城市內澇防治工程設計探討

1 引言

近年來， 內澇問題多發， 給許多城市造成了生命財產損失。 隨著城市的建設發展，地表徑流系數、洪峰數量都在發生變化[1]。一些地區城市原有的排水管網已不能滿足雨水排放需求，引發城市內澇問題的出現，影響了城市交通和居民生活，甚至造成巨大的經濟損失。 解決城市內澇問題，必須結合當地實際情況，分析內澇成因，因地制宜，提出針對性的解決方案。本文以青島市某片區為例，對內澇形成的原因進行了分析，提出了工程設計方案，并對存在的問題進行了探討。

2 項目概況

完善前期調查資料，合理分析匯水區域及雨污合流狀況，是確定合理設計方案的前提。 對發生內澇區域的雨水分布情況進行全面調研，以確保設計時能根據排水量的實際情況，對排水管道和降雨量進行合理地分析，做好排水管道的設計工作。

青島市某片區位于中心城區，片區匯水區域約21 hm2。 周邊有幼兒園、中學及多個居民小區，片區內部路兩端高，中間低，形成地勢低點。 雨天在幼兒園、中學和居民小區門口出現積水點，甚至發生雨水倒灌入戶，嚴重影響居民出行和生活。兩側小區建設年代較早， 部分已進行老舊小區及雨污水分流改造。 但片區現狀雨水主管網因維護不及時，淤堵嚴重，排水能力大大降低。

3 內澇成因分析

3.1 片區排水分析

分析內澇產生的原因需對整個片區排水系統進行分析。本工程匯水范圍為路面以及道路兩側地塊內的雨水， 匯水面積約為21 hm2。

片區西側路、南側路、東側路地面標高均高于片區內各地塊約2~3 m，雨水無法沿東西南三側分流。 片區內部路一的點A 處為整個片區最低點，雨水沿個方向匯集到此，再向北穿越地塊a、居民小區b，匯入北側路現狀雨水渠。 點A 處“逢雨必淹”，嚴重影響居民生活。 匯水區域圖如圖1 所示。

圖1 匯水區域圖

片區現狀雨水主管網建于2013 年，片區內部路一雨水管管徑DN800，地塊a 內雨水管管徑DN800，居民小區b 內雨水渠尺寸1 800 mm×1 800 mm。

經現場勘察，片區西側路、南側路的現狀雨水渠渠底標高均高于A 點處現狀雨水管底2~3 m。 因此，北側是片區雨水的唯一出路。 地塊a 正在開發建設， 為市政管線預留了3.5 m×2.5 m 的通道。 借此時機，對穿越地塊a 的管線進行改造，對居民小區b 內雨水渠進行清淤，以期緩解A 點內澇問題。

3.2 內澇成因分析

城市內澇的產生主要有以下幾個方面的原因： 管網排水能力不夠；維護不及時導致淤積嚴重；匯水面積增加，徑流系數增大；城市規劃引領不到位，缺少大排水系統構建的思維；全球氣候變暖導致短時極端強降雨頻發、峰值流量加大等。

3.2.1 現有管網設計標準過低

傳統的城市開發模式，只是盲目地擴大城市面積，增加了硬化路面及屋面，導致硬化區域雨水下滲量銳減、加快了洪峰的到來，增大了排水設施的負擔[2]。 現有排水管網大多已建成多年，隨著城市的發展，原設計標準已不能滿足排水需求，因此，在地勢低洼地區出現了內澇問題。

本工程地塊a 內原雨水管設計重現期不滿3 年， 且采取了降雨歷時折減系數2。近年來，片區建設發展，地面硬化面積不斷增多，綠地面積受到影響，雨水吸納能力降低，導致地面徑流系數不斷增加。

隨著城市人口的增長，青島已列入超大城市，本項目原有排水設施設計標準過低， 已不能滿足現行GB 50014—2021《室外排水設計標準》[3]的要求。

3.2.2 維護管理相對滯后

原排水系統在使用過程中出現垃圾積累，清淤不及時。 道路及其他市政管線施工改造的過程中， 也會對原有的排水管網產生破壞。 維護管理相對滯后，造成管網淤積堵塞或破損，影響排水能力。 本工程地塊a 及居民小區b 內雨水管渠都存在淤積嚴重的問題。 道路現狀雨水口淤積嚴重，收水能力大大降低。

3.2.3 客水匯入

產生內澇的區域均為地勢低點， 設計匯水區域內雨水易在此匯集。 然而，周邊區域未收納的雨水也會匯集到此，進一步加劇內澇問題。 因此，客水的匯入無疑增大了匯水面積，從而導致了內澇問題的產生。

以本項目為例，片區東西南三面地勢高，強降雨時，周邊道路未及時收納的雨水會沿片區內部路匯集到A 點， 加劇了A 點的內澇問題。

3.2.4 規劃引領不到位

本工程片區內部路一規劃雨水從A 點分別向西、 南兩側匯集，但由于片區內部路一南側居民小區地勢低，道路進行改造時，并未抬高A 處標高，雨水無法向兩側分流，造成積水。因此，規劃的引領不到位，也是造成內澇的原因之一。

城市社區排水系統規劃缺乏整體性， 造成了地勢相對較低地區的排水困難，引發內澇問題。 因此，相關部門在進行排水規劃編制時，需在考慮道路建設的同時，解決排水出路。 經評審、審批確定后的規劃應嚴格執行落實，執行過程中及時對規劃中存在的問題進行糾偏，確保規劃的有效性[4]。

4 內澇防治工程設計方案探討

由于各地區實際情況存在差異， 內澇防治工程設計需要解決的問題不同。 設計中應因地制宜，“一事一議”，制訂合理有效的設計方案。

4.1 源頭減排

內澇的防治首先要增強雨洪控制利用的意識， 實現從源頭減排。

4.1.1 基于海綿城市理念的改造

對周邊老舊小區及道路改造時融入海綿城市理念， 利用透水鋪裝、雨水花園、調蓄模塊等措施減少徑流量，延緩洪峰時間。 建議增加周邊地塊改造時的海綿指標要求，降低排澇壓力的同時，踐行低影響開發（LID）理念，加強雨水綜合利用，通過海綿城市的建設從源頭上緩解片區內澇問題。

根據《青島市海綿城市專項規劃》（2016—2030 年），該片區位于青島市海綿城市建設排水分區10， 年徑流總量控制率為72%， 對應的設計降雨量為24.9 mm，SS 削減率為51%，內澇防治標準按50 年一遇考慮。 目前該片區的年徑流總量控制率僅為56.2%，距離海綿控制指標有很大的差距，在進行片區改造時， 可采用下凹式綠地和透水鋪裝以及調蓄結合的措施實現海綿控制指標。

4.1.2 各片區協調，減少客水匯入

內澇防治不是一個片區的問題，需各片區統籌協調，在進行片區改造時充分考慮排水問題，增加雨水收集能力，減少客水匯入，避免增加內澇風險。

本工程周邊片區目前年徑流總量控制率也不滿足海綿城市控制標準， 在降雨量較大時， 雨水管網不能及時將雨水排出， 造成雨水匯入到本片區， 進一步加劇了本片區的內澇問題。 本工程設計時考慮客水匯入，將匯水面積提升至25 hm2，增大設計管網排水能力， 并建議對周邊片區提出老舊小區及道路改造時增加收水能力的要求。

4.2 提升管網排水能力

青島市區暴雨強度公式：

式中，i 為暴雨強度，mm/min；P 為設計暴雨重現期，a；t 為降雨歷時，min。

4.2.1 提高設計重現期

根據GB 50014—2021《室外排水設計標準》，該片區位于超大城市中心城區重要地區，設計重現期取5~10 年，取消降雨歷時折減系數。 鑒于該片區已出現多個積水點，本設計取10 年。 提高設計重現期，以提高設計管網排水能力。

4.2.2 提升管網排水能力

原管網排水能力不夠是造成內澇的主要原因， 提升管網排水能力是內澇區域改造的關鍵所在。

本工程片區北側是排水的唯一出路， 對穿越地塊a 的管線進行改造。在地塊開發預留的市政管線通道內，敷設1800mm×1 500 mm 雨水暗渠代替原DN800 雨水管， 大大增加排水能力。 為防止暗渠在地塊a 內發生倒灌，設計采用混凝土現澆一體渠，在拐彎處設計檢查井筒。 雨水暗渠較原設計雨水管大大增加了過流面積，起到了緩沖作用，可大大緩解積水問題。

本設計對原有雨水口進行改造， 在片區內部路主要積水點最低處增設六箅和十箅偏溝式雨水口，用以收集路面雨水，增大收水能力，減少路面積水。

4.2.3 雨水分流

在現有排水管網無法改造， 或改造后仍無法達到設計排水能力時，可考慮其他排水出路，進行雨水分流。

本工程設計雨水渠能滿足設計排水需求，但保險起見，設計沿地塊a 東側新增一條DN1 000 雨水管，進行雨水分流，增加排水能力。設計雨水管接自片區內部路一，初級中學西南角處，沿地塊a 紅線向北，再向西，與設計1 800 mm×1 500 mm雨水渠共同接入居民小區b 內現狀雨水渠。 雙出路的排水設計能大大緩解片區積水問題。

4.2.4 下游清淤

排水工程改造是系統工程， 僅對本段管線進行改造不能徹底解決內澇問題。 本工程下游居民小區b 內現狀1 800 mm×1 800 mm 雨水渠淤積嚴重， 對下游250 m 雨水渠進行清淤，清淤量約165 m3，保證排水順暢。 對沿途雨水檢查井進行維護加固，安排專人定期進行管渠清淤，保證管網的正常運行。

4.2.5 設計中的其他問題

本工程穿越正在開發的地塊， 為避免地塊建設影響市政管網的運行，設計了臨時管工程，正式管投入使用后，廢除臨時管。

工程設計終點為居民小區b 內現狀管網， 施工時需論證對小區內現有建筑物的影響，采取鋼板樁加固等保護措施。 屬危重大工程的分項需經專家論證后實施。

經勘探，本工程地下水位埋深1.0~2.3 m，施工過程要有合理的降水方案。 根據巖土勘測報告，設計管渠位于淤泥質黏土層，地基承載力約90 kPa，需對管底下80 cm 進行石渣換填；管底基礎以上采用風化砂回填。 管道回填的技術要求及回填土壓實度應滿足GB 50268—2008《給排水管道工程施工及驗收規范》的規定。

施工前應對開挖范圍內現狀苗木進行假植， 施工完成后按原點位恢復種植。

對施工可能影響到的現狀燃氣管線和通信管線進行遷改，對開挖基坑可能影響到的現狀給水管線進行保護。

4.3 加強維護

管網建設的好壞關系到整個系統的排水能力， 而管網的維護管理更影響雨水的及時排出。 做好排水管渠的優化設計，采用可靠耐久的鋼筋混凝土管材。 重視排水系統的管理維護，及時進行管渠清淤，保障排水能力。

5 結語