哈尔滨市城市内涝防治体系的构建

武　鹤，李海英，葛　琪

(黑龙江工程学院 土木与建筑工程学院，黑龙江 哈尔滨 150050)



哈尔滨市城市内涝防治体系的构建

武鹤，李海英，葛琪

(黑龙江工程学院 土木与建筑工程学院，黑龙江 哈尔滨 150050)

结合哈尔滨市的城市暴雨模型对哈尔滨城市内涝风险和排水能力进行评估。分析哈尔滨市易出现内涝的区域和排水现状。对采用先进的设计理念和科学手段构建的哈尔滨市内涝综合防治体系进行探讨，论证该框架体系的科学性和可操作性。

城市内涝;排水系统;防治体系;排水规划

近年来，随着极端恶劣天气的增加，影响城市安全的内涝问题日益受到公众的关注。2008-08-25,上海市发生一场局部雨量超出百年一遇标准的强雷暴雨袭击,造成中心城区150多条马路积水，超过1.1万户民居家中进水，徐家汇等地一度交通严重拥堵[1]。2012-08-28，哈尔滨市受台风“布拉万”和高空槽共同影响出现罕见强降雨和大风天气，市区降雨量为150.5 mm。降雨造成市区内一些路段积水超过1 m，出现严重内涝[2]。城市内涝频繁发生，严重影响了城市的正常运行，对城市居民的生命和财产安全构成威胁。本文根据已有哈尔滨市城市暴雨内涝模型得到的数据，对哈尔滨城市内涝的风险、城市排水系统的排水能力进行了分析，并对合理构建哈尔滨市城市内涝防治体系进行了探讨。

1　哈尔滨市城市内涝风险评估

城市内涝风险受城市天然的地势、水文状况，以及现有排水管网排水能力、城市泵站的分布和排水能力的影响。文献[3]利用所采集的哈尔滨市气象数据、排水管网数据、下垫面数据、边界水位数据、历史内涝记录等构建了哈尔滨市的城市暴雨内涝模型。利用该模型对哈尔滨市50 a一遇降雨的内涝情况进行了分析。并根据积水时间和积水深度两个水力要素将哈尔滨市的内涝等级分为轻度、中度和重度内涝3个等级(见表1)。内涝风险是根据内涝灾害危险性、区域重要性和敏感性综合确定的。结合内涝等级情况以及所处区域的重要性可将发生内涝的风险分为高风险区、中风险区和低风险区。表2中列出哈尔滨市内处于不同内涝风险等级区域的面积。由表2中数据可见，哈尔滨市处于内涝低风险区面积为425.53 km2，比高风险和中风险区域的面积大很多。这主要与哈尔滨所处的天然地势、水文条件有关。哈尔滨市地势为南高北低三级台地，无明显下洼地形，有利于雨水自流排放；各汇水区下游收纳水体外排条件较好，尤其是处于第二、第三阶地的平房、南岗、香坊地区，雨水直接重力流排入马家沟、何家沟，河道无水位限制。同时，气象方面全年降雨量不高，极端暴雨天气发生频率较低。因此，市区内发生大规模内涝的风险比南方小很多。

表1　内涝积水危险等级划分[3]

表2　内涝积水危险等级划分[3]

2　哈尔滨市现状排水能力评估

2.1现状排水管网评估

目前，哈尔滨市主城区内主要有5个汇水区：沿江汇水区、马家沟汇水区、何家沟汇水区、阿什河(信义沟)汇水区和沿江(西部)汇水区，汇水面积合计25 350 hm2。汇水区中排水管渠总长1 480 km。按文献[3]提出的城市暴雨内涝模型计算了采用重现期分别为1 a、2 a、3 a、5 a一遇降雨时，满足重现期要求的排水管网的长度(见表3)。根据表3，现状排水管线中排水能力能够满足1～2 a(含1 a)一遇的排水管线比例最大，长度达到966 km，分布范围较广；排水能力小于1 a一遇的管网长度为322 km，占整个管网长度的23%。这些管线主要分布在老城区内。排水能力大于2 a一遇的管线长度为182 km。这部分管线的排水标准较高，主要分布在南岗区的北部和哈西的西客站附近。

表3　现状排水管网排水能力[3]　km

2.2现状排水泵站评估

截至2013年，哈尔滨市主城区内5个汇水区内共有排水泵站46座。位于汇水区末端的排水泵站有10座。由于处于汇水区的末端，当来水流量较大时需要开启水泵以辅助排水。经过现场实测，得到了这10座泵站现有条件下的排水量。按城市暴雨内涝模型计算得到这10座泵站在1 a重现期下出水口最大流量。将计算流量与实测流量进行对比，规定两者流量差在±10%范围内的认为是满足重现期1 a的流量标准。从表4中第4列数据可知：10座泵站中，排水能力满足1 a一遇的有4座，其余泵站的排水能力均小于1 a一遇。

表4　汇水区末端排水泵站的排水能力评估[3]

3　哈尔滨市内涝防治体系的构建

2013-06-18，住建部编制了《城市排水(雨水)防涝综合规划编制大纲》(以下简称《大纲》)，要求各城市对雨水灌渠、泵站、调蓄池等设施，以及河水系的综合整治情况进行调查与汇总。各地需根据自身情况对城市内涝的原因进行分析，通过对降雨规律与下垫面的分析和城市现状排水系统的评估，对排水系统重新进行规划。哈尔滨市城市内涝防治体系在《大纲》的指导下，分别在城市排水管网、城市防涝系统等方面进行了规划和构建。

3.1哈尔滨市排水管道系统规划

哈尔滨市排水管道系统的规划包括排水灌渠改造、泵站改造、调蓄池等设施的规划。在排水管道改造方面，首先按哈尔滨市的水系分布、地形地势等因素规划了7个排水分区(汇水区见图1)。7个排水分区采用了截流式合流制和雨污分流制并存的排水体制。然后对评估结果不满足重现期2 a的管道进行整体提标改造，重点提高了排水管道的孔径和长度。

在泵站改建方面，将不满足重现期2 a设计标准的现状泵站进行改扩建。同时为了提高泵站的信息化管理水平，新建和改建的泵站需要安装设备自动化监控系统。

调蓄设施的设置主要以截流式合流制调蓄池、分流制初期雨水调蓄池和洪峰调蓄池3种形式。截流式合流制调蓄池主要针对沿江6个片区，在排水系统末端设置，能够有效控制溢流合流水污染；分流制初期雨水调蓄池能够截流一定数量初期雨水，控制初雨污染。洪峰调蓄池作用为缓解高区雨水对低区排水压力所设置。

表5～7列出了3种排水设施的具体改造和规划情况。

图1　排水管道系统排水分区

分区名称汇水面积/km2排水体制备 注沿江汇水区27.3截流式合流制末端增加径流污染控制调蓄池马家沟汇水区118.2分流制目前除经开区和哈南新城等已建管线,其他均为待建分流制管线或待改造合流制管线何家沟汇水区124分流制南起运粮河,北至松花江,西起三环路,东至学府路阿什河(哈东)汇水区55.8雨污分流制北起松花江,南至民强村,西起阿什河,东至天恒山沿江(西部)汇水区44分流制运粮河汇水区276.3雨污分流制信义沟汇水区76.8分流制;已建管线基本为合流制西起三棵树铁路线-公滨路-红旗大街一带,东至阿什河化工大坝,南起电碳路一带,北至松花江

表6　排水灌渠管径及长度改造情况

表7　排水泵站及其他附属设施

3.2城市内河综合整治

哈尔滨市现状排涝通道主要为马家沟、何家沟和信义沟(三沟)3条内河，以及运粮河、阿什河两条较长的松花江支流。表8中列出3条内河和运粮河、阿什河进行河道整治后的断面情况。设计标准采用了50 a一遇的降雨情况。

表8　各个内河断面及通道清淤整治统计

3.3非工程措施

城市内涝的防控具有连续性、隐蔽性和系统性的特点。近几年哈尔滨市区发展迅速，排水管辖范围不断扩大，传统的人工管理方法已经不适应城市的发展需求。因此，加快排水系统管理信息化建设是构建哈尔滨市内涝防控体系的重要组成部分。目前针对城市内涝问题已经建设的管理信息系统主要有：排水系统GIS地理信息系统、排水动态水力模型分析及仿真系统、3G移动视频监测车辆动态管理系统、泵站视频监控系统、自动雨量实时监控系统等。这些管理信息系统的建立基本实现了对降雨监测的实时性、可视性，对整个排水系统中排水管线和泵站定位的可视性，以及排水量计算分析的科学性等。

在远期防涝体系构建方面，还将陆续建立气象云图与雷达会商系统、排水水质监测及水质安全预警系统等。气象云图与雷达会商系统将用于实时了解大范围内的气象变化趋势和短时天气变化情况。可进行每日的气象分析会商，提高排水部门对天气变化的预测能力，为提前做好防汛准备工作提供支持。排水水质监测及水质安全预警系统，是一套以在线自动分析仪器为核心，集水样预处理、数据采集、水质自动分析、远程监控于一体，运用现代传感器技术、自动控制技术、自动测量分析技术、计算机应用技术以及相关专用分析软件和通讯网络组成的综合性在线自动监测系统，该系统能够实现多专业结合的信息共享、数据融合及排水系统管理业务应用，是对污水水质、水量进行实时快速监控的数字化管理平台。

4　结束语

在未来几十年内,哈尔滨城市化的进程将保持高速发展的态势。由城市发展所带来的城市内涝问题也日渐凸显。城市内涝发生的原因是多种客观与主观因素的结合，要解决内涝问题，需要从长远考虑，建立合理的城市防涝体系。本文结合哈尔滨市的城市暴雨内涝模型对哈尔滨城市内涝风险和排水能力进行了评估。分析了哈尔滨市易出现内涝的区域和排水现状。对采用先进的设计理念和科学手段构建的哈尔滨市内涝综合防治体系进行了探讨，论证了该框架体系的科学性和可操作性，对哈尔滨市城市内涝防治系统的建设起到了很好的指导作用。

[1]中华人民共和国中央人民政府门户网.上海百年一遇强暴雨致中心城区150 多条马路积水[EB/OL].[2008-08-25].http://www.gov.cn/jrzg/2008-08/25/content-1078983.html.

[2]台风“布拉万”入侵哈尔滨.http://roll.sohu.com/20120831/n352018680.shtm.

[3]哈尔滨市水务局，哈尔滨市城乡规划设计研究院，哈尔滨市水利规划设计研究院.哈尔滨市城市排水防涝综合规划报告(初稿)[R].2014

[4]韩洋.城市内涝与排水管网规划研究[D].西安：长安大学，2014.

[5]鞠宁松，龚坤.城市内涝的成因及破解方法探讨[J].江苏建筑，2011(S1)：90-93.

[6]谢英霞.从城市内涝灾害频发看排水规划的发展趋势 [J].城市规划，2013(2)：45-50.

[7]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)：23-27.

[8]车伍，李俊奇.城市雨水利用技术与管理 [M].北京：中国建筑工业出版社，2006.

[责任编辑：刘文霞]

The planning of urban waterlogging prevention system in Harbin City

WU He,LI Haiying,GE Qi

(College of Civil and Architectural Engineering,Heilongjiang Institute of Technology,Harbin 150050,China)

The waterlogging risk and drainage capacity are evaluated based on the storm model of Harbin.The prone waterlogging region and the status of the drainage system are analyzed too.The waterlogging comprehensive prevention and control system with advanced design concepts and scientific methods is discussed.It is demonstrated that this prevention system is operational and reasonable.

urban waterlogging；drainage system；prevention system；drainage planning

10.19352/j.cnki.issn1671-4679.2016.05.001

2016-06-01

哈尔滨市优秀学科带头人项目(2013RFXXJ020)

武鹤(1963-)，男，教授，研究方向：土木工程.

TU99

A

1671-4679(2016)05-0001-04