城市雨洪管理技術(shù)探討

陳少舟

（唐山市陡河河道管理處，河北 唐山 063000）

城市雨洪管理技術(shù)探討

陳少舟

（唐山市陡河河道管理處，河北 唐山 063000）

以唐山市中心區(qū)（路南區(qū)、路北區(qū)、開平區(qū)）為例，分析城市化對城市水文的影響，探討城市洪災(zāi)的成因，分析洪災(zāi)產(chǎn)生的危害及城市化對地下水的影響，制定城市雨洪管理技術(shù)措施，為減少城市洪災(zāi)，合理利用雨洪資源，補(bǔ)充地下水等提供技術(shù)依據(jù)。

城市；水文；水資源；管理；措施

1 城市化對城市水文的影響

1.1 降水徑流產(chǎn)排方式改變

城市化改變了土地利用方式和自然地貌條件，房屋道路等造成城市不透水面積加大，到2009年底，路南、路北兩區(qū)硬化面積占城市總面積的57.5%，開平區(qū)硬化面積占城市總面積的24%。城市擴(kuò)張和城市下墊面的改變，由自然排放向人工管網(wǎng)排水系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，既改變了降水產(chǎn)流形式，也改變了排水方式。

1.2 雨洪資源的再分配

城市空間的擴(kuò)張，侵占耕地、濕地、溝塘等，導(dǎo)致城市蓄水空間縮小。1990年以來，埋填陡河兩側(cè)濕地、溝塘5處，減少蓄水容積75萬m3。城市下墊面不透水面積的增加，導(dǎo)致地面對降水徑流的蓄滯能力減小，降水蒸發(fā)、滲透量減少，徑流系數(shù)增大，徑流量增加。年徑流系數(shù)由2000年的0.12增加到2008年的0.22，增加83.3%，次降水徑流系數(shù)達(dá)到0.476。20%保證率的徑流量由2000年的5108萬m3增加到2008年的6014萬m3， 增加17.7%，75%保證率的徑流量由2000年的987萬m3增加到2008年的2543萬m3，增長157.6%，保證率愈高，徑流量增加百分比愈大。

1.3 城市水環(huán)境變化

用試驗器皿直接采集市區(qū)空中降水（未與地面接觸）化驗，水質(zhì)接近蒸餾水。主要變化指標(biāo)為pH值（6

受城市污染物的脅迫，降至地表的水質(zhì)呈動態(tài)變化，主要污染為NH3－N、COD、pH值（8

降水地表徑流水質(zhì)由于受區(qū)域降水的不均勻性，介面（路面、房屋、綠地等）污染物種類、濃度不同，徑流路徑不同，污染物指標(biāo)一般在降水10mm明顯降低：NH3－N濃度由3.00mg/L（降水量0.4mm）降低到2.67mg/L（降水量9.6mm），COD濃度由227mg/L（降水量0.4mm）降低到114mg/L（降水量9.6mm），部分區(qū)域降水5mm污染物濃度明顯降低，降水強(qiáng)度越大，水質(zhì)改變越明顯。唐山市區(qū)降水30mm后，匯入陡河、青龍河水體水質(zhì)（主要污染物NH3－N、COD等）優(yōu)于Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)。

唐山市年排水量1.1億m3，因水質(zhì)達(dá)不到Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，故主要用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、景觀等。

1.4 城市小氣候變化

唐山市50a氣象、水文資料分析，城市年平均溫度高于郊區(qū)年平均溫度（高0.5℃），且市內(nèi)外年平均溫度均呈增加趨勢：市內(nèi)年平均風(fēng)力低于郊區(qū)年平均風(fēng)力，年平均濕度低于郊區(qū)年平均濕度，年降水量呈下降趨勢，但雨日平均降水量呈明顯增加趨勢，時空分布不均勻性增強(qiáng)，降水強(qiáng)度加大。城市化影響城市小氣候，城市小氣候又影響降雨分布及極端氣候變化。

2 城市洪災(zāi)的成因和影響

2.1 城市洪災(zāi)的成因

2.1.1 超設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的洪水

按照城市規(guī)模設(shè)計城市排水標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)遇有超設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)降雨時，形成大面積、高等級洪災(zāi)。

2.1.2 排水基礎(chǔ)設(shè)施缺乏致災(zāi)

城鄉(xiāng)結(jié)合部由于缺乏排水基礎(chǔ)設(shè)施，或因城市規(guī)劃、設(shè)計、施工等相互影響造成局部排水設(shè)施缺乏（或排水設(shè)施一時難以發(fā)揮功能），造成的局部洪災(zāi)。唐山市2006、2007年2a因缺乏排水設(shè)施，造成排水不暢。李各莊河大慶道一帶降雨淹沒水深50cm，靠機(jī)泵排水處理。

2.1.3 地勢低洼區(qū)域的洪災(zāi)

路南區(qū)大虹橋一帶地勢低洼，中到大雨時，積水嚴(yán)重，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)鼐用裆詈偷缆吠ㄐ?，需機(jī)泵排水處理。

2.1.4 排水系統(tǒng)阻塞形成的洪災(zāi)

排水系統(tǒng)阻塞主要是集水口（箅子）、終端出口淤堵，管路淤積、坍塌等，應(yīng)加強(qiáng)日常維修和降水時的現(xiàn)場管理。

2.1.5 下游水位回升形成的回水區(qū)洪災(zāi)

集水區(qū)內(nèi)集水量大于區(qū)域排水量時，形成局部回水淹沒。2008年青龍河流域火車站附近發(fā)生回水淹沒，水深30cm，使用機(jī)泵排水處理。

2.1.6 河流水位升高形成的淹沒區(qū)洪災(zāi)

城市河流是城市排水總通道，由于河流水位升高形成淹沒區(qū)洪災(zāi)。2004年雨季，因龍王廟河水位升高造成龍澤路以西、火炬大廈以南區(qū)域淹沒水深60cm，部分地下室、門市、車輛被淹，造成一定經(jīng)濟(jì)損失。

2.2 洪災(zāi)造成的影響

人身傷害（直接傷害與次生災(zāi)害造成），建筑物、水利工程、電力系統(tǒng)等破壞及次生災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失，疾病傳染，人們生活影響等。

3 城市化對地下水的影響

城市化對地下水的影響最為嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在降水補(bǔ)給量和河道補(bǔ)給量變化方面。

3.1 降水補(bǔ)給量對地下水影響

降水入滲補(bǔ)給系數(shù)變化見表1，2。

表1 不同降水量降水入滲補(bǔ)給系數(shù)

表2 不同降水量降水入滲補(bǔ)給系數(shù)

表1，2對比結(jié)果，城市化后降水入滲補(bǔ)給系數(shù)減少區(qū)間為0.02～0.03，減少比例為11%～16.7%。

1980～2008年降水量和降水補(bǔ)給量計算結(jié)果分析，降水量由1980～1999年年均601.7mm降到2000～2007年年均519.1mm，減少13.7%； 降水補(bǔ)給量由1980～1999年年均5668.5萬m3降到2000～2007年年均4388.8萬m3，減少22.6%。

應(yīng)用皮爾生函數(shù)（乘積矩法）計算多年地下水位變化結(jié)果顯示：地下水位與降水量相關(guān)系數(shù)僅為0.13，說明城市下墊面對地下水的補(bǔ)給量影響嚴(yán)重。

3.2 河道對地下水的補(bǔ)給量影響

1980～2007年陡河河道對地下水的補(bǔ)給量計算結(jié)果分析，1980～1985年陡河河道對地下水的補(bǔ)給量年均1472萬m3，1986～2007年陡河河道對地下水的補(bǔ)給量年均2125萬m3，增加補(bǔ)給量653萬m3/a，2008年至今陡河河道對地下水的補(bǔ)給量年均1883萬m3，減少補(bǔ)給量242萬m3/a。其原因是1980～1985年，市區(qū)陡河為季節(jié)性河流，沒有修建攔蓄工程，地下水補(bǔ)給量相對較少。1986年后，先后在陡河修建了1座水閘、3座橡膠壩，攔蓄降水徑流、城市排水等，常年不斷流，增加了地下水補(bǔ)給量。2008年后，陡河進(jìn)行治理，部分河段兩側(cè)設(shè)混凝土墻，河底鋪設(shè)防滲毯，影響了地下水的補(bǔ)給，人為造成水循環(huán)系統(tǒng)障礙。

4 雨洪管理技術(shù)措施與建議

4.1 加強(qiáng)城市建設(shè)立法工作

用法律控制城市規(guī)模、城市化水平（以不透水面積百分比計）、人口密度（含總?cè)莘e）、生態(tài)環(huán)境、資源配備等。

4.2 科學(xué)規(guī)劃城市雨洪管理

城市規(guī)劃實現(xiàn)科學(xué)性，防止盲目性和不連續(xù)性。梳理城市河道、管網(wǎng)排水能力，保障城市排水通暢與安全；規(guī)劃蓄滯洪區(qū)域，制定雨洪控制和環(huán)保指標(biāo)，如綠化率、下墊面透水率、水域面積（增濕調(diào)溫）、水質(zhì)等；編制項目時，不得改變項目運(yùn)行區(qū)域降水徑流系數(shù)等。

雨洪管理屬于水務(wù)管理范疇，但涉及領(lǐng)域、部門較多，管理缺乏統(tǒng)一性：城市防洪由水務(wù)、市政管理，城市供水、排水、再生水利用由市政管理，水資源保護(hù)由水務(wù)、環(huán)保管理。部門交叉，影響了雨洪管理的規(guī)范性、科學(xué)性。

4.3 開展雨洪管理技術(shù)研究

雨洪管理涉及社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等領(lǐng)域，從不同角度進(jìn)行雨洪管理技術(shù)研究是城市化進(jìn)程中的責(zé)任。

在雨洪管理技術(shù)支撐下實施的南湖、北湖、鳳凰湖及聯(lián)結(jié)渠項目，年可增加利用雨洪資源量、中水量3100萬m3，年可增加陡河灌區(qū)雨洪資源量1800萬m3；通過南湖、北湖、鳳凰湖補(bǔ)充地下水1300萬m3。

［1］唐山市陡河河道管理處.唐山市區(qū)水環(huán)境系統(tǒng)研究［R］.2009.

［2］董哲仁，孫東亞.生態(tài)水利工程原理與技術(shù)［M］.北京：中國水利水電出版社，2007.

［3］錢易，劉昌明，邵益生.中國城市水資源可持續(xù)開發(fā)利用［M］.北京：中國水利水電出版社，2002.

［4］黃君禮.水分析化學(xué)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

［5］林益冬，孫保沭，林麗蓉.工程水文學(xué)［M］.南京：河海大學(xué)出版社，1993.

［6］阮本清，韓宇平，蔣任飛.灌區(qū)生態(tài)用水研究［M］.北京：中國水利水電出版社，2007.

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A

1672-9900（2011）01-0045-02

2011－01－24

陳少舟（1964－），男（漢族），河北灤縣人，高級工程師，主要從事水利建設(shè)與管理工作，（Tel）13603155676。