城市內澇成因及排水體系全過程改進方向探討

蘇娜

（偉信（天津）工程咨詢有限公司，天津300381）

1 引言

近年來，隨著我國城市化進程的不斷加快，傳統型城市開發模式的弊端不斷顯現，內澇災害頻發，許多地區都出現了小雨積水、大雨看海的現象。究其原因，硬化面積增大、雨水排水設施設計標準過低、傳統型雨水快排模式、排水體系上下游未進行有效銜接、設計方法落后、管理體制不到位等，這些都使得城市內澇現象加劇。

2 內澇成因分析之產流起端

傳統型的城市開發模式，只是盲目地擴大城市面積，硬化路面及屋面比比皆是，河湖溝渠被侵占，這就改變了自然水文環境，在硬化區域雨水下滲量銳減、地表徑流基本通過區域雨水口收集后快排，增大了下游設施的負擔。解決問題的第一步即需從源頭減排，充分運用海綿城市與低影響開發的相關理念，利用大面積下凹綠地、綠色屋頂、透水鋪裝等的建設，增強場地透水與蓄水能力，在產流起端將進行城市化開發的場地水文條件盡量還原至開發前水平，從源頭削減地表徑流量，降低內澇風險，同時還能產生水質凈化、水資源利用、氣候調節等多重協同效益。

3 內澇成因分析之匯流中端

傳統型的市政雨水管網（或雨污合流）系統，主要包括雨水收水設施、雨水管網、雨水泵站等。我國許多城鎮早期的雨水管網重現期多為0.5～3年一遇不等，其中，很多城鎮實際實施的管網以0.5～1年一遇居多，再加之長期的運營管理不到位，管網淤積堵塞、雨水口失效等導致排水管網的實際通行能力比設計值更低。并且舊版《室外排水設計規范》中，管渠的降雨歷時計算折減系數為暗管2，明渠1.2，而許多發達國家在計算時不設該系數，因此，這無形中又進一步降低了雨水管渠的排水能力。在新版的室外排水設計規范中，雨水管網的設計重現期有了不同程度的提高，即使最小規模的小城鎮非中心城區的設計重現期也提高至不低于2年一遇的水平，并降雨歷時計算中取消了折減系數[1]。這就從規范層面上對管網設計標準進行了強制性的約束，以縮短與發達國家排水體系的差距。各城市新建區與改造區在進行新一輪的規劃設計時，即會從早期開始制定績效底線，同時再結合其他一系列設計與管理手段，將排水系統的排蓄能力進一步提升。

4 內澇成因分析之泄流末端

在暴雨選樣方面，河道排澇采用的是年最大值法，排水管網采用的是年多個樣法。由于獲取樣本的不同，導致對于相同量級的暴雨，市政與水利得到的經驗頻率和重現期各不相同，城市雨水管網排水與河道排澇的計算流量亦不同。

在計算方式上，我國傳統的雨水管渠計算方法采用恒定均勻流推理公式。而水系水利計算方法通常采用降雨徑流相關法、初損后損法、平均損失率法和下滲曲線扣損法等[2]。兩種匯流的計算方式也存在諸多差異之處，譬如管網推理公式中徑流系數的取值是定值，不隨重現期變化；而水利計算的扣損法在計算凈雨過程時徑流系數隨重現期變化。管網與水系上下游設計排蓄能力的不匹配，易導致大管小河雨水滯留或者小管大河資源浪費的情況出現。

在管理制度方面，我國通常是排水管網由市政排水部門管轄，而河湖水系通常由水利防汛等部門管轄。兩部門間缺乏有效溝通，也未建立智慧型資源共享模式，這就造成了由于訊息不對稱而降低排水效率的現況。譬如，某些地區管網排水能力充足，但下游水系雨季前未提前清騰或降雨中排澇泵站未及時開啟，造成河道水位過高而對管網產生頂托作用，導致市政管網的雨水不能順利排出。

5 改進方向探討之政策完善、多規合一

海綿城市、市政排水管網、防洪排澇、場地豎向、生態水系等多方面內容就目前的規劃編制體系而言，均屬于城市總規層面下并行的多個專項規劃內容。這就使得各專項規劃的內容產生了交叉，但交叉層面的歸屬與深度又不夠明確。因此，國家及各地方在后續階段應從政策法規制定方面入手，明確規劃方向是多規合一，亦或由某一專業牽頭引領，在各自專業領域精確設計的前提下，制定交叉領域的設計范圍及深度。并且地方政府在進行各專項的統籌工作時，做到明確編制的先后順序并加強專項間的溝通協調，在運營階段亦促進各管理部門深度合作，真正做到協作統一和融會貫通。

6 改進方向探討之設計手段革新

傳統的雨水計算方法操作簡便且對基礎數據要求較低，因而應用多年。但由于其僅就某系列樣本的峰值進行負荷估算且公式本身具有一定的局限性，因而誤差較大且缺乏應對不同雨情的實況分析。國外多國，早在多年前便開始應用模型對市政雨水管網進行模擬設計。隨著應用的不斷推廣軟件也日趨完善與人性化，SWMM、INFOWORKS、MIKE等模型層出不窮。該類模型通常具備降雨、產流、匯流、管網水動力等一系列模塊，涵蓋了多個設計環節。由于模型具備二維、三維形態，可進行動態模擬，因此，能更加準確地反映出在不同空間與時間分布下，非恒定管網流態。在海綿城市方面，SWMM等模型可在匯流區域設置LID設施，并對設施的滲透、蒸發、積水深度、進出水方向、規模及位置等進行設置后，可更真實地模擬徑流流態等，將灰綠設施更有機地結合在一起。在水系排澇方面，INFOWORKS、MIKE等模型均有相應的模塊用以對河流水系進行動態模擬，并利用排水管網與LID設施相應模塊的介入，實現排水全過程的無縫銜接[2]。

7 結語

我國經濟的不斷發展、國民需求的日益增長，均促使著我國包括排水在內的基礎設施建設的轉型與創新。國家及地方均應積極推進排水體系全過程的相關政策及規范的完善與實施。海綿城市、市政排水管網、河湖水系等各類與城市排水相關的環節，均應向著相互協調與融合的方向發展。隨著設計手段不斷更新、模型模擬持續介入、管理團隊日益精進，我國將切實轉變內澇現狀，向營造良好城市水環境的方向不斷邁進。