極端天氣下城市內澇安全與水環境安全的協調統一

摘要：近年來，生態文明理念日益深入人心，“綠水青山就是金山銀山”逐步成為社會共識。與此同時，日趨復雜的全球氣候變化和不斷加快的城市化進程導致極端超強降雨事件頻發，對城市內澇安全、人民生命財產安全構成嚴重威脅，城市建設者為了保證城市水環境安全采取的強制截污等措施更是加劇了這一現象。至此，城市內澇安全與水環境安全之間的矛盾越來越突出，極端天氣下如何統一協調兩者的發展擺在了城市守護者面前。基于此，首先分析了城市面臨內澇安全的部分成因，其次就兼顧水環境安全的內澇解決措施進行了探討，最后對兩者的協調統一發展作出了展望。

關鍵詞極端天氣內澇安全水環境安全智慧排水

中圖分類號：TU992;X321

CoordinationandUnificationofUrbanWaterloggingSafetyandWaterEnvironmentSafetyinExtremeWeather

MENG Jun1LIANGJun1CAOTaishan2WUJinjin2*

1.ChangshaUrbanDrainageAffairsCenter，Changsha，HunanProvince，410008China;2.ChineseAcademyofScience（Hefei）&YuIntelligentEngineeringCo.，Ltd.，Hefei，AnhuiProvince，230000China

Abstract：Inrecentyears，theconceptofecologicalcivilizationhasbecomeincreasinglypopular，andtheideathat"lucidwatersandlushmountainsareinvaluableassets"hasgraduallybecomeasocialconsensus.Atthesametime，theincreasinglycomplexglobalclimatechangeandtheacceleratingurbanizationprocesshaveledtofrequentextremeheavyrainfallevents，whichposeseriousthreatstourbanwaterloggingsafetyandpeople'slifeandpropertysafety，andmeasuressuchascompulsorysewageinterceptiontakenbyurbanbuilderstoensureurbanwaterenvironmentsafetyhavefurtherexacerbatedthisphenomenon.Sofar，thecontradictionbetweenurbanwaterloggingsafetyandwaterenvironmentsafetyhasbecomeincreasinglyprominent，andhowtounifyandcoordinatethedevelopmentofthetwoinextremeweatherconditionshasbecomeachallengeforurbanguardians.Basedonthis，thisarticlefirstanalyzessomecausesforurbanwaterloggingsafety，thendiscusseswaterloggingsolutionsthattakeintoaccountwaterenvironmentsafety，andfinallyprospectsthecoordinatedandunifieddevelopmentofthetwo.

KeyWords：Extremeweather;Waterloggingsafety;Waterenvironmentsecurity;Intelligentdrainage

2015年4月2日，國務院頒布的《水污染防治行動計劃》，對城市水環境提出“到2020年，地級及以上城市建成區黑臭水體均控制在10%以內，到2030年，城市建成區黑臭水體總體得到消除”的控制性目標，城市黑臭水體整治由此成為地方各級人民政府提高城市人居環境工作的重要內容，城市水環境質量趨好也成為城市治理成效的標志之一。

在此背景下，諸多城市為了實現消除黑臭水體、提升水環境質量等目標，對雨水采取了強制截污處理等措施，這一舉措導致了暴雨期間被攔截的地表徑流蓄積在管網和地表，進一步引發城市內澇積水與溢流污染，為城市排水防澇工作帶來極大挑戰；加上近年來氣候的異常變化，城市面臨極端強降雨情況明顯變多，最終造成城市內澇加劇、看海現象頻頻發生。

如何在保障城市水環境質量的同時保障城市內澇安全，即協調城市水環境安全與內澇安全的統一發展，日益成為制約城市經濟、社會、人口、環境協調發展的一大重要因素。本文結合長沙市實際情況，著重分析了城市內澇成因及兼顧城市水環境安全的內澇解決措施，以期為城市建設者提供一定工作參考。

1城市面臨內澇安全問題的成因

1.1全球氣候變化日益加快使得強降雨頻發

聯合國政府間氣候變化專門委員會發布的《氣候變化2023》顯示，2011—2020年全球地表溫度比工業化前（1850—1900年）提高1.1℃。全球氣溫升高后，會導致空氣中水蒸氣濃度隨之升高，進一步增加大氣中儲存的能量。當大氣中的能量儲存至一定程度時，將通過閃電、雷暴、強降雨等方式進行釋放[1]，由此加劇了城市強降雨現象發生的頻率。我國氣象部門近年來采集統計的數據進一步證實了這一現象。

1.2排水防澇設施的短板造成排澇能力滯后

排水系統是應對城市洪澇的主要工程措施，而我國城市排水系統設計標準普遍偏低。以長沙為例，一是規劃設計標準偏低，原排水規劃中大部分排水管網標準為一年一遇，而由于年久失修等原因，許多管段實際排水能力已不足一年一遇；二是大小排水系統未有效協調，過度重視“小排水系統”（管網、泵站等）的規劃建設，忽視了在城市排澇中起更大作用的“大排水系統”（水系、河湖、溝渠等）的規劃建設；三是排水系統建設速度跟不上城市發展，隨著城市擴張速度的加快，超排水管網設計標準的暴雨過程越來越多，進一步引發城市管網排水不暢、排澇能力降低。

1.3城市開發建設對自然水文循環破壞嚴重

城市化的快速推進顯著改變了城市下墊面特征，使城市洪澇災害復雜化。與此同時，水系和水面也不斷萎縮，造成行洪通道減少、調蓄空間缺乏。在洪澇形成方面，城市開發建設活動將原本的綠地、水域等透水區域改造為建筑、道路等不透水區域，降低了城市區域透水率，透水率的減少進一步導致暴雨時城市截留量和下滲量的減少、產流量的增加，為洪澇災害埋下隱患；在災害處置方面，不透水率的增大使城市地表糙率降低，進而造成地表匯流速度加快、峰現時間提前，暴雨時的洪澇過程曲線也從“矮胖”變得“尖瘦”[2]，大大降低了城市洪澇災害響應處置時間。

此外，城市建設項目實施時，會因人為因素對原有排水體系造成破壞，導致區域排水體系在此形成瓶頸；而開發建設中對排水設施保護的缺失，如將建筑泥沙、垃圾棄于排水渠道及排水構筑物中，也會致使管道堵塞、積水，最終導致城市排水能力降低、城市內澇風險增加。

1.4水環境的保護要求對內澇安全產生影響

生態文明建設的背景需求給地方水環境保護帶來一定倒逼壓力，而水環境的水質維護對城市洪澇管理又提出了更高要求，二者矛盾由此變得更加突出。例如：長沙市為了保障湘江水質，在沿江兩岸對污水、雨水均進行了強制截污處理，所有地表雨水徑流要流入湘江，必須先進入污水處理廠進行處理，處理達標后才能排放。但在暴雨期間，污水處理廠處理負荷快速加劇，僅能率先處理一部分初期雨水，其他地表徑流被攔截后只能在管網和地表蓄積，從而產生內澇積水和雨污溢流污染。

1.5城市內澇預警體系和應對措施不夠完善

隨著極端天氣的日益增多，各國在城市內澇預警方面均做了諸多工作，內澇預警體系由此得到快速發展。雖然我國近年來在內澇預警方面也取得一定實質性成果，但在預報準確度、相關部門的應急處置以及災后重建等方面還存在諸多不足。長期以來，我國城市管理一直存在著“重建設、輕管理”的問題，管理制度不完善導致排水相關設施缺乏日常檢查維護，從而使洪澇災害得不到及時處理，最終造成嚴重損失[3]。

2兼顧水環境安全的內澇解決措施

受極端氣候影響，城市降雨逐漸呈現出形成過程短、瞬時雨量大、降雨區域集中等特點，對城市內澇安全帶來了很大沖擊；“污水不下河”的水環境安全要求，更進一步加重了這一現象。如何協調城市內澇安全與水環境安全的矛盾，本文建議從以下幾點入手。

2.1加強排水管網系統綜合性整治并積極修復

“問題在水里，根源在岸上，關鍵在排口，核心在管網。”因管網建設系統不健全、雨污水管網混接錯接等原因導致的污水未送入污水廠處理、直接排入地表水體，進而造成污染溢流、水體黑臭的現象屢見不鮮。針對管網導致的內澇安全及水環境安全問題，建議對城市排水管網加大建設力度，以消除管網空白區為建設目標（新建管網應盡可能滿足國家建設標準的上限要求）；對存在內澇積水、混錯接的雨污水管網及破損、功能失效的排水防澇設施進行改造修復；對采取合流制的排水管網，根據城市現狀針對性地開展雨污分流改造，對無法改造的管網，其納污片區采取截流、調蓄等方式，以此達到減少雨季溢流污染、提高雨水排放能力的目標[4]。

2.2積極推進并落實海綿城市建設理念及措施

海綿城市是指城市像海綿一樣，在降雨時將雨水儲存起來，在需要時再將其釋放出，加以利用[5]。這一舉措能很好地解決城市發展過程中存在的積水、內澇、水體黑臭等問題。在城市建設和更新中，建議積極落實“滲、滯、蓄、凈、用、排”等海綿城市建設措施：可通過透水性鋪裝路面、下沉式綠地、人工濕地、植草溝等的建設提高城市區域的透水率；可通過綠色屋頂、干濕塘等滯水滲水設施的建設提高城市儲水能力；可通過加強綠地、水體、建筑、道路等標高銜接的方式，使溢流的雨水排入管網、水體或收集后資源化利用。

2.3建立“源—網—廠—河”一體化智慧排水系統

智慧排水系統作為智慧城市的重要組成部分，對城市的智慧化進程推進、洪澇應急預警、水環境質量保障起著不可替代的作用。全方位的監測系統是智慧排水系統的重要組成部分：水位計，一般安裝在排水系統關鍵節點，用來監測水位變化，進一步表征污水倒灌堵塞風險和雨水溢流風險；水質在線分析儀（COD/NH3-N/TN/TP），用來監測水質濃度變化情況，根據水質濃度突變狀況，分析雨水倒灌、工業水直排等；流速儀，用來監測管網水體流速，可結合排水管道的功能性狀況（沉積、障礙、起伏等）進行綜合分析[6]。以上監測設備的實時運行可實現實時掌控排水系統運行狀況的目標，從而為內澇災害的模擬計算、預警預報提供數據和技術支撐。

此外，還可將排水系統進行網格化劃分，對雨、污水集水區進行分區管理，在各分區設置關鍵入流點，通過實時監測關鍵入流點的水質與水量情況，詳細了解各分區污染源、管網、水廠等的實時情況，實現排水系統網格化、精細化管理的目標。

針對系統功能區建設，建議建立水質水量平衡分析、設施能力評估、泵閘控制指令發布三大功能區。水質水量平衡分析功能主要實現對區域內水質、水量狀況的整體評估，結合水質、水量的監測，分析系統中可能存在的外來水入滲和污水外滲狀況[7]，為排水管網系統的科學修復與治理提供決策支持；設施能力評估功能通過排水設施摸查檢測數據，實現對雨污水管網、截流管、泵站等實施能力的評估判斷；泵站控制指令發布通過調取氣象預測數據，預判未來降雨、城市排水及河道水位等情況[8]，以緩解內澇程度、削減溢流污染為綜合目標，提出當前控制指令。

智慧排水系統的建設，實現了片區管網連接關系的有效梳理；實現了錯混接、變形、破損等問題管網的動態展示；實現了管網關鍵節點流量、水質、水位等的動態監測；實現了排水系統的動態計算，保障了污水系統的提質增效；實現了排水系統的變被動防御為主動應急，最終實現緩解內澇、削減溢流污染的綜合目標，在保障城市內澇安全的同時兼顧了城市水環境安全。

3結語

人類社會活動的擴大和城市化進程的推進，將原有的自然生態格局逐漸打破，導致全球氣候變化日趨復雜、極端異常天氣日趨頻發。與此同時，城市化帶來的內河湖泊減少、硬質路面不斷蔓延，使自然界水循環過程嚴重受阻、水體自凈能力嚴重下降，地表徑流量也不斷增大；疊加城市區域內普遍存在的排水系統建設滯后、污水處理不配套、調蓄能力弱等現象，最終引發出城市水環境質量日益惡化、城市蓄水防澇能力大幅下降等一系列水環境安全與內澇安全相關問題。

城市內澇安全與水環境安全的協調統一是一項關乎民生的系統性工程，必須統籌解決。結合流域區域與城市現狀，全面加強管網等防澇設施的建設、改造和管養，減少溢流污染，強化城市洪澇調蓄能力；落實海綿城市建設理念及措施，強調建設與管理并重，提升排水防澇能力及城市生態景觀環境；建設智慧排水系統及相應功能分區，實現排水防澇設施運行狀況的實時掌控，提升城市的“四預”能力（預報、預警、預演、預案）。

參考文獻

• 柳楊，范子武，謝忱，等.城鎮化背景下我國城市洪澇災害演變特征[J].水利水運工程學報，2018（2）：10-18.
• 梅超.城市水文水動力耦合模型及其應用研究[D].北京：中國水利水電科學研究院，2019.
• 王志，薛子云，王金龍，等.我國城市內澇現狀及成因思考[J].四川建材，2023，49（7）：251-253.
• 國務院辦公廳關于加強城市內澇治理的實施意見[J].中華人民共和國國務院公報，2021（13）：9-13.
• 孫芳.基于海綿城市的城市道路系統化設計研究[D].西安：西安建筑科技大學，2016.
• 鄢琳，榮宏偉，譚錦欣，等.“源—網—廠—河”一體化智慧排水系統的構建設計[J].給水排水，2021，57（3）：150-154.
• 石彬.城鎮污水處理提質增效階段排水調查的思考[J].給水排水，2022，58（S1）：73-78.
• 徐興安，韋余廣，周舒燕，等.排澇泵站工程泵閘群自動化調度管理系統研究與實現[J].水利科技與經濟，2023，29（11）：62-67.