄰國日本和香港地區，在雨水的收集利用，或是雨洪消減對城市的影響方面有著豐富的經驗。這些經驗是值得我們學習和借鑒的。

3.1 政策

德國、美國等城市雨水處理相對發達的國家都有完善的雨水利用法律制度，為雨水資源的利用和管理提供了有力保障。其中，德國要求以聯邦水法、建筑法規和區域法規的形式加強對自然環境的保護和水的可持續利用。不僅如此，德國還有相應的負責人員，能有效地調配人員，以最高效的方式來處理問題。避免出現職責不清，任務分工混亂的現象。

我國住房和城鄉建設部也為應對城市洪澇問題在《全國城市市政基礎設施規劃建設“十三五”規劃》中提出構建“源頭減排、雨水收排、排澇除險、超標應急”的城市排水防澇體系，破解了“城市看海”難題。《規劃》指出，要加快對城市易澇點的治理，對城市內澇易發點的雨水口和排水管道進行改造，科學合理地設置大型排水（雨水）管廊。

3.2 經濟

日本或德國，有完善的雨水系統的經濟獎勵制度。通過減稅、低價等方式鼓勵民眾收集并使用雨水，從而降低私人的生活成本。由于我國房屋非私有化，個人很難對房屋進行大規模的改造，再加上私人對公有房屋的修繕積極性不高，這就需要相關部門進行建設或者是引導。政府應該制定相關政策，運用經濟手段的方法，予以采用雨水收集使用的部門或是個人采取經濟上的獎勵或補償。

3.3 施工

以我國香港地區為例，在土地開發施工時，堅決避免對原有河流進行破壞或阻塞，也就是說，土地范圍內的項目不得阻礙或縮窄現有溪流。同時施工方應清楚展示土地范圍內的雨水如何被排水系統收集，保證不會令現有排水系統負荷過重。

若施工影響原有水道，申請人需要提供等同流量的新排水道及管道替代，確保這些替代品并不會對現有的排水情況造成惡化。同樣，施工時若無法避免使用實心圍墻，申請人應在墻的兩邊建造足夠闊度的明渠，以及在墻的底部設有足夠的排水孔讓雨水流過。

3.4 綠色街道

建設綠色街道是城市低影響開發中的一個新興的概念。通過改造現有街道或者新建，增加雨洪設施和減少不透水面，使得街道的雨水能被雨洪設施收集并利用。在這一新概念的影響下，新北肯塔基州、明尼蘇達州、伯恩斯維爾市等州縣也開始對街道綠地進行整治，成效顯著。更具影響力的重建方案是俄勒岡州和波特蘭市的可持續雨水管理計劃——西南12 街“綠色街道”景觀方案（具體見圖1 和圖2）。試驗表明，25年一遇的暴雨的地表徑流可減少至少70%左右。

圖1 “綠色街道”節點圖

圖2 “綠色街道”實景圖

4.結束語

通過上述措施的全面推廣，近年來部分城市地區應對突發性暴雨的能力有所提高。雖然有幾次局部暴雨過程，但沒有形成明顯的城市內澇。如今，中國城市化進程中面臨的問題在西方國家已經出現，但也有其地方特色，更加復雜多樣。作為一個發展中國家，隨著中國經濟的快速發展，水資源短缺和洪澇災害等問題是一個巨大的挑戰。雨洪給城市造成的危害雖然只是瞬間性的，但是這幾年有愈加嚴重的趨勢，危機了人民的生命財產安全，要建成安全宜居的韌性城市，我們必須提升城市抵御暴雨災害的能力。設計師作為城市建設的主要參與者，應該不斷總結經驗，學習相關優秀案例，主動創新，迎接城市建設的挑戰。