系統(tǒng)規(guī)劃排水設計應對城市洪澇

2015-06-04 09:59:45    作者:王浩     來源:中國氣象報     瀏覽次數:

  近年來,我國城市暴雨洪澇災害不斷加劇,影響日益突出。為了應對這一問題,國家給予資金和政策保障,將城市排水防澇工作納入政府工作績效考核范圍,并開始推進海綿城市試點建設。《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2014—2020年)》提出城鎮(zhèn)發(fā)展要由速度擴張向質量提升轉變。這一過程也是完善城市洪澇災害應對的關鍵時期。

  2010年,住建部對全國351個城市的內澇情況調研顯示,213個城市發(fā)生過不同程度的積水內澇,占調查城市的62%,內澇災害一年超過3次的城市有137個,甚至包括干旱少雨的西安、沈陽等西部和北部的城市。發(fā)生內澇災害的城市中,最大積水深度超過50毫米的城市占75%,積水深度超過15毫米的超過90%,積水時間超過30分鐘的城市占79%,其中,57個城市最大積水時間超過12小時。

  洪澇頻發(fā)、影響嚴重、損失巨大,成為城市災害新的特點。2012年7月21日,北京遭遇自1951年有氣象記錄以來最持久的一次強降雨,造成79人死亡,導致山洪暴發(fā)、京廣鐵路斷運,京港高速最深積水達6米,城區(qū)交通癱瘓、車輛被淹、供電中斷等,160萬人受災,經濟損失達116億元。

  在快速城市化的背景下,城市洪澇是在氣候變化、雨島效應、城市擴張、地面硬化、排水系統(tǒng)標準偏低、下凹式立交橋增多、內外排水銜接不暢、管理不善等各種因素的綜合作用下發(fā)生的。

  近50年來,全國最大1天、3天雨量增減并不明顯,但短歷時暴雨強度增加,極端降雨日數也在增加;城市雨島效應進一步增強了城市暴雨頻率和強度;城市下墊面硬化改變了地表徑流數量和過程;城市建設侵占洪水通道和雨洪調蓄空間,河道行洪能力減弱,雨水調蓄能力降低;原有城市排水管網規(guī)劃設計標準偏低,大多數城市排水基礎設施建設嚴重滯后于城市化進程;大量地下、下凹式建筑也成為洪澇易發(fā)頻發(fā)點。

  做好排水規(guī)劃是城市洪澇防治的關鍵環(huán)節(jié)。現在的城市排水缺乏系統(tǒng)規(guī)劃,更多地側重于管道、泵站等排水設施的布置和規(guī)模測算,對大小排水系統(tǒng)的銜接、管道河道的銜接等考慮不足,對城市用地布局、豎向設計和道路豎向設計對雨水的綜合利用和排放考慮不足。我國在流域層面已經建設了一套防洪工程體系,但沒有明確的城市內澇防治系統(tǒng)。對應對超過雨水管網排水能力的暴雨徑流,缺乏統(tǒng)一的設計方法,相關的技術標準和設計規(guī)范仍照搬蘇聯(lián)模式,不適合我國季風強暴雨的氣候特點,也缺乏相應的工程設施和綜合防范手段。

  構建城市大排水系統(tǒng)的重要一環(huán)是建設地下排水深隧(即深層隧道),將平面的排水系統(tǒng)變成立體的。

  我國首個深隧是廣州東濠涌深隧,是廣州深層隧道系統(tǒng)的試驗段,全場1.7公里,深隧直徑為6米,末端將設置一座提升泵站,收集容納東濠涌中北段、新河浦涌沿線的污水。除此之外,廣州還計劃建設一條臨珠江的主隧道和6條分支隧道,總長90公里,將大幅提高城市排水標準,由現在1年一遇提高到5~10年一遇標準,意味著排水系統(tǒng)可應對降水量由36毫米/小時增至69毫米/小時或更強的短時暴雨 ,并將消除溢流污染和初雨污染,改善河涌水質。

  北京現在也在積極開展解決西山洪水的工程方案比選和論證。如果“7·21”暴雨中心發(fā)生在北京西山地區(qū),恐造成更大的災難。因為北京城就坐落在西山諸河的沖積扇上,西山地區(qū)發(fā)生大洪水,北京城將首當其沖。因此,北京市計劃沿西山開挖截洪溝,建設地下排水深隧系統(tǒng),將雨洪導入到永定河,避免山區(qū)洪水與城區(qū)內澇疊加沖擊城區(qū)。

  針對城市排水系統(tǒng),需要樹立新的設計理念。美國的城市排水系統(tǒng)多采用源頭削減、過程控制、末端處理的方法,對洪澇進行滲透、過濾、蓄存和滯留;日本則利用城市泄洪系統(tǒng)和雨水地下儲存系統(tǒng)。

  2015年1月,我國正式啟動了海綿城市試點建設工作。通過改變傳統(tǒng)“快排式”模式,遵循“滲、滯、蓄、凈、用、排”的方針,把雨水的滲透、滯留、集蓄、凈化、循環(huán)使用和排水密切結合,統(tǒng)籌考慮內澇防治、徑流污染控制、雨水資源化利用和水生態(tài)修復等多個目標,讓城市像一塊海綿,既能吸附留住雨水,把初期雨水徑流的污染削減掉,又能在干旱時將儲存的水釋放出來,化為有用的水資源,實現自然積存、自然滲透、自然凈化。這就需要建立立體的多層次、多功能分流滯洪體系,比如建設生態(tài)屋頂、生態(tài)道路、生態(tài)水池、生態(tài)廣場,利用公園、地下空間、天然洼地等,完善雨洪滯蓄功能。

  目前,我國沒有系統(tǒng)的城市內澇防治標準、雨水管道規(guī)劃設計標準、內河治理標準、雨水控制和利用標準,以及與防洪體系相銜接的內澇排放體系,排水管道設計標準也一直偏低。因此建立完善排水規(guī)劃設計標準迫在眉睫。其中,改進設計方法也是不容忽視的。降雨強度不僅與降雨量、重現期等相關,也是降雨歷時的函數。國內有些計算只考慮24小時降雨量,而沒考慮1小時或0.5小時的降雨強度,但在城市排水中,短歷時的高強度降雨往往更加重要。

  不僅如此,城市還需建立先進的洪澇預警系統(tǒng),加強城市水文、氣象站網建設。其重點是針對城市下墊面和空氣動力條件的極端不均勻性,改善監(jiān)測手段,加大監(jiān)測站網密度,增加雨量遙測站點,提高城市暴雨預測精度,延長暴雨預見期。同時,加強城市防汛工作的信息化建設,實現對城市低洼地區(qū)、立交橋、泵站出水口、主要道路及道橋和排洪河道水位變化情況的數字化管理和實時監(jiān)控,并配置必要的移動視頻監(jiān)測車,為城市防洪排澇工作提供及時、準確、全面的信息。

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