城市内涝及其污染防治研究现状和发展趋势

杜 志 超

(辽宁工程技术大学土木工程学院，辽宁 阜新　123000)

0　引言

近年来，雨洪问题逐渐引起人们关注，强降雨过后路面大量雨水汇集在一起，不能及时排出，城市道路积水问题日益严重，甚至还会造成城市内涝。据统计，2013年长沙等十多座城市出现内涝问题，约27万人受灾；2014年深圳、青岛内涝灾害致使上千辆车受阻；2015年上海、南京等城市发生内涝，约6 500多万人受灾[1]。雨洪问题，发人深思。究其原因，其一是老城区排水系统比较落后；二是城市化进程加快，致使硬化路面面积越来越大，增大了地表径流流量，严重增加了雨水管网的负担。传统城市雨洪管理的主要目的就是将雨水直接排放处理，为保证排放的安全性，相比之下技术比较单一[2]，力求把雨水迅速排走，不仅浪费宝贵雨水资源，同时造成污染[3]。雨水的径流给人们出行生活带来很多不便，与此同时，降雨(尤其指暴雨)带来的径流污染也不容忽视。有关研究显示，在水污染中，非点源污染占很大的比例，城市降雨径流中TSS,TN以及TP的浓度是林地等相应污染物浓度的10倍～100倍。据研究调查非点源污染已成为江河湖泊(尤其是太湖等湖泊)水质变差的首要原因；超过1/2的北京饮用水中硝态氮的含量已超过国际标准[4,5]。

城市内涝问题以及附带面源污染问题近年来成为了热点问题，大量国内外学者专家经过研究得到了一些成果。

1　国内研究现状

针对海绵城市排水和防污染问题，我国学者进行了较为全面的研究，并提出了具体措施和解决方案，为海绵城市方面的研究工作提供了可靠的依据。

北京建筑工程学院教授车伍等[6]通过研究大小排水系统得出其在城市内涝预防及治理体系中可以发挥极其重要作用；同时表明城市雨洪系统中，内涝防治仅仅是它的分支，应用大小排水系统解决雨洪问题同时还应重视绿色雨水的方向，及恢复自然水文循环及生态问题。

郝梦琪[7]以西安为例，分析得出对于城市的下穿隧道，当坡长一定，通过适当降低隧道坡度；或坡度一定，适当缩短坡长，可以减小暴雨造成该区域内积水面积。

清华大学苏伯尼等[8]提出雨水井对降低内涝有一定效果，面对短时降雨，其作用有限。

葛裕坤等[9]通过研究发现延时调节设施可以应用于雨水径流污染的控制以及城市内涝的控制，其效果很好，并且对于当前的海绵城市中水生态性、安全性等目标有良好的促进作用；同时指出使用延时调节设施必须结合当地具体的自然条件，合理的设计。

李帅杰博士[10]以吉林省某市的雨水防涝规划为例，基于MIKE模型及应用数学模型开展城区排水系统的能力分析、内涝风险性分析以及评估工作，对该市的排水系统的管径、管渠等规划的方案进行了优化，得到了最有效益的方案。

谭凌智等[11]发现蓄水陶土对雨水径流带来的面源污染中各污染物有显著的处理效果,经处理后的水质接近GB/T 18921—2002的二类标准。

通过对冲刷模型下降雨强度和污染物的冲刷时间差的研究，王宝山等[12]发现使用有效降雨强度来代替实际情况可为径流污染的控制及雨水再利用提供计算依据。

王晓璐等[13]根据无锡雨水径流带来的面源污染特点设计了复合填料生物渗滤系统，发现该系统对径流雨水中SS，COD以及N，P去除效果明显。

通过对上海浦东新区道路的径流雨水污染及利用的系统进行研究，发现其对径流污染物去除效果很好，出水水质指标可达到GB 3838—2002地表水环境质量标准[14]。

韩小波等[15]通过对新型城市中不同功能区的功能和生态特点、径流污染的特征及污染方式研究，按不同区域提出雨水径流污染控制与利用技术。

2　国外研究现状

对于海绵城市，许多国外的专家、学者进行了较为系统的研究分析，对于不同国家，不同地区的城市内涝及水污染情况进行了统计，并提出了具体的整治方案，为海绵城市的研究和发展奠定了坚实的基础。

Benito等[16]通过整理古代的洪水信息、历史的洪水数据及水文站的数据，提出在历史洪水风险下的评估方法，将其应用在欧洲各国家。

在城市雨洪及其附带径流污染问题上，多国进行理论探索和实践，20世纪美国最早提出最佳管理措施(Best Management Practices，BMPs)、低影响开发(Low Impact Development，LID)、绿色雨水基础设施(Green Stromwater Infrastructure，GSI)；英国提出可持续城市排水系统(Sustainable Urban Drainage Systems，SUDS)；澳大利亚提出城市水敏感设计(Water Sensitive Urban Design，WSUD)，新西兰提出低影响城市设计与开发(LIUDD)等，德国、日本等国进行很多雨水管理的实践得出理论，国外的理论与实践结合，为城市的雨水管理提供了技术上的支撑[17]。

Roy-Poirier A等[18-20]通过研究生物渗滤系统中植物类型以及填料高度各方面，对径流污染效果有了比较，但在填料选择上进行的研究比较少，对某些污染物，如较高浓度的TN去除效率较低。

低影响开发下城市的雨水管理近年来在一些城市规划及建设的应用中取得很好的效果，对城市化进程下的径流污染、洪涝灾害效果明显[21，22]。

美国等国家应用的延时调节设施效果也得到证实，削减径流流量峰值同时也能较好的控制径流带来的污染，并在设施的设计建设、运行管理等方面积累了很多成功的经验[23]。

3　结语

在城市内涝问题上国内外学者做的研究在不断深入，从简单的排水到统筹雨水的收集利用，从单一的考虑洪涝到综合考虑径流流量与径流污染，从传统的开发转变为低影响开发，雨洪管理方法的进步显而易见。但其中仍存在一些问题，其一软件的使用问题，在模拟过程中，大部分使用的都是经验参数，建议在研究过程中多实验来优化经验参数；二是在开发过程中应多参考道路方面的规范，不能随意的改变路面的设施；三是不同的地方有不同的径流特点，应结合特定的条件来采取特定的优化方法；四是应该变废为宝，把雨水资源化。

目前海绵城市以及低影响开发已经成为国内学者研究的主流，在使用先进的理念的同时多总结经验，试点单位应多与其他城市交流，起到示范作用，国家应多给出技术和经济上的支持，为了城市内涝问题更好的解决而积极探索。

参考文献:

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[3]程骅.海绵城市理论下陆生草本植物在景观设计中的配置研究[D].南京：南京理工大学,2016.

[4]夏军,翟晓燕,张永勇.水环境非点源污染模型研究进展[J].地理科学进展,2012,31(7):941-952.

[5]马晓宇,朱元励,梅琨,等.SWMM模型应用于城市住宅区非点源污染负荷模拟计算[J].环境科学研究,2012,25(1):95-102.

[6]车伍.中国城市内涝防治与大小排水系统分析[J].中国给水排水,2013,29(16):13-19.

[7]郝梦琪.城市内涝防治技术研究[D].西安:西安工业大学,2017.

[8]苏伯尼.基于情景模拟的城市内涝动态风险评估方法[J].清华大学学报(自然科学版),2015,55(6):684-690.

[9]葛裕坤.延时调节设施及其用于城市内涝和径流污染控制分析[J].中国给水排水,2015,31(24):5-10.

[10]李帅杰.数学模型在城市排水防涝综合规划中的应用[J].中国给水排水,2017,33(15):98-103.

[11]谭凌智.蓄水陶土对雨水面源污染物的吸附性能研究[J].中国给水排水,2008,24(5):98-101.

[12]王宝山.不透水表面雨水径流污染物冲刷规律研究[J].环境工程学报,2010,4(9):1950-1954.

[13]王晓璐.复合填料生物渗滤系统处理城市雨水径流的研究[J].环境科学,2015,36(7):2518-2524.

[14]范功端.道路雨水污染控制与利用系统研究[J].中国给水排水,2014,30(11):151-155.

[15]韩小波,朱惇,雷俊山.新型城市降雨径流污染控制与利用研究[J].环境科学与技术,2014,37(120)：593-596.

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[22]LIU Wen, CHEN Weiping, PENG Chi, et al. Advances in low impact development technology for urban stormwater management[J]. Chinese Journal of Applied Ecology,2015,26(6):1901-1912.

[23]AMEC Earth， Environmental.Knox County Tennessee Stormwater Management Manual(Volume 2)[M].Tennessee:AMEC Earth & Environmental,2008.