浙江山地丘陵地貌內澇防治研究

鞠興沂 ，吳 江 ，趙 萍 ，郝新宇

（1.浙江省城鄉規劃設計研究院，浙江 杭州 310000；2.浙江省自然資源調查登記中心，浙江 杭州 310000）

0 引言

受全球氣候變化和城市“熱島效應”影響，近年來我國極端天氣事件明顯增多，各大、中城市內澇時有發生，嚴重影響了城市安全運行。國家和省級層面高度重視城鎮內澇問題，陸續出臺多項政策法規，廣大人民群眾也日益關注水安全的問題[1]。

1 現狀概況

1.1 地形地貌

龍泉市位于浙南山區，地勢由西南向東北傾斜，山脈多呈西南—東北走向，龍泉溪從西南向東北貫穿中部，群山平行于河谷對稱分布，其中低、中山帶占市域總面積的70%，丘陵占27%，河谷平原占3%，故有“九山半水半分田”之謂。龍泉市地形如圖1所示。

圖1 龍泉市地形

1.2 降雨特點

龍泉市地處亞熱帶季風氣候區，溫暖濕潤，四季分明，季風明顯，雨水充沛，光熱較優。由于地形復雜、海拔高低懸殊，垂直氣候變化明顯。年平均降雨量為1645.4 mm，降雨時空分布不均勻，春末夏初多梅雨、暴雨，盛夏晴熱干旱。

1.3 數學模型

龍泉市中心城區內澇風險評估采用InfoWorks ICM 軟件進行區域雨水系統模型構建，模型包括模型網絡概化、地表產匯流模擬、管渠水動力模擬以及一二維耦合模擬。

1.4 存在問題分析

根據模型模擬結果，分析積水成因，主要是山區外水匯入，管網排澇能力不足，地勢低洼和河道水位頂托等原因造成的。

1.4.1 城區部分道路縱坡較大，雨水口收集雨水效率低

龍泉市屬于山區地形，道路設計建設按照現狀地形進行規劃，造成部分市政道路縱向坡度較大，如松溪路、廣源街、廣濟街、劍川大道、后沙路、龍窯路等。道路兩側的雨水口實際收水范圍小，不能有效地收集路面的雨水，導致大量路面雨水通過道路路面縱向流到下游，容易造成局部積水現象。

1.4.2 排水主渠內部淤積，降低行泄斷面

龍泉市山洪的特點是含泥沙量較大，顏色泛黃，幾條主要的排洪溪渠上游山區段坡度陡，下游城區段坡度緩，上游流速大，下游流速小，容易形成淤積，減少渠道的過水斷面。另外，城區部分行泄渠道采用蓋板形式，清淤難度很大。

1.4.3 山區匯水面積大，外水快速匯入

龍泉市中心城區四面環山，山區匯水面積約19.6 km2，城區面積17.7 km2，山區匯入面積約為城區面積的110.7%；山區匯水坡度較大，匯水速度快，主要排水通道羅木溪、牛門溪、金沙溪和大沙溪均貫穿城市中心區，容易造成山洪與內澇疊加，城區管道排水不暢。

1.4.4 市政雨水管道規模較小，排水能力明顯不足

根據管徑規模對市政管道進行統計分析，其中管道尺寸400 mm、500 mm、600 mm 的管道長度分別為23.3 km、15.8 km 和17.7 km，占比分別為18.4%、12.5%和14.0%。根據自由出流工況下的排水能力評估結果，排水能力在1 年一遇以下的管道，總長度81.1 km，占比64.3%。大量市政排水管道規模過小，排水能力不足，容易形成大量分散積水點。

1.4.5 地勢低洼，缺乏地表調蓄，行泄通道不健全

在地勢低洼區，雨水造成低洼區管道節點冒水，并形成大片積水。且地勢低洼區域的行泄通道不健全，無法快速將該區域的積水導入其他滯蓄區。

以呂家屋積水點為例，該積水點的管網在強降雨時來不及排水，僅靠地表行泄，沒有澇水調蓄空間，造成地表積水。

1.4.6 河道水位頂托，進一步加劇積水風險

對比同一重現期在自由出流及淹沒出流工況下，以20 年一遇設計降雨為例，淹沒出流選取龍泉溪10 年一遇洪水位，沿岸排口基本均處于淹沒狀態；與自由出流工況相比較，積水面積增加約13.0%，澇水量增加約50.5%，龍泉溪對上游管網的頂托作用明顯，因此區域的積水問題主要是上游排澇系統的問題，但下游河道的頂托作用進一步加劇了上游內澇。

2 內澇工程防治思路

結合龍泉市的現狀特點，提出“上滯、中控、下疏”的總體內澇工程防治思路。

（1）“上滯”——利用海綿城市建設理念，通過綠色設施蓄滯雨水，實現錯峰排放。龍泉市山洪的特點是峰高量大、水量集中、漲落較快，洪水過程的主要時段一般集中在3 d 左右。龍泉市的發展特點是往溪流（排洪渠）上游開發建設。這就打破了原溪流（排洪渠）的平衡性，讓原本捉襟見肘的過流能力更加雪上加霜。而海綿城市建設理念的提出，可以解決發展與保護這對矛盾體。在城市新地塊的開發中，融入海綿城市建設的理念，通過綠色設施在洪峰期間蓄滯一定量的雨水，為溪流（排洪渠）提供一定的排洪時間和空間，并在平峰時將綠色設施內的雨水有序排入溪流（排洪渠）內，實現錯峰排放。

（2）“中控”——控制行泄通道、控制豎向標高。老城區根據問題導向，規劃預留可行性山洪行泄通道，確保山洪對老城區的影響降低到最小。新開發的建設區吸取老城區的經驗，嚴格控制山洪行泄通道的斷面和開敞性，在滿足行泄功能的前提下結合景觀打造成美觀的山洪行泄通道。同時，根據水位標高控制規劃地塊的豎向標高。

（3）“下疏”——疏通溪流渠道。從龍泉市現狀溪流渠道縱向標高進行分析，溪流渠道底基本呈現中上游坡度陡、下游接近龍泉溪段坡度緩，如果上游來水含沙量大時，容易在該段下游淤積，久而久之削弱了該溪流渠道的實際過流能力，對洪峰期間的排水非常不利，應該及時對該區段的淤積進行疏通。

3 內澇管理防治思路

龍泉市結合現狀特點，提出“一管、三控”的防澇管理總體思路[2-3]。

3.1 “一管”——負面清單管理

高度結合氣象部門的暴雨預警體系（藍色、黃色、橙色、紅色），依據翔實的基礎數據和科學的數學模型，制作不同暴雨預警下城市可能積水內澇點的負面管理清單，相關部門提前介入干預，將損失和影響降到最小。

根據龍泉市氣象統計數據，2010—2021 年，日降雨量大于50 mm 的降雨天數總共74 d。日降雨量最大值出現在2010 年5 月22日，為151 mm。平均每年有6~7 d 的日降雨量超過50 mm。

暴雨預警方面，平均每年約3 次暴雨橙色預警。暴雨紅色預警在2010 年預報了3 次，2016 年預報了1 次，2019 年預報了2 次。氣象暴雨預警信號如表1所示。

表1 氣象暴雨預警信號

根據模型數據分析，人工識別輔助，制作龍泉市在發出暴雨橙色預警后，需要加強管理的市政道路負面清單，如表2 和圖2 所示。

3.2 “三控”——源頭徑流控制、行泄通道控制、豎向標高控制

如果城市發展只顧著將雨水快速排入管道，勢必造成下游管道排水能力不能滿足新增加流入的雨水量，從而出現下游雨水井外溢道路積水現象。要解決以上問題，就要從源頭徑流、行泄通道、豎向標高進行控制。源頭徑流控制主要引入海綿城市的理念，這是城市向周邊發展的重要前提，行泄通道的控制也是重要的一環，如果城市在建設發展中不能很好地保留和保護原有的河道，將不利于洪水和澇水的通行，因此控制好河道的寬度和形態至關重要。豎向標高控制即在地塊建設時將地坪標高控制在規劃要求的標高范圍內，不宜太高也不宜太低，太高對景觀處理不利，太低易造成內澇積水。

3.2.1 源頭徑流控制

《海綿城市建設技術指南》將我國大陸地區大致分為5 個區，并給出了各區年徑流總量控制率α 的最低和最高限值，即Ⅰ 區（85%≤α≤90%）、Ⅱ 區（80%≤α≤85%）、Ⅲ區（75%≤α≤85%）、Ⅳ區（70%≤α≤85%）、Ⅴ區（60%≤α≤85%）。龍泉市屬Ⅲ區，其年徑流總量控制率α 取值范圍為75%≤α≤85%。綜合考慮龍泉市的自然環境和建設現狀、城市定位、經濟發展等多方面條件，確定龍泉市年徑流總量控制率目標為75%，對應設計降雨量約為23.0 mm。

龍泉市屬于山地丘陵地區，適合山地丘陵地區的源頭徑流控制措施有綠色屋頂和下沉綠地等，但是龍泉市工業區由于綠化占比較少，因此很難建設大面積的下沉綠地，所以需要建設適當的雨水回用調蓄池。

3.2.2 行泄通道控制

城市開發建設后的行泄通道通行總能力不得低于開發建設前的過流能力。河道、湖泊、濕地、溝塘等自然設施是城鎮蓄洪、排水的重要載體。應根據城鎮自然蓄洪設施數量和行泄能力控制指標要求，合理確定城鎮開發建設方案。在開發建設中應重視對河湖水系等城鎮現狀雨水受納水體的保護，填埋現狀河道的同時應提出科學有效的補償方案，對于沒有足夠受納水體的新區開發，應提出水體開挖方案。應保證規劃行泄通道過流能力不低于現狀過流能力，在某種程度上甚至要高于原過流能力。為保證城市行泄通道不受城市建設開發的影響，城市用地規劃以及對應的控制工程規劃中必須對重點水面水體的行泄通道予以保證。

重點控制行泄通道：不得隨意改變原有水域形態，不得減小其水域面積。行泄通道線位需隨之調整且寬度保持不變。

一般控制行泄通道：原有水域形態在滿足河道通暢的前提下考慮景觀等要求，可結合周邊地塊在詳細規劃中做出合理變更。行泄通道線位需隨之調整，寬度不變。

3.2.3 豎向標高控制

根據浙江省《城鎮防澇規劃標準》，城鎮用地宜按照有利于雨水排除的豎向進行控制，避免形成排水不利區塊。在規劃建設中，一些地方在城鎮周邊低洼地帶，甚至是漫灘、滯洪區等危險地區進行開發建設，這不但降低了城鎮對于雨水徑流的調蓄能力，而且引起城鎮抵御內澇能力的下降，給城鎮帶來極大的內澇風險。故城鎮用地應優先按照有利于雨水排除的豎向進行控制，盡量避免形成排水不利區塊。地面自然排水坡度不宜小于0.3%。條件允許時，地面坡度應坡向所在區域的雨水受納水體方向，并保證排水分區內的最遠點高程高于雨水受納水體水位與雨水管渠的水力坡降之和。

道路規劃最低點高程宜高于雨水受納水體防洪標準對應的洪水位加安全超高。當雨水受納水體采用水閘、泵站等設施控制水位時，道路規劃最低點高程可高于內澇防治系統設計重現期對應的洪（澇）水位加安全超高。合理地提高地面高程是治理低洼易澇地區的一個非常有效的措施，對此應統籌考慮，進行科學的豎向規劃，即在現狀地形分析基礎上，結合防洪排澇水位，確定規劃范圍內道路的標高、坡度，以及地塊的控制高程。

為避免發生河水倒灌，道路規劃高程宜按高于雨水受納水體的防洪標準對應的洪水位加安全超高確定。若雨水受納水體的水位是可控的，如通過閘站控制，則道路規劃高程可按高于內澇防治系統設計重現期對應的洪（澇）水位加安全超高考慮。龍泉市內河20 年一遇水位標高如表3 所示。

表3 龍泉市內河20 年一遇水位標高

建設用地地塊的規劃高程應按地塊的重要性和地形條件確定，除用于雨水收集的綠化帶和集水區外，重要地塊的規劃高程宜比周邊道路的最低路段高程高出0.35 m 以上，一般地塊的規劃高程宜比周邊道路的最低路段高程高出0.2 m 以上。住宅建筑首層地面標高宜比地塊的規劃高程高出0.15 m 以上，工商業建筑物的首層地面標高宜比地塊的規劃高程高出0.3 m 以上。

地下設施的入口高程應高于周邊地面高程，車行入口高程宜高出周邊地面0.15 m 以上，人行入口高程宜高出周邊地面0.5 m 以上。地下設施本身易受澇，故應采取措施防止客水進入，以免造成更嚴重內澇。

4 結語

本文通過分析山地城市防洪思路，結合數學建模和氣象預警，提出“一管三控”的防澇治理管理措施，有效解決了山地丘陵城市往河道上游開發所導致的下游積水、內澇現象，同時提升了現代化城市治理水平。