叶喜洋 杨柳
摘 要:随着我国城市建设的快速发展和全球气候的变化,城市的洪水、内涝等水自然灾害问题日益突出。在此背景下,通过对城市洪涝的成因进行系统性分析,将造成城市内涝的主要因素归纳为自然气候因素、城市过度开发因素、工程建设因素、人为管理因素,分别进行论述。并据此提出了相应的对策,包括树立新的设计理念、构建内涝防治体系、完善雨水规划标准体系、建设海绵城市等具体建议。
关键词:城市;洪涝;排涝;排水;对策
新中国建立以来,我国对城市水自然灾害的防治取得了一定的成就,建成了以防洪、排涝、排水为基础的城市水灾害防治工程体系。但由于我国基础设施建设相对薄弱,对防洪、排涝、排水工程的投资不足,排涝、排水系统的建设远远滞后于城市的建设,导致我国目前的城市水自然灾害防治工程还不能满足城市防治水自然灾害的需求。
随着城市化进程的不断推进,城市致洪效应日益显著,城市水安全问题日益突出。气候变化和人类活动直接影响了水循环要素的时空分布特征,使得城市特大内涝灾害问题日益严重。本文对我国内涝防治现状进行相关评述,并指出在城市防涝方面亟待解决的问题。
1城市洪涝灾害
在传统意义上,城市洪涝灾害即由于暴雨引起的水位上涨而造成的淹没。通常情况下,将城市洪涝灾害分为外洪和内涝两部分。外洪是指城市以外流域汇集的洪水穿越城市时造成的洪水威胁,具有流量大,流速高等特点。内涝是指城市以内区域内由于暴雨引起的河道水位偏高、路面积水等排涝问题,具有流量小、流速小的特点。
2造成城市洪涝灾害的原因
2.1自然气候因素
近年来,由于全球气候变暖,导致大气气流季节性异常,极端天气频发,再加上我国降雨时空分布不均的特点,每年夏季大部分城市都会遭遇强降雨的袭击。短时内大量降雨会造成城市排水系统瘫痪。随着城市规模不断扩大,在同样天气下城区比郊区吸收更多的太阳辐射,加上城市生产、生活产生大量热量,易产生雨岛效应,使城市更容易成为区域的暴雨中心,高强度暴雨发生的频率更高[1]。
2.2城市过度开发因素
①河道行洪能力缩减,雨水调蓄能力降低
大规模城市用地蔓延,破坏了原有的排水和内涝防治系统,致使河道行洪能力缩减,雨水调蓄能力降低。随着城市的扩展,以往城外的行洪河道演变成城市的内河,行洪能力缩减。而城市中原有的湖泊和河流水面也大幅度减少,调蓄雨水的能力大大降低。
②水循环系统遭到破坏
土地高强度开发使城市的地形地貌发生了变化,改变了原有的自然排水体系。原有的湖泊水系改变了,原有的排洪通道填掉了,不仅调蓄容量变小了,洪水出路也减少了。
③地表径流改变
城市下垫面发生改变,不透水面积增加,蓄水面积减少,使径流的形成发生变化,同量级暴雨的产流系数增大,加大了城市地区的径流量。
2.3工程建设因素
①管网设计重现期较低,改造较为困难
大部分城市老城区管网设计重现期较低,多为1 年一遇、0. 5 年一遇甚至 0. 33 年一遇; 新建城区管网标准也多为 1 ~ 2 年一遇。对排水管网进行提标改造需在建成区开挖路面,工程量及投资较大,改造较为困难。
②排水系统与排涝系统缺乏有效的衔接
城市的管道排水和河道排涝系统往往是独立进行设计。管道排水一般按照满管重力流设计;城市河道排涝是按照河道不漫溢设计。因此,在很多情况下,管道排水与河道排涝系统会有明显不衔接的情况,加重城市内涝灾害损失程度。
2.4人为管理因素
管理的不善导致部分排水管道堵塞严重,造成排水路径受阻。多数地区雨水、污水同排,致使市政管网负荷加大,但由于管理水平的落后,市政管网未得到对应的改造,加上管网错接、断接、漏接严重,许多地区管网形成瓶颈效应,致使排水不畅,造成局部地区受淹。
3应对城市洪涝灾害应采取的对策
3. 1 树立新的设计理念
近年来国际上在排水规划的理论、技术、方法方面有了很大的发展,其基本原理就是通过源头削减、过程控制、末端处理的多种生态方法,尽可能减少人类开发建设活动对自然生态系统的冲击和破坏。排水防涝规划编制应借鉴上述经验,遵循蓄、渗、滞、排相结合的原则,因地制宜,在学习新理念、新方法、新技术的同时,建立我国的排水规划理论体系。
3. 2构建内涝防治体系,应对超标雨水排放
发达国家的城市排水一般都有两套系统,即小排水系统和大排水系统。小排水系统主要针对城市常见雨情,通过常规的雨水管渠系统收集排放;大排水系统主要针对城市超常雨情,由隧道、绿地、水系、调蓄水池、道路等组成,通过地表排水通道或地下排水深隧,传输小排水系统无法传输的径流,该系统也可以称为城市内涝防治体系,我们应该借鉴[2]。
3.3 建立完善雨水规划标准体系
城市排水防涝规划涉及几个层次的标准,主要有雨水径流控制标准、管网系统设计标准、城市内涝防治标准、城市内河水系设计标准和防洪标准等。要根据具体情况合理确定标准,逐步提高管渠设计标准和城市内涝防治标准。参考国外最佳实践经验,明确城市内涝的概念、定义和内涵,结合中国实际情况,制定内涝防治标准。此外在规划设计中应特别关注管道排水标准与内涝防治标准及防洪标准的对接。
3.4改进设计方法
①及时修订暴雨强度公式结合气象、水文资料,对现有暴雨强度公式进行评价和修订。明确推理公式法的使用限制条件。
②积极推进水力模型等新技术的应用
应逐步推进数学模型法在规划中的应用,应尽快开发一些拥有自主知识产权的、简便可行的、实用的模型软件,既方便大家使用,也可降低成本。
③规范基础数据
要重视基础数据的积累。尽快对现有排水设施、地表径流、受纳水体等情况进行全面普查,建立管网等排水设施地理信息系统。
3.5加快海绵城市的建设
传统城市发展和基础设施建设过程中习惯于战胜自然、改造自然的城市建设模式,造成我国城市面临严重的城市病和生态危机。面对城市洪涝问题频现等状况,重塑城市“海绵体”,自然水生态的理念越来越受到关注[3]。在此基础上,提出建设“自然积存、自然渗透、自然净化”的海绵城市,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用,达到弹性应对洪涝灾害的目的。
4 结语
城市的洪涝灾害具有损失重、影响面大、灾害损失与城市发展同步增长的特点,是制约城市科学发展的重要因素,关系到城市的可持续发展。在城市的规划和建设过程中,应合理规划城市的排水系统、建立完善的洪水预警机制、加快海绵城市的建设等来提高城市防治洪涝灾害的能力。
参考文献:
[1]耿莎莎.基于城市规划视角下的城市内涝防治研究[D].兰州: 兰州大学,2013
[2]谢映霞.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.
[3]仇保兴.海绵城市( LID)的内涵、途径与展望[J].给水排水,2015,41( 3) : 1 -7.
作者简介:
叶喜洋(1996.11.10-)男,汉族,河南省郑州市,本科生,研究方向:水文與水资源工程
杨柳(1998.01.07-)男,汉族,河南省郑州市,本科生,研究方向:水文与水资源工程