谈城市化发展与内涝灾害

翁窈瑶 邢丽云 赵 见

(1.浙江工业职业技术学院，浙江 绍兴 312000; 2.北京市清华城市规划设计研究院环境所，北京 100083; 3.北京工业大学，北京 100124)

1 城市内涝问题现状

近年来，我国城市内涝频繁发生，而发生的地点都相对集中在城市，特别是大中城市。住房和城乡建设部在2010年对国内部分城市进行了内涝情况调研，结果显示:从2008年～2010年，在全国351个设市城市中，有213个城市发生过内涝;内涝次数超过3次以上的城市数目约占39%;内涝发生时，最大积水深度超过50 cm的城市占74.6%，部分城市最大积水深度超过1.5 m;有57个城市的最大积水时间超过12 h。以北京市为例，北京市近两年影响比较大的内涝包括2011年“6·23”和2012年“7·21”。“6·23”降雨造成北京市29处立交桥区和重点道路出现积滞水，造成交通中断的有22处;“7·21”暴雨更是造成全市主要积水道路63处，路面塌方31处，5条运行地铁线路的12个站口因漏雨或进水临时封闭，甚至人员伤亡等等。

目前，我国大多城市处于建设发展时期，城市面积的增加、不透水地面比例的扩大、城市社会财富的累加、城市运转效率的加快等等，都使得内涝损失出现加重化、加大化的趋势，城市受淹的损失占历次洪灾造成的总损失的比例越来越大，一般达到50%～80%［1］。由此看来，城市化的发展在很大程度上又加重了水灾损失。

2 城市化发展与内涝成因分析

2.1 城市气候变化

城市化过程对城市当地的气候造成影响，主要表现为城市“热岛效应”突显，加上全球气候变化的影响，使得城市局部的极端天气更加趋于频繁地发生。

以北京市为例，利用北京市观象台站1961年～2008年的降雨资料，计算近40年短历时(120 min)极端降雨事件的趋势(通过极端气候指数定义计算，短历时120 min的极端降水量阈值(R99)为16.21 mm，120 min降雨超过这一阈值即定义为极端降雨事件)。如图1所示，2003年～2008年极端降雨的频次呈现增加的趋势，2008年短历时极端降雨的频次达到11次，已经超过气候平均值(6.5次)。极端降雨量的趋势与降雨频次的趋势相似，2003年～2008年，极端降雨量呈增加的趋势。2003年极端降雨量为23.96 mm，2008年短历时极端降雨量达到249.6 mm，超过气候平均值(194.9 mm)。

2.2 城市地表径流量增加

在城市化过程中，大量类似混凝土、沥青等不透水材料的使用，使雨水无法渗入城市路面，城市不透水面积增加，径流系数加大，导致地表径流增加，汇集速度加快，使得城市低洼地方发生积水。

根据北京百万庄小区的下渗实验，表明各种地面的损失差异非常悬殊［2］:在60 min内，新、旧沥青路面的降雨损失分别仅为草地的6%和12%，见表1。

图1 北京市短历时极端降雨事件

表1 北京百万庄小区各种地面的降雨损失量

同时，城市面积的扩张使得水土流失，造成城市水体的循环紊乱，地下排水管网排水不畅，人为地降低了城市排涝能力。

2.3 设计标准与城市化发展并不适应

改革开放以前，由于经济发展的制约，我国初期雨水排水工程的设计重现期仅为0.33年～0.5年。虽然在2006年颁布的《室外排水设计规范》将我国的城市排水设计重现期修订为0.5年～3年一遇，重要地区要达到3年～5年一遇。但是实施过程中，大部分城市普遍采取了该标准的下限［3］，一些老城区甚至要低于规范规定的下限。以北京为例，最常用的设计重现期是1年，而在这种设计标准下，发生超设计标准的降雨事件的可能性极大。

2011年，我国对《室外排水设计规范》进行了修订，其中对于排水工程的设计重现期有如下的规定:雨水管渠设计重现期，应根据汇水地区性质、地形特点及气候特征等因素确定。同一排水系统可采用同一重现期或者不同重现期。重现期一般采用1年～3年，重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区，一般采用3年～5年，并应与道路设计协调，特别重要地区和次要地区可酌情增减。可以看到，经过修订的规范已经对设计重现期有了适当的上调。当然，仅仅调整城市排水系统的重现期标准并不能根治城市内涝灾害，但是应该注意与城市化发展相适应。

美国的排水设计规范(ASCE/EWRI 45-05)中，对重现期有如下规定［4］:1)2年～15年的重现期，其中10年是居住区最常用的雨水管渠设计重现期。2)10年～100年的重现期用于商业区和具有重要价值的地区，依据商业价值确定具体重现期。规范中规定的设计重现期应视为最低设计标准，可适当选用高于这些最低标准的重现期(例如重要的公共设施和排水管渠)。同时，欧盟排水设计规范(EN752-4)推荐的设计频率值见表2。

表2 欧盟EN752-4排水设计规范推荐设计频率规定

经过比较，可以看出我国目前的设计重现期标准与国外排水工程标准之间的差距。当然，该差距并不意味着排水系统的优劣，但是设计重现期标准的高低应该与地区的经济发展水平相关。因此，城市快速发展的同时，地区排水设计标准应该得到提高，以保证与城市经济的发展相适应。

3 解决途径与灾害防治对策

3.1 健全法制，合理规划

在城市内涝防治方面，我国一直没有订立相关的全国性法规，甚至于地方性法规也并不多见。2011年，国务院法制办公布了《城镇排水与污水处理条例(征求意见稿)》，该条例如果出台，会是我国第一部有关排水行业的专门法规。同时，在城市的土地利用规划中，应当规范地表用途，并对内涝易发区用地进行灾害程度的划分，限制内涝风险区域的发展。

3.2 建立城镇防洪、排水和排涝三套工程体系

目前，我国已经建立有城市防洪和城市排水两套系统，分别用于防御江河水系流域洪水灾害和排除排水系统设计重现期以内的暴雨径流。两套系统分别有各自的职能部门与设计标准。但是，介于排水管道设计标准与城市防洪标准之间，缺乏一套体系来防治城市内涝灾害。而在城市原有排水管道系统基础上，通过改建和扩建排水管道来提高城市排涝标准并不可行。一方面，地下排水管网的改建成本太高，而且容易引起城市正常生活的紊乱;另一方面，城市地下空间有其局限性，城市排水管网的改建可能会影响其他类型的管道系统。因此，要根治城市内涝灾害，就需要建立城镇防洪、排水和排涝三套工程体系［5］。

3.3 低影响开发建设

低影响开发(LID)是一种强调通过源头分散的小型控制设施，维持和保护场地自然水文功能、有效缓解不透水面积增加造成的洪峰流量增加、径流系数增大、面源污染负荷加重的城市雨水管理理念。该方法于20世纪90年代率先在美国马里兰州实施。低影响开发主要通过生物滞留设施、屋顶绿化、植被浅沟、雨水利用等措施来维持原有的水文条件，控制径流污染，减少污染排放，实现开发区域可持续水循环。

排水系统的“低影响开发”，可以充分利用生态植草沟、下凹式绿地、雨水花园、地下蓄水、屋顶绿地、透水路面等措施，来达到削减径流量、去除污染物、蓄积雨水等目的。以我国香港新田的蓄洪区为例，该蓄洪区为鱼塘或公园休闲湖泊的形式。其周边通常被植被围绕，这使得它比滞洪区更美观更有吸引力。除了洪水衰减，该区的一个重要功能是改善排水水质，既解决径流携带的泥沙，也允许有足够的停留时间以降低有机物。

3.4 完善排水系统管理体制，提高城市排水的统一协调能力

建立内涝控制与预警系统。比如，安徽芜湖市建立了一套城市排涝监控中心，可以通过远程视频监控15个泵站的实时运行状态，城市水系的动态水位、水势、流量情况以及城区道路积水情况等，并同步调阅交警、市容、气象、水文等监控系统，为城市排涝预报、分析和及时调度提供充分依据。该城市排涝监控中心不仅提高了实时调度的效率，而且使城市排涝工作更加科学化、信息化。以美国的国家气象局(NWS)为例，该机构负责气象预报、暴雨警告、河流预报和洪水预警，国家气象局在进行洪水预测时会使用各种数据。河流深度与流量数据由美国地质勘探局(USGS)取得，其负责运营和维护85%以上的国家测流站。而降雨数据由国家气象和水文部门提供。在这些数据的基础上，利用模型技术建立当地的内涝预警系统。

因此，在城市排水系统的管理方面，数据共享尤为重要，一旦出现问题，各部门能迅速形成联动机制。

4 结语

在未来，我国的城市化进程必将加速进行，城市规模也会进一步扩大。如果继续听任不科学的城市规划，必将导致愈来愈严重的城市内涝灾害。因此，城市规划管理部门应该对城市防涝体系的建设给予重视，树立可持续发展的规划理念。建立城市排涝系统，要求对土地利用进行合理规划，限制内涝风险区域的发展。并借鉴国外内涝防治的可取经验，结合地区的实际情况，合理制定城市内涝防治以及相关土地利用规划。在此基础上，各个职能部门应该充分合作，共享数据资源，建立一套城市内涝控制与预警系统，从而保护市民的生命财产不受损失。

［1］于纪玉，刘方贵.城市化与现代城市防洪减灾问题研究［J］.海河水利，2003(2):33-34.

［2］北京市政设计院.北京市暴雨径流观测分析报告之一:径流系数，集水时间和延缓系数［M］.北京:科学出版社，1977.

［3］辛玉玲，张学强.城市内涝的成因浅析［J］.城镇供水，2012(5):91-93.

［4］王 磊，周玉文.国内外城市排水设计规范比较研究［J］.中国给水排水，2012，8(28):23-27.

［5］周玉文.构建三套工程体系确保城市洪涝安全［J］.给水排水动态，2011(8):12-14.