系統(tǒng)化提高城市排水能力的思考

劉伯羽 申岳國(guó) 陶西貴

(工程兵學(xué)院，江蘇 徐州 221004)

0 引言

城市排水系統(tǒng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，對(duì)于城市平時(shí)排污、雨時(shí)排澇起著決定性作用。而近年來(lái)，城市排水系統(tǒng)的能力屢屢遭受質(zhì)疑，暴雨來(lái)臨，部分城市便產(chǎn)生內(nèi)澇，給人民的生產(chǎn)生活帶來(lái)不便，給社會(huì)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。因此，提高城市的排水能力成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。本文從影響城市排水能力的因素入手，探討提高城市排水能力的對(duì)策，從而為市政部門提供政策建議。

1 影響城市排水能力的因素

近年來(lái)城市內(nèi)澇呈現(xiàn)發(fā)生范圍廣、積水深度大、滯水時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，這其中不僅僅是目前城市排水管網(wǎng)覆蓋率、設(shè)施排澇能力偏低等問(wèn)題，從更深的層次看，還存在思想觀念落后、城市排水防澇整體思路不清晰，沒(méi)有建立起系統(tǒng)化排水觀念的問(wèn)題。

1.1 城市排水思想觀念轉(zhuǎn)變不夠

1.1.1 對(duì)城市排水的重要性認(rèn)識(shí)不足

城市排水系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)資源排水的重要途徑，不僅要實(shí)現(xiàn)排污水功能，更要肩負(fù)起暴雨時(shí)排澇、保護(hù)環(huán)境的責(zé)任，不能把城市排水系統(tǒng)看作排污通道的單一功能。

1.1.2 地下建設(shè)長(zhǎng)期得不到重視

城市管理者通常較為重視地上建筑的建設(shè)，而對(duì)于地下排水系統(tǒng)，由于其觀賞性不強(qiáng)、檢查工作不能進(jìn)入地下等，往往不夠重視，造成對(duì)于城市排水系統(tǒng)投入低、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低等情況，導(dǎo)致了城市排水系統(tǒng)建設(shè)普遍落后。另一方面，由于地下投資沒(méi)有收益，開發(fā)商視其等于無(wú)償服務(wù)，不愿意加大對(duì)于新建建筑的地下排水系統(tǒng)投資。

1.2 對(duì)城市水系的利用不足

1)城市建設(shè)填占或擠占行洪河道，使江河洪水位升高，使排水困難而增加內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。

2)城市建設(shè)填占河、湖等水體、洼地，使城市水系缺少調(diào)蓄功能。

3)超量開采地下水，造成地面沉降，改變了城市原有的地形態(tài)勢(shì)，內(nèi)澇災(zāi)害嚴(yán)重。

1.3 排水系統(tǒng)排水能力較差

1.3.1 排水系統(tǒng)規(guī)劃水平不高

1)由于歷史的原因，城市排水系統(tǒng)規(guī)劃存在著設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、深設(shè)深度淺、新建城區(qū)規(guī)劃與老城區(qū)規(guī)劃不銜接等問(wèn)題。而老城區(qū)建筑密集，排水系統(tǒng)很難大幅度提升。城市的迅速拆遷、重建與擴(kuò)張，但地下排水系統(tǒng)建設(shè)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于城市建設(shè)速度。

2)由于地下存在電信、熱力、給水、排水多種管道，且電信等管道多屬于后建工程，導(dǎo)致地下管道交錯(cuò)鋪設(shè)，地下空間不斷被占據(jù)，各種管道排列錯(cuò)綜復(fù)雜，排水系統(tǒng)升級(jí)困難。

3)排水系統(tǒng)受水量最大時(shí)，即為城市遭受暴雨襲擊時(shí)。以往沒(méi)有統(tǒng)籌好排水防澇問(wèn)題規(guī)劃排水系統(tǒng)，也是導(dǎo)致了排水系統(tǒng)規(guī)劃水平不高的原因之一。

1.3.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低

由于原蘇聯(lián)地處高寒干燥地區(qū)，所以其城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低。新中國(guó)排水系統(tǒng)建設(shè)沿襲了原蘇聯(lián)的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)多為“半年一遇”到“3年一遇”，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到暴雨時(shí)的排水要求。相比之下，巴黎的標(biāo)準(zhǔn)是5年一遇，東京為5年～10年一遇，紐約則是10年～15年一遇，這些國(guó)外城市因暴雨而發(fā)生內(nèi)澇的幾率小很多。

1.3.3 立法工作滯后

目前城市排水方面還沒(méi)有一個(gè)全國(guó)性的法規(guī)，地方性法規(guī)也很少，使城市排水系統(tǒng)的管理和改革無(wú)法可依。

1.3.4 排水管道斷面沉積物過(guò)多

部分城市排水管道內(nèi)沉積物過(guò)多，有的甚至占到管道直徑的50%以上;更重要的是，這些沉積物會(huì)對(duì)管道中水造成二次污染;且多數(shù)管道為鋼筋混凝土管，內(nèi)壁粗糙，對(duì)水流的阻力很大，導(dǎo)致排水管道中的沉積物增多，減少了排水管道的過(guò)流斷面。

1.4 地面滲水能力差

由于城市化進(jìn)程加快，各類建筑物和道路使用混凝土較多，地表層大面積硬化，導(dǎo)致城市絕大多數(shù)面積不透水，影響了城市地面的滲水能力，從側(cè)面上加重了城市排水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，暴雨時(shí)節(jié)城市易發(fā)生洪澇。同時(shí)，城市部分景觀，由于觀賞性強(qiáng)，修建地點(diǎn)較高，使本來(lái)透水性極強(qiáng)的地點(diǎn)，因不積水而沒(méi)有起到引導(dǎo)雨水下滲的作用。

1.5 計(jì)算機(jī)輔助決策管理系統(tǒng)發(fā)揮作用不夠

要加強(qiáng)城市排水能力，必然要對(duì)所受水量的徑流過(guò)程有更深入的認(rèn)識(shí)、準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)和模擬，以及對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。國(guó)外開發(fā)了用于此類較多的計(jì)算機(jī)輔助決策管理系統(tǒng)，如英國(guó)的沃林福特程序、美國(guó)的暴雨模型等。我國(guó)對(duì)此類程序、模型研發(fā)還不夠充足，也是導(dǎo)致排水能力不足的因素之一。

2 系統(tǒng)化提高城市排水能力的對(duì)策

我國(guó)城市排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期較小，而如果把城市排水系統(tǒng)提高到10年～50年一遇，在經(jīng)濟(jì)上并不合算，但當(dāng)城市雨水排水系統(tǒng)遇到重現(xiàn)期較大的暴雨時(shí)，就會(huì)超過(guò)城市排水系統(tǒng)的負(fù)荷。所以并不能單純依靠提高改進(jìn)排水系統(tǒng)解決問(wèn)題，而是要綜合多種解決方案采用系統(tǒng)化的思路提高城市的排水能力。

2.1 以系統(tǒng)化思路建設(shè)生態(tài)城市

放棄“重地上，不重視地下”的功利化建設(shè)思路，建立系統(tǒng)化建設(shè)“生態(tài)城市”的觀念，統(tǒng)籌城市水系、城市綠化、排水系統(tǒng)的發(fā)展，走排水系統(tǒng)和利用自然條件下滲(滯水)的系統(tǒng)化解決城市內(nèi)澇問(wèn)題的路子，并利用計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)提高城市排水體系運(yùn)作的精確度與時(shí)效性。

2.2 充分利用城市水系

1)加強(qiáng)市區(qū)行洪河道的規(guī)劃和管理，立法嚴(yán)禁侵占和填塞城市水系。

2)保護(hù)市區(qū)湖池洼地以調(diào)蓄暴雨洪水，減少內(nèi)澇災(zāi)害。

3)保護(hù)古城原有水系，使它繼續(xù)發(fā)揮調(diào)洪排澇作用。

2.3 提高排水系統(tǒng)的排水能力

2.3.1 提高排水系統(tǒng)規(guī)劃水平

1)依據(jù)系統(tǒng)化思路，統(tǒng)籌城市水系、城市綠化、排水系統(tǒng)的總體規(guī)劃，從整體上提高城市的排水能力;

2)統(tǒng)籌城市地面以下多種管道的整體規(guī)劃，使各種管道各行其道，有其各自規(guī)定的埋藏深度，預(yù)先規(guī)劃所有管道鋪設(shè)圖紙，便于排水管道維護(hù)升級(jí)改造;

3)在規(guī)劃中應(yīng)當(dāng)統(tǒng)籌地上和地下的規(guī)劃工作，使其同步建設(shè)，同步使用，同步改造;

4)統(tǒng)籌排水與防澇問(wèn)題，規(guī)劃地下雨水調(diào)蓄水庫(kù)、地表多功能雨水調(diào)蓄設(shè)施;

5)加大基礎(chǔ)設(shè)施投入，特別是增加排水系統(tǒng)的勘查、規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工的投入。

2.3.2 提高排水管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

1)根據(jù)城市的重要性和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，盡可能采用排水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的上限;

2)優(yōu)化確定適合城市具體條件的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期。由于提高排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)使政府相關(guān)投入大幅增加，政府和設(shè)計(jì)部門通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化計(jì)算，確定適合城市具體條件的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期，實(shí)現(xiàn)城市建設(shè)和管理效益及效率最大化。

2.3.3 加強(qiáng)立法管理

1)應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)立法和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定和完善，依法推進(jìn)行業(yè)改革和加強(qiáng)市場(chǎng)監(jiān)管;

2)要研究新形勢(shì)下的城市水管理法規(guī)體系，加快城市排水包括污水處理方面的立法步伐，加強(qiáng)排水系統(tǒng)建設(shè)的制度支撐。特別是出臺(tái)與開發(fā)土地徑流系數(shù)控有關(guān)的法規(guī)，強(qiáng)制性約束增加地面的透水面積;

3)嚴(yán)格執(zhí)行排水系統(tǒng)的規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工等標(biāo)準(zhǔn);4)對(duì)于城市內(nèi)澇實(shí)施階段性問(wèn)責(zé)制度。

2.3.4 加強(qiáng)排水系統(tǒng)管理和管道養(yǎng)護(hù)水平，防止淤積

加強(qiáng)溝道的清洗，清除溝道中的沉積物;加強(qiáng)對(duì)溝道的經(jīng)常性檢查，并對(duì)溝道檢查中發(fā)現(xiàn)有損壞的部分，采取措施修復(fù);研發(fā)新型管道養(yǎng)護(hù)裝備，推進(jìn)采用高壓沖洗法、管道水清洗法進(jìn)行管道清淤。

2.3.5 建設(shè)地下水庫(kù)和深層隧道調(diào)蓄雨水

在排水系統(tǒng)中增建地下水庫(kù)和深層隧道，暴雨時(shí)節(jié)可通過(guò)中小河流的溢洪口、城市易發(fā)內(nèi)澇低洼處排水管、屋頂攔蓄雨水等途徑將雨水存入地下水庫(kù)，暴雨過(guò)后再利用水泵提升后用作綠化、洗車等其他用途，以達(dá)到“資源型排水”的目的。

2.4 增加城市的透水面積

2.4.1 鋪設(shè)透水地面

城市地面應(yīng)大量采用透水磚材為鋪地材料，如采用高承載無(wú)砂混凝土、孔型磚、礫石磚、透水磚、網(wǎng)格磚、磚塊或石塊留縫式鋪地等。透水地面能過(guò)濾地表污染物，凈化水質(zhì)，讓雨水直接補(bǔ)充地下水。因此應(yīng)力爭(zhēng)使城市透水地面的比例要求最低為60%，理想為80%以上，以確保防澇效果和地下水位不下降。

2.4.2 研發(fā)推廣可滲水的路面材料

排水瀝青混凝土路面孔隙率較大，一般為15%～25%，路面表面雨水能夠及時(shí)排干，同時(shí)可以起到吸收噪聲、增加摩擦、高溫抗車轍的作用。在城市建設(shè)中應(yīng)放棄瀝青、水泥等傳統(tǒng)的路面材料，研發(fā)推廣排水瀝青路面等滲水率較強(qiáng)的路面材料。

2.4.3 建設(shè)多功能雨水調(diào)蓄設(shè)施

1)放棄景觀以觀賞性為主的建設(shè)理念，規(guī)劃好人工綠地和路邊滲水溝，降低綠地高程，使其低于路面，使雨水自行流入“分洪區(qū)”，盡最大可能依靠野生植物的強(qiáng)大根系將水輸送入地。2)將雨水調(diào)蓄設(shè)施建成停車場(chǎng)、網(wǎng)球場(chǎng)、兒童游樂(lè)場(chǎng)和市民休閑鍛煉場(chǎng)所等，這些場(chǎng)所底部一般采用滲水材料，當(dāng)暴雨來(lái)臨時(shí)貯存其中，并作為一種滲透塘，暴雨過(guò)后繼續(xù)下滲或外排。該設(shè)施多數(shù)時(shí)間處于無(wú)水狀態(tài)，可以用作多功能場(chǎng)所。

2.4.4 推廣“屋頂海綿”

實(shí)施屋頂綠化工程，建立空中花園式的“屋頂海綿”，以減緩雨水進(jìn)入地表的速度。

2.5 加強(qiáng)計(jì)算機(jī)輔助決策管理系統(tǒng)作用

1)研發(fā)城市污水、暴雨雨水管理系統(tǒng)。該軟件應(yīng)具有以下特點(diǎn):具備三維城市地理仿真模型;能夠模擬污水、雨水的徑流方向，預(yù)測(cè)排水管道充盈度及產(chǎn)生內(nèi)澇地區(qū);能夠依據(jù)降雨量，計(jì)算預(yù)測(cè)內(nèi)澇地區(qū)的水量;能夠輔助決策排水調(diào)度問(wèn)題。

2)研發(fā)排水系統(tǒng)管理系統(tǒng)，對(duì)排水系統(tǒng)實(shí)施實(shí)時(shí)控制。通過(guò)優(yōu)化選擇得出城內(nèi)能夠計(jì)算出排水系統(tǒng)流量的控制點(diǎn)，通過(guò)傳感器采集這些點(diǎn)的流量、流速等數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳輸至中心計(jì)算機(jī);再通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算得出排水系統(tǒng)調(diào)度最佳方案，再通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備將中心計(jì)算機(jī)指令傳至堰、閘閥、水泵等設(shè)備，以達(dá)對(duì)管道中的富余流量實(shí)施調(diào)度的目的。

3)加強(qiáng)排水系統(tǒng)的信息化建設(shè)。包括控制點(diǎn)傳感器、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、流量調(diào)節(jié)裝置控制器、中心計(jì)算機(jī)等。

3 結(jié)語(yǔ)

提高城市的排水能力是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，因此要采取系統(tǒng)化的思路來(lái)解決該問(wèn)題。首先要建立系統(tǒng)化建設(shè)“生態(tài)城市”的觀念;其次是制定系統(tǒng)化的規(guī)劃，多方面、多角度統(tǒng)籌制定城市排水方案;再次是加強(qiáng)規(guī)范化施工與高效的管理，增強(qiáng)計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)在城市排水管理中的作用。

［1］吳慶洲.古代經(jīng)驗(yàn)對(duì)城市防澇的啟示［J］.災(zāi)害學(xué)，2012(7)：111-115.

［2］李 皓.城市減少內(nèi)澇的4種方法［J］.科技潮，2011(8)：91-93.

［3］李 靜.北京市80%排水管道患上腸梗阻［N］.中華建筑報(bào)，2009-12-15(3).

［4］孔凡銘.排水溝道系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)［J］.中國(guó)給水排水，2006(10)：93-96.

［5］車 伍，張 燕，李俊奇，等.城市雨洪多功能調(diào)蓄技術(shù)［J］.給水排水，2005，31(9)：25-29.

［6］朱升偉，傅 娜.淺談城市排水與積水治理［J］.山西建筑， 2011，37(11)：126-127.