城市內澇問題及其規劃對策研究
近年來,我國多個城市發生不同程度內澇災害,受到各方廣泛關注。特別是今年7月21日北京市的洪水和內澇災害,造成交通大面積癱瘓,死亡人數79人的嚴重災情,再次給我們敲響了城市安全的警鐘。
城市內澇是常見且普遍的災害。無論是發達國家還是發展中國家,都曾經發生并且還會發生。但城市內澇頻繁發生,對生產和生活造成了嚴重影響,出現了重大人員傷亡,就是很值得反思的問題。
防治城市內澇,涉及規劃、建設、管理多個環節。就規劃而言,也有規劃編制和規劃管理之分。任何一個環節出現問題,都可能造成內澇災害。本文僅從規劃編制角度談一些粗淺認識。
1 城市內澇的成因
城市內澇原因非常復雜。不同城市有不同的原因,同一城市不同地段的原因可能也有差別。但暴雨強度超標、排水條件的不利變化、對城市排水重視不夠、應急管理準備不足是帶普遍性的問題。
1.1 暴雨強度超過城市排水設計標準
城市排水有一定的標準。標準的高低,取決于社會經濟條件、受淹后造成的損失等多種因素。我國排水規范幾經修改,排水標準不斷提高。
現行城市排水管網規劃設計標準是:城市一般地區1-3年一遇,重要地區3-5年一遇,特別重要的地區還可更高。在排水管網設計方面,我國排水標準與發達國家相比差距不大,并且現行的排水規劃規范正在修訂。
按照一定排水標準設計的城市排水系統,當發生小于或等于設計標準的暴雨時,城市不會積水;當發生大于設計標準的暴雨時,就可能發生積水。積水的范圍、深度、持續時間不但與暴雨超標幅度有關,而且與城市的地形、水系、洪(潮)水位等排水條件有關。
我國近年來在北京、天津、上海、廣州、濟南、杭州等城市發生的內澇,首先是因為暴雨強度超過了設計標準。以北京為例,重現期為1年、3年、5年對應的最大1小時雨量分別是36毫米、50毫米和56毫米,而近幾年發生的幾次內澇,最大1小時雨量都在50毫米以上。例如,2011年6月23日暴雨,個別地段1小時最大降雨量高達128毫米,按照北京市的暴雨強度公式推算,其重現期遠遠超過100年。今年7月21日暴雨,有20個雨量站最大1小時雨量超過70毫米,重現期超過20年。
需要說明的是,城市排水設施的設計重現期與水利部門計算江河流域洪水采用的重現期有很大差別。在城市內,每個與河流、湖塘等受納水體連接的排水出口,其匯水面積一般不會太大。因此,城市排水設計關注的是短歷時暴雨強度。在統計分析中,暴雨是在5-120分鐘之間分9個時段選樣。而水利部門計算江河洪水時,由于匯水面積一般較大,選擇的降雨歷時都在120分鐘以上,通常是考慮24小時、1日、3日甚至更長。根據概率統計原理,不同選樣方法統計分析出的概率(或重現期)是不可比的。
1.2 排水條件發生了一些關鍵性的不利變化
最近三十年,是我國城市化高速發展時期,城市建設用地成倍增長,排水條件發生了許多變化。其中,對城市排水影響最大的是下墊面和排水通道變化。
1.2.1 下墊面變化
在天然狀況下,平原地區徑流系數一般小于0.2,而變為城市后,綜合徑流系數一般大于0.5。也就是說,城市化后同樣的降雨,徑流提高了一倍以上。當然,這種變化在城市排水管網設計時已經考慮。對城市排水影響最大的是大量水面及洼地被占用。我國長三角、珠三角等沿海地區,地形十分平緩,天然狀態下水網發達,變為城市建設用地后,水面率普遍降低,給城市排水造成徑流量增加、調蓄能力下降的雙重壓力。這是近年來城市內澇頻繁發生的重要原因。
1.2.2 排水通道變化
城市內部和周邊的天然水系、人工明渠是承接城市排水管網雨水的后續排水通道,其排水能力大小、水位高低對城市排水極為重要。在城市化過程中,天然水系被不同程度占用。保留的水系,要么不進行任何整治,任其作為生活垃圾、建筑垃圾、采石廢料等的堆放場所;要么在河流上建設閘門、橡膠壩等控制設施攔截河水提高水位。有的城市甚至占用行洪斷面搞開發建設。所有這些變化都會導致相同降雨條件下排水通道水位抬高。
對于自流排水的城市管網系統,如果后續的排水通道水位過高,出口受阻,必將影響管網排水能力甚至完全喪失排水能力。用近年來出現的超標暴雨進行雨水流量過程計算后不難驗證,按照現行標準建設的城市排水管網,如果排水出口順暢,城市積水的范圍、深度、持續時間不會太嚴重。積水范圍大、持續時間長的城市內澇,往往都存在受納水體水位過高而導致的排水出口不暢問題。
1.3 對城市排水重視不夠
城市排水設施多數屬于地下工程,"重地上,輕地下"是各個城市建設過程中的普遍現象。在資金有限的情況下,建設重點往往放在看得見、能夠提升城市形象的地面工程上。而對包括排水工程在內的地下工程,在建設時序、工程質量管控、日常維護管理等方面還沒有得到足夠重視。以維護管理為例,目前不少城市連現狀地下管線信息都不清楚,更談不上從中發現問題,找出薄弱環節,有針對性地及時解決問題。曾經發生的多起施工過程中地下管線被破壞的事故,就與管線位置不清有直接關系。
1.4 應對超標暴雨準備不足
排水工程按照一定標準規劃設計就會有超標情況發生。但在超標情況下,不能把所有損失都視為正常,而應該積極應對,將損失減小到最低程度。目前我們在應對超標暴雨方面,明顯存在準備不足的問題。
在規劃階段,當發生不同級別的超標暴雨,各個排水分區有多少雨水不能及時排出,應該暫存在什么地方不會造成損失或損失最小,很少受到重視。規劃階段缺乏預控和引導,超標暴雨發生時,多余的雨水只能沿地面由高處向低處匯集。如果重要道路、建筑、物資正好處于低洼地段,必然造成嚴重影響和損失。
此外,應急階段的預判和組織協調能力也至關重要。最近發生在北京的"7.21"洪澇災害,是對應急能力的一次全方位檢驗。有經驗也有教訓。
實際上,對超標暴雨準備不足,才是我們與發達國家之間的明顯差距。
編輯:daiy
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