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对城镇排涝问题的认识和对策

文章来源:海西给排水 发布时间:2018-12-01 08:22:42 阅读次数:1397 次 [关闭]

胡志琳

福建省城乡规划设计研究院

提  要:本文就通过计算数据说明产生城镇内涝的主要原因、加大蓄涝设施建设,增强城镇雨水调蓄能力的重要性和综合措施治理内涝的必要性,以及加强协调城镇防洪排涝专项规划编制和雨水排水等专项规划编制工作等几个方面进行探讨和论述,同时提出城镇内涝问题的解决办法以便有效地实现城镇防涝排涝的目的。

关键词:城镇排涝;认识和对策;蓄涝设施;短历时暴雨;消峰;专项规划

近年来,内涝灾害频繁发生已成为城镇灾害中一种常见的综合性灾害。一旦遭遇强降水或连续性降水就易造成内涝灾害,给城镇的建设和发展带来巨大挑战。然而,目前城镇排涝尚属于给排水专业与水文专业边缘学科,国内外研究成果尚待进一步成熟,我国尚未有相关的城镇排涝规范,人们对城镇排涝认识亦颇有不同。现就对城镇防涝排涝问题的认识和对策,与大家共同探讨。

城镇雨水排水是一项系统工程,主要由雨水管道系统、河道排水系统和排涝站系统 (泵站、蓄涝区)等组成。根据福建省城镇的地形地貌特点,福建省雨水排水方式和系统构成可归纳为下列三种:

(1)直排方式:雨水管道系统――防洪沟排水系统――外江。福建省山区城镇,如龙岩、屏南等地区。

(2) 蓄排方式:雨水管道系统――内河排水系统――水库(湖)、蓄涝区――水闸――外江。福建省临海地区,如厦门、石狮、莆田、长乐等地区,城镇排涝以蓄涝区加闸排为主。

(3) 蓄排+机排方式:雨水管道系统――内河排水系统――水库、蓄涝区+排涝站――水闸――外江。福建省在大中河流地区如福州、三明、永安、南平、泉州、漳州等地区,城镇排涝以蓄涝区加抽排与闸排相结合。

福建大中河流地区和临海地区的城镇内河、湖泊、湿地、池塘水域是城镇蓄涝的主要设施,当发生暴雨时,雨水由内河、湖泊或蓄水设施暂时蓄存,待外江、外海高水位高潮位过后再从调蓄设施缓缓排至外江外海。

目前,福建省的雨水量计算方式为:城镇雨水排水管道设计流量按各城镇暴雨强度公式计算。各城镇暴雨强度公式从福建省建设厅发布的地方标准《城镇及部分县城暴雨强度公式》选用,内河和排涝站系统规模、洪峰流量按水利部门要求的防洪排涝标准和技术要求进行规划设计。

1城镇暴雨强度公式中重现期和排涝标准的重现期

(1)两种重现期差别

暴雨强度公式是城镇雨水排水管网系统规划与设计的基本依据之一,但长期以来,许多人都有一个相同疑问和认识,即:为什么计算城镇雨水排水管网的暴雨强度公式的设计重现期一般仅用1年一遇,即使在重要地区也才为3~5年一遇,与水利部门计算城镇排涝的重现期5至20年一遇不匹配,认为城镇雨水管网系统的设计重现期太低了。

在城镇内,每个雨水管网系统的排水出口均与河流、湖塘或内河等受纳水体连接,其汇水面积一般不会太大,流程时间大多在0.5小时以内,一般不会超高1小时。因此,城镇雨水排水设计关注的是短历时暴雨强度。在对暴雨资料的统计分析中,暴雨的选样是在5-120分钟之间分9个时段,对每场雨的各个历时相应的最大平均降雨强度,按大小排列,是暴雨各个历时的最恶劣的组合。

而水利部门计算涝水量时,由于汇水面积一般较大,在对暴雨资料的统计分析中,选择的降雨历时都在120分钟以上,通常是考虑1小时、3小时、6小时、24小时及72小时甚至更长,是长历时的平均值。水利部门采用的是年最大值法。

根据概率统计原理,不同选样方法统计分析出的概率(即重现期)是不可比的。在同频率的前提下,城镇雨水排水设计暴雨强度公式计算出的暴雨量必然大于水利部门公式推算的设计暴雨量。

(2)各重现期设计暴雨强度的比较

城镇雨水管网系统,如果下游雨水排水出口顺畅,一般不会积水,即使局部积水,积水的范围、深度、持续时间不会太严重。

而城镇排涝系统,积水范围大、持续时间长,往往都存在受纳水体水位过高而导致的排水出口不畅问题,城镇大面积受淹。

以福州为例,对1年一遇和2年一遇的福州市是设计暴雨强度进行测算,以此推算出,如果下游雨水排水出口顺畅,按1年一遇重现期设计的雨水管网,当遇到2年一遇重现期的暴雨,地面积水会增加多长时间。下表为福州市各重现期的降雨历时20分钟的设计暴雨强度数据。

从表中可以看出,重现期从1年提高至2年,20分钟降雨历时设计暴雨强度q20增加了约21%,时间 = 流量/流速,地面汇(集)流时间一般为10分钟,从谢才公式可知,雨水管道的流量与管径、坡度和粗糙系数有关,当管径、水力坡度和粗糙系数不变时,流速不变。在流速不变的情况下,流程时间(降雨历时)20分钟,重现期2年比1年的径流量在管内的流程时间仅增加了2.1分钟,也就是说按1年一遇重现期设计的雨水管网,当遇到2年一遇重现期的暴雨,地面积水仅增加了2.1分钟;同理算出,流程时间(降雨历时)30分钟,重现期2年比1年地面积水增加了4.2分钟;流程时间(降雨历时)60分钟,重现期2年比1年的地面积水增加了10.5分钟。

可见城镇雨水管网系统的设计重现期从1年提高到2年,并不能解决内涝问题。相反,如果城镇雨水排水系统工程的上游,即雨水管道系统的管径增大、流速增大,必然造成下游洪峰流量增大,从而造成下游的排涝设施负担过重。雨水口和雨水管网好比城镇的“口和食道”它起的主要是通道的作用,福建省的内涝最主要原因是蓄涝设施不足,蓄涝设施好比城镇的“膀胱”,是“膀胱”容量不足。故不建议盲目提高城镇雨水管网设计重现期,不是说不能提高城镇雨水管网设计的重现期,而是说要把资金用到刀刃上。目前,福建大部分城镇蓄涝设施投入不足,资金缺口比较严重,因此建议要注重城镇蓄涝建设。

(3)福建省水利部门提出的“涝水不漫溢”标准从表中可以看出,重现期从1年提高至2年,20分钟降雨历时设计暴雨强度q20增加了约21%,时间 = 流量/流速,地面汇(集)流时间一般为10分钟,从谢才公式可知,雨水管道的流量与管径、坡度和粗糙系数有关,当管径、水力坡度和粗糙系数不变时,流速不变。在流速不变的情况下,流程时间(降雨历时)20分钟,重现期2年比1年的径流量在管内的流程时间仅增加了2.1分钟,也就是说按1年一遇重现期设计的雨水管网,当遇到2年一遇重现期的暴雨,地面积水仅增加了2.1分钟;同理算出,流程时间(降雨历时)30分钟,重现期2年比1年地面积水增加了4.2分钟;流程时间(降雨历时)60分钟,重现期2年比1年的地面积水增加了10.5分钟。

可见城镇雨水管网系统的设计重现期从1年提高到2年,并不能解决内涝问题。相反,如果城镇雨水排水系统工程的上游,即雨水管道系统的管径增大、流速增大,必然造成下游洪峰流量增大,从而造成下游的排涝设施负担过重。雨水口和雨水管网好比城镇的“口和食道”它起的主要是通道的作用,福建省的内涝最主要原因是蓄涝设施不足,蓄涝设施好比城镇的“膀胱”,是“膀胱”容量不足。故不建议盲目提高城镇雨水管网设计重现期,不是说不能提高城镇雨水管网设计的重现期,而是说要把资金用到刀刃上。目前,福建大部分城镇蓄涝设施投入不足,资金缺口比较严重,因此建议要注重城镇蓄涝建设。

(3)福建省水利部门提出的“涝水不漫溢”标准

目前,国家尚未有城镇排涝规范或标准。福建省各城镇目前排涝标准一般引用省水利厅1997年颁发的《福建省城镇排水排涝设计暂行规定》提出的“县级城镇采用3~5年一遇,涝水不漫溢的设计标准;对设区市级以上的重要城镇采用5~10年一遇,涝水不漫溢设计标准;在条件较好或重要的地区可适当提高标准”。

虽然目前对“涝水不漫溢”尚存争议,但作者认为我省水利部门根据城镇不能被淹的特点,而针对性地提出“涝水不漫溢”是恰当的。对城镇待建区而言,“涝水不漫溢”可通过城镇竖向高程营造和蓄洪设施的配置之间协调平衡,从而达到“涝水不漫溢”的要求;对已建成区,竖向高程已不易改变,“涝水不漫溢”通常是通过提升蓄涝设施的蓄涝能力来达到“涝水不漫溢”的要求。

城镇竖向高程的确定除考虑自然条件外,在福建大中河流地区和临海地区,涝水位是很重要竖向确定依据,区内某道路最低竖向控制高程= 本道路雨水管出水口处的河道的设防、设涝水位+该点沿雨水管走向至出水口处的距离*水力坡降+安全超高(含道路横坡超高)。其中(1)直排方式竖向高程依据设防洪水位面线+距离*水力坡降+安全超高确定。(2)蓄排方式竖向高程依据设防涝水位+距离×水力坡降+安全超高确定。

2加大蓄涝设施建设,增强城镇雨水调蓄能力

随着城镇发展,城镇建设用地需求猛增,大量农田、池塘、内河、湿地等蓄涝区转变为建设用地,城镇“蓄水”功能大大削弱,而内涝灾害频发。同时,城市道路、广场硬化面积大量增加,地面雨水难以渗入地下,汇流速度加快,加大了涝水外排的压力。因此,必须加大蓄涝设施调蓄能力,以便增强城镇防涝能力。

(1)蓄涝设施的重要性

3个小时下了150mm的暴雨和24小时下了150mm的暴雨,虽然对24小时来说,下的雨量是一样的,但他们的强度是大不同的。若涝水流量采用平均排除法,前者排涝流量为1.7m3/s/km2,后者排涝流量为13.88m3/s/km2。如果用泵抽排,泵站规模相差8倍;而用蓄排的方式,因24小时内降雨量相同,则蓄涝设施的设计规模是相同的,说明蓄涝设施的设计标准和排涝泵站设计标准在某种程度上不能等同,蓄涝设施更灵活和更具适用性,不论150mm的暴雨量是1小时降完或24小时降完,均可适应。另外,用产水量过程线的峰值计算(见下图),可知如果用泵抽排,要保证不漫溢,必须设一定容量蓄涝设施。如果产水量峰值比计算的提前到来,则涝水将漫溢;而用蓄排的方式,则产水量峰值比计算的提前到来也能适应。

从上述计算可知,排涝的方式应尽可能采用蓄排方式,即使由于用地紧张需采用抽排,也必须设置一定容量的蓄涝设施,否则,涝水肯定漫溢。

(2)蓄涝设施建设的实例

①以福州市为例,福州市台风频繁,内涝多发,尤以2005年“龙王”台风、2006年“碧利斯”台风最甚。由于地理位置及各方面原因,新店区的防洪排涝能力较差,几乎是逢暴雨必涝,严重影响新店分区居民出行及安全,又由于福州市中心城区现有的北面山地洪水均汇流到晋安河后穿过中心城区,最后由光明港排入闽江,新店地区地势陡峭,易产生较大的洪峰流量,进而影响了福州市中心城区的排涝能力。因此,为了提高新店分区蓄洪滞涝能力,福州在三环路以北建设了琴亭湖,用于滞洪排涝,不仅提高了新店片的排洪能力,也提高了市区的排涝能力,保证中心城区安全,平时又作为城镇公园水域,作为周边市民的休闲场所,也可以作为补充下游的来水,实现多重效果。

 已建成的琴亭人工湖(北湖)工程,人工湖水面面积17.3hm2,湖体总库容为71.00万m3,蓄涝量为60.50万m3,虽由于拆迁困难人工湖水面面积尚未达到原规划设计要求,但是琴亭人工湖的蓄涝作用有目共睹。

②江西赣州市至今发挥作用的宋代福寿沟,千年不涝只因与众多的池塘连通

福寿沟是一个主次分明、排蓄结合的排水网络。福寿沟与沿线众多的池塘连通,这些池塘在暴雨来临时可以调节流量,减少下水道溢流,平时还可以养鱼种菜,形成生态环保循环链。这是前人的蓄涝排涝的智慧,值得借鉴。

③北京正准备出台新规定,新建建筑物不配建蓄水池不批规划,配建蓄水池按照一定比例给予资金奖励。

在“7?21”暴雨事件中,很多小区缺乏排水、蓄水设施,直接排水入侵道路排水系统,给立交桥带来强大积水压力,使得北京部分道路交通阻断,并且出现立交桥积水和死亡事故。

北京治涝迈出第一步是从小区配建蓄水池入手,今年全市将新建蓄雨池、人工湖、下凹式绿地等集雨工程230处,城区铺设透水砖15万m2,全市新增雨洪综合利用能力1500万m3。

建筑物建蓄水池等雨水收集利用设施的建设标准,并非按照建筑物占地大小决定,而是根据其降雨时产生的径流即排水量决定,如果小区绿化不错,雨水可以渗到地下,就不用建设较大的蓄水池。

④上海市规划在中心城区建设一个大容量的地下调蓄总管,作为上海的地下水库。库容230万m3。

⑤香港投资10.6亿港元跑马场地下建6万m3蓄洪池。

⑥日本政府非常重视城镇调蓄雨洪,规范规定在城镇中每开发1.0hm2土地,应设500 m3的雨洪调蓄池。在城镇中广泛利用公共场所,甚至住宅院落、地下室等一切可利用的空间调蓄雨洪,东京、大阪等城镇建设长达数十公里的地下河。

⑦德国为提高城市排涝能力,近年来,德国开始推广新型雨水处理系统――“洼地―渗渠系统”。该系统包括各个就地设置的洼地、渗渠等组成的设施,这些设施与带有孔洞的排水管道连接,形成一个分散的雨水处理系统。通过雨水在低洼草地中短期储存和在渗渠中的长期储存,保证尽可能多的雨水得以下渗。  

3综合措施治理内涝

(1)合理选择城市建设用地

从日本的海啸、美国的飓风可见,自然现象的无情与威力,也说明无论标准多高的工程设施在某些灾害面前都可能不堪一击。因此,在城市总体规划中,应合理安排建设用地,避开高风险区,将重要建筑和设施布置在风险相对较低的地段,将风险相对较高的地段用于绿化,低洼地段还可开辟人工水面。城市竖向规划设计要妥善处理好各种用地的竖向关系,重要程度不同的场地要保持一定高差。如果用地布局合理、竖向处理得当,即使发生超标暴雨时城市某些地段可能受淹,甚至可能长时间受淹,但不一定造成灾害。

(2)从源头上控制径流量,实现错峰排水,消减城镇雨水排水系统洪峰流量

在径流控制方面,国外倡导的低影响开发模式、雨洪利用理念值得借鉴。从源头上延缓和控制径流量,对缓解水资源供需矛盾、控制初期雨水污染、改善城镇排水条件都具有显著作用,以达到防涝的目的,具有更好的可持续性。

在改善排水条件方面,以福州为例,如果每公顷建设用地截留了10mm左右降雨量,减少10mm径流量大致相当于现有1年一遇的排水管网可以承受2年一遇的暴雨,也就相当于重现期提高到2年一遇。如果每公顷建设用截留了25mm左右降雨量,减少25mm径流量大致相当于现有1年一遇的排水管道可以承受5年一遇的暴雨,也就相当于重现期提高到5年一遇。

也就是说,如果我们利用草地、花池、花园、洼地、人工蓄水池等可能的设施在源头上延缓和控制径流量的产生,实现错峰排水,就能消减城镇雨水排水系统下游洪峰流量,也就做到一定程度的提高雨水排水管道的重现期和排涝标准。

LID城镇降雨径流控制理念已经得到了人们的普遍认可,但是工程实践中成功应用的实例仍然较少。主要原因:一是雨洪控制是一项综合性强的系统工程,涉及的学科和部门较多,控制措施需要全面考虑当地土地利用状况、水文特征、土壤类型、气候和降雨特征等因素。二是由于雨洪控制方案设计较为复杂且无法通过简单计算预知实现效果,目前没有相关规范,设计人员无法将它应用到工程中。

4加强协调城镇防洪排涝专项规划编制和雨水排水等专项规划编制工作

城镇的排水能力既与城镇排水系统本身的功能有关,也涉及城镇整体地形营造,因此应依据城镇总体规划,尽快同时编制城镇用地竖向、道路竖向、防洪排涝、雨水排水等专项规划,统筹安排道路竖向、防洪排涝、雨水排水系统的建设,使由不同部门分管的规划建设工作实现有机协调,改变目前的单一治涝措施,走综合治理之路。各地要根据自身实际,尽快编制或修编城镇防洪排涝规划,并纳入城镇总体规划。

应该指出的是目前城镇用地竖向、道路竖向、雨水排水等专项规划大多由城建部门负责编制,而防洪排涝专项规划大多有水利部门负责编制,由于归属不同部门编制和管理,防洪排涝专项规划编制过程中往往忽略与城镇用地竖向、道路竖向、雨水排水等专项规划编制的协调,而造成防洪排涝专项规划中设施用地无法预留和控制等,使规划的可操作性大大减低,因此应做好各专项规划的相互协调和衔接,提高规划的科学性、指导性和可操作性。将各专项规划经城镇规划部门综合平衡后,应纳入全市总体规划。

5结语

城镇内涝既有气象变化,降雨集中,降雨历时较短,暴雨强度增大的原因,更有随着城镇发展,城镇建设用地需求猛增,大量农田、池塘、内河、湿地等蓄涝区转变为建设用地,城镇“蓄水”功能大大削弱,不透水地面代替透水土壤和植被,造成下渗与蒸发减少,产流速度较快,径流量增大等因素,加大蓄涝设施的设置在城镇防涝中起着非常重要的作用。采用综合措施治理内涝,合理选择城市建设用地,并利用透水土壤、草地、花池、花园、洼地、人工蓄水池等可能的设施在源头上延缓和控制径流量,实现错峰排水,消减城镇雨水排水系统洪峰流量,也就相对地做到提高雨水排水管道的重现期,减轻排涝负担。必须统筹规划好防洪排涝专项规划与用地竖向、道路竖向、雨水排水等专项规划,留足绿地、水面等蓄水设施空间。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。城镇防涝治涝是一项复杂的系统工程,还有许多工作要做,需进一步创新思路,重视规划设计,落实规划措施和目的,增强城镇排水和蓄水系统的建设,保障社会经济可持续发展。

参考文献:

[1] 陈斌,福建省水旱灾害防治技术研究〔M〕,福建科学技术出版社,2011.08.

[2] 车武,现代城镇的雨水利用技术[J],环境经济杂志,2004.10.

[3] 谷腾水网,中国发展LID技术的优势,2009.11.

[4] 杨明松,城镇内涝问题及其规划对策研究,2012 8

[5] DayaratneSunil Thosainge 2001. Modeling of Urban Stormwater Drainage Systems Using ILSAX

[6] SilveiraA. L. L.,(2001. Problems of Urban Drainage in Developing Countries. International Conference on Innovative Technologies in Urban Storm Drainage.

[7] Design of Urban Stormwater Controls MOP 23 2012. Developed by WEF and ASCE. Published WEF Press.

[8] A.H Elliottand S.A.Trowsdale,(2007A Review of Models for Low Impact Urban Storm Water DrainageEnvironmental Modeling & SoftwareVol. 22.

[9] TravelR.ClarkS.HuntW.and StruckS. 2001. Special Issue on Urban Storm-Water Management in the 21st Century.

[10] Andoh RIwugo K 2002. Sustainable Urban Drainage Systems: a UKperspective. Proc. 9th Int. Conf. Urban Drainage.PortlandUSA. 16P.

[11] Burkhard R.Deletic A.Craig A. 2000. Techniques for Water and Wastewater Management: a Review of Techniques and Their Integration in Planning. Urban Water 2 200pp 197-221.

作者简介:

胡志琳,女,福建省城乡规划设计研究院,副总工程师,教授级高级工程师,注册给排水工程师,主要从事给排水工程规划设计工作。

邮箱:961129292@qq.com

地址:福建省福州市营迹路4号,福建省城乡规划设计研究院

邮编 350003

联系电话:13055765507

(文章来源:全国给水排水技术信息网 42 届技术交流会论文集)



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