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1、城市排涝规划有关问题探讨王军 马洪涛(北京市城市规划设计研究院，北京100045) 摘要 近年来，受全球气候变化和城市“热岛效应”的影响，城市局地极端天气事件明显增多，造成了城市局部区域积水严重，对城市安全运行构成了威胁。针对编制城市排涝规划的必要性、城市排涝概念界定、城市排涝标准确定、城市排涝设施规划措施、城市排涝规划编制主要内容等问题，结合北京近年来的一些实践进行了阐述和分析，以供参考借鉴。 关键词 城市内涝 排涝规划 排涝标准0 前言 近年来，随着我国城镇化进程的加快，内涝造成的危害已成为影响城市健康发展和社会稳定的突出问题。2004年7月10日一场暴雨突袭北京，造成市区局部交通瘫痪，此
2、后每年雨季北京都面临着内涝积水的困扰，比较严重的有2011年的“6.23”暴雨，特别是2012年的“7.21”暴雨山洪泥石流灾害，除造成市区许多立交积水、交通中断外，山洪泥石流还造成多人死亡，经济损失达100多亿元。 城市内涝积水现象的频繁发生，充分暴露了城市规划、建设、管理等方面存在的问题，缺少完善的城市排涝规划是其中一个重要因素。针对此问题，国务院发布了国务院办公厅关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知（国办发2013 23号），要求各城市编制城市排水防涝设施建设规划。1 编制城市排涝规划的必要性 洪涝灾害的防治是城市防灾的重要部分，各城市的总体规划中都有防洪的内容，防洪规划主要是要保证上
3、游的客水不进入城区，使设定标准内的洪水顺利排泄至下游或滞蓄洪区而不进入城市。城市雨水管道主要解决城市内部低重现期雨水的排除，如北京市区的雨水管道设计重现期为35年一遇，可以保证4556mm/h的降雨及时排除。但是，一旦发生超过雨水管道设计标准的降雨时，城市内就可能产生内涝和积水，如果积水出现在变通干道处（如下凹式立交桥区），就会造成交通中断或堵塞，如果积水漫过地下设施的出入口，则可能造成地下设施被淹没。因此，有必要对于超过雨水管道设计标准，而又低于城市防洪标准的涝水处置进行研究。 近年来，全球极端天气频发，城市区域的降雨规律发生了明显改变，城市局地短历时超标准降雨频繁发生。北京市局部地区发生超
4、过雨水管道设计重现期的降雨每年都有发生，据有关部门统计，从2004年至今，北京市共发生降雨强度超过70 mm/h（相当于10-20年一遇）的极端降雨共30余次，平均每年超过3次。虽然城市内涝和积水造成的危害没有洪水大，但其发生的频率比洪水高，对城市正常运行的影响也是客观存在的，所以，必须针对超过雨水管道设计标准的降雨产生的内涝积水问题，即城市排涝问题进行系统研究并制订排涝规划。2 城市排涝概念及排涝标准2.1城市排涝概念 在目前城市防洪排水体系中包括防洪设施和雨水排除设施两部分，防洪设施主要用于抵御和疏导城市上游客水，如北京西部的永定河依靠坚固的左堤阻挡上游约3万km2大于200年一遇的洪水进
5、入市区。城市雨水管道系统主要用于排除区域内设计标准为35年一遇的雨水，即发生3-5年一遇降水时，地面不产生积水。当发生超过5年一遇又不足200年一遇的降雨时，区域外的客水不会进入区域内，但区域内的降雨量已超过雨水管道的排水能力，地面将会产生积水，也就是所谓的城市内涝。 城市排涝就是要解决超过雨水管道设计标准，而又低于城市防洪标准降雨产生的城市内涝水的处置问题。 2.2城市排涝标准的确定 目前我国还投有比较明确的关于城市排涝标准的规定，笔者以为，城市排涝标准应为保障对城市的生产、生活和交通不发生较大影响所对应的标准。考虑到城市气候条件、下垫面情况、区域间经济社会发展水平不尽一致，城市排涝标准不但
6、要按照降雨频率提出重现期要求，还应结合具体情况提出对积水的深度和时间要求。 (l)重现期。从理论上说城市排涝标准应高于雨水管道设计标准而低于城市防洪标准，因为按照3-5年重现期建设的雨水管道，低于3-5年重现期的降雨时不会产生积水；而发生超过城市防洪标准的暴雨时，客水大量进入城市，本地涝水已不是主要问题。因此，城市排涝标准应介于雨水管道设计暴雨重现期（一般为35年一遇）和防洪标准（一般为20100年）之间，就北京而言排涝标准应为2050年遇。 (2)允许积水深度和时间。沿用水利部门的说法，排涝标准的含义是发生标准以内的降雨不成灾，对于不同区域、地点不成灾的界定是不同的，如农田区水田可侵泡48
7、h，24 h降雨2天排干即可，旱田可侵泡24 h，24 h阵雨l天排干即可。不成灾的概念应用到城镇地区就比较复杂，不成灾可理解为城市的正常运行不受影响，例如要保证交通不断，根据北京经验，在主干道（包括立交桥最低处）积水深度不得超过27 cm，否则会因汽车发动机进水而造成交通中断，其他不同地区还有不同的要求。因此，城市排涝标准除了有重现期要求外，还要确定该重现期标准下不同区域允许积水的深度和时间。3 城市排涝主要规划措施 由于城市排涝系统所解决的问题比较复杂，因此其有别于传统城市排水系统。城市排涝系统是由城市河湖、蓄滞洪区、蓄涝区、雨水管道及泵站、建筑小区雨水控制设施等组成的综合系统。 首先，规
8、划应采用低洼绿地、透水铺装、调蓄水池等措施对小区和道路进行雨水渗蓄，在源头控制和利用雨水。 然后，按规划标准建设雨水管道、排水通道和中小河道系统。但是，不应超过城市排水系统规范所确定的规划设计标准。 再后，按照排涝标准对应的雨型，采用数学模型模拟城市积水情况，当局部区域和地段超过排涝标准规定的积水深度和时间时，可采用调整竖向高程和调蓄方式解决积水问题，如将积水排泄到公园绿地体育场等有一定积水容纳能力的地区，保证排涝标准以内的雨水不影响城市的正常运行，尽量不修改和调整已按规划标准修建的雨水管道和排涝设施。 最后，对于超过排涝标准的降雨，应编制城市内涝积水图，并制定防涝预案，力争不出现人员伤亡和重
9、大财产损失，将内涝对城市的灾害降到最低。 4城市排涝规划编制的主要内容和流程 4.l城市排涝规划的主要内容 城市排涝规划编制主要包括以下几个主要方面：城市概况分析、城市排水设施现状及防涝能力评估、规划目标、城市防涝设施工程规划、超标降雨风险分析、非工程措施规划等。4.1.1城市概况分析 城市概况分析主要是对城市位置与区位、城市地形地貌概况、地质水文气候条件、社会和经济情等进行整理分析。同时，解读总体规划中关于城市性质、职能、规模、布局等内容，分析其中与城市排水相关的绿地系统规划、城市排水工程规划、城市防洪规划、道路交通设施规划、城市竖向规划等内容。4. l.2 城市排水设施现状及防涝能力评估
10、(l)城市排水设施现状调查。为了有针对性地编制城市排涝规划，需要对城市排水设施的现状情况进行分析评估，需要调查的数据包括：城市排水分区及每个排水分区的面积和最终排水出路，城市内部水系基本情况（如长度、流量、流域面积以及城市现状雨水排放口信息），城市内部水体水文情况（如河流常水位、不同重现期洪水的流量与水位、不同重现期下的潮位等），城市现状排水管网情况（如长度、建设年限、建设标准、雨水管道和合流制管网情况），城市排水泵站情况（如位置、设计流量、设计标准、建设时间运行情况）等。同时对可能影响城市排涝防治的水利水工设施，比如梯级橡胶坝、各类闸门、城市调蓄设施和蓄滞空间分布等也需要进行调研。 (2)城
11、市排水设施及其防涝能力现状评估。在现状调查与资料收集的基础上，宜采用水文学或水力学模型对城市排水设施及其排涝能力进行评估。其中，对于排水设施能力应根据现状下垫面和管道情况利用模型对管道是否超载及地面积水进行评估；同时需要通过模型确定地表径流量、地表淹没过程等灾害情况，获得内涝淹没范围、水深、水速、历时等成灾特征，并根据评估结果进行风险评价，从而确定内涝直接或间接风险的范围，进行等级划分，并通过专题图示反映各风险等级所对应的空间范围。 在此阶段应建立城市排水设施现状模型，包括排水管道及泵站模型（包含现状下垫面信息）、河道模型（包括蓄滞洪区）、现状二维积水漫流模型等，才能满足现状评估的需求。对于小
12、城市，如果确无能力及数据构建模型，也可采用历史洪水（涝水）灾害评估的方法进行现状能力评估和风险区划分。 4 1 3规划目标 规划目标可结合城市性质、规模和实际情况确定，应把保障城市安全运行和维护人民群众生命安全放在首位，当发生排涝标准以内的降雨时，应保证城市正常运行不受影响，对于超过排涝设防标准的暴雨，应避免人员伤亡与重大财产损失的发生，确保经济社会持续、协调发展。具体规划标准应包括： (1)城市雨水径流管理标准：根据低影响开发的要求，结合城市地形地貌、气象水文、经济社会发展情况，合理确定小区和其他建设项目雨水径流量或径流系数的要求，从源头消减降雨径流量。 (2)排水标准城市雨水管网和泵站的设
13、计重现期应根据国家最新版室外排水设计规范的要求，合理确定。 (3)城市排涝标准：根据本地降雨规律和城市内涝风险情况，结合城市经济社会发展需求，合理确定城市内涝防治标准。 (4)城市排水河道治理标准：根据城市管网排水标准和城市特点，合理制定城市排水河道治理标准，以保障排水系统通畅性。 同时，上述标准彼此应相互协调统一，并且做好与城市防洪标准的衔接。4.1.4城市排涝工程规划 (l)雨水管道及泵站系统规划。此部分规划内容与传统的城市雨水排除规划内容基本一致，在确定排水体制、排水分区的基础上，布置管道及明渠，进行管道水力计算。 (2)城市排水河道规划。此部分规划内容与传统的城市河道治理规划内容基本一
14、致，在确定河道规划设计标准及流域范围的基础上，进行水文分析，并安排河道位置及确定河道纵横断面。 (3)城市雨水控制与调蓄设施规划。在明确不同标准下城市居住小区和其他建设项目降雨径流量要求的基础上，首先确定其雨水径流量源头削减与控制措施，并核算其径流削减量，如果源头削减不能满足需求，则需要结合城市地形地貌、气象水文等条件，在合适的区域结合城市绿地、广场等安排市政蓄涝区对雨水进行蓄滞。 由于城市排涝系统是一个整体，以上三个方面也彼此影响，因此有必要构建统一的模型进行统一评价调整。具体过程为： 首先，根据初步编制好的雨水管道及泵站系统规划、城市内部排水河道规划以及城市雨水控制与调蓄设施规划，分别构建
15、雨水管道及泵站模型（含下垫面信息）、河道系统模型、调蓄设施系统模型，并将上述三个模型进行耦合。然后，根据城市地形情况构建城市二维积水漫流模型，并与一维的城市管道、河道模型进行耦合。再后，通过模型模拟的方式模拟排涝标准内的积水情况。最后，针对积水情况拟定改造规划方案并用模型进行模拟，得到最终规划方案。在制定规划方案时，应在尽量不改变原雨水管道和河道排水能力的前提下，主要采用调整地区的竖向高程、修建调蓄池、雨水花园等工程措施，并对所采取措施的效果进行模拟分析，直到积水的深度和时间满足规划确定的标准。4.1.5超标降雨风险分析在规划方案编制完成后，对于超过排涝标准的降雨造成的内涝和积水，也需要利用已
16、经搭建好的模型模拟分析积水的深度和时间，以及可能造成的危害，据此绘制积水风险图并制定防涝预案，保证不产生人员伤害事故和重大财产损失。4.1.6非工程措施规划此部分主要包括信息化建设、日常管理以及应急管理等方面的内容。4.2编制流程（见图1）5结论(l)城市排涝是要解决超过雨水管道设计标准，而又低于城市防洪标准降雨产生的城市内涝水的处置问题，(2)城市排涝标准不但要按照降雨频率提出重现期要求，也应结合具体情况提出排涝标准，即不同区域的积水深度和时间要求。 (3)城市排涝规划编制主要包括六个主要方面：城市概况分析、城市排水设施现状及防涝能力评估、规划目标、城市防涝设施工程规划、超标降雨风险分析、非工程措施规划。 (4)应对城市排涝标准以内的情况，应该以工程措施为主，并在尽量不改变原雨水管道和河道排水能力的前提下，主要采用调整地区的竖向高程、修建调蓄池、雨水花园等工程措施；应对超标降雨积水风险，则主要通过积水风险图及制定防涝预案予以防范。 (5)排涝规划编制中需要建立河道和雨水管道模拟模型，用以分析研究降雨、径流及积水产生和消退过程，因此模型已成为编制排涝规划的必要工具。模型在构建过程中需要大量数据及工作经验，因此需要尽快加以普及以推动城市排涝规划编制工作的顺利开展。