摘要：近年來，生態(tài)文明理念日益深入人心，“綠水青山就是金山銀山”逐步成為社會(huì)共識(shí)。與此同時(shí)，日趨復(fù)雜的全球氣候變化和不斷加快的城市化進(jìn)程導(dǎo)致極端超強(qiáng)降雨事件頻發(fā)，對(duì)城市內(nèi)澇安全、人民生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，城市建設(shè)者為了保證城市水環(huán)境安全采取的強(qiáng)制截污等措施更是加劇了這一現(xiàn)象。至此，城市內(nèi)澇安全與水環(huán)境安全之間的矛盾越來越突出，極端天氣下如何統(tǒng)一協(xié)調(diào)兩者的發(fā)展擺在了城市守護(hù)者面前?；诖?，首先分析了城市面臨內(nèi)澇安全的部分成因，其次就兼顧水環(huán)境安全的內(nèi)澇解決措施進(jìn)行了探討，最后對(duì)兩者的協(xié)調(diào)統(tǒng)一發(fā)展作出了展望。

關(guān)鍵詞極端天氣內(nèi)澇安全水環(huán)境安全智慧排水

中圖分類號(hào)：TU992;X321

CoordinationandUnificationofUrbanWaterloggingSafetyandWaterEnvironmentSafetyinExtremeWeather

MENG Jun1LIANGJun1CAOTaishan2WUJinjin2*

1.ChangshaUrbanDrainageAffairsCenter，Changsha，HunanProvince，410008China;2.ChineseAcademyofScience（Hefei）&YuIntelligentEngineeringCo.，Ltd.，Hefei，AnhuiProvince，230000China

Abstract：Inrecentyears，theconceptofecologicalcivilizationhasbecomeincreasinglypopular，andtheideathat"lucidwatersandlushmountainsareinvaluableassets"hasgraduallybecomeasocialconsensus.Atthesametime，theincreasinglycomplexglobalclimatechangeandtheacceleratingurbanizationprocesshaveledtofrequentextremeheavyrainfallevents，whichposeseriousthreatstourbanwaterloggingsafetyandpeople'slifeandpropertysafety，andmeasuressuchascompulsorysewageinterceptiontakenbyurbanbuilderstoensureurbanwaterenvironmentsafetyhavefurtherexacerbatedthisphenomenon.Sofar，thecontradictionbetweenurbanwaterloggingsafetyandwaterenvironmentsafetyhasbecomeincreasinglyprominent，andhowtounifyandcoordinatethedevelopmentofthetwoinextremeweatherconditionshasbecomeachallengeforurbanguardians.Basedonthis，thisarticlefirstanalyzessomecausesforurbanwaterloggingsafety，thendiscusseswaterloggingsolutionsthattakeintoaccountwaterenvironmentsafety，andfinallyprospectsthecoordinatedandunifieddevelopmentofthetwo.

KeyWords：Extremeweather;Waterloggingsafety;Waterenvironmentsecurity;Intelligentdrainage

2015年4月2日，國(guó)務(wù)院頒布的《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，對(duì)城市水環(huán)境提出“到2020年，地級(jí)及以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10%以內(nèi)，到2030年，城市建成區(qū)黑臭水體總體得到消除”的控制性目標(biāo)，城市黑臭水體整治由此成為地方各級(jí)人民政府提高城市人居環(huán)境工作的重要內(nèi)容，城市水環(huán)境質(zhì)量趨好也成為城市治理成效的標(biāo)志之一。

在此背景下，諸多城市為了實(shí)現(xiàn)消除黑臭水體、提升水環(huán)境質(zhì)量等目標(biāo)，對(duì)雨水采取了強(qiáng)制截污處理等措施，這一舉措導(dǎo)致了暴雨期間被攔截的地表徑流蓄積在管網(wǎng)和地表，進(jìn)一步引發(fā)城市內(nèi)澇積水與溢流污染，為城市排水防澇工作帶來極大挑戰(zhàn)；加上近年來氣候的異常變化，城市面臨極端強(qiáng)降雨情況明顯變多，最終造成城市內(nèi)澇加劇、看?，F(xiàn)象頻頻發(fā)生。

如何在保障城市水環(huán)境質(zhì)量的同時(shí)保障城市內(nèi)澇安全，即協(xié)調(diào)城市水環(huán)境安全與內(nèi)澇安全的統(tǒng)一發(fā)展，日益成為制約城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、人口、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的一大重要因素。本文結(jié)合長(zhǎng)沙市實(shí)際情況，著重分析了城市內(nèi)澇成因及兼顧城市水環(huán)境安全的內(nèi)澇解決措施，以期為城市建設(shè)者提供一定工作參考。

1城市面臨內(nèi)澇安全問題的成因

1.1全球氣候變化日益加快使得強(qiáng)降雨頻發(fā)

聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)發(fā)布的《氣候變化2023》顯示，2011—2020年全球地表溫度比工業(yè)化前（1850—1900年）提高1.1℃。全球氣溫升高后，會(huì)導(dǎo)致空氣中水蒸氣濃度隨之升高，進(jìn)一步增加大氣中儲(chǔ)存的能量。當(dāng)大氣中的能量?jī)?chǔ)存至一定程度時(shí)，將通過閃電、雷暴、強(qiáng)降雨等方式進(jìn)行釋放[1]，由此加劇了城市強(qiáng)降雨現(xiàn)象發(fā)生的頻率。我國(guó)氣象部門近年來采集統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)一步證實(shí)了這一現(xiàn)象。

1.2排水防澇設(shè)施的短板造成排澇能力滯后

排水系統(tǒng)是應(yīng)對(duì)城市洪澇的主要工程措施，而我國(guó)城市排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)普遍偏低。以長(zhǎng)沙為例，一是規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，原排水規(guī)劃中大部分排水管網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)為一年一遇，而由于年久失修等原因，許多管段實(shí)際排水能力已不足一年一遇；二是大小排水系統(tǒng)未有效協(xié)調(diào)，過度重視“小排水系統(tǒng)”（管網(wǎng)、泵站等）的規(guī)劃建設(shè)，忽視了在城市排澇中起更大作用的“大排水系統(tǒng)”（水系、河湖、溝渠等）的規(guī)劃建設(shè)；三是排水系統(tǒng)建設(shè)速度跟不上城市發(fā)展，隨著城市擴(kuò)張速度的加快，超排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的暴雨過程越來越多，進(jìn)一步引發(fā)城市管網(wǎng)排水不暢、排澇能力降低。

1.3城市開發(fā)建設(shè)對(duì)自然水文循環(huán)破壞嚴(yán)重

城市化的快速推進(jìn)顯著改變了城市下墊面特征，使城市洪澇災(zāi)害復(fù)雜化。與此同時(shí)，水系和水面也不斷萎縮，造成行洪通道減少、調(diào)蓄空間缺乏。在洪澇形成方面，城市開發(fā)建設(shè)活動(dòng)將原本的綠地、水域等透水區(qū)域改造為建筑、道路等不透水區(qū)域，降低了城市區(qū)域透水率，透水率的減少進(jìn)一步導(dǎo)致暴雨時(shí)城市截留量和下滲量的減少、產(chǎn)流量的增加，為洪澇災(zāi)害埋下隱患；在災(zāi)害處置方面，不透水率的增大使城市地表糙率降低，進(jìn)而造成地表匯流速度加快、峰現(xiàn)時(shí)間提前，暴雨時(shí)的洪澇過程曲線也從“矮胖”變得“尖瘦”[2]，大大降低了城市洪澇災(zāi)害響應(yīng)處置時(shí)間。

此外，城市建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施時(shí)，會(huì)因人為因素對(duì)原有排水體系造成破壞，導(dǎo)致區(qū)域排水體系在此形成瓶頸；而開發(fā)建設(shè)中對(duì)排水設(shè)施保護(hù)的缺失，如將建筑泥沙、垃圾棄于排水渠道及排水構(gòu)筑物中，也會(huì)致使管道堵塞、積水，最終導(dǎo)致城市排水能力降低、城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)增加。

1.4水環(huán)境的保護(hù)要求對(duì)內(nèi)澇安全產(chǎn)生影響

生態(tài)文明建設(shè)的背景需求給地方水環(huán)境保護(hù)帶來一定倒逼壓力，而水環(huán)境的水質(zhì)維護(hù)對(duì)城市洪澇管理又提出了更高要求，二者矛盾由此變得更加突出。例如：長(zhǎng)沙市為了保障湘江水質(zhì)，在沿江兩岸對(duì)污水、雨水均進(jìn)行了強(qiáng)制截污處理，所有地表雨水徑流要流入湘江，必須先進(jìn)入污水處理廠進(jìn)行處理，處理達(dá)標(biāo)后才能排放。但在暴雨期間，污水處理廠處理負(fù)荷快速加劇，僅能率先處理一部分初期雨水，其他地表徑流被攔截后只能在管網(wǎng)和地表蓄積，從而產(chǎn)生內(nèi)澇積水和雨污溢流污染。

1.5城市內(nèi)澇預(yù)警體系和應(yīng)對(duì)措施不夠完善

隨著極端天氣的日益增多，各國(guó)在城市內(nèi)澇預(yù)警方面均做了諸多工作，內(nèi)澇預(yù)警體系由此得到快速發(fā)展。雖然我國(guó)近年來在內(nèi)澇預(yù)警方面也取得一定實(shí)質(zhì)性成果，但在預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度、相關(guān)部門的應(yīng)急處置以及災(zāi)后重建等方面還存在諸多不足。長(zhǎng)期以來，我國(guó)城市管理一直存在著“重建設(shè)、輕管理”的問題，管理制度不完善導(dǎo)致排水相關(guān)設(shè)施缺乏日常檢查維護(hù)，從而使洪澇災(zāi)害得不到及時(shí)處理，最終造成嚴(yán)重?fù)p失[3]。

2兼顧水環(huán)境安全的內(nèi)澇解決措施

受極端氣候影響，城市降雨逐漸呈現(xiàn)出形成過程短、瞬時(shí)雨量大、降雨區(qū)域集中等特點(diǎn)，對(duì)城市內(nèi)澇安全帶來了很大沖擊；“污水不下河”的水環(huán)境安全要求，更進(jìn)一步加重了這一現(xiàn)象。如何協(xié)調(diào)城市內(nèi)澇安全與水環(huán)境安全的矛盾，本文建議從以下幾點(diǎn)入手。

2.1加強(qiáng)排水管網(wǎng)系統(tǒng)綜合性整治并積極修復(fù)

“問題在水里，根源在岸上，關(guān)鍵在排口，核心在管網(wǎng)?！币蚬芫W(wǎng)建設(shè)系統(tǒng)不健全、雨污水管網(wǎng)混接錯(cuò)接等原因?qū)е碌奈鬯此腿胛鬯畯S處理、直接排入地表水體，進(jìn)而造成污染溢流、水體黑臭的現(xiàn)象屢見不鮮。針對(duì)管網(wǎng)導(dǎo)致的內(nèi)澇安全及水環(huán)境安全問題，建議對(duì)城市排水管網(wǎng)加大建設(shè)力度，以消除管網(wǎng)空白區(qū)為建設(shè)目標(biāo)（新建管網(wǎng)應(yīng)盡可能滿足國(guó)家建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的上限要求）；對(duì)存在內(nèi)澇積水、混錯(cuò)接的雨污水管網(wǎng)及破損、功能失效的排水防澇設(shè)施進(jìn)行改造修復(fù)；對(duì)采取合流制的排水管網(wǎng)，根據(jù)城市現(xiàn)狀針對(duì)性地開展雨污分流改造，對(duì)無法改造的管網(wǎng)，其納污片區(qū)采取截流、調(diào)蓄等方式，以此達(dá)到減少雨季溢流污染、提高雨水排放能力的目標(biāo)[4]。

2.2積極推進(jìn)并落實(shí)海綿城市建設(shè)理念及措施

海綿城市是指城市像海綿一樣，在降雨時(shí)將雨水儲(chǔ)存起來，在需要時(shí)再將其釋放出，加以利用[5]。這一舉措能很好地解決城市發(fā)展過程中存在的積水、內(nèi)澇、水體黑臭等問題。在城市建設(shè)和更新中，建議積極落實(shí)“滲、滯、蓄、凈、用、排”等海綿城市建設(shè)措施：可通過透水性鋪裝路面、下沉式綠地、人工濕地、植草溝等的建設(shè)提高城市區(qū)域的透水率；可通過綠色屋頂、干濕塘等滯水滲水設(shè)施的建設(shè)提高城市儲(chǔ)水能力；可通過加強(qiáng)綠地、水體、建筑、道路等標(biāo)高銜接的方式，使溢流的雨水排入管網(wǎng)、水體或收集后資源化利用。

2.3建立“源—網(wǎng)—廠—河”一體化智慧排水系統(tǒng)

智慧排水系統(tǒng)作為智慧城市的重要組成部分，對(duì)城市的智慧化進(jìn)程推進(jìn)、洪澇應(yīng)急預(yù)警、水環(huán)境質(zhì)量保障起著不可替代的作用。全方位的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是智慧排水系統(tǒng)的重要組成部分：水位計(jì)，一般安裝在排水系統(tǒng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，用來監(jiān)測(cè)水位變化，進(jìn)一步表征污水倒灌堵塞風(fēng)險(xiǎn)和雨水溢流風(fēng)險(xiǎn)；水質(zhì)在線分析儀（COD/NH3-N/TN/TP），用來監(jiān)測(cè)水質(zhì)濃度變化情況，根據(jù)水質(zhì)濃度突變狀況，分析雨水倒灌、工業(yè)水直排等；流速儀，用來監(jiān)測(cè)管網(wǎng)水體流速，可結(jié)合排水管道的功能性狀況（沉積、障礙、起伏等）進(jìn)行綜合分析[6]。以上監(jiān)測(cè)設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)掌控排水系統(tǒng)運(yùn)行狀況的目標(biāo)，從而為內(nèi)澇災(zāi)害的模擬計(jì)算、預(yù)警預(yù)報(bào)提供數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐。

此外，還可將排水系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)格化劃分，對(duì)雨、污水集水區(qū)進(jìn)行分區(qū)管理，在各分區(qū)設(shè)置關(guān)鍵入流點(diǎn)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵入流點(diǎn)的水質(zhì)與水量情況，詳細(xì)了解各分區(qū)污染源、管網(wǎng)、水廠等的實(shí)時(shí)情況，實(shí)現(xiàn)排水系統(tǒng)網(wǎng)格化、精細(xì)化管理的目標(biāo)。

針對(duì)系統(tǒng)功能區(qū)建設(shè)，建議建立水質(zhì)水量平衡分析、設(shè)施能力評(píng)估、泵閘控制指令發(fā)布三大功能區(qū)。水質(zhì)水量平衡分析功能主要實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域內(nèi)水質(zhì)、水量狀況的整體評(píng)估，結(jié)合水質(zhì)、水量的監(jiān)測(cè)，分析系統(tǒng)中可能存在的外來水入滲和污水外滲狀況[7]，為排水管網(wǎng)系統(tǒng)的科學(xué)修復(fù)與治理提供決策支持；設(shè)施能力評(píng)估功能通過排水設(shè)施摸查檢測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)雨污水管網(wǎng)、截流管、泵站等實(shí)施能力的評(píng)估判斷；泵站控制指令發(fā)布通過調(diào)取氣象預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，預(yù)判未來降雨、城市排水及河道水位等情況[8]，以緩解內(nèi)澇程度、削減溢流污染為綜合目標(biāo)，提出當(dāng)前控制指令。

智慧排水系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了片區(qū)管網(wǎng)連接關(guān)系的有效梳理；實(shí)現(xiàn)了錯(cuò)混接、變形、破損等問題管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)展示；實(shí)現(xiàn)了管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)流量、水質(zhì)、水位等的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；實(shí)現(xiàn)了排水系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)計(jì)算，保障了污水系統(tǒng)的提質(zhì)增效；實(shí)現(xiàn)了排水系統(tǒng)的變被動(dòng)防御為主動(dòng)應(yīng)急，最終實(shí)現(xiàn)緩解內(nèi)澇、削減溢流污染的綜合目標(biāo)，在保障城市內(nèi)澇安全的同時(shí)兼顧了城市水環(huán)境安全。

3結(jié)語

人類社會(huì)活動(dòng)的擴(kuò)大和城市化進(jìn)程的推進(jìn)，將原有的自然生態(tài)格局逐漸打破，導(dǎo)致全球氣候變化日趨復(fù)雜、極端異常天氣日趨頻發(fā)。與此同時(shí)，城市化帶來的內(nèi)河湖泊減少、硬質(zhì)路面不斷蔓延，使自然界水循環(huán)過程嚴(yán)重受阻、水體自凈能力嚴(yán)重下降，地表徑流量也不斷增大；疊加城市區(qū)域內(nèi)普遍存在的排水系統(tǒng)建設(shè)滯后、污水處理不配套、調(diào)蓄能力弱等現(xiàn)象，最終引發(fā)出城市水環(huán)境質(zhì)量日益惡化、城市蓄水防澇能力大幅下降等一系列水環(huán)境安全與內(nèi)澇安全相關(guān)問題。

城市內(nèi)澇安全與水環(huán)境安全的協(xié)調(diào)統(tǒng)一是一項(xiàng)關(guān)乎民生的系統(tǒng)性工程，必須統(tǒng)籌解決。結(jié)合流域區(qū)域與城市現(xiàn)狀，全面加強(qiáng)管網(wǎng)等防澇設(shè)施的建設(shè)、改造和管養(yǎng)，減少溢流污染，強(qiáng)化城市洪澇調(diào)蓄能力；落實(shí)海綿城市建設(shè)理念及措施，強(qiáng)調(diào)建設(shè)與管理并重，提升排水防澇能力及城市生態(tài)景觀環(huán)境；建設(shè)智慧排水系統(tǒng)及相應(yīng)功能分區(qū)，實(shí)現(xiàn)排水防澇設(shè)施運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)掌控，提升城市的“四預(yù)”能力（預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案）。

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