城市內澇問(wèn)題及其規劃對策研究
近年來(lái),我國多個(gè)城市發(fā)生不同程度內澇災害,受到各方廣泛關(guān)注。特別是今年7月21日北京市的洪水和內澇災害,造成交通大面積癱瘓,死亡人數79人的嚴重災情,再次給我們敲響了城市安全的警鐘。
城市內澇是常見(jiàn)且普遍的災害。無(wú)論是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家,都曾經(jīng)發(fā)生并且還會(huì )發(fā)生。但城市內澇頻繁發(fā)生,對生產(chǎn)和生活造成了嚴重影響,出現了重大人員傷亡,就是很值得反思的問(wèn)題。
防治城市內澇,涉及規劃、建設、管理多個(gè)環(huán)節。就規劃而言,也有規劃編制和規劃管理之分。任何一個(gè)環(huán)節出現問(wèn)題,都可能造成內澇災害。本文僅從規劃編制角度談一些粗淺認識。
1 城市內澇的成因
城市內澇原因非常復雜。不同城市有不同的原因,同一城市不同地段的原因可能也有差別。但暴雨強度超標、排水條件的不利變化、對城市排水重視不夠、應急管理準備不足是帶普遍性的問(wèn)題。
1.1 暴雨強度超過(guò)城市排水設計標準
城市排水有一定的標準。標準的高低,取決于社會(huì )經(jīng)濟條件、受淹后造成的損失等多種因素。我國排水規范幾經(jīng)修改,排水標準不斷提高。
現行城市排水管網(wǎng)規劃設計標準是:城市一般地區1-3年一遇,重要地區3-5年一遇,特別重要的地區還可更高。在排水管網(wǎng)設計方面,我國排水標準與發(fā)達國家相比差距不大,并且現行的排水規劃規范正在修訂。
按照一定排水標準設計的城市排水系統,當發(fā)生小于或等于設計標準的暴雨時(shí),城市不會(huì )積水;當發(fā)生大于設計標準的暴雨時(shí),就可能發(fā)生積水。積水的范圍、深度、持續時(shí)間不但與暴雨超標幅度有關(guān),而且與城市的地形、水系、洪(潮)水位等排水條件有關(guān)。
我國近年來(lái)在北京、天津、上海、廣州、濟南、杭州等城市發(fā)生的內澇,首先是因為暴雨強度超過(guò)了設計標準。以北京為例,重現期為1年、3年、5年對應的最大1小時(shí)雨量分別是36毫米、50毫米和56毫米,而近幾年發(fā)生的幾次內澇,最大1小時(shí)雨量都在50毫米以上。例如,2011年6月23日暴雨,個(gè)別地段1小時(shí)最大降雨量高達128毫米,按照北京市的暴雨強度公式推算,其重現期遠遠超過(guò)100年。今年7月21日暴雨,有20個(gè)雨量站最大1小時(shí)雨量超過(guò)70毫米,重現期超過(guò)20年。
需要說(shuō)明的是,城市排水設施的設計重現期與水利部門(mén)計算江河流域洪水采用的重現期有很大差別。在城市內,每個(gè)與河流、湖塘等受納水體連接的排水出口,其匯水面積一般不會(huì )太大。因此,城市排水設計關(guān)注的是短歷時(shí)暴雨強度。在統計分析中,暴雨是在5-120分鐘之間分9個(gè)時(shí)段選樣。而水利部門(mén)計算江河洪水時(shí),由于匯水面積一般較大,選擇的降雨歷時(shí)都在120分鐘以上,通常是考慮24小時(shí)、1日、3日甚至更長(cháng)。根據概率統計原理,不同選樣方法統計分析出的概率(或重現期)是不可比的。
1.2 排水條件發(fā)生了一些關(guān)鍵性的不利變化
最近三十年,是我國城市化高速發(fā)展時(shí)期,城市建設用地成倍增長(cháng),排水條件發(fā)生了許多變化。其中,對城市排水影響最大的是下墊面和排水通道變化。
1.2.1 下墊面變化
在天然狀況下,平原地區徑流系數一般小于0.2,而變?yōu)槌鞘泻?,綜合徑流系數一般大于0.5。也就是說(shuō),城市化后同樣的降雨,徑流提高了一倍以上。當然,這種變化在城市排水管網(wǎng)設計時(shí)已經(jīng)考慮。對城市排水影響最大的是大量水面及洼地被占用。我國長(cháng)三角、珠三角等沿海地區,地形十分平緩,天然狀態(tài)下水網(wǎng)發(fā)達,變?yōu)槌鞘薪ㄔO用地后,水面率普遍降低,給城市排水造成徑流量增加、調蓄能力下降的雙重壓力。這是近年來(lái)城市內澇頻繁發(fā)生的重要原因。
1.2.2 排水通道變化
城市內部和周邊的天然水系、人工明渠是承接城市排水管網(wǎng)雨水的后續排水通道,其排水能力大小、水位高低對城市排水極為重要。在城市化過(guò)程中,天然水系被不同程度占用。保留的水系,要么不進(jìn)行任何整治,任其作為生活垃圾、建筑垃圾、采石廢料等的堆放場(chǎng)所;要么在河流上建設閘門(mén)、橡膠壩等控制設施攔截河水提高水位。有的城市甚至占用行洪斷面搞開(kāi)發(fā)建設。所有這些變化都會(huì )導致相同降雨條件下排水通道水位抬高。
對于自流排水的城市管網(wǎng)系統,如果后續的排水通道水位過(guò)高,出口受阻,必將影響管網(wǎng)排水能力甚至完全喪失排水能力。用近年來(lái)出現的超標暴雨進(jìn)行雨水流量過(guò)程計算后不難驗證,按照現行標準建設的城市排水管網(wǎng),如果排水出口順暢,城市積水的范圍、深度、持續時(shí)間不會(huì )太嚴重。積水范圍大、持續時(shí)間長(cháng)的城市內澇,往往都存在受納水體水位過(guò)高而導致的排水出口不暢問(wèn)題。
1.3 對城市排水重視不夠
城市排水設施多數屬于地下工程,"重地上,輕地下"是各個(gè)城市建設過(guò)程中的普遍現象。在資金有限的情況下,建設重點(diǎn)往往放在看得見(jiàn)、能夠提升城市形象的地面工程上。而對包括排水工程在內的地下工程,在建設時(shí)序、工程質(zhì)量管控、日常維護管理等方面還沒(méi)有得到足夠重視。以維護管理為例,目前不少城市連現狀地下管線(xiàn)信息都不清楚,更談不上從中發(fā)現問(wèn)題,找出薄弱環(huán)節,有針對性地及時(shí)解決問(wèn)題。曾經(jīng)發(fā)生的多起施工過(guò)程中地下管線(xiàn)被破壞的事故,就與管線(xiàn)位置不清有直接關(guān)系。
1.4 應對超標暴雨準備不足
排水工程按照一定標準規劃設計就會(huì )有超標情況發(fā)生。但在超標情況下,不能把所有損失都視為正常,而應該積極應對,將損失減小到最低程度。目前我們在應對超標暴雨方面,明顯存在準備不足的問(wèn)題。
在規劃階段,當發(fā)生不同級別的超標暴雨,各個(gè)排水分區有多少雨水不能及時(shí)排出,應該暫存在什么地方不會(huì )造成損失或損失最小,很少受到重視。規劃階段缺乏預控和引導,超標暴雨發(fā)生時(shí),多余的雨水只能沿地面由高處向低處匯集。如果重要道路、建筑、物資正好處于低洼地段,必然造成嚴重影響和損失。
此外,應急階段的預判和組織協(xié)調能力也至關(guān)重要。最近發(fā)生在北京的"7.21"洪澇災害,是對應急能力的一次全方位檢驗。有經(jīng)驗也有教訓。
實(shí)際上,對超標暴雨準備不足,才是我們與發(fā)達國家之間的明顯差距。
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