城市内涝综合治理方案探析 陈楚乔
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城市内涝综合治理方案探析陈楚乔
发表时间:2018-08-13T13:42:04.963Z 来源:《基层建设》2018年第19期作者:陈楚乔
[导读] 摘要:暴雨引发城市内涝在国内外都普遍存在,通常归咎于路面吸水太慢、地下排水管网的截面积太小,但许多城市、尤其是周边河湖水位较高城市的已有实践表明:大力建设海绵城市或排水管网的效果并不明显。
东莞市水务局广东省东莞市 523001
摘要:暴雨引发城市内涝在国内外都普遍存在,通常归咎于路面吸水太慢、地下排水管网的截面积太小,但许多城市、尤其是周边河湖水位较高城市的已有实践表明:大力建设海绵城市或排水管网的效果并不明显。按照雨水流向进行全程讨论,需要综合建筑、市政、水务等方面的多种因素,明晰内涝的本源机制,才能在有针对性的前提下实现高效治理。
关键词:城市内涝;综合治理;方案
一、河湖疏浚调节措施
1、流域综合治理
欲加大下泄流量、保障城市周边河湖具有雨水调蓄容量,根本的办法是进行全流域综合治理,降低土壤侵蚀、增加河湖或湿地面积。在风化、沙化严重区域,应大面积采用植物固土措施,并选种适宜的弱酸性农作物促使土壤胶结;工程上兴建挡渣和反滤设施,注重环境的水土保持;在城市周边倡导以渔代耕、退库退湖,并改善生态。减少水土流失将使河湖水清、水道通畅,增加水面和周边湿地将明显扩大雨水的调蓄空间,这些方案是城市的“内涝外治”,属于“治本”举措,然而涉及地域太广、耗资耗时太大,尚需国家有关部门统筹安排才能实施,但对相关技术先行研究无疑是应当鼓励的。
相对而言,属于“治标”但见效较快的河道整治工程,主要是在城市上游两岸避免滑塌、拦污挡土,在河床中疏浚清淤。这些项目在我国已经施行了数十年,已有较多研究成果,本文不再赘述。值得注意的是,小型水库滞留泥沙具有很好的效果,这固然会逐渐减少其库容,但在改善下游河道及流量调度方面显然对防止城市内涝大有益处,建议开展相关的权衡和损益评价研究。
2、河湖滞蓄调度
具备了前述雨季排涝的必备条件(总排水量对应的水位≤河湖控制水位),还需要根据水文规律和气象预报及时调整城市周边河湖的水位,才能使暴雨时城市的排水通畅无碍,但调节手段受限于河湖的上下游工程。若城市排水对应的河湖在上下游均设有节制建筑物(如水库、水电站、水闸、引水设施等),城外调度就能有效调节暴雨总水量中的主体部分,即河湖的上游來水和下游泄流量。
抬高水位的水量=来水量-泄流量,考虑到我国城市的排水设计标准普遍较低、而1-3h暴雨预报的准确度较高、计算机调洪演算高速便捷的现状,初步提出城外调度设想:在即将出现城市暴雨之前以及降雨过程中,都应当及时联系流域上游和下游降雨较少、河湖暂时处于较低水位的节制建筑物管理部门,按降雨期调洪演算结果酌情减少上游闸阀的开度、增大下游闸阀的开度,以便尽可能减少上游来水、尽可能增加向下游的泄水量,为城市降雨排水预留出较多的调蓄空间。
城外河湖的水位调节可能涉及到多个地区或部门的利益,但鉴于重点城市内涝将造成显著的财产甚至生命损失,建议发挥我国“执行力强”的优势,由国家防总授权各流域水利委员会,依据气象水文条件和城市暴雨情况,统筹调度河湖的各级水位。
3、雨水分流
除了前两种城外防涝措施,还应当在城市周边对截断来水、通畅出流各方面进行全面检查,采用一切可能的手段分流雨水,尽量使排水出口处于较低的河湖水位。
充分重视周边径流入城的危害,尤其是海拔高于城内地面的坡地,大雨和暴雨将产生严重汇流和并可能造成泥石流。应当在城市周边设置截水槽和排水沟,必要时可专门兴建城外排水网,有效防范周边径流汇入城市。
以往城市排水管网的出口往往只关注较大的江河湖泊,而这些河湖的来水、泄水构成均较为复杂,本地水位在很大程度上并非仅仅由降雨量控制,故其调度效果常常不如人意。城市周边通常还有一些小河,重要的特征是其在较远的下游才汇入大江大湖,其在城市附近的水位明显低于大江的水面。由水力学原理可知,这类小河的河床坡度陡于大江、流速更快,故可作为城市排水管网的补充出口。
在经济条件较为宽裕的情况下,还可考虑拓宽上述小河,进一步扩建成引向较远下游的排水渠道。这种工程对正常生产和生活的扰动不大,不仅能显著改善城市暴雨排水的外部条件,还增加了渠道周边的农田灌溉面积,并可在汛期主动分流大江本地段的水量,从而在杜绝江水倒灌城内洼地的同时降低河湖的防汛压力。
二、城市内涝问题及治理方案
1、管网改造困难
对已建城市的雨水管网进行改造是解决城市内涝的困惑之一。改革开放至今,国内主要大中城市基本实现了中心城区排水管网的全覆盖,由于管网设计经验及计算均从前苏联模式而来,将寒冷地区的计算经验用在大部分处于温热气候的中国,导致采用的管道排水设计标准偏低,且已成既成事实。排水管网是城市的一项基础设施,通常是在城市开发建设前期的“三通一平、五通一平、七通一平”阶段,已将开发土地的道路、供水、供电、通信、煤气(天然气)、排雨水、排污水等市政管线设施建设工作完成。而我国的排水管渠系统基本以重力流为主,敷设过程中充分考虑各类市政管线,因此,在已建城市区域的地下管线中,雨水排水管通常都敷设较深。如果仅仅通过扩大雨水管道管径的方式将其设计标准提高,则重新对雨水管道进行重新核算及敷设,要对城市道路或场地进行二次开挖,工程投资较大,施工期间也会直接影响城市局部区域的日常生活和交通环境等。更重要的是在地下有限的空间内,一条雨水管线的改动很有可能牵连其他管线也随之改动,可谓是“牵一发而动全身”,结果必将增加建成区管道提标建设工程的人力、物力、财力的投入成本。然而,针对新建城区,可通过提高排水系统设计标准来增加排水系统的排水能力;但对于经济欠发达城市的建成区、旧城区,能否承受因提标而引起的工程投资的重负,是必须进行深思熟虑的现实问题。可见,仅通过提高排水管网的设计标准来防治城市内涝不但投资巨大、实施困难,且成效不一定显著。
2、雨洪管理理念陈旧
针对我国城市的雨涝问题,目前多是通过修建排水管网、泵站等“灰色”排水工程来解决。这种传统的做法使得城市的大部分降雨不能滞蓄下渗,以快速排除为目标进入河道。而在城市化的进程中,城市内具有调蓄雨水、调节径流的湖泊、洼地、沟塘等被城市建设用地挤占;蓄水坑塘骤减,硬化路面增大,可渗水地面面积逐渐减少,由此导致雨水地表产流系数增大,地表径流增加。城市化改变了地表生态