孝义市城市综合防涝能力的分析评估研究

辛 燕 云

(孝义城乡规划管理局，山西 孝义 032300)



孝义市城市综合防涝能力的分析评估研究

辛 燕 云

(孝义城乡规划管理局，山西 孝义 032300)

通过研究孝义市城市大排水系统的构成及评价体系，建立了评估城市综合防涝能力的方法体系，进而对孝义市城区进行了内涝风险评估，达到了维护城市防涝安全的目的，使内涝造成的损失降低到最低程度。

城镇规划，排水系统，内涝风险评估，雨水

1 孝义市内涝的原由分析

1.1 研究区域简介

孝义市为我国北方的一座平原城市，现状城市建成区面积为26 km2，总体规划确定到2030年城市要达到40 km2，近年来由于该市经济发展较快，所以城市建设发展迅速，由于地块用地性质的改变，使得城市下垫面改变剧烈，导致城市受到内涝的威胁逐年增加。

城市整体上西北高东南低，通过构建城市DTM，城市地形基本分为三个等级：西部至孝汾大道地势标高在850 m～800 m之间，中部孝汾大道至迎宾路地势标高在800 m～760 m之间，东部最低地势标高在760 m～720 m之间，所以孝义市整体汇水由西向东，城市道路竖向基本沿顺城市地势分布设置，低洼区基本分布于城市东侧， 每年受内涝威胁防汛压力大。

1.2 孝义市城区下垫面分析

1)使用ArcGIS对城市规划用地性质图每个地块进行归类分析，根据其不同的用地性质，分析规划各地块的径流系数。

2)由于现状城市的地形图年代较久，而城市建设近年来处于快速的发展阶段，所以出现地形图落后于城市建设的情况。为了分析城市现状的下垫面确切情况，在依据现有的地形图的基础上，参照谷歌地形，通过详细对比分析城市建成区的地形地貌及谷歌地形图，按照水体、草地、树林、裸土、道路、广场、屋顶和铺装等分类进行下垫面解析。

3)通过对比分析现状与规划用地性质构成的径流系数，可以看出城市规划对现状地面性质的改变是比较大的，所以对城市的排涝可能会产生相应的影响。

1.3 孝义市内涝的原因分析

现状孝义市城市雨水系统存在的具体问题为：雨水排放系统能力不足，排放系统构成不合理，雨水调蓄设施缺乏等。

1)雨水排放系统能力不足。

主要的原因在于孝义市排水防涝设施大都维持在较低设计标准，大多数为1年一遇。按GB 50014—2006室外排水设计规范2014版要求，孝义市属中等城市类，其中心城区管网重现期标准一般地区应达2年～3年，比较之下现状建成区达标率仅为12.68%。所以在2年～3年一遇降雨发生时，城区管网超负荷运行，造成城区局部地区积水。

2)雨水调蓄设施缺乏。

缺少调蓄容量是造成孝义市内涝的另一原因。从孝义市现状及规划两个城市布局来看，公园绿地大多位于城市下游，甚至位于河道，如最大的胜溪湖森林公园位于孝河；而城市上游和中部地区缺乏有效的绿地调蓄空间，由于调蓄设施的缺乏，使得地面产流在没有滞蓄的情况下，以很短的时间进入排水系统，给排水系统造成很大的压力。同时在初期雨水治理和雨水综合利用方面，由于绿地等调蓄设施分布的不合理，也给孝义环境保护和水资源综合利用带来很多不便。

3)现状排水系统存在不合理的因素，如老城区现状具有众多的合流制管道，合流制排水沉淀率很高从而导致管道淤积，有效排水断面逐年减少。同时多年未改造地区雨水管网多存在管材落后、标高不顺、坡降比不够等现象。

合流制改造困难重重。受城中村建筑密集、违章搭建严重、通道狭窄等客观因素的影响，给雨污分流改造带来极大难度。城中村的污水收集、内涝治理日益成为城市排水的一个顽疾。

4)径流系数偏高。

孝义市近年来城市化进程很快，高强度的城市化建设导致城市下垫面硬质化严重，尤其是城市西部和北部建设更加迅猛，特别是在城中村内，由于房屋搭建非常密集，绿地很少且分布不均以及缺乏应有的开敞空间，所以在城中村综合径流系数通常都高达0.8以上。

2 孝义市内涝评估模型构建

2.1 下垫面构建

1)规划下垫面构建：

采用ArcGIS对城市规划用地性质图每个地块进行归类分析，分析城市规划各地块的径流系数，作为规划与现状径流系数对比的基础数据。

2)现状下垫面构建：

由于部分城市建设速度很快，所以总规中的用地性质现状图，多数情况下难以反映出城市建设的真实情况，而利用谷歌地图可以较为准确的确定城市近期的建设情况，以及对下垫面的改变程度。所以在分析现状城市下垫面状况时，采用谷歌地图与用地性质现状图相结合的方法来分析城市现状建设情况。

2.2 排水分区构建

为了便于规划分析，按照排水系统自身的独立性及与下游的关系，以及城市的行政区划，把城市按排水系统分为6个区域，详见图1。

2.3 内涝评估模型构建

为科学判断暴雨内涝风险程度，把握积水原因和识别排水防涝系统瓶颈，并为规划应对措施、城市重点建设改造提供有力的支撑，本文采用专业分析软件InfoWorks ICM进行城市内涝风险评估，如图2所示。

3 孝义市城市排水防涝分析评估

3.1 城市排水系统的评估

基于城市规划下垫面信息及现状排水系统数据，采用暴雨管理模型SWMM(Storm Water Management Model)软件，构建现状城市排水系统评估模型(见图3)，通过加载3年一遇的降雨，分析城市排水系统的排水能力。

通过对孝义市现状排水系统能力评估(如表1～表3所示)，城区85%以上的管道不能满足3年一遇排水的要求，通过分析既有管道原重现期低的原因，也有由于城市建设带来下垫面改变，导致汇流面积增大，进入管道内的流量增加的原因。

表1 1年一遇重现期不达标管道统计

表2 2年一遇重现期不达标管道统计

表3 3年一遇重现期不达标管道统计

3.2 城市排涝系统的评估

1)易涝点识别。

利用城市规划用地性质等条件构建城市防涝系统评估InfoWorks模型(见图4)，通过加载20年一遇的降雨，分析城市易涝点的分布及积水深度与持续时间。

2)原因分析。

1号区由于承接北部和西部城区的排水，而城市规划对周边区域均为建设用地，所以在这一位置出现内涝积水；2号区主要存在道路竖向使得这一地段成为周边的最低点，积水严重而且持续时间很长；3号区主要原因是由于排水坡度较缓，而汇水面积就相对较大，几条主干路的雨水在这一地段相互顶托，造成这一区域有短时间的积水，但很快就消退了；4号区由于道路竖向较缓，使得作为排水末端的水流速度忽然下降，导致这一段积水严重。5号区主要是由于下游大量雨水排入渠道，而同时上游为了保证城市的安全，调蓄池闸门关闭，使得这一区域造成严重顶托，从而该处积水严重。

3.3 采取的应对措施

在规划中，针对孝义市排水防涝的具体问题，主要采用调整排水管道规格和合理布局调蓄设施来缓解孝义市城市防涝的问题，同时对调整的规格利用模型分别进行了模拟验证，结果表明可以保证孝义市在发生设计规模的降雨时，城区不发生内涝问题。

1)合理调整排水管道规模、竖向及增设管道，提高其排水能力，使其满足3年一遇的排水要求。通过调整管道规格及竖向，使得规划排水管道可以满足设计标准的排水要求。

2)合理布局调蓄设施，调蓄设施可以结合规划绿地公园设置，设置为下凹式绿地、微地形等景观做法，或结合广场及停车场设置为下凹式蓄水空间，原则上不建议设置为单纯的调蓄池，模型中共设置了8处调蓄设施，以缓解积水点内涝问题。

3)调整道路竖向，通过分析，发现2号点积水严重，经核查是由于地形标高的原因，虽经调整该处地面标高，内涝有所缓解，但是城市道路竖向是相互关联的，为了避免过度提高该处标高，导致其他地段内涝，竖向设计涉及了其所在街道整条道路的调整。

4)调整规划用地。由于规划对河道的防洪设防要求高于城市防涝标准，所以当河道发生最大洪峰流量时，其两岸的城市雨水将难以进入河道，造成雨水在河道下游部分地段发生集聚，造成内涝。所以规划在这一地段结合现状的绿地调整该处的用地性质，由居住用地调整为公园绿地。

4 结语

城市规划对城市内涝防治至关重要，规划的调整应确保其对城市下垫面的改变在合理的范围内，同时合理布局公园绿地，停车场、广场等可作为城市调蓄空间的用地，延缓地面径流进入下游管道的时间，降低下游排水设计的压力。通过孝义市防涝规划的研究，可以看出，城市规划作为城市建设的先行者，应倡导低影响开发(LID)设施的建设力度，同时可以在规划指标中加入相应的(绿色建筑比率、小区调蓄设施的规模等)控制性指标，以确保城市防涝安全。

[1] GB 50014—2006，室外排水设计规范(2014版)[S].

[2] DB 11/T969，城市雨水系统降雨径流计算标准[S].

[3] 住房和城乡建设部.建城[2013]98号，城市排水(雨水)防涝综合规划编制大纲[Z].

On analysis and evaluation of urbancomprehensive inner-logging prevention capacity in Xiaoyi City

Xin Yanyun

(Xiaoyi Urban and Rural Planning Administrative Bureau, Xiaoyi 032300, China)

By researching the large discharge system and evaluation system of Xiaoyi City, the paper establishes the method system of evaluating the urban comprehensive inter-logging prevention capacity, undertakes the inter-logging risk evaluation of the district, so as to achieve the maintenance of urban inner-logging safety, so as to minimize the damages caused by the inner-logging.

urban planning, discharge system, inner-logging risk evaluation, rain

1009-6825(2016)34-0246-03

2016-09-20

辛燕云(1971- )，女，工程师

TV212.53

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