談城市化發(fā)展與內(nèi)澇災(zāi)害

翁窈瑤 邢麗云 趙 見(jiàn)

(1.浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 紹興 312000; 2.北京市清華城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院環(huán)境所，北京 100083; 3.北京工業(yè)大學(xué)，北京 100124)

1 城市內(nèi)澇問(wèn)題現(xiàn)狀

近年來(lái)，我國(guó)城市內(nèi)澇頻繁發(fā)生，而發(fā)生的地點(diǎn)都相對(duì)集中在城市，特別是大中城市。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在2010年對(duì)國(guó)內(nèi)部分城市進(jìn)行了內(nèi)澇情況調(diào)研，結(jié)果顯示:從2008年～2010年，在全國(guó)351個(gè)設(shè)市城市中，有213個(gè)城市發(fā)生過(guò)內(nèi)澇;內(nèi)澇次數(shù)超過(guò)3次以上的城市數(shù)目約占39%;內(nèi)澇發(fā)生時(shí)，最大積水深度超過(guò)50 cm的城市占74.6%，部分城市最大積水深度超過(guò)1.5 m;有57個(gè)城市的最大積水時(shí)間超過(guò)12 h。以北京市為例，北京市近兩年影響比較大的內(nèi)澇包括2011年“6·23”和2012年“7·21”?！?·23”降雨造成北京市29處立交橋區(qū)和重點(diǎn)道路出現(xiàn)積滯水，造成交通中斷的有22處;“7·21”暴雨更是造成全市主要積水道路63處，路面塌方31處，5條運(yùn)行地鐵線路的12個(gè)站口因漏雨或進(jìn)水臨時(shí)封閉，甚至人員傷亡等等。

目前，我國(guó)大多城市處于建設(shè)發(fā)展時(shí)期，城市面積的增加、不透水地面比例的擴(kuò)大、城市社會(huì)財(cái)富的累加、城市運(yùn)轉(zhuǎn)效率的加快等等，都使得內(nèi)澇損失出現(xiàn)加重化、加大化的趨勢(shì)，城市受淹的損失占?xì)v次洪災(zāi)造成的總損失的比例越來(lái)越大，一般達(dá)到50%～80%［1］。由此看來(lái)，城市化的發(fā)展在很大程度上又加重了水災(zāi)損失。

2 城市化發(fā)展與內(nèi)澇成因分析

2.1 城市氣候變化

城市化過(guò)程對(duì)城市當(dāng)?shù)氐臍夂蛟斐捎绊?，主要表現(xiàn)為城市“熱島效應(yīng)”突顯，加上全球氣候變化的影響，使得城市局部的極端天氣更加趨于頻繁地發(fā)生。

以北京市為例，利用北京市觀象臺(tái)站1961年～2008年的降雨資料，計(jì)算近40年短歷時(shí)(120 min)極端降雨事件的趨勢(shì)(通過(guò)極端氣候指數(shù)定義計(jì)算，短歷時(shí)120 min的極端降水量閾值(R99)為16.21 mm，120 min降雨超過(guò)這一閾值即定義為極端降雨事件)。如圖1所示，2003年～2008年極端降雨的頻次呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，2008年短歷時(shí)極端降雨的頻次達(dá)到11次，已經(jīng)超過(guò)氣候平均值(6.5次)。極端降雨量的趨勢(shì)與降雨頻次的趨勢(shì)相似，2003年～2008年，極端降雨量呈增加的趨勢(shì)。2003年極端降雨量為23.96 mm，2008年短歷時(shí)極端降雨量達(dá)到249.6 mm，超過(guò)氣候平均值(194.9 mm)。

2.2 城市地表徑流量增加

在城市化過(guò)程中，大量類似混凝土、瀝青等不透水材料的使用，使雨水無(wú)法滲入城市路面，城市不透水面積增加，徑流系數(shù)加大，導(dǎo)致地表徑流增加，匯集速度加快，使得城市低洼地方發(fā)生積水。

根據(jù)北京百萬(wàn)莊小區(qū)的下滲實(shí)驗(yàn)，表明各種地面的損失差異非常懸殊［2］:在60 min內(nèi)，新、舊瀝青路面的降雨損失分別僅為草地的6%和12%，見(jiàn)表1。

圖1 北京市短歷時(shí)極端降雨事件

表1 北京百萬(wàn)莊小區(qū)各種地面的降雨損失量

同時(shí)，城市面積的擴(kuò)張使得水土流失，造成城市水體的循環(huán)紊亂，地下排水管網(wǎng)排水不暢，人為地降低了城市排澇能力。

2.3 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與城市化發(fā)展并不適應(yīng)

改革開(kāi)放以前，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約，我國(guó)初期雨水排水工程的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期僅為0.33年～0.5年。雖然在2006年頒布的《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》將我國(guó)的城市排水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期修訂為0.5年～3年一遇，重要地區(qū)要達(dá)到3年～5年一遇。但是實(shí)施過(guò)程中，大部分城市普遍采取了該標(biāo)準(zhǔn)的下限［3］，一些老城區(qū)甚至要低于規(guī)范規(guī)定的下限。以北京為例，最常用的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期是1年，而在這種設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下，發(fā)生超設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的降雨事件的可能性極大。

2011年，我國(guó)對(duì)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行了修訂，其中對(duì)于排水工程的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期有如下的規(guī)定:雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期，應(yīng)根據(jù)匯水地區(qū)性質(zhì)、地形特點(diǎn)及氣候特征等因素確定。同一排水系統(tǒng)可采用同一重現(xiàn)期或者不同重現(xiàn)期。重現(xiàn)期一般采用1年～3年，重要干道、重要地區(qū)或短期積水即能引起較嚴(yán)重后果的地區(qū)，一般采用3年～5年，并應(yīng)與道路設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)，特別重要地區(qū)和次要地區(qū)可酌情增減。可以看到，經(jīng)過(guò)修訂的規(guī)范已經(jīng)對(duì)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期有了適當(dāng)?shù)纳险{(diào)。當(dāng)然，僅僅調(diào)整城市排水系統(tǒng)的重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)并不能根治城市內(nèi)澇災(zāi)害，但是應(yīng)該注意與城市化發(fā)展相適應(yīng)。

美國(guó)的排水設(shè)計(jì)規(guī)范(ASCE/EWRI 45-05)中，對(duì)重現(xiàn)期有如下規(guī)定［4］:1)2年～15年的重現(xiàn)期，其中10年是居住區(qū)最常用的雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期。2)10年～100年的重現(xiàn)期用于商業(yè)區(qū)和具有重要價(jià)值的地區(qū)，依據(jù)商業(yè)價(jià)值確定具體重現(xiàn)期。規(guī)范中規(guī)定的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期應(yīng)視為最低設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，可適當(dāng)選用高于這些最低標(biāo)準(zhǔn)的重現(xiàn)期(例如重要的公共設(shè)施和排水管渠)。同時(shí)，歐盟排水設(shè)計(jì)規(guī)范(EN752-4)推薦的設(shè)計(jì)頻率值見(jiàn)表2。

表2 歐盟EN752-4排水設(shè)計(jì)規(guī)范推薦設(shè)計(jì)頻率規(guī)定

經(jīng)過(guò)比較，可以看出我國(guó)目前的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)外排水工程標(biāo)準(zhǔn)之間的差距。當(dāng)然，該差距并不意味著排水系統(tǒng)的優(yōu)劣，但是設(shè)計(jì)重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)的高低應(yīng)該與地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相關(guān)。因此，城市快速發(fā)展的同時(shí)，地區(qū)排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該得到提高，以保證與城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展相適應(yīng)。

3 解決途徑與災(zāi)害防治對(duì)策

3.1 健全法制，合理規(guī)劃

在城市內(nèi)澇防治方面，我國(guó)一直沒(méi)有訂立相關(guān)的全國(guó)性法規(guī)，甚至于地方性法規(guī)也并不多見(jiàn)。2011年，國(guó)務(wù)院法制辦公布了《城鎮(zhèn)排水與污水處理?xiàng)l例(征求意見(jiàn)稿)》，該條例如果出臺(tái)，會(huì)是我國(guó)第一部有關(guān)排水行業(yè)的專門(mén)法規(guī)。同時(shí)，在城市的土地利用規(guī)劃中，應(yīng)當(dāng)規(guī)范地表用途，并對(duì)內(nèi)澇易發(fā)區(qū)用地進(jìn)行災(zāi)害程度的劃分，限制內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的發(fā)展。

3.2 建立城鎮(zhèn)防洪、排水和排澇三套工程體系

目前，我國(guó)已經(jīng)建立有城市防洪和城市排水兩套系統(tǒng)，分別用于防御江河水系流域洪水災(zāi)害和排除排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期以內(nèi)的暴雨徑流。兩套系統(tǒng)分別有各自的職能部門(mén)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。但是，介于排水管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與城市防洪標(biāo)準(zhǔn)之間，缺乏一套體系來(lái)防治城市內(nèi)澇災(zāi)害。而在城市原有排水管道系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通過(guò)改建和擴(kuò)建排水管道來(lái)提高城市排澇標(biāo)準(zhǔn)并不可行。一方面，地下排水管網(wǎng)的改建成本太高，而且容易引起城市正常生活的紊亂;另一方面，城市地下空間有其局限性，城市排水管網(wǎng)的改建可能會(huì)影響其他類型的管道系統(tǒng)。因此，要根治城市內(nèi)澇災(zāi)害，就需要建立城鎮(zhèn)防洪、排水和排澇三套工程體系［5］。

3.3 低影響開(kāi)發(fā)建設(shè)

低影響開(kāi)發(fā)(LID)是一種強(qiáng)調(diào)通過(guò)源頭分散的小型控制設(shè)施，維持和保護(hù)場(chǎng)地自然水文功能、有效緩解不透水面積增加造成的洪峰流量增加、徑流系數(shù)增大、面源污染負(fù)荷加重的城市雨水管理理念。該方法于20世紀(jì)90年代率先在美國(guó)馬里蘭州實(shí)施。低影響開(kāi)發(fā)主要通過(guò)生物滯留設(shè)施、屋頂綠化、植被淺溝、雨水利用等措施來(lái)維持原有的水文條件，控制徑流污染，減少污染排放，實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)區(qū)域可持續(xù)水循環(huán)。

排水系統(tǒng)的“低影響開(kāi)發(fā)”，可以充分利用生態(tài)植草溝、下凹式綠地、雨水花園、地下蓄水、屋頂綠地、透水路面等措施，來(lái)達(dá)到削減徑流量、去除污染物、蓄積雨水等目的。以我國(guó)香港新田的蓄洪區(qū)為例，該蓄洪區(qū)為魚(yú)塘或公園休閑湖泊的形式。其周邊通常被植被圍繞，這使得它比滯洪區(qū)更美觀更有吸引力。除了洪水衰減，該區(qū)的一個(gè)重要功能是改善排水水質(zhì)，既解決徑流攜帶的泥沙，也允許有足夠的停留時(shí)間以降低有機(jī)物。

3.4 完善排水系統(tǒng)管理體制，提高城市排水的統(tǒng)一協(xié)調(diào)能力

建立內(nèi)澇控制與預(yù)警系統(tǒng)。比如，安徽蕪湖市建立了一套城市排澇監(jiān)控中心，可以通過(guò)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控15個(gè)泵站的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，城市水系的動(dòng)態(tài)水位、水勢(shì)、流量情況以及城區(qū)道路積水情況等，并同步調(diào)閱交警、市容、氣象、水文等監(jiān)控系統(tǒng)，為城市排澇預(yù)報(bào)、分析和及時(shí)調(diào)度提供充分依據(jù)。該城市排澇監(jiān)控中心不僅提高了實(shí)時(shí)調(diào)度的效率，而且使城市排澇工作更加科學(xué)化、信息化。以美國(guó)的國(guó)家氣象局(NWS)為例，該機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)氣象預(yù)報(bào)、暴雨警告、河流預(yù)報(bào)和洪水預(yù)警，國(guó)家氣象局在進(jìn)行洪水預(yù)測(cè)時(shí)會(huì)使用各種數(shù)據(jù)。河流深度與流量數(shù)據(jù)由美國(guó)地質(zhì)勘探局(USGS)取得，其負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)和維護(hù)85%以上的國(guó)家測(cè)流站。而降雨數(shù)據(jù)由國(guó)家氣象和水文部門(mén)提供。在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用模型技術(shù)建立當(dāng)?shù)氐膬?nèi)澇預(yù)警系統(tǒng)。

因此，在城市排水系統(tǒng)的管理方面，數(shù)據(jù)共享尤為重要，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，各部門(mén)能迅速形成聯(lián)動(dòng)機(jī)制。

4 結(jié)語(yǔ)

在未來(lái)，我國(guó)的城市化進(jìn)程必將加速進(jìn)行，城市規(guī)模也會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。如果繼續(xù)聽(tīng)任不科學(xué)的城市規(guī)劃，必將導(dǎo)致愈來(lái)愈嚴(yán)重的城市內(nèi)澇災(zāi)害。因此，城市規(guī)劃管理部門(mén)應(yīng)該對(duì)城市防澇體系的建設(shè)給予重視，樹(shù)立可持續(xù)發(fā)展的規(guī)劃理念。建立城市排澇系統(tǒng)，要求對(duì)土地利用進(jìn)行合理規(guī)劃，限制內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的發(fā)展。并借鑒國(guó)外內(nèi)澇防治的可取經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合地區(qū)的實(shí)際情況，合理制定城市內(nèi)澇防治以及相關(guān)土地利用規(guī)劃。在此基礎(chǔ)上，各個(gè)職能部門(mén)應(yīng)該充分合作，共享數(shù)據(jù)資源，建立一套城市內(nèi)澇控制與預(yù)警系統(tǒng)，從而保護(hù)市民的生命財(cái)產(chǎn)不受損失。

［1］于紀(jì)玉，劉方貴.城市化與現(xiàn)代城市防洪減災(zāi)問(wèn)題研究［J］.海河水利，2003(2):33-34.

［2］北京市政設(shè)計(jì)院.北京市暴雨徑流觀測(cè)分析報(bào)告之一:徑流系數(shù)，集水時(shí)間和延緩系數(shù)［M］.北京:科學(xué)出版社，1977.

［3］辛玉玲，張學(xué)強(qiáng).城市內(nèi)澇的成因淺析［J］.城鎮(zhèn)供水，2012(5):91-93.

［4］王 磊，周玉文.國(guó)內(nèi)外城市排水設(shè)計(jì)規(guī)范比較研究［J］.中國(guó)給水排水，2012，8(28):23-27.

［5］周玉文.構(gòu)建三套工程體系確保城市洪澇安全［J］.給水排水動(dòng)態(tài)，2011(8):12-14.