大中型海綿城市內澇防治策略研究

蔣嘉慧

(廣東鼎綠建筑科技有限公司，廣州 510000)

0 引 言

我國城市大多存在旱澇并存且內澇頻發(fā)的災害隱患。城市內澇災害的發(fā)生并不只是單純意義上的被雨水所淹沒，其本質為城市日益增加的擴建與落后的排水系統(tǒng)不相匹配的直接結果，城市內澇的發(fā)生是城市發(fā)展阻礙了良性水文循環(huán)的直觀結果。城市治水問題是國內外重點關注的問題，對此的研究集中表現(xiàn)為城市雨洪管理。目前，關于內澇現(xiàn)象的研究出現(xiàn)了新的研究熱點，即內澇防治。我國關于此方面的研究最早始于2000年，根據(jù)知網(wǎng)系統(tǒng)相關論文數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，2021年，我國以內澇防治為主題的論文數(shù)目出現(xiàn)最高值。內澇災害的發(fā)生在產(chǎn)生人員傷害的同時也給城市和國家發(fā)展帶來了巨大的經(jīng)濟損失。

基于內澇現(xiàn)象對國家和社會發(fā)展帶來的不良影響，我國采取了不同的應對措施，海綿城市由此提出。其可幫助城市恢復自身調節(jié)能力，城市的海綿體是存在的，但由于城市后期的不合理建設和規(guī)劃，致使其海綿體消失。海綿城市是指應樹立建設規(guī)劃觀念，避免城市海綿體的消失，保護城市的自身調節(jié)能力。

1 城市內澇治理存在的問題

城市原有的水文循環(huán)因雨水管道的設計而被打破，城市的徑流排放量日益增加，傳統(tǒng)排水管單位面積空間中的雨水量增大，直接導致了排水管暴雨負荷的增加，嚴重影響了雨水水質。排水管道中的雨水流速較地表流速有所增加，直接導致雨水中的污染物無法在排水管中自然沉淀，進一步加大了對受納水體的污染。

1.1 系統(tǒng)改造難度大、花費高

我國雨水排放標準相對較低，在低排放標準之下城市排水管道的堵塞現(xiàn)象十分明顯。據(jù)相關調查數(shù)據(jù)結果表明，廣州超過80%以上的雨水管道中存有不同程度沉積物堆積，50%以上的雨水管道中沉積物厚度超出管道直徑的10%，部分雨水管道中沉積物的厚度甚至超出管道直徑的65%，沉積物在雨水管道中的堆積極大地影響了城市排水系統(tǒng)的正常功能。

我國城市管道系統(tǒng)一般設計于地表以下，且多集中于城市的老城區(qū)。老城區(qū)的建筑密度相對較高，在改動城市管道系統(tǒng)時改造難度較大，需耗費的資金也較高，且改造活動會影響老城區(qū)的交通和日常生活。高密度的建筑使得城市地下管道的擴容工程受到極大的限制，對于城市建設較為集中的區(qū)域來說，在短時間內提高管道的排水標準以降低城市內澇災害的風險面臨著巨大的時間、空間及經(jīng)濟阻礙。

1.2 部門管理不協(xié)調，存在技術銜接問題

我國在城市雨洪問題管理方面各部門之間的協(xié)調存有較大漏洞，并沒有做到積極溝通和合作，直接導致城市雨洪管理無法落實，這進一步加劇了城市環(huán)境的惡化。為了保護城市環(huán)境，城市排水系統(tǒng)與雨水系統(tǒng)應相互協(xié)調、合作，但各部門管理相對較為分散，只注重于對眼前系統(tǒng)的規(guī)劃，而沒有加入對長遠系統(tǒng)的思考。對于城市的改建和擴建，政府的關注點往往集中于地上，對于地下民生設施的設計不全面。

我國城市發(fā)展速度日益加快，但對于地下排水管道系統(tǒng)的設計和規(guī)劃相對滯后。城市排水管道系統(tǒng)大多采用合流制，雨水管道與污水管道相互錯接，較低的排水管道設計標準無法滿足城市正常的排水需求。城市排水管道缺乏及時的維修，過多的沉積物阻礙了雨水和污水的排出。城市排洪管道與排水系統(tǒng)的銜接問題日益突出，各類管道問題層出不窮，嚴重影響了城市的排水系統(tǒng)。

1.3 地下設施規(guī)劃基礎資料不足

以上海為例，自20世紀70年代以來，路網(wǎng)建設成為城市建設重點，但也增加了城市地下空間的復雜性。政府和公眾對于城市地下空間的建設狀況無法做出明確的判斷。城市的地下設施包括雨水系統(tǒng)、污水系統(tǒng)、自來水系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等。就城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)而言，其排水管網(wǎng)長度約為4000km，城市建設規(guī)劃與實際建設之間不匹配，直接導致了城市地下城圖譜無法繪制。據(jù)不完全數(shù)據(jù)顯示，我國超出70%的城市缺乏相應的基礎性城建檔案資料，進一步加大了我國城市地下排水系統(tǒng)的改造難度。

2 傳統(tǒng)排水系統(tǒng)建設存在的問題

2.1 各部門間管理體系滯后，合作不暢

城市建設過程中，建設部門之間不合作、不溝通，嚴重影響了城市整體規(guī)劃的協(xié)調性，這是我國城市內澇災害風險存在的關鍵原因。

城市規(guī)劃建設中對水資源管理較為分散，這在一定程度上限制了對水資源的充分利用。承擔城市雨洪管理的責任部門諸多，但各部門之間缺乏應有的溝通和合作，限制了雨水調蓄的技術銜接。

雨洪管理系統(tǒng)是一個較為復雜的系統(tǒng)，該系統(tǒng)下設多個子系統(tǒng)，但各大子系統(tǒng)之間缺乏協(xié)調合作。負責我國城市防洪管理的部門主要為水利部門，市政部門則主要負責城市排澇工作，城建部門負責對城市水空間的規(guī)劃和設計，園林部門負責城市景觀的設計，環(huán)保部門負責城市環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)保護，而這些部門的工作相互獨立，銜接不暢。

2.2 技術方面受限

城市建設對土地的利用模式較為單一，這是造成城市硬化面積過大的主要原因，直接導致了城市雨水徑流系數(shù)增大。城市建設只加入了對灰色基礎設施的構建，而沒有加入對綠色基礎設施的思考，各專業(yè)技術交流缺乏，在一定程度上破壞了城市水文循環(huán)。城市內澇現(xiàn)象頻發(fā)，因此城市建設采用了不同的調蓄設施規(guī)劃，但各大設施的設計相對獨立，無法實現(xiàn)多目標控制，只能實現(xiàn)對局部雨水流量過大的控制。僅靠改造管網(wǎng)無法解決城市雨洪問題，城市建設者未恢復城市自然系統(tǒng)，只采取了開放各類廢水渠道的措施，這在一定程度上緩解了城市內澇現(xiàn)象，但僅僅是將地下設施轉變?yōu)榈厣显O施，無法從本質上解決城市內澇災害。城市建設中，各部門的管理會在不同程度上影響城市自然水循環(huán)系統(tǒng)，建設海綿城市必須建立在城市建設各部門的合作管理基礎之上。

2.3 綠色基礎設施建設不完善

現(xiàn)代城市雨洪管理模式多為對雨水和污水的轉移，其管理模式的落后決定了城市雨洪問題的頻發(fā)，被轉移的雨水和污水并沒有得到有效處理。傳統(tǒng)城市建設模式下，管理理念以“快排”為主，城市排水基礎設施多為灰色排水基礎設施，雨水基礎設施的不合理及居民對于水資源的不充分利用是造成城市內澇災害風險的一大原因。除此之外，城市中的綠地并沒有發(fā)揮其調蓄雨洪的能力，城市中的綠地僅發(fā)揮了其維持植物健康生長的作用，盡管不少公園綠地中設有造景水體，但這類設施并沒有實現(xiàn)對雨水的充分利用，無法為城市的排水系統(tǒng)增添動力。

3 海綿城市雨洪管理的優(yōu)化策略

我國城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)的設計多為灰色基礎設施，在這種排水系統(tǒng)下，城市綠地對于緩解城市內澇災害所發(fā)揮的作用相對較小。但一定規(guī)模的綠地可在較高程度上減少地表徑流的產(chǎn)生，可將綠地作為有效調蓄徑流的一個關鍵因素，在一定程度上緩解城市面臨的雨洪壓力。下墊面的變化直接造成了地表徑流的增加，最終導致城市內澇。與城市的其他組成要素相比，綠地對應的徑流系數(shù)低，綠地規(guī)模越大，徑流量將越低，可在有效緩解城市內澇風險的同時改善城市的水文循環(huán)。

3.1 加強系統(tǒng)的彈性控制

與其他管理模式不同，城市雨洪管理并不是一個靜態(tài)過程。海綿城市的構建不是一個孤立的過程，在構建海綿城市的過程中應加大對建設尺度的考量，提高系統(tǒng)的彈性控制，如水量分散、彈性排水。為了從實質上解決城市內澇災害，必須保證對風險區(qū)域內部雨水的及時轉移。現(xiàn)代城市的排水管理系統(tǒng)主要是將收集到的雨水通過市政管道匯入河流，當城市的雨水量過大時，城市河道的水量將會暴增，這加大了城市發(fā)生內澇災害的可能性。設計富含彈性控制的排水管理系統(tǒng)，可在有效保留城市水流系統(tǒng)的同時保證城市在應對暴雨時實現(xiàn)階梯式排水，最大程度地分散地表徑流，避免雨水過多同時集中。

雨水是造成城市內澇的主要原因之一，可從以下幾方面入手有效防治城市內澇災害。城市建設過程中，應加大對減少徑流量的思考，增大雨水地下滲透，從延緩雨水排放速度及延長雨水排放路徑長度方面進行優(yōu)化，構建專設的雨水接收網(wǎng)絡。

3.2 明確海綿城市建設空間控制要求

科學的內澇防治策略應從內澇災害風險的源頭出發(fā)，綜合城市的各個層面，加強對城市雨洪的管理與控制。海綿城市的構建，應加大對流域層面、城市層面及場地層面的考量。應對宏觀流域做出清晰的界限劃分，明確不容破壞的生態(tài)保護界限，維持城市的良性循環(huán)，促進城市自然系統(tǒng)發(fā)揮其生態(tài)功能。應加強城市各部門之間的管理與合作，實現(xiàn)宏觀區(qū)域的總體規(guī)劃與設計。應對宏觀層面的規(guī)劃進行進一步的細化，即中觀規(guī)劃，根據(jù)不同區(qū)域的自然情況設計不同的生態(tài)保護目標，以實現(xiàn)城市雨洪管理的總目標。政府應加大對城市雨水排放系統(tǒng)的管理與設計，在傳統(tǒng)的灰色基礎設施中加入對綠色基礎設施的構建，創(chuàng)造與城市綠地系統(tǒng)相匹配的新型城市排水系統(tǒng)。應根據(jù)宏觀規(guī)劃及中觀規(guī)劃設計微觀場地和規(guī)劃。微觀規(guī)劃的任務是保證城市雨洪管理措施的實施，在構建海綿城市時應加大對徑流系數(shù)較高地區(qū)的關注，依據(jù)不同區(qū)域徑流系數(shù)的特點，設計不同的雨水設施規(guī)劃，改變傳統(tǒng)的雨水排放政策。

3.3 優(yōu)化城市聚集區(qū)的規(guī)劃設計

優(yōu)化城市聚集區(qū)的規(guī)劃設計需考察場地土質的滲透率情況，若場地土質的滲透率不佳，應加強管理和設計，平整的地塊能夠為雨水下滲起到減緩和延遲的效果。優(yōu)化規(guī)劃設計需要從街道層面入手，采用LID(低影響開發(fā))措施，如設施共享，實現(xiàn)對相鄰地塊的雨洪進行共享形式的管理，打造連續(xù)的開放空間。結合LID鋪裝可滲透的道路和車道、草坪等徑流方案，完善雨水滲透的生物滯留地的受納體系，針對獨立的建筑，從多個視角打造地面鋪砂石的院落結構，在露天活動區(qū)間設計凹草坪，雨水滲水井的一端與屋頂?shù)呐潘苈?lián)通，種植大型樹木和有粗壯根系的植物，保持對雨水的儲存，從細節(jié)入手，優(yōu)化聚集區(qū)的多視角、多層次規(guī)劃設計。

4 結語

產(chǎn)生城市內澇災害的原因諸多，不同城市采取的防治措施存有一定的差異。在設計防治策略時，應加入對當?shù)刈匀粚嶋H情況的考量，結合國內外先進的發(fā)展模式，利用科學技術構造適合當?shù)刈匀磺闆r的防治技術?？茖W合理的城市內澇災害防治策略必須建立在對海綿城市宏觀層面的有效控制基礎之上。政府應加大對城市河網(wǎng)水系的管理和改善，加大對城市綠色基礎設施的構建，避免城市各大水系之間的孤立，促進城市海綿體骨架的初步形成。政府應加大對地下管網(wǎng)的設計，將地上與地下系統(tǒng)構成一個整體，在提高排水標準的基礎上對傳統(tǒng)的雨洪管理模式做出改變，利用城市綠地系統(tǒng)與城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)之間的有效結合，促進海綿體系統(tǒng)的形成，進一步促進海綿城市的構建。