浅谈城市内涝防治

摘要近年来国内城市内涝灾害频发，给人民的生产生活带来了重大危害。气候的变化，城市过快发展导致硬覆盖增加，雨水管渠建设标准低、设施不健全、管理不到位是导致城市内涝的主要原因。低影响开发从源头减小雨水径流量，提高排水管渠设计标准，建设雨水调蓄设施，加强排水系统维护和管理等措施可以减少城市内涝灾害的发生。

关键词城市内涝低影响开发提高管渠设计标准调蓄设施加强管理

1 引言

1.1 城市内涝定义

城市内涝是指强降雨或连续性降雨超过城镇排水能力，导致城镇地面产生积水灾害的现象。一般积水深度达到15-20cm将导致影响交通和产生其他灾害，可视为发生城市内涝。

1.2 近年来国内城市的内涝灾害

近年来国内城市内涝灾害频发，据2008-2009年的统计，在统计的315个城市中，发生内涝的占61%，内涝3次以上的超过39%，积水深度超过0.5m的占74%，积水时间超过0.5h的占79%。

城市内涝会导致交通瘫痪、航班延误、地铁运营受阻等一系列危害。严重的积水还有可能造成检查井井盖遗失，导致人员伤亡以及电力、通讯设施损坏，产生连锁反应等次生危害。

2 导致城市内涝的原因

2.1 气候变化、城市降雨热岛效应导致降雨量增大

由于人类活动带来的温室气体增加导致的厄尔尼诺等现象使全球气候发生变化，造成我国大部分城市极端天气事件明显增多。从降雨方面来看主要造成暴雨频次增加，暴雨加大。同时随着我国城市进程的加快，城市热岛效应导致城区降雨量明显大于郊区，城市化对年降雨量、汛期降雨量和最大日降雨量均有不同程度的增加作用。

2.2 城市发展过快，硬覆盖增加

随着城市化进程的加快，城市土地利用方式显著改变，相当比例的透水性地面(绿地等)被不透水表面(各种屋面、路面等)所覆盖。根据《室外排水设计规范》(GB50014-2006)雨水设计流量计算公式为Qs=qψF，其中q-设计暴雨强度，ψ-径流系数，F-汇水面积。开发前透水性地面(以绿地为例)的径流系数为0.15，开发后不透水表面(以屋面、混凝土或沥青路面为例)的径流系数为0.9。在q、F不变的情况下，开发后的雨水流量将增加至开发前的6倍。此外，硬化地面加速了雨水径流汇流速度，使雨水流量过程线变的陡尖、汇流历时缩短、峰值时间提前。开发前后雨水径流流量的变化如图1所示：

开发前后雨水径流流量变化示意图图1

2.3 雨水管渠设计及建设标准低，管理不到位

2.3.1 雨水管渠设计精度较低

目前国内雨水流量的计算主要采用推理公式法，这种计算方法在计算汇水面积较小的区域时有足够的精度，但对于汇水面积较大的区域则会产生较大偏差。欧盟和美国对推理公式法的适用范围均有明确的规定。欧盟规定推理公式法仅可应用于汇水面积小于200公顷或汇水时间小于15分钟的区域;美国规定推理公式法仅可应用于汇水面积小于65公顷的区域。超出标准的区域需采用计算机水力模型辅助设计。计算方法的问题导致雨水流量的计算结果精度较低，造成雨水管渠的设置不甚合理。

2.3.2 设计采用的标准较低

国内雨水管渠设计采用的重现期标准普遍偏低。现行规范规定雨水管渠的设计重现期为0.5-3年，国内主要城市的设计重现期一般在规范的下限范围内取值，与国外的标准有较大差异(详见表1)。采用低标准重现期设计雨水管渠导致其排水能力偏低。

国内主要城市与国外城市降雨设计重现期对比表1

城市	北京	上海	广州	天津	重庆	纽约	伦敦	巴黎	东京
设计重现期	1年重要区域3年	1年	2年	1年	1年	10年	5年	5年	3年

2.3.3 管理不到位

对现有排水管渠的管理不到位也造成了雨季排水不畅。有些采用合流制排水系统的地区，在非雨季时排水管渠主要排放污水，此时的流量小流速低，污水中的杂质极易沉淀，雨季前没有对管渠进行及时清通，严重影响了管道的排水能力;还有些地区排水系统的雨水口被杂物堵塞，进水能力基本丧失，导致降雨时地面雨水径流无法通过雨水口进入雨水管渠，地面积水达到了15cm以上而雨水管渠内却只有半管水。

3 城市内涝防治

3.1 合理进行城市规划，低影响开发(LID)

低影响开发(LID，low impact development)强调城镇开发应减少对环境的冲击，其核心是基于源头控制和延缓冲击负荷的理念，构建与自然相适应的城镇排水系统，合理利用景观空间和采取相应措施对暴雨径流进行控制，减少城镇面源污染。

前已述及径流系数对雨水径流量的重大影响。低影响开发的实质就是采用各种工程措施使开发后区域的综合径流系数尽量接近于开发前，并延后径流峰值到来的时间，减少对现有排水设施的冲击。具体的措施有在人行道、停车场、和广场等位置采用透水型铺装;绿地标高低于周边路面标高，形成下凹式绿地;在场地条件许可的情况下设置植草沟、渗透池等设施接纳地面径流;屋顶植草，采用生态屋顶调节峰值流量等。

3.2 重视雨水排水系统建设，加强管理

(1)提高雨水排水系统计算精度

前已经述及，目前计算采用的推理公式法在计算较大区域的雨水排水系统时误差较大。正在局部修订的《室外排水设计规范》提出“除了采用推理公式计算雨水设计流量外，有条件的地区也可以采用数学模型法进行计算。”数学模型法是通过软件模拟不同降雨强度下，城市雨水径流的产生和排水系统的工作情况。从雨水流经各种不同地面(道路、屋顶、草地等)形成径流，到由雨水篦子收集到地下管渠，再流经调蓄池、堰、闸门等构筑物，最后经过泵站提升进入城市水体(河、湖)的整个雨水径流形成和排放过程都可以用数学模型进行真实的再现。通过对整个过程的分析，可以对排水管渠和雨水调蓄池、泵站等构筑进行合理的设置，最大限度的防止城市内涝的发生。

(2)根据新的降雨特征修正暴雨强度公式

由于气候的变化，城市降雨强度有增大趋势，原设计采用的暴雨强度公式已不适应新的降雨特征，同时现行的暴雨强度公式普遍存在统计资料旧、统计时间短以及编制方法精度低的问题，因此有必要利用最新的降雨数据对现有暴雨强度公式进行修正。正在局部修订的《室外排水设计规范》要求编制暴雨强度公式所采用的降雨雨量记录数据由原10年以上增加到20年以上(有条件的地区可采用30年以上)，大幅增加了降雨雨量数据的统计时间。此外，暴雨强度公式的编制方法也在原年多个样法的基础上增加了年最大值取样法，对编制精度的要求有所提高。

(3)提高雨水管渠设计参数的标准

正在局部修订的《室外排水设计规范》对雨水管渠的设计重现期和折减系数两个参数的取值提高了标准。设计重现期由原0.5-3年提高到了1-3年，并强调“经济条件较好或有特殊要求的地区宜采用规定上限。特别重要地区可采用10年或以上。”排水管渠的折减系数m保持1.2-2不变。但“经济条件较好，安全性要求较高地区的排水管渠m可取1。”取折减系数是考虑利用排水管渠的空隙容量来折减雨水流量来达到减小管渠断面尺寸的目的。如将此系数调整为1可以进一步提高排水管渠的设计标准，增加排水安全性。

(4)建设雨水调蓄设施和城市水系

在对传统排水管渠采用新的计算方法，并提高其设计标准外，配合雨水调蓄池及城市水系的建设同样对减轻城市内涝有很重要的作用。雨水调蓄池可以将雨水径流的洪峰流量暂存其内，待洪峰流量下降至管渠设计流量后，再将贮存在池内的水均匀排出。这样不仅可以防止产生内涝还可以极大地降低下游雨水管渠的断面尺寸。根据区域自然条件，雨水调蓄池可以设置于天然洼地、池塘、公园水池等地点。城市水系则同时起到调蓄雨水和便于雨水的分散排放两方面作用，平常还可以作为景观使用。

(5)加强雨水排水系统的维护和管理

在建设雨水排水系统的同时，对系统的维护和管理同样重要。包括对雨水管渠及时清通保证其排水能力，使用防堵塞的新型雨水口保证其对雨水径流的收集，对雨水调蓄设施及城市水系及时清淤保证其有足够的调节容积等诸多方面。

4 结论

城市内涝防治是一项系统工程。需要城市的低影响开发从源头减小雨水径流量，提高排水管渠的设计标准，建设雨水调蓄设施和城市水系，加强雨水排水系统的维护和管理等方面建立起科学的城市防涝体系，才能从根本上防止城市内涝的发生。

参考文献

1 《室外排水设计规范》(GB50014-2006，中国计划出版社);

2 《室外排水设计规范》(2011局部修订征求意见稿);

3 《给水排水设计手册》(第五册，第二版，城镇排水，中国建筑工业出版社);

4 《排水工程》(上册，第四版，中国建筑工业出版社)。