城市內澇原因分析及防治措施探析

合肥市市政設計研究總院有限公司 王殊然

一、城市內澇背景

近些年，我國城市內澇事件頻發，給人們的生產生活帶來了負面影響，嚴重時還造成人員傷亡和重大財產損失。城市內澇已然成為城市發展的“痛”，每年汛期、梅雨季都威脅著城市安全。

國家及地方政府高度重視城市內澇治理，相繼出臺了相關政策文件。2021年4月25日，《國務院辦公廳關于加強城市內澇治理的實施意見》（國辦發〔2021〕11號）發布。各地區各部門大力推進排水防澇設施建設，對轄區或責任范圍內積水點、排水設施設備（河道、管網、泵站、閘閥等）、住宅小區（特別是老舊小區、危舊房）、下穿橋、低洼地段、地下車庫等重點區域以及因工程建設造成的排水問題進行全面梳理排查，每年嚴陣以待。目前，城市內澇治理已取得積極進展，但仍存在自然調蓄空間不足、排水設施建設滯后、應急管理能力不強等問題。

根據多地內澇調查情況，積澇從發生時間、積水位置、積水時長、積水表現上有如下特點：

發生時間：6月至8月，短時強降雨，極端天氣，長歷時降雨。

積水位置：立交橋、下穿橋、地下通道、道路交口處、地勢低洼處等。

積水時長：不同時間、地域的積水時長不同，多數在3小時以內。

積水表現：污水井冒水，雨水井冒水，雨、污水井同時冒水。

積水深度：不同時間、地域的積水時長各不同，多數在15cm以上。

二、原因分析

城市內澇與自然地理條件、水文氣象特征和城市規模等因素有關，與城市排水防澇系統的工程性、非工程性措施密切相關。綜合多次內澇時間成因，總結如下：

（一）下墊面改變

隨著城市化進程的推進，地塊不斷開發，城市范圍內大量農田、荒地建成城市道路、廣場、商業區、住宅區等，原有洼地、水體等被填埋，各種屋面、混凝土或瀝青路面取代了滲透系數大、截留效果好的自然地面，土地用地性質發生了巨變，地面硬化程度愈來愈高，植被面積比重日漸下降，流域下墊面條件由此改變，這種改變使得降雨時地面徑流系數變大，產流快，匯流迅速，徑流量和洪峰流量大幅增加。由于傳統道路綠化高出地面，城市排水主要依賴道路排水設施，所以地表徑流在時間和流量上的改變都帶給城市排水系統更大的壓力。

（二）天氣氣象

根據調查發現，梅雨反常和臺風入侵是城市內澇的主要天氣原因。很多城市出現積澇都是在梅雨期，城市熱島效應的出現導致暴雨出現的概率增加，降雨集中，量多且時間長，降雨范圍廣。

造成梅雨反常的氣象條件是受西太平洋副熱帶高壓的強度和脊線位置影響，城市上空長期處于冷暖空氣交鋒區，城市水汽較重，同時亞洲中高緯往往維持阻塞高壓，梅雨鋒長期在長江中下游靜止或擺動，從而造成暴雨或大暴雨。

臺風入侵也是造成城市暴雨的重要因素，在特定的環流形勢下臺風低壓深入，不能順利地移出，而是減速甚至停滯、打轉，與此同時，北方又有弱冷空氣南下，多種尺度的天氣系統疊加和地形影響導致部分區域出現超強度大暴雨，成為城市內澇誘因。

（三）低洼地勢多，高水低排

城市發展不可避免地制造了部分地勢低洼區，如立交、下穿、軌道、地下空間利用等一系列人工洼地。部分區域規劃建設時豎向不合理，形成鍋底洼地，造成周邊雨水流入，積水不易排除。低洼處往往為低排區，其地面標高低于汛期城市泄洪河道的洪水水位，無法靠重力自然排水至城市內河，需依靠泵站匯集提升后排泄至城市泄洪河道。高排區雨水時常因分區不合理或其他建設影響等匯入低排區，給低排區排水管網帶來沖擊，致使低區排澇泵站來不及排水，導致內澇風險。

（四）受納水體排澇能力不足，頂托上游

在城市開發建設中，部分城市河道、水系被侵占，自然水塘、溝渠、撇洪溝被填埋，水面面積大幅減少，水體的蓄水排澇能力減弱，加大了城市排水負擔，這種現象在城市圩區建設中尤為明顯。

同時，為便于地塊開發利用，部分河流被迫截彎取直，導致水力條件改變，河流排泄能力也變差。部分排水溝渠尚未治理，河道斷面狹窄，調蓄和排放能力不足，水位上升頂托上游排水管網，造成雨水排放不暢。

此外，隨著城市快速擴張，大量的城市備用地成為建成區，但原來按照農田水利標準建設的排澇泵站卻沒有及時改造、擴建，這些老泵站大多不同程度地存在設備老化、能耗高、效率低，自動化程度低、工作條件差、排水能力不足的情況，難以及時排除暴雨降水。同時，部分泵站服務范圍與設計條件有較大差異，由于服務范圍外流水的進入，導致兩區域均無法實現雨水的良好排除。

（五）排水系統分區不合理，排水標準低，管道破損、淤堵等

城市排水系統主要隨道路建設開展，建設時序往往缺乏系統合理性，部分排水系統匯水面積過大、分區不合理，主排排水能力與服務范圍不匹配導致主排難堪重負，新建區域排水設施不完善，造成新建管道無排水出路等現象。

排水管道在不同階段建設的標準不一致，很多雨水管涵按照老排水標準建設，設計重現期小，折減系數未取消，按照現行標準復核，斷面已不能滿足流量要求。同時，排水管網的管材因年代、建設單位要求等因素也各不相同，排水條件有差異，致使排水管網系統水力流態不合理，從而引起上下游頂托、管道倒坡、支管接入不合理、主排服務范圍過大等問題。目前城市建成區往往存在排水管網不完善、不合理現象，局部管段因斷面小、淤堵、破損等原因而形成系統瓶頸，造成降雨時排水不及，局部低洼處短時間積水內澇。

排水管網管理養護有待加強，部分雨水口等收水設施被樹葉、垃圾堵塞，收水能力下降，造成地面雨水排除不及時。部分現狀管道存在比較嚴重的結構性、功能性缺陷，主要為管道破損、管口脫節、異物進入、管道變形、管道淤積、老化或損壞等問題，降低管網雨水通過能力，嚴重影響了管道系統的運行效果。降雨期間泵站斷電停機，排水泵站無法正常運行。

（六）雨污混接，截流不規范

排水管網普遍存在雨污混接現象。小區、企事業單位的內部排水多由房地產開發商自建，由物業或街道管理，在施工和管理過程中缺少排水常識，導致雨污混接。市政排水管網雖由市政排水管理部門進行統一管理，但因管網多在道路下，城市在進行道路改造、軌道工程等其他建設時，涉及管線遷改也易導致雨污混接。雨污分流不徹底，雨水進入污水管網，而污水管網（相較于雨水管網管徑較小）無法滿足流量排放要求，造成混合污水漫溢。由污水檢查井冒溢產生的積澇，多屬此因。

由于歷史原因，原規劃為分流制的區域，目前實際仍為截流式合流制的運作模式，旱季污水入河現象仍無法杜絕。為快速控制河流污染，往往在排水管向河道排放的排口處建設截流設施，很多截流設施為水利系統應環保要求建設，截流設施無統一規劃，排水標準不一，與排水主管部門溝通協調不充分，造成管網系統混亂、截流設施阻水、河水倒灌等問題，影響排水安全。

（七）防澇管理系統不完善

城市防澇管理需要多部門多系統協調合作，涉及水利、防洪、排水、供電、規劃等部門。目前，城市防澇的非工程措施不夠健全，管理手段較單一。水情信息的處理、輸出能力不足，現有管理機構不健全、管理手段落后，管理人員及設施不全，不能適應現代化管理的要求，更不能適應未來城市發展和城市防汛排澇的需要。

三、防治措施

城市是一個人工生態系統，它的生態安全、排水安全和防災安全都依賴于提供保障的工程設施。城市排水（雨水）防澇工程體系包括對降落在城市區域的雨水進行科學管理，排除地表徑流，防止在低洼地區產生內澇和預防河水倒灌進入市區或泛濫成災的一整套工程設施，這一整套工程設施就是防治城市內澇災害的重要基礎條件。

因此，城市排水（雨水）防澇工程系統是涉及城市滯蓄空間、雨水管網、內河、路面、排澇泵站、外河洪潮水位等多種要素的復雜體系。為了實現城市排水（雨水）防澇工程體系防災、減災的目的，可從修正暴雨強度公式、城市規劃、工程建設、管理提升等方面多管齊下。

（一）探究城市降雨規律，修正暴雨強度公式

探究城市降雨規律，對年降雨、月降雨進行統計分析；研究城市短歷時、長歷時雨型；修正短歷時暴雨強度公式；為城市排水工程的設計、建設提供重要依據，為后續城市內澇防治工作提供數據參考。早在20世紀70、80年代，我國就對城市暴雨強度公式進行了研究，并以其為依據展開城市內澇控制工作。但隨著應用時間的增加，很多城市的暴雨強度公式已不能適應最新降水情況預測，有關部門研究人員還需重新計算暴雨強度公式，并對原有公式進行修訂，確保公式的實時性與高效性。以北京所使用的暴雨強度公式為例，其制定數據參考為1941年至1980年的城市降雨記錄，近三十年來收集的降水記錄并未歸納到暴雨強度公式中，因此，完成暴雨強度公式的修訂工作是治理城市內澇問題的首要條件。

（二）從規劃層面優化城市布局，強化規劃管理與實施

編制城市雨水防澇綜合規劃等相關規劃，通過模型等進行城市排水能力及內澇風險評估，編制內澇風險圖，劃定洪澇風險控制線和災害風險區；優化城市排水、防澇系統分區，根據洪澇風險程度優化排澇通道和設施設置；加強完善城市豎向設計，合理確定道路、地塊高程；統籌協調排水規劃、水系規劃、綠地規劃、豎向規劃、道路規劃等多項專業規劃，順應自然地理格局，從生態角度進行城市開發，保留必要的洼地、水體、綠地，控制城市地面種類的協調性，通過滲透、調蓄等措施使徑流系數盡可能不大于開發前。

（三）系統建設城市排水防澇工程體系

內澇防治系統貫穿雨水徑流的產生到排放過程，是一項系統工程，不僅是傳統的城市排水管渠系統（即小排水系統），還包含源頭控制設施（低影響開發設施）、城市防澇系統（大排水系統）。

（1）實施源頭減排工程。即通過建設生物滯留設施、植草溝、綠色屋頂、可滲透路面、下沉式綠地、干濕塘、調蓄設施等低影響開發設施和分散式雨水管理設施來提高硬化地面中可滲透面積比例，增加蓄水空間，使開發建設后的地塊徑流系數不大于之前，從而有效控制降雨期間的徑流總量和徑流峰值，減輕排水管渠設施的壓力。

（2）治理城市河湖水系，修復城市生態空間。對城市開發建設時侵占的河湖水系進行生態修復補充，恢復江河、湖泊、濕地等的生態蓄排功能。對未進行開發治理的天然水體、洼地，在規劃、建設時應盡量保持其原有水流條件，充分利用其原有地形地勢，保證合理的水流形態和足夠的調蓄容積。

（3）完善城市排水管網系統建設。加大排水管網建設力度，根據城市內澇風險圖，針對易澇點進行管網梳理調查，擬定布局泵站、新增調蓄設施、源頭滯蓄以及開辟澇水行泄通道等改造方案，盡快實現功能恢復。因地制宜推進雨污分流改造，督促協調小區、企事業單位、市政道路等多方面雨污分流齊頭并進，嚴格把控施工、竣工驗收。如確實不具備雨污分流改造條件的，應通過科學、合理、有效的截流、調蓄措施進行過渡，確保溢流污染控制和雨水排泄能力。根據道路和地塊建設逐步填補管網空白區，原則上盡量按照國家建設標準的上限進行新建排水管網的設計施工。改造、完善雨水收水設施，確保雨水口等設施收水及時有效、滿足流量需求。改造或增設泵，站提高雨水排放能力，避免受下游水體頂托無法自排或抽排能力達不到要求的現象，必要時設置雙回路電源或備用電源。針對雨水排口處堵塞、截流不規范、閥門啟閉困難等情況，應積極協調各相關部門擬定整治方案，盡快清理、改造，確保標高銜接、過流斷面、系統切換等滿足排水要求。

（4）優化完善城市排澇通道建設。綜合考慮地形地貌、路網規劃、排水管網、受納水體等情況，根據城市雨水防澇綜合規劃，合理布局城市排澇通道，通過整治河湖、溝塘、泄洪溝、道路邊溝等工程，提高城市行洪排澇能力，使之與城市排水管網系統的排水能力相協調、匹配。在河湖整治時，應注意保持河湖自然形態，避免截彎取直，同時加強城市外河湖與內河、排水管網、排澇泵站等在水位標高、排水能力等方面的銜接，確保滿足城市防洪排澇安全要求。超標雨水行泄通道應盡量保留利用自然的原始排澇路徑，優先考慮地面設施，道路、大的排水干溝、干管，并結合泵站等合理設計超標雨水行泄通道縱坡與橫斷面，銜接地表滯蓄系統與超標雨水（澇水）排放系統，確保超過城市管網設計標準的雨水能夠有路徑進入受納水體。

（四）提高城市排水防澇體系管理水平

（1）加強排水防澇設施的管理維護。從竣工驗收、運行移交、日常巡查、檢修維護、清淤疏通等方面杜絕雨污混接和截流不規范現象，確保城市排水防澇設施正常有效運行。對易澇點要登記建檔，在汛前進行全面的隱患排查和整治，清疏養護排水設施，針對地鐵、地下車庫、立交下穿等地下空間出入口采取防倒灌安全措施，做好抗汛準備。

（2）建立健全城市排水防澇設施系統化管理制度，明確責任分工，加強部門協調聯動，實行洪澇“聯排聯調”。由于城市排水防澇是一個綜合體系，涉及氣象、水利、市政、規劃等多系統、多部門，需加強跨系統、跨部門、跨地域的河流水雨工情信息共享，建立聯防聯控機制，統籌調度，做好汛期氣象預警、排水管網預排查、河湖水位預降等工作。

（3）制定有針對性、預見性、操作性的防汛預案。強化應急管理，健全相關應急預案，確保發生超過城市暴雨內澇設防標準的暴雨時，人防、物防和技防相關人員、物資能準確到位并發揮作用。提前復核完善各低洼、易澇地區的相關排水設施運行和排澇調度方案；落實預防地鐵、地下商場、地下停車庫等重點區域的人員應急疏散等預案，保障人身安全和社會秩序安定；落實在建工程工地的臨時排水措施等各項防汛準備，加強排水應急隊伍建設，強化搶險應急演練，根據需要配備移動泵車等專用防汛設備，完善物資儲備及調用流程，提升應急搶險的綜合能力。

（4）加強城市排水防澇智慧平臺建設。建立健全城市氣象、河湖、排水設施、調蓄設施、泄澇通道等綜合管理信息平臺，及時公布、整合各部門相關管理信息，在易澇點、排水系統關鍵節點、受納水體設置必要的智能檢測預警設備，提高各部門協作、管理、調度、搶險等工作效率。

四、結束語

城市內澇嚴重阻礙城市發展、威脅人民生命財產。通過對內澇事件的調查分析，其原因日漸明晰，除地理位置、天氣氣象等外因以外，還包括城市規劃、排水防澇系統工程建設、管理等內因。內澇防治急需政府、相關系統、部門統籌協作，從城市規劃、工程建設、管理提升、保障措施等方面多管齊下，力爭取得快速有效的防災效果，保障城市安全。