城市内涝治理系统方案浅析

陈杰航

中国城市建设研究院有限公司广东分院         广东 广州       510000

摘要：近几年来，随着城市的发展，全球天气气候变化加剧，极端天气的出现已经越来越频繁，城市的现有排水系统没有与时俱进，城市内涝已经成为了重大的民生问题。内涝的治理成为一项重大的发展工程，需要系统化去分析内涝原因，有效地解决内涝问题及相关的管理措施等。

关键词：易涝点；内涝分析；排涝

城市发展都依山傍水，城市中有大大小小的河流，城市不断地发展壮大，城市排水配套实施不能随着城市的扩大而逐渐完善，覆盖区域不能点面俱全，原有的排涝工程设施部分也不能满足新的规范要求，需要更新迭代，新建或者改扩建排水新一批水利设施（泵站、水闸）来满足新的排涝要求。

1.城市调查

1.1易涝点调查

对于每个省市都有自己的洪水备案资料，能够记录主要的干支流发生的大洪水时间，结合当地实际调研情况进行分析，能够得到建成区内部容易发生易涝的地方，针对每一易涝点结合进行分析，对区域内已经建成的管网进行具体分析，可能出现的情况[1]：

① 地势低洼，受到区域内河流水位的顶托造成积水；

② 管道出现堵塞，过水断面减小，无法满足过流能力；

③ 收集面积增大，下游管径设计重现期不足，无法满足转输能力；

④ 雨水口密度不足，收水口间距过大；

⑤ 排水设施老旧，抽排能力不足。

1.2排水防涝措施调查

明确城市内排水体制，针对地势情况划分区域，了解区域内排水情况，做好排水摸查工作前提下，能够结合物探资料，分析建成区内排水情况，雨水及合流管道最终的去向及片区内的收纳水体。从资料摸查并结合现场情况下，分析可能存在的现象：①现场河道受到施工影响，河道断面变窄，整体排水受到影响；②雨水排入低洼地区，部分区域内由于地块开发，排水渠被截断，出现断头管情况。

1.3排水防涝工作运行管理维护情况

对于防涝工作建立起的GIS管理平台，开展城市洪涝模型的研究及应用，建成预警分析和应急响应，调度分析与灾情分析。日常工作常态下设置三防部门，常备防洪物资，定时开展工作演练。

对于城市现状存在的普遍问题，是否影响管道的排水能力，是否有出现内涝风险，需要去评估并作出原因的分析才能做好系统化治理，去做好精准打击易出现内涝的地方，做好预防，定点监控，防患于未然。

2.评估及分析

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2.1现状防涝能力评估

主要采用水力模型对区域内管渠达标率进行分析，我国传统排水系统设计时管道内流态按满管均匀流考虑，计算设计流量时的水力坡度等于管底坡度。

重力渠中，形成压力流但尚未溢出地面形成积水点的水力状态分为2种：第1种是管渠的水力坡度小于管底坡度，根据水力学原理，该种状态表面管道已充满，水力坡度小于等于管道坡度，管道排水能力未达到设计降雨的重现期标准，且管道的排水能力主要受到下游管道顶托的限制。第2种是管渠的水力坡度大于管底坡度，此时管道排水能力未达到设计降雨的重现期标准，且管道的排水能力受自身管径的限制[2]。

因此，这两种状态都被视为“超载状态”，在评估中，若管道出现“超载”状态，则视为该段雨水管道的排水能力不能够满足相应重现期标准。

可采用3、5年一遇的设计降雨对现状排水管网进行评估，评估的标准为雨水管道超载状态为“2”时则认为该管段存在排水瓶颈，管道排水能力不足。

2.2内涝成因分析

1、区域层面

① 极端气候，海平面上升等环境变化

根据《2021年中国海平面公报》，1993-2021年，全球平均海平面上升速率为3.15±0.3mm/a，同期中国沿海海平面上升速率为3.4 mm/a，高于全球平均水平[2]。由于地球整体环境恶化使极端气候频繁出现，雨季雨量及降雨时长异常增加、特大暴雨等极端天气时有发生。

② 城市高速发展使防洪面临更大压力

随着城市和人口的快速发展，城市“热岛效应”突显，使极端天气趋于频繁。在城市化过程中，大量类似混凝土、沥青等不透水材料使城市不透水面积增加，实验表明，60分钟内新旧沥青路面的降雨损失分别仅为草地的6%和12%，雨水无法渗入路面导致地表径流增加，同时，城市面积扩张使得水土流失，造成城市水体循环紊乱，降低了城市排涝能力。

③ 中小河流治理和山洪地质灾害防治仍不完善

城市中存在有众多中小河流和山洪沟尚未治理或投入较少，这部分地区的防洪标准普遍低于10年一遇，防御洪水能力差，甚至部分乡镇现状基本不设防，遭遇山洪等灾害的危害大，两岸水土流失造成河道淤积，影响两岸人民的安全和居住环境，山区山洪沟、泥石流沟，及河道整治形势严峻。

2、城市层面

① 管理主体多，水务管理体制机制不活

城市存在属地管理问题，存在管理交叉情况，不同分区之间管理缺乏统筹兼备[3]，管理协调分工不明确。另一方面，城市竖向规划与水务规划衔接有待加强，部分区域地势标高低于周边雨水管网。

② 工程衔接不顺畅，存在市政断头路现场

工程开展较多，不同管理部门统筹，工程衔接不畅，其中部分断头路市政排水管道缺失，或管道上出现堵塞，没有及时清理，导致片区排涝出现瓶颈，引发内涝问题。

③ 设施层面

城市中存在部分水闸泵站设备陈旧，建筑物年久失修，运行状况不良。部分排水管网、泵站等设施因建设时间早，设计标准低，不能配套现代城市的发展规模，当缺少日常维护出现功能性或结构性缺陷时，将影响其输送能力导致内涝；部分区域由于投入不足、配套设施滞后或其他原因，排水管网未完善，雨期无法及时排水导致城市局部出现内涝。

3.总体策略

（1）统一标准，韧性防治

衔接其他工程建设，协调市政短历时和水利长历时暴雨，确定统一设计雨型，耦合河道外与河道内的水文边界，实现防洪、排涝标准统一衔接，市政、水利工程相互衔接。通过流域统筹、多措并举、协同治理等措施，从水文分析、工程布置、规模论证、联排联调、灾后恢复等全过程统筹考虑，提高防洪排涝系统安全系数，增加安全余量，提高洪涝灾害防御能力，增加城市韧性。

（2）外挡内排，洪涝兼治

鉴于洪涝水产流过程、致灾程度不同，根据地形、河流的特点，理清洪涝水的关系，划定排涝区域，明确防洪河道、排涝河道，做到外挡洪水，内排涝水，实现“洪涝兼治”。

（3）源头滞蓄，高低分排

结合海绵城市要求，积极建设雨洪调蓄设施。推进水库提标改造，增加雨洪资源在源头的滞蓄能力，最大程度地将雨洪资源在本地源头进行消纳，减少地表径流。合理利用表层、下层、深层各层次排水通道，做到高低分排，立体排涝。

（4）分片治理，智慧管控

进一步划分区域、片区两个层次，系统分析城市降雨、地形等本质特征，结合防洪排涝设施现状及存在主要问题，采用“蓄、控、滞、截、疏、抽、扩、隧、抬、挡、防、调、管”多种措施模块化精准施策，分片治理。统筹工程建设和应急管理，做到防灾、减灾、避灾相结合。完善雨情、水情、工情、灾情实时采集和快速处理，构建监测预警、预测预报、调度决策、智慧控制于一体的全流域全要素防洪联调联控系统，实现库、塘、湖、池、闸、泵的联控联调水安全智能决策，遭遇设计标准洪涝水保安全，遭遇超标准洪涝水有对策。在设计标准内的防洪排涝安全高效，遭遇超标准洪涝水应对得当。

参考文献

[1]辛玉玲, 付道传. 城市排水系统存在的问题分析[J]. 中小企业管理与科技, 2014(11):1.

[2]王诗婧. 基于Infoworks ICM的城市排水管网排水能力评估[J]. 绿色科技, 2018(18):4.

[3]国家海洋局. 中国海平面公报[M]，2021:01.

[4]陈倩云, 余弘婧, 高学睿,等. 当前我国城市内涝问题归因分析与应对策略[J]. 华北水利水电学院学报, 2019, 040(001):55-63.