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1、关于城市排涝规划有关问题的探讨关于城市排涝规划有关问题的探讨 王 军 马洪涛 【摘要】【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（例如 2012 年北京“7.21”降雨等）。为保障人民群众的生命财产安全，提高城市安全保障和运行水平，国务院办公厅于 2013 年 4 月 1 日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），要求全国各城市要充分认识城市排水与暴雨内涝防治的重要性与紧迫性，并于 2014 年底前，编制完成城市排水防涝设施建设规划。笔者针对编制城市排涝
2、规划的必要性、城市排涝概念的界定、城市排涝标准的确定、城市排涝设施规划措施、城市排涝规划编制的主要内容几方面问题，结合北京近年来的一些实践进行了阐述和分析，以供读者参考借鉴。【关键词关键词】城市内涝，排涝规划，排涝标准 近几年来，随着我国城镇化进程不断加快，城市规模不断加大，以及全球气候变化的影响，城市内涝造成的危害和影响越来越严重，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，造成市区道路立交积水，局部交通瘫痪，此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
3、，除造成市区许多立交积水、交通中断外，房山等地区的山洪泥石流还造成多人死亡，道路和水利设施损毁，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，从城市规划方面看，缺少完善的城市排涝规划是一个重要因素。针对此问题国务院最近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。1.1.编制城市排涝规划的必要性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，在市政设施规划中还有雨水排除规划的内容。防洪规划主要是要保证上游的客水不
4、进入城区，如永定河的左堤按照防御最大可能洪水修筑，可以保证设防标准内的洪水顺利排泄至下游或滞蓄洪区，而不会进入北京市区。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 4556 毫米/小时的降雨及时排除。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，如果积水出现在交通干道（如下凹式立交桥区）处，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的处置进行研究，使其不对城市的正常运行产生影响。近年来，全球气候变化导致的极
5、端天气频发，城市局地暴雨灾害的频度和强度不断增加，影响范围日益扩大。同时，随着城市规模扩大加剧了热岛效应，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。从近几年的情况看，北京市局部地区发生超过雨水管道设计重现期的降雨每年都有发生，据北京市有关部门统计，从 2004 年至今，北京市共发生降雨强度超过 70 毫米/小时（相当于 1020 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加以研究并提出解决措施，即针
6、对城市排涝问题进行系统研究。2.2.城市排涝概念的界定城市排涝概念的界定 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的客水，如北京市西部的永定河依靠坚固的左堤阻挡上游约 3 万平方公里大于 200 年一遇的洪水进入市区。城市雨水管道系统主要用于排除区域内的设计标准为 35 年一遇的雨水，即发生 35 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。笔者认为，城市排涝就是要解决超过雨水管道设计标准、而又
7、低于城市防洪标准的降雨产生的城市内涝水的处置问题。3.3.城市排涝标准的确定城市排涝标准的确定 目前我国还没有比较明确的关于城市排涝标准的规定，笔者认为，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不同，下垫面情况非常复杂，区域间经济社会发展水平不尽一致，因此，对于城市排涝标准不但要按照降雨频率提出重现期要求，还应结合具体情况提出排涝标准的内含，即不同区域的积水的深度和时间要求。（1）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35 年一遇重现期建设的雨水管道，降低于 35 年重现期的雨水时，不会产生积水；而发
8、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 年一遇。（2）排涝标准的内涵 防洪标准和雨水管道设计标准，它们都有明确的含义，防洪标准表示在发生标准内的降雨时，河道堤防、水库大坝不产生损毁和漫溢，客水不进入设防区域；雨水管道标准表示发生标准以内的降雨时，地面基本不产生积水。而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，农田区水田可浸泡48 小时，24 小时降雨 2 天排干
9、即可，旱田可浸泡 24 小时，24 小时降雨 1 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 厘米，否则会因汽车发动机进水而造成交通中断，对于其它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。4.4.城市排涝主要规划措施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。笔者认为，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
10、组成的综合系统。首先，规划应采用低洼绿地、透水铺装、调蓄水池等措施对小区和道路进行雨水渗蓄，在源头对雨水控制和利用。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，按规划标准修建雨水管道和治理河道的基础上，按照排涝标准对应的雨型，采用数学模型模拟城市的积水情况，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的方式解决积水问题，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
11、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大财产损失，将内涝对城市的灾害降低到最小程度。5.5.城市排涝规划编制的流程和主要内容城市排涝规划编制的流程和主要内容 笔者结合北京市正在进行的工作，认为城市排涝规划编制主要应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，编制流程见图 1。为实现这六方面的内容，具体内容如下：现状调研现状主要问题识别城市排涝系统主要标准确定现状主要问题识别排水河道规划方案雨水管道及泵站系统规划方案雨水径流控制方案排涝系统工程规划方案按排涝标准验证满足不满足最终
12、规划系统方案城市竖向规划排涝系统模型城市调蓄设施规划涝灾风险图 图 1 城市排涝主要规划编织流程（一）城市概况分析 城市概况分析主要是对城市位置与区位情况、城市地形地貌概况、城市地质水文气候条件、城市社会、经济情况等基本情况进行整理分析。同时，对总体规划中关于城市性质、职能、规模、布局等内容进行解读，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。（二）城市排水设施现状及防涝能力评估（1）城市排水设施现状调查 为了更好地、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，主要需要调查的数据包括：城市排水分区及每个排
13、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、流域面积等以及城市现状雨水排放口信息），城市内部水体水文情况（如河流的平常水位、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）。同时对可能影响到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）城市排水设施及其防涝能力现状评估 对于城市排水设施及其排涝能力，笔者认为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进行评估。其
14、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。对于模型的应用，笔者认为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
15、。（三）规划目标 规划目标可结合城市性质、规模和实际情况确定，在确定时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，能够避免人员伤亡与重大财产损失的发生，确保经济社会持续健康协调发展。具体规划标准应包括：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，合理确定城市雨水径流管理标准，即不同标准下对小区和其他建设项目雨水径流量或径流系数的要求，从源头削减降雨径流量。排水标准：城市雨水管网和泵站的设计重现期应根据国家最新 室外排水设计规范中的要求，合理确定。城市排涝标准
16、：各地可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。城市排水河道治理标准：应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，以保障排水系统的通畅性。同时，上述标准在制定时应彼此之间相互协调统一，并且做好与城市防洪标准的衔接。（四）城市排涝工程规划 城市排涝工程规划主要包括三方面内容：雨水管道及泵站系统规划、城市排水河道规划以及城市雨水控制与调蓄设施规划。（1）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，进行管道水力计算，并布置排水管道及明渠。（2）城市排水河道规划 此部分
17、规划内容与传统的城市河道治理规划内容基本一致，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它建设项目降雨径流量要求的基础上，应首先确定建设小区时雨水径流量源头削减与控制措施，并核算其径流削减量。如果通过建设小区时雨水径流量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发生影响，因此有必要构建统一的模型对上述三方面进行统一评价调整。具体过程为：首先，根据初步编制好
18、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带入模型进行模拟，最终得到最终规划方案。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。（五）超
19、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。（六）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。6.6.小结小结 笔者通过对于北京近年来工作经验的总结分析，针对城市排涝规划中可能存在的几个问题进行探讨，主要结论如下：（1）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的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
20、准的含义，即不同区域的积水的深度和时间要求。（3）城市排涝规划编制主要应包括以下六个主要方面：城市概况分析、城市排水设施现状及防涝能力评估、规划总则、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；应对超标降雨积水风险，应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，来分析研究降雨、径流及积水产生和消退的过程，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
21、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开展。参考文献参考文献：1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，国务院办公厅，2013，4.2马洪涛，张晓昕，杨东方，乔焕新.基于模型的城市雨水系统规划优化方法研究以北京市平谷新城为例J.山东建筑大学学报，2008,(06):510-514+534.3马洪涛，张晓昕，王强.基于模型的城市道路积水应急排水措施研究J.城市道桥与防洪，2008，(09):42-45+6-7.4马洪涛，张晓昕，王强.基于模型的城市雨水系统改造规划方法以北京奥林匹克公园地区为例J.给水排水，2008，(10):115-118.5马洪涛，张晓昕，王强.奥运中心区超标降雨积水风险分析及对策研究J.青岛理工大学学报，2009，(03):113-117.作者简介：王作者简介：王 军（军（19611961 ），男，大学本科，北京市城市规划设计研究院副总工程师，教授级高），男，大学本科，北京市城市规划设计研究院副总工程师，教授级高级工程师，中国城市规划学会会员级工程师，中国城市规划学会会员 马洪涛（马洪涛（19821982 ），男，硕士研究生，北京市城市规划设计研究院工程师，中国城市规划学会会员。），男，硕士研究生，北京市城市规划设计研究院工程师，中国城市规划学会会员。