城市内涝原因分析及防治措施探析

合肥市市政设计研究总院有限公司 王殊然

一、城市内涝背景

近些年，我国城市内涝事件频发，给人们的生产生活带来了负面影响，严重时还造成人员伤亡和重大财产损失。城市内涝已然成为城市发展的“痛”，每年汛期、梅雨季都威胁着城市安全。

国家及地方政府高度重视城市内涝治理，相继出台了相关政策文件。2021年4月25日，《国务院办公厅关于加强城市内涝治理的实施意见》（国办发〔2021〕11号）发布。各地区各部门大力推进排水防涝设施建设，对辖区或责任范围内积水点、排水设施设备（河道、管网、泵站、闸阀等）、住宅小区（特别是老旧小区、危旧房）、下穿桥、低洼地段、地下车库等重点区域以及因工程建设造成的排水问题进行全面梳理排查，每年严阵以待。目前，城市内涝治理已取得积极进展，但仍存在自然调蓄空间不足、排水设施建设滞后、应急管理能力不强等问题。

根据多地内涝调查情况，积涝从发生时间、积水位置、积水时长、积水表现上有如下特点：

发生时间：6月至8月，短时强降雨，极端天气，长历时降雨。

积水位置：立交桥、下穿桥、地下通道、道路交口处、地势低洼处等。

积水时长：不同时间、地域的积水时长不同，多数在3小时以内。

积水表现：污水井冒水，雨水井冒水，雨、污水井同时冒水。

积水深度：不同时间、地域的积水时长各不同，多数在15cm以上。

二、原因分析

城市内涝与自然地理条件、水文气象特征和城市规模等因素有关，与城市排水防涝系统的工程性、非工程性措施密切相关。综合多次内涝时间成因，总结如下：

（一）下垫面改变

随着城市化进程的推进，地块不断开发，城市范围内大量农田、荒地建成城市道路、广场、商业区、住宅区等，原有洼地、水体等被填埋，各种屋面、混凝土或沥青路面取代了渗透系数大、截留效果好的自然地面，土地用地性质发生了巨变，地面硬化程度愈来愈高，植被面积比重日渐下降，流域下垫面条件由此改变，这种改变使得降雨时地面径流系数变大，产流快，汇流迅速，径流量和洪峰流量大幅增加。由于传统道路绿化高出地面，城市排水主要依赖道路排水设施，所以地表径流在时间和流量上的改变都带给城市排水系统更大的压力。

（二）天气气象

根据调查发现，梅雨反常和台风入侵是城市内涝的主要天气原因。很多城市出现积涝都是在梅雨期，城市热岛效应的出现导致暴雨出现的概率增加，降雨集中，量多且时间长，降雨范围广。

造成梅雨反常的气象条件是受西太平洋副热带高压的强度和脊线位置影响，城市上空长期处于冷暖空气交锋区，城市水汽较重，同时亚洲中高纬往往维持阻塞高压，梅雨锋长期在长江中下游静止或摆动，从而造成暴雨或大暴雨。

台风入侵也是造成城市暴雨的重要因素，在特定的环流形势下台风低压深入，不能顺利地移出，而是减速甚至停滞、打转，与此同时，北方又有弱冷空气南下，多种尺度的天气系统叠加和地形影响导致部分区域出现超强度大暴雨，成为城市内涝诱因。

（三）低洼地势多，高水低排

城市发展不可避免地制造了部分地势低洼区，如立交、下穿、轨道、地下空间利用等一系列人工洼地。部分区域规划建设时竖向不合理，形成锅底洼地，造成周边雨水流入，积水不易排除。低洼处往往为低排区，其地面标高低于汛期城市泄洪河道的洪水水位，无法靠重力自然排水至城市内河，需依靠泵站汇集提升后排泄至城市泄洪河道。高排区雨水时常因分区不合理或其他建设影响等汇入低排区，给低排区排水管网带来冲击，致使低区排涝泵站来不及排水，导致内涝风险。

（四）受纳水体排涝能力不足，顶托上游

在城市开发建设中，部分城市河道、水系被侵占，自然水塘、沟渠、撇洪沟被填埋，水面面积大幅减少，水体的蓄水排涝能力减弱，加大了城市排水负担，这种现象在城市圩区建设中尤为明显。

同时，为便于地块开发利用，部分河流被迫截弯取直，导致水力条件改变，河流排泄能力也变差。部分排水沟渠尚未治理，河道断面狭窄，调蓄和排放能力不足，水位上升顶托上游排水管网，造成雨水排放不畅。

此外，随着城市快速扩张，大量的城市备用地成为建成区，但原来按照农田水利标准建设的排涝泵站却没有及时改造、扩建，这些老泵站大多不同程度地存在设备老化、能耗高、效率低，自动化程度低、工作条件差、排水能力不足的情况，难以及时排除暴雨降水。同时，部分泵站服务范围与设计条件有较大差异，由于服务范围外流水的进入，导致两区域均无法实现雨水的良好排除。

（五）排水系统分区不合理，排水标准低，管道破损、淤堵等

城市排水系统主要随道路建设开展，建设时序往往缺乏系统合理性，部分排水系统汇水面积过大、分区不合理，主排排水能力与服务范围不匹配导致主排难堪重负，新建区域排水设施不完善，造成新建管道无排水出路等现象。

排水管道在不同阶段建设的标准不一致，很多雨水管涵按照老排水标准建设，设计重现期小，折减系数未取消，按照现行标准复核，断面已不能满足流量要求。同时，排水管网的管材因年代、建设单位要求等因素也各不相同，排水条件有差异，致使排水管网系统水力流态不合理，从而引起上下游顶托、管道倒坡、支管接入不合理、主排服务范围过大等问题。目前城市建成区往往存在排水管网不完善、不合理现象，局部管段因断面小、淤堵、破损等原因而形成系统瓶颈，造成降雨时排水不及，局部低洼处短时间积水内涝。

排水管网管理养护有待加强，部分雨水口等收水设施被树叶、垃圾堵塞，收水能力下降，造成地面雨水排除不及时。部分现状管道存在比较严重的结构性、功能性缺陷，主要为管道破损、管口脱节、异物进入、管道变形、管道淤积、老化或损坏等问题，降低管网雨水通过能力，严重影响了管道系统的运行效果。降雨期间泵站断电停机，排水泵站无法正常运行。

（六）雨污混接，截流不规范

排水管网普遍存在雨污混接现象。小区、企事业单位的内部排水多由房地产开发商自建，由物业或街道管理，在施工和管理过程中缺少排水常识，导致雨污混接。市政排水管网虽由市政排水管理部门进行统一管理，但因管网多在道路下，城市在进行道路改造、轨道工程等其他建设时，涉及管线迁改也易导致雨污混接。雨污分流不彻底，雨水进入污水管网，而污水管网（相较于雨水管网管径较小）无法满足流量排放要求，造成混合污水漫溢。由污水检查井冒溢产生的积涝，多属此因。

由于历史原因，原规划为分流制的区域，目前实际仍为截流式合流制的运作模式，旱季污水入河现象仍无法杜绝。为快速控制河流污染，往往在排水管向河道排放的排口处建设截流设施，很多截流设施为水利系统应环保要求建设，截流设施无统一规划，排水标准不一，与排水主管部门沟通协调不充分，造成管网系统混乱、截流设施阻水、河水倒灌等问题，影响排水安全。

（七）防涝管理系统不完善

城市防涝管理需要多部门多系统协调合作，涉及水利、防洪、排水、供电、规划等部门。目前，城市防涝的非工程措施不够健全，管理手段较单一。水情信息的处理、输出能力不足，现有管理机构不健全、管理手段落后，管理人员及设施不全，不能适应现代化管理的要求，更不能适应未来城市发展和城市防汛排涝的需要。

三、防治措施

城市是一个人工生态系统，它的生态安全、排水安全和防灾安全都依赖于提供保障的工程设施。城市排水（雨水）防涝工程体系包括对降落在城市区域的雨水进行科学管理，排除地表径流，防止在低洼地区产生内涝和预防河水倒灌进入市区或泛滥成灾的一整套工程设施，这一整套工程设施就是防治城市内涝灾害的重要基础条件。

因此，城市排水（雨水）防涝工程系统是涉及城市滞蓄空间、雨水管网、内河、路面、排涝泵站、外河洪潮水位等多种要素的复杂体系。为了实现城市排水（雨水）防涝工程体系防灾、减灾的目的，可从修正暴雨强度公式、城市规划、工程建设、管理提升等方面多管齐下。

（一）探究城市降雨规律，修正暴雨强度公式

探究城市降雨规律，对年降雨、月降雨进行统计分析；研究城市短历时、长历时雨型；修正短历时暴雨强度公式；为城市排水工程的设计、建设提供重要依据，为后续城市内涝防治工作提供数据参考。早在20世纪70、80年代，我国就对城市暴雨强度公式进行了研究，并以其为依据展开城市内涝控制工作。但随着应用时间的增加，很多城市的暴雨强度公式已不能适应最新降水情况预测，有关部门研究人员还需重新计算暴雨强度公式，并对原有公式进行修订，确保公式的实时性与高效性。以北京所使用的暴雨强度公式为例，其制定数据参考为1941年至1980年的城市降雨记录，近三十年来收集的降水记录并未归纳到暴雨强度公式中，因此，完成暴雨强度公式的修订工作是治理城市内涝问题的首要条件。

（二）从规划层面优化城市布局，强化规划管理与实施

编制城市雨水防涝综合规划等相关规划，通过模型等进行城市排水能力及内涝风险评估，编制内涝风险图，划定洪涝风险控制线和灾害风险区；优化城市排水、防涝系统分区，根据洪涝风险程度优化排涝通道和设施设置；加强完善城市竖向设计，合理确定道路、地块高程；统筹协调排水规划、水系规划、绿地规划、竖向规划、道路规划等多项专业规划，顺应自然地理格局，从生态角度进行城市开发，保留必要的洼地、水体、绿地，控制城市地面种类的协调性，通过渗透、调蓄等措施使径流系数尽可能不大于开发前。

（三）系统建设城市排水防涝工程体系

内涝防治系统贯穿雨水径流的产生到排放过程，是一项系统工程，不仅是传统的城市排水管渠系统（即小排水系统），还包含源头控制设施（低影响开发设施）、城市防涝系统（大排水系统）。

（1）实施源头减排工程。即通过建设生物滞留设施、植草沟、绿色屋顶、可渗透路面、下沉式绿地、干湿塘、调蓄设施等低影响开发设施和分散式雨水管理设施来提高硬化地面中可渗透面积比例，增加蓄水空间，使开发建设后的地块径流系数不大于之前，从而有效控制降雨期间的径流总量和径流峰值，减轻排水管渠设施的压力。

（2）治理城市河湖水系，修复城市生态空间。对城市开发建设时侵占的河湖水系进行生态修复补充，恢复江河、湖泊、湿地等的生态蓄排功能。对未进行开发治理的天然水体、洼地，在规划、建设时应尽量保持其原有水流条件，充分利用其原有地形地势，保证合理的水流形态和足够的调蓄容积。

（3）完善城市排水管网系统建设。加大排水管网建设力度，根据城市内涝风险图，针对易涝点进行管网梳理调查，拟定布局泵站、新增调蓄设施、源头滞蓄以及开辟涝水行泄通道等改造方案，尽快实现功能恢复。因地制宜推进雨污分流改造，督促协调小区、企事业单位、市政道路等多方面雨污分流齐头并进，严格把控施工、竣工验收。如确实不具备雨污分流改造条件的，应通过科学、合理、有效的截流、调蓄措施进行过渡，确保溢流污染控制和雨水排泄能力。根据道路和地块建设逐步填补管网空白区，原则上尽量按照国家建设标准的上限进行新建排水管网的设计施工。改造、完善雨水收水设施，确保雨水口等设施收水及时有效、满足流量需求。改造或增设泵，站提高雨水排放能力，避免受下游水体顶托无法自排或抽排能力达不到要求的现象，必要时设置双回路电源或备用电源。针对雨水排口处堵塞、截流不规范、阀门启闭困难等情况，应积极协调各相关部门拟定整治方案，尽快清理、改造，确保标高衔接、过流断面、系统切换等满足排水要求。

（4）优化完善城市排涝通道建设。综合考虑地形地貌、路网规划、排水管网、受纳水体等情况，根据城市雨水防涝综合规划，合理布局城市排涝通道，通过整治河湖、沟塘、泄洪沟、道路边沟等工程，提高城市行洪排涝能力，使之与城市排水管网系统的排水能力相协调、匹配。在河湖整治时，应注意保持河湖自然形态，避免截弯取直，同时加强城市外河湖与内河、排水管网、排涝泵站等在水位标高、排水能力等方面的衔接，确保满足城市防洪排涝安全要求。超标雨水行泄通道应尽量保留利用自然的原始排涝路径，优先考虑地面设施，道路、大的排水干沟、干管，并结合泵站等合理设计超标雨水行泄通道纵坡与横断面，衔接地表滞蓄系统与超标雨水（涝水）排放系统，确保超过城市管网设计标准的雨水能够有路径进入受纳水体。

（四）提高城市排水防涝体系管理水平

（1）加强排水防涝设施的管理维护。从竣工验收、运行移交、日常巡查、检修维护、清淤疏通等方面杜绝雨污混接和截流不规范现象，确保城市排水防涝设施正常有效运行。对易涝点要登记建档，在汛前进行全面的隐患排查和整治，清疏养护排水设施，针对地铁、地下车库、立交下穿等地下空间出入口采取防倒灌安全措施，做好抗汛准备。

（2）建立健全城市排水防涝设施系统化管理制度，明确责任分工，加强部门协调联动，实行洪涝“联排联调”。由于城市排水防涝是一个综合体系，涉及气象、水利、市政、规划等多系统、多部门，需加强跨系统、跨部门、跨地域的河流水雨工情信息共享，建立联防联控机制，统筹调度，做好汛期气象预警、排水管网预排查、河湖水位预降等工作。

（3）制定有针对性、预见性、操作性的防汛预案。强化应急管理，健全相关应急预案，确保发生超过城市暴雨内涝设防标准的暴雨时，人防、物防和技防相关人员、物资能准确到位并发挥作用。提前复核完善各低洼、易涝地区的相关排水设施运行和排涝调度方案；落实预防地铁、地下商场、地下停车库等重点区域的人员应急疏散等预案，保障人身安全和社会秩序安定；落实在建工程工地的临时排水措施等各项防汛准备，加强排水应急队伍建设，强化抢险应急演练，根据需要配备移动泵车等专用防汛设备，完善物资储备及调用流程，提升应急抢险的综合能力。

（4）加强城市排水防涝智慧平台建设。建立健全城市气象、河湖、排水设施、调蓄设施、泄涝通道等综合管理信息平台，及时公布、整合各部门相关管理信息，在易涝点、排水系统关键节点、受纳水体设置必要的智能检测预警设备，提高各部门协作、管理、调度、抢险等工作效率。

四、结束语

城市内涝严重阻碍城市发展、威胁人民生命财产。通过对内涝事件的调查分析，其原因日渐明晰，除地理位置、天气气象等外因以外，还包括城市规划、排水防涝系统工程建设、管理等内因。内涝防治急需政府、相关系统、部门统筹协作，从城市规划、工程建设、管理提升、保障措施等方面多管齐下，力争取得快速有效的防灾效果，保障城市安全。