系统化提高城市排水能力的思考

刘伯羽 申岳国 陶西贵

(工程兵学院，江苏 徐州 221004)

0 引言

城市排水系统是城市基础设施的重要组成部分，对于城市平时排污、雨时排涝起着决定性作用。而近年来，城市排水系统的能力屡屡遭受质疑，暴雨来临，部分城市便产生内涝，给人民的生产生活带来不便，给社会造成巨大经济损失。因此，提高城市的排水能力成为一个亟待解决的问题。本文从影响城市排水能力的因素入手，探讨提高城市排水能力的对策，从而为市政部门提供政策建议。

1 影响城市排水能力的因素

近年来城市内涝呈现发生范围广、积水深度大、滞水时间长的特点，这其中不仅仅是目前城市排水管网覆盖率、设施排涝能力偏低等问题，从更深的层次看，还存在思想观念落后、城市排水防涝整体思路不清晰，没有建立起系统化排水观念的问题。

1.1 城市排水思想观念转变不够

1.1.1 对城市排水的重要性认识不足

城市排水系统是实现资源排水的重要途径，不仅要实现排污水功能，更要肩负起暴雨时排涝、保护环境的责任，不能把城市排水系统看作排污通道的单一功能。

1.1.2 地下建设长期得不到重视

城市管理者通常较为重视地上建筑的建设，而对于地下排水系统，由于其观赏性不强、检查工作不能进入地下等，往往不够重视，造成对于城市排水系统投入低、设计标准低等情况，导致了城市排水系统建设普遍落后。另一方面，由于地下投资没有收益，开发商视其等于无偿服务，不愿意加大对于新建建筑的地下排水系统投资。

1.2 对城市水系的利用不足

1)城市建设填占或挤占行洪河道，使江河洪水位升高，使排水困难而增加内涝风险。

2)城市建设填占河、湖等水体、洼地，使城市水系缺少调蓄功能。

3)超量开采地下水，造成地面沉降，改变了城市原有的地形态势，内涝灾害严重。

1.3 排水系统排水能力较差

1.3.1 排水系统规划水平不高

1)由于历史的原因，城市排水系统规划存在着设计标准低、深设深度浅、新建城区规划与老城区规划不衔接等问题。而老城区建筑密集，排水系统很难大幅度提升。城市的迅速拆迁、重建与扩张，但地下排水系统建设速度远远落后于城市建设速度。

2)由于地下存在电信、热力、给水、排水多种管道，且电信等管道多属于后建工程，导致地下管道交错铺设，地下空间不断被占据，各种管道排列错综复杂，排水系统升级困难。

3)排水系统受水量最大时，即为城市遭受暴雨袭击时。以往没有统筹好排水防涝问题规划排水系统，也是导致了排水系统规划水平不高的原因之一。

1.3.2 设计标准低

由于原苏联地处高寒干燥地区，所以其城市排水系统设计标准较低。新中国排水系统建设沿袭了原苏联的排水系统设计标准，其设计标准多为“半年一遇”到“3年一遇”，远远达不到暴雨时的排水要求。相比之下，巴黎的标准是5年一遇，东京为5年～10年一遇，纽约则是10年～15年一遇，这些国外城市因暴雨而发生内涝的几率小很多。

1.3.3 立法工作滞后

目前城市排水方面还没有一个全国性的法规，地方性法规也很少，使城市排水系统的管理和改革无法可依。

1.3.4 排水管道断面沉积物过多

部分城市排水管道内沉积物过多，有的甚至占到管道直径的50%以上;更重要的是，这些沉积物会对管道中水造成二次污染;且多数管道为钢筋混凝土管，内壁粗糙，对水流的阻力很大，导致排水管道中的沉积物增多，减少了排水管道的过流断面。

1.4 地面渗水能力差

由于城市化进程加快，各类建筑物和道路使用混凝土较多，地表层大面积硬化，导致城市绝大多数面积不透水，影响了城市地面的渗水能力，从侧面上加重了城市排水系统的负担，暴雨时节城市易发生洪涝。同时，城市部分景观，由于观赏性强，修建地点较高，使本来透水性极强的地点，因不积水而没有起到引导雨水下渗的作用。

1.5 计算机辅助决策管理系统发挥作用不够

要加强城市排水能力，必然要对所受水量的径流过程有更深入的认识、准确的预测和模拟，以及对排水系统进行实时控制。国外开发了用于此类较多的计算机辅助决策管理系统，如英国的沃林福特程序、美国的暴雨模型等。我国对此类程序、模型研发还不够充足，也是导致排水能力不足的因素之一。

2 系统化提高城市排水能力的对策

我国城市排水系统的设计重现期较小，而如果把城市排水系统提高到10年～50年一遇，在经济上并不合算，但当城市雨水排水系统遇到重现期较大的暴雨时，就会超过城市排水系统的负荷。所以并不能单纯依靠提高改进排水系统解决问题，而是要综合多种解决方案采用系统化的思路提高城市的排水能力。

2.1 以系统化思路建设生态城市

放弃“重地上，不重视地下”的功利化建设思路，建立系统化建设“生态城市”的观念，统筹城市水系、城市绿化、排水系统的发展，走排水系统和利用自然条件下渗(滞水)的系统化解决城市内涝问题的路子，并利用计算机辅助决策系统提高城市排水体系运作的精确度与时效性。

2.2 充分利用城市水系

1)加强市区行洪河道的规划和管理，立法严禁侵占和填塞城市水系。

2)保护市区湖池洼地以调蓄暴雨洪水，减少内涝灾害。

3)保护古城原有水系，使它继续发挥调洪排涝作用。

2.3 提高排水系统的排水能力

2.3.1 提高排水系统规划水平

1)依据系统化思路，统筹城市水系、城市绿化、排水系统的总体规划，从整体上提高城市的排水能力;

2)统筹城市地面以下多种管道的整体规划，使各种管道各行其道，有其各自规定的埋藏深度，预先规划所有管道铺设图纸，便于排水管道维护升级改造;

3)在规划中应当统筹地上和地下的规划工作，使其同步建设，同步使用，同步改造;

4)统筹排水与防涝问题，规划地下雨水调蓄水库、地表多功能雨水调蓄设施;

5)加大基础设施投入，特别是增加排水系统的勘查、规划、设计和施工的投入。

2.3.2 提高排水管道设计标准

1)根据城市的重要性和经济发展水平，尽可能采用排水设计规范规定的上限;

2)优化确定适合城市具体条件的设计重现期。由于提高排水系统设计与施工标准，会使政府相关投入大幅增加，政府和设计部门通过技术经济优化计算，确定适合城市具体条件的设计重现期，实现城市建设和管理效益及效率最大化。

2.3.3 加强立法管理

1)应进一步加强立法和有关标准的制定和完善，依法推进行业改革和加强市场监管;

2)要研究新形势下的城市水管理法规体系，加快城市排水包括污水处理方面的立法步伐，加强排水系统建设的制度支撑。特别是出台与开发土地径流系数控有关的法规，强制性约束增加地面的透水面积;

3)严格执行排水系统的规划、勘察、设计、施工等标准;4)对于城市内涝实施阶段性问责制度。

2.3.4 加强排水系统管理和管道养护水平，防止淤积

加强沟道的清洗，清除沟道中的沉积物;加强对沟道的经常性检查，并对沟道检查中发现有损坏的部分，采取措施修复;研发新型管道养护装备，推进采用高压冲洗法、管道水清洗法进行管道清淤。

2.3.5 建设地下水库和深层隧道调蓄雨水

在排水系统中增建地下水库和深层隧道，暴雨时节可通过中小河流的溢洪口、城市易发内涝低洼处排水管、屋顶拦蓄雨水等途径将雨水存入地下水库，暴雨过后再利用水泵提升后用作绿化、洗车等其他用途，以达到“资源型排水”的目的。

2.4 增加城市的透水面积

2.4.1 铺设透水地面

城市地面应大量采用透水砖材为铺地材料，如采用高承载无砂混凝土、孔型砖、砾石砖、透水砖、网格砖、砖块或石块留缝式铺地等。透水地面能过滤地表污染物，净化水质，让雨水直接补充地下水。因此应力争使城市透水地面的比例要求最低为60%，理想为80%以上，以确保防涝效果和地下水位不下降。

2.4.2 研发推广可渗水的路面材料

排水沥青混凝土路面孔隙率较大，一般为15%～25%，路面表面雨水能够及时排干，同时可以起到吸收噪声、增加摩擦、高温抗车辙的作用。在城市建设中应放弃沥青、水泥等传统的路面材料，研发推广排水沥青路面等渗水率较强的路面材料。

2.4.3 建设多功能雨水调蓄设施

1)放弃景观以观赏性为主的建设理念，规划好人工绿地和路边渗水沟，降低绿地高程，使其低于路面，使雨水自行流入“分洪区”，尽最大可能依靠野生植物的强大根系将水输送入地。2)将雨水调蓄设施建成停车场、网球场、儿童游乐场和市民休闲锻炼场所等，这些场所底部一般采用渗水材料，当暴雨来临时贮存其中，并作为一种渗透塘，暴雨过后继续下渗或外排。该设施多数时间处于无水状态，可以用作多功能场所。

2.4.4 推广“屋顶海绵”

实施屋顶绿化工程，建立空中花园式的“屋顶海绵”，以减缓雨水进入地表的速度。

2.5 加强计算机辅助决策管理系统作用

1)研发城市污水、暴雨雨水管理系统。该软件应具有以下特点:具备三维城市地理仿真模型;能够模拟污水、雨水的径流方向，预测排水管道充盈度及产生内涝地区;能够依据降雨量，计算预测内涝地区的水量;能够辅助决策排水调度问题。

2)研发排水系统管理系统，对排水系统实施实时控制。通过优化选择得出城内能够计算出排水系统流量的控制点，通过传感器采集这些点的流量、流速等数据，将数据传输至中心计算机;再通过计算机辅助计算得出排水系统调度最佳方案，再通过数据传输设备将中心计算机指令传至堰、闸阀、水泵等设备，以达对管道中的富余流量实施调度的目的。

3)加强排水系统的信息化建设。包括控制点传感器、数据传输设备、流量调节装置控制器、中心计算机等。

3 结语

提高城市的排水能力是一项复杂的系统工程，因此要采取系统化的思路来解决该问题。首先要建立系统化建设“生态城市”的观念;其次是制定系统化的规划，多方面、多角度统筹制定城市排水方案;再次是加强规范化施工与高效的管理，增强计算机辅助系统在城市排水管理中的作用。

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