市政排水系統設計中應對暴雨積水的措施分析

李冬梅

（廣西鴻運設計有限公司欽州分公司，廣西 欽州 535000）

排水系統是市政工程的重要組成部分，出現暴雨天氣，若城市的排水系統存在缺陷，則很容易產生內澇問題，造成不必要的經濟損失和人員傷亡。造成城市積水的原因有多種，首先需要從排水系統入手，對其進行科學的設計和優化。市政部門要加強對基礎設施的改造，對排水穿孔以及街道排水孔進行設計，同時對應急以及維護系統進行優化，確保排水能夠更加通暢，有效規避城市內澇的風險。本文主要是從暴雨后城市形成積水的原因、存在的問題以及應對措施三個方面來展開進一步論述的。[1]

1 暴雨后城市形成積水的原因

1.1 排水系統原因

我國城市化進程不斷推進，城市的范圍不斷擴大，主要表現在人口增加以及土地硬化等，在一定程度上增加了城市不透水的面積。一方面，土地硬化后，地面的摩擦阻力減小，水流速度加快，很容易快速地急劇形成洪峰。另一方面，積水的下滲量減少，地面的截流效果變差，雨水無法有效滲透，依靠單一的排水管道很難承擔強降雨的壓力，嚴重時還會形成倒灌，加劇城市內澇的形成。部分城市的雨水管道設計不合理，雨水管道的設計難以滿足城市建設的需求，管道的坡度設計以及材料選擇存在缺陷，過水能力存在較大的不足，導致路面積水較為嚴重，在一定程度上破壞了城市的環境。我國雨水管道設計的標準遠低于其他西方國家，排水管道的直徑普遍較小，難以支撐暴雨天氣的需求。積水問題會嚴重影響人們的工作和生活，導致人們出行不便，嚴重的甚至會造成經濟損失和人員傷亡，影響了社會發展的穩定性，不利于城市的可持續性發展。[2]

1.2 城市發展原因

城市發展提高了人們的生活品質，提高了城市化的水平，城市發展是造成城市積水的重要原因，相關部門要進行科學的分析，從而采取科學的應對措施。首先，城市在發展的過程中，不斷地使用土地，部分小型的水體都被征用，在上面覆蓋了建筑物，這在一定程度上減少了積水存儲的區域，增加了內澇產生的可能性。其次，原有大量的透水地面也在不斷地減少，不透水地面則在逐年增加，綠地、田園的數量不斷減少。再次，許多城市的住宅小區，其地下被改造成停車場，阻礙了積水的下滲，使地表徑流不斷匯聚。最后，城市建成區域在不斷地擴大，綠化區域卻在不斷減少，雨水自然流動的模式會發生改變，土壤中水分蒸發量會減少，排水系統中與水流經的速度較快，實際的滲透率較低，增加了洪水的風險，不利于城市長期穩定的發展。

1.3 自然環境原因

受自然環境的影響，極端暴雨天氣不斷地增加，城市積水量也在隨之增加，在一定程度上加大了排水系統的壓力，當積水量超過了排水系統的極限時，就會產生城市內澇等問題，造成嚴重的經濟損失，甚至會造成人員傷亡。由于全球變暖，對生態系統造成了影響，特別是加速了水循環。水循環的速度較快，暴雨的過程就不斷增多，暴雨天氣與城市化會帶來雨島效應，產生長時間且持續性的降雨。人類的活動在不斷增加，空氣中溫室氣體的含量也在不斷增多，在一定程度上加劇了溫室效應，同時大氣中的含水量增加，暴雨發生的概率就會增多。自然環境原因造成的暴雨積水無法規避，所以市政部門要落實排水系統的設計工作，對其進行優化和調整，避免暴雨后引發安全問題，維護城市發展的穩定性。[3]

2 市政排水系統設計中應對暴雨積水存在的問題

2.1 系統設計不合理

部分市政排水系統設計人員在開展相關工作時，對城市的基本環境勘測較為片面，沒有從整個城市的排水規劃全面考慮，各個片區單獨處理，導致設計的方案應用效果較差，難以真正地付諸于實踐。設計人員進行設計時對城市遠期的發展考慮不足，設計的雨水管徑偏小，隨著城市的發展，現在的排水系統已經遠遠無法滿足需求，特別是在極端暴雨等天氣下，排水系統的水無法及時有效的排出，地面的水位就會快速上升，人們的出行和生活都會受到限制，還會給城市帶來較為嚴重的經濟損失，阻礙城市的可持續性發展。一些較早的排水口沒有與實際地形相結合，精細化程度相對較低，積水無法自行地流入河道中，在低洼地很容易形成大面積的積水，引發城市內澇問題。

2.2 維護管理不到位

部分城市只重視排水系統的設計和建設，忽視了對排水系統的管理，在系統運行階段投入的資金相對較少，部分排水系統存在管道淤積、破裂、錯口等問題，導致排水系統無法正常運行，市政排水系統的功能也無法有效發揮。部分城市排水管道老化的情況較為普遍，管道得不到及時的更新，當暴雨天氣來臨時，管道無法承受較大的積水量，地面雨水就會不斷地增多，從而引發相關的內澇問題。在設計階段，相關人員未考慮后期的維護和管理問題，也未運用先進的維護技術，不利于城市長期穩定的發展。

2.3 應急機制不健全

受自然等條件的影響，很容易產生極端惡劣的天氣，造成較大的經濟損失和人員傷亡。為了有效應對緊急情況，市政部門在對排水系統進行設計時，要充分考慮極端天氣，設計科學的應急系統。由于不同區域的降水量不同，所以資源分配要存在一定的差異，避免出現資源浪費的情況，使排水系統更加穩定化，滿足城市不同區域的需求，將暴雨天氣帶來的影響降至最低，避免給城市居民帶來經濟損失。市政部門要將排水系統與氣象觀測結合在一起，對城市內澇情況進行科學的預測，從而科學地調節整體的排水系統，實現對城市積水的疏散，維護城市居民的財產以及生命安全。市政部門要綜合考慮各種緊急情況，并將其融合到設計當中，實現風險的有效規避，也提高排水系統的抗風險能力，滿足人們工作和生活的需求。

3 市政排水系統設計中應對暴雨積水的措施

3.1 加強對城市基礎設施的設計和改造

市政部門要加強對城市基礎設施的設計和改造，充分結合當地的氣候狀況以及地形條件等，提高排水系統的科學性。受氣候以及地形條件的影響，不同城市排水系統的設計不同，各個城市應該基于自身的實際情況進行綜合性的考慮。以廣西地區為例，部分路段的排水系統存在缺陷，是由于其道路兩邊未設置滿足暴雨天氣積水排放的雨水設施，導致積水排放的速度較慢，路面很容易出現積水。其次，出現暴雨積水的問題主要是由于其排水管道老化造成的，排水設施的排水能力較弱，難以滿足大雨天氣的排水需求。所以，市政部門要加強投資力度，給予足夠的資金支持，對管道設計不合理的環節進行改造，對于排水功能較弱以及老化的管道進行更換，有效維持系統的排水能力。相關部門要對民用建筑排水系統以及工業建筑排水系統等進行科學的規劃，從而增強管道的排水能力，進一步增加系統的排水容量。市政部門要對基礎設施進行完善，適當增加綠化面積，發揮良好的滲透作用，同時采用可滲透的材料鋪設局面，使積水能夠快速滲透到地下，減輕排水管道的壓力。這樣能夠提高城市整體的抗風險能力，避免暴雨天氣對人們的工作和生活造成惡劣影響。

3.2 排水穿孔的設計

排水穿孔滲透管是一種新的排放方式，是在傳統排水管排放的基礎上將傳統雨水管改為滲透管，周圍回填砂礫石，管道內的雨水通過埋設于地下的多孔管材向四周土壤層滲透，既可對地下水進行補充，又可緩解市政排水管道的排水壓力，從而避免地面出現積水。排水穿孔是排水系統的重要組成部分，傳統的排水穿孔存在一定的缺陷，實際的排水效果較差，可以對排水穿孔的模式進行革新，傳統的排水穿孔采用統一的矩形，排水的速度較慢，難以應對惡劣天氣的影響。可以將其改變為多種穿孔模式，這樣能夠將其固定在區域內，采用圓孔能夠實現出水孔道最大化，也可以將其改造成拱式窗孔，窗孔不必與界面處于同一平面，也可以采用斜坡式。不同類型的窗口有不同的應用模式，對于斜坡式以及拱式窗孔來說，整體的孔道不需要均勻設置，位于地面上的窗孔可以較小，但是距離地面越遠的窗孔就必須越大，這樣有利于暴雨來臨時快速地排水，避免雨水快速地匯集，形成內澇的問題。對于城市的大型圓形井蓋來說，也不必設計成整塊的模式，可以考慮采用篩網式的井蓋，這樣能夠有效地完成排水任務，設計人員要結合城市建設的具體情況，以及氣候狀況和地形特點，設計科學的排水窗孔，有效提高城市排水系統的承載力，化解極端惡劣天氣的影響，滿足人們工作和生活的需求，也維持城市的正常運轉，進一步提高城市化的質量。

3.3 對街道排水孔的設計

在城市建設中，有許多平直的街道，通常都會均勻地布置窗孔，使其的格局相對較為均勻，但不能與界面完全保持平行，必須有較大的排水孔，更好地應對暴雨天氣的影響。所以，市政部門要根據實際情況，在街道兩邊的路肩處設計許多較為大型的窗孔，可以選擇圓形的窗孔，從而快速地完成排水任務。界面邊緣通常要設置水平的排水孔，要保證其能應對暴雨天氣的雨水量。對于街道兩邊路肩處的斜坡式或者豎式的大型排水孔來說，要能夠應對突降暴雨或者降雨量超出一般范圍的情況。對于地勢較為低洼的街道來說，街道兩邊必須設置特大號的排水孔，并且排水孔分布的密度要遠遠大于平直的街道，這樣才能提高排水的能力，應對各種天氣的影響，使人們能夠正常地工作和生活，維持城市正常運轉的相關功能。市政部門要結合街道的類型以及特點，確定排水孔設計的密度以及大小，確保能夠充分發揮其功能和作用，規避城市內澇等風險問題。并在后期不斷地進行改進，如果發現部分街道的排水能力較弱，就要適當地增加排水孔，擴大其分布密度，同時擴大排水孔的面積，確保能夠應對各種暴雨天氣。[4]

3.4 應急系統的設計

受各種極端天氣的影響，城市會發生特大暴雨情況，降雨量會超過城市一般的排水能力，造成路面積水情況，影響人們正常的工作和生活，阻礙城市的穩定發展。為了有效應對這一情況，市政部門在對排水系統進行設計時，要設計相關的應急系統。市政部門要將排水系統與計算機技術緊密結合，快速獲取相關的暴雨信息，并對其降雨量進行預測和分析，提出科學的解決方案。應急系統要能夠在線實時監測，建立科學的預報功能，根據相關的模型對數據結果進行修正，基于實際情況快速分析排水管網運行的負荷情況，對于復雜管網負荷不均勻的情況進行調控，建立起數字化的排水系統，對緊急情況進行統一綜合性的處理，將暴雨積水的風險降至最低。市政部門還可以建設自動應急排水系統，當水位達到預警程度時，系統能夠依靠感應技術進行報警，然后自動采取相應等級的排水措施，對于容易積水的路段，如：地鐵通道以及低洼通道等進行排水。對于交通樞紐處以及容易出現水患的位置，要設計應急響應機制，對水患問題進行靈活的預防和處理，從而將風險降至最低，維護城市的正常運轉。

3.5 維護系統的設計

排水系統在運行的過程中會出現各種各樣的問題，需要及時進行維護，保證其功能的正常性。市政部門在對排水系統進行設計時，要運用先進的數字化技術，對系統進行實時的監測，一旦發現排水系統出現異常狀況，要能夠反饋到控制系統中，方便工作人員及時進行維護。如果排水管道出現涌水或者上流滿管時，主要是由于下游過流能力較小，要通過疏通或改造局部點的方法，提高整個排水網絡的負荷。排水管網的布局錯綜復雜，局部設施存在異常狀況必然會影響其他區域，所以要做好管網的維護工作，維持其運行的有效性。市政部門可以利用網絡系統對關鍵節點進行分析，對現場的信息進行高度的共享，并對數據信息進行分析和傳輸，滿足相關維護和調控工作的需要。工作人員要定期對排水系統進行檢查，避免出現排水管道堵塞的情況，對于存在問題的環節，要及時進行維護，避免出現排水不暢的情況。排水系統的設計不僅是為了應對暴雨天氣，也是城市正常運轉的重要保證。市政部門要高度重視起來，嚴格落實各個不同的環節，保證排水系統的通暢性。

4 結語

總而言之，排水系統設計對于城市應對暴雨積水問題來說非常重要，市政部門要高度重視起來，針對城市排水系統設計存在的問題，采取科學的應對措施，對排水管、排水孔等進行疏通，保證其能承擔城市積水的流量，避免出現城市內澇的情況。設計人員在開展設計工作時，要確保排水系統與當地的氣候以及環境相適應，同時制定科學的應急系統，確保能夠有效應對罕見暴雨的情況。這樣能夠保障人們的生活和工作，促進城市的可持續性發展，促進城市經濟的繁榮發展。