天津市區暴雨積水成因及對策研究

周潮洪，焦飛宇，王建卉

（1.天津市水利科學研究院，天津 300061；2.天津市水利勘測設計院，天津 300204）

天津市每年汛期都會遭到暴雨的頻繁襲擊，造成市區嚴重積水，短時期內多處交通癱瘓，給生產和生活帶來諸多不便，甚至造成人員傷亡，帶來巨大的損失。2005年7、8兩個月，引起較大面積積水的降雨有6次。如，2005年7月30日，在1.5 h內市區平均降雨55.6 mm，局部地區達到113 mm，市區26處積水，平均積水深 0.25～1.0 m，個別地區達 2.0 m，全市166座雨污泵站全部開啟，一、二級河道閘門全部開啟。2005年8月16日8時到17日8時，天津發生本年最大一次區域性降雨，24h內市區平均降雨達151mm，其中黃家花園和天津站超過200 mm，在近55年的氣象歷史中僅有5次類似的強降雨。這次降雨造成天津市30多處路面積水，平均積水深度為20～60 cm，部分地區達40～170 cm，天津市區現存最古老的建筑———始建于1362年的天后宮被水淹泡，2 000多名排水工人全部上崗，用了30 h排除市區積水。2003年10月10日中午至11日晚，天津出現罕見大暴雨，平均降水量128.3 mm。同時，遭遇渤海灣強風暴潮，受下游頂托，河道處于高水位狀態，對排水更為不利的是此時正值天津引黃濟津期間，海河上游干流段承擔引黃調水任務，市區積水不能向海河排放，排瀝壓力非常大，造成市區較長時間浸泡。

天津市市政排水設施建設大體分為兩個階段，第一階段為建國初期到1978年，市區下水道干管總長達829 km，排水排污泵站66座，總排水能力為288.3 m3/s。第二階段為1979—2003年，隨著危舊房改造、三環十四射路網改造和二級河道改造，建成排水干管總長 1 446.11 km，加上支管 255.4 km、排水排污泵站166座，總排水能力為626.2 m3/s，比1978年翻一番還多。這些不易被人們看到的地下工程，為天津經濟騰飛、交通改善、市容美化、人居環境的改善都發揮了積極作用。除了這些硬件設施外，還建立了一批軟件設施。如，城市暴雨瀝水仿真系統可以根據降雨預報積水的區域、積水深度等顯示市區20多片重積水地區的降雨數據和積水圖形。在2005年8月16日的降雨過程中，排管部門根據氣象部門的預報，提早準備，制定了一整套汛期預案，發揮管道、泵站、河道一體化管理的作用，加強上、下游排水的銜接和協調工作，積極做好“一低兩騰空”的工作，將二級河道的水位降低到1.5 m以下。在降雨過程中，全市168座雨水泵站全部開啟，一、二級河道閘門處于開啟狀態，在低洼地區、地道等易形成積水處增加發電機和臨時水泵，用30 h排除以前需要三天三夜才能排完的積水。盡管如此，天津市排水設施的建設仍跟不上城市發展的速度。隨著城市化進程的加快，天津市暴雨積水問題也越來越引起關注。

1 天津市暴雨積水的原因

1.1 降雨強度大，雨量集中

天津市屬于典型的季風氣候區，降雨量年內分配非常集中。據城區雨量站1970—2003年實測降雨資料統計，天津中心城區多年平均降雨量為551.8 mm，而 6、7、8、9 四個月的降雨量就達到 439.63 mm，占全年降雨量的80%。降雨往往來得急，去得快，降雨量超過設計排水能力。以2005年7月30日的一場降雨為例，紅橋區在0.5 h內降雨75 mm，1 h內降雨113 mm，造成地道積水達2 m深。由于城市的熱島效應，市區發生暴雨的幾率在增加。

1.2 地勢低平，地面沉降嚴重

天津市位于海河流域的最下游，地勢低平。除北部山區占市區總面積的6%以外，大都是遼闊的平原，地面坡降為 1/20 000～1/5 000，地面高程為1～4 m左右（黃海高程），河道水流緩慢。如果遇上風暴潮頂托，瀝澇水更難以下泄。

天津由于長期開采地下水，地面沉降嚴重，天津城區從20世紀60年代到目前累計地面沉降為1.0～2.8 m，區域性地面沉降使地面高程降低，不均勻沉降產生一些坑洼低地，更容易造成雨后積水。不均勻地面沉降產生倒坡，還會破壞地下排水系統。

1.3 市政排水設施標準偏低，排水能力不足

雖然排水設施的建設年年遞增，但仍跟不上城市發展的速度。天津現有排水設施的能力為30 mm/h，超過了就會發生積水現象。天津區域1 h最大降雨2年一遇的水量為41.2 mm，也就是說現在的排水能力不足兩年一遇。天津市區雨污水網普及率只有60%，在這60%里面還有40%需要更新改造，排水能力不能滿足城市發展的需要。

1.4 城市建設中不透水覆蓋面積增加

天津外環線以內330 km2，由于城市建設使不透水覆蓋面積占總面積的比例增大，導致雨水徑流系數加大，增加排瀝負擔。表1是1988和2004年城市建設下墊面的變化。

表1 天津市區下墊面變化情況

1.5 海河干流蓄淡與市政排水有沖突

由于歷史原因，天津市中心舊建成區大部分為雨污合流制管道，至20世紀60年代初，因當時投資緊缺，又發展了一部分雨污合流排水地區。1985年開始進行雨污分流改造，現在仍有一部分合流制管道，排向海河的合流制地區面積大約為15.47萬m2，這樣在排雨水的同時，把管道中的污水一起排入海河。這幾年引黃濟津中把海河作為蓄水河道，在引黃年份，10月初到第二年5月1日前，海河上游是天津市的飲用水，污水排入后造成飲用水污染。汛期城市雨水排入海河，是海河污染的主要原因之一。

1.6 市區河湖瞬時排蓄水作用被忽視

天津市素有“九河下梢”“七十二沽”之稱，地勢低洼，河道縱橫，坑塘洼淀星羅棋布。解放初期，天津城區水面面積占區總面積的30%左右，發育的縱橫河道及坑塘洼淀相互暢通，有利于城區雨水調蓄，也為城區排瀝創造了條件。后來小海地、樂園一帶被填埋，近幾年又填墊了梅江區，致使現城區水面面積僅為城區面積的10%，河道、洼淀溝通性差，影響到城市的排瀝。

2 防治對策研究

2.1 提高排水標準，加快積水片的改造

天津市排水面積只占市區總面積的60%，排水能力不到2年一遇，設計標準相當低。根據天津市排水規劃，到2020年全市雨污管網覆蓋率達到98%。

天津市2004年改造9個積水片，2005年已完成11個積水片改造。另外，還有20多個積水片即將改造。

2.2 減少暴雨產生的徑流量，加大雨洪水利用力度

既然積水是由于降雨產生的地表徑流過多來不及排走造成的，就可以想辦法采取減少地表徑流的量，把一部分水利用起來，減少排水量，減少排水設施的投資，減少積水，補充地下水，節約自來水，減少污染，一舉多得。

（1）城市建設中非機動車硬地面采用透水結構設計，如停車場、人行道、公園小區甬道等，配合河湖水面、園林綠化，可以使天津城區近130 km2面積接受降雨補給，減少硬地面將近60 km2，涵養地下水，同時減緩市政排瀝壓力。

（2）加大天津雨洪水利用前期研究，推廣利用雨洪水技術，充分利用雨洪水自然資源，把屋頂、道路、廣場等雨水收集起來，用作綠地澆水、沖廁用水等。城市雨洪水資源利用，是從20世紀80年代發展起來的，歐洲、北美以及日本、澳大利亞等國家在雨水利用方面已經取得了良好的效果。澳大利亞昆士蘭州新南威爾士水務協會停車場的屋頂雨水就是經過收集后儲入地面上的3個大型集水桶。雨水經過過濾后在桶里沉淀一下就用于景觀用水和沖洗地面的清潔用水，不需經過化學、生化處理。我國在這方面起步較晚，但政府已經意識到雨水利用的重要性。北京市已與德國合作開展雨洪水利用示范工程研究。天津市也有這方面的成果，有水利科技大廈、梅江居住小區等雨水利用示范工程。天津水利科技大廈集雨面積1 558 m2，建了一個蓄水量為31 m3的蓄水池，2003年 6—10月收集雨水 260 m3，2004年 4—10月收集雨水222 m3，用于沖廁和澆灌綠地。經過分析，2年一遇降雨可就地消納，向市政零排放。梅江小區建有2個蓄水池，加上小區的綠化率高，還有11萬m3的透水地磚，在2003—2004年，雖然有多場雨強度達到10年一遇，但所產生的徑流量卻不大，小區專用的排水泵站沒有啟用過，收集到的雨水用于小區的綠地灌溉。經測算，雨水的利用成本為0.65元/m3，而天津市自來水的價格是 2.9 元/m3，中水的價格為 1.4 元/m3，利用雨水可以節省大量的資金。按替換中水計算，梅江節約費用120萬元；按替換自來水計算，節約費用362萬元。

2.3 盡快實現水務一體化管理

城市一、二級河道與郊縣灌排系統是相溝通的，是城市排瀝出海的通道。城市建設及公路交通建設已打亂了原有的灌排系統，需要重新調整、疏浚拓寬主干排水河道，疏通、聯系所有的河流、湖泊，充分發揮河湖的調蓄作用。同時，盡快實施雨污分流改造工程。

2.4 提高降雨預報精度，作出積水預警預報

利用先進的科技手段，提高暴雨預報的精度，比較準確地預報出降雨范圍、降雨時間、降雨強度，在此基礎上，結合排水工程的工作狀況，預報積水位置、積水深度，通過各種渠道向全社會發出積水預警預報，促使防汛部門、交通部門、公安部門、各企事業單位和個人早作準備。

3 結論

城市暴雨積水問題是我國城市發展中不可回避的現實問題，給人民群眾的生活和生產帶來許多影響，只依靠單打一的排水設施建設是難以很好地解決這一問題的。因此，要采取工程建設、非工程預報調度、雨洪水資源化利用等綜合手段解決城市暴雨積水難題。