延安市市區(qū)道路積水成因分析及改善措施研究

呂亞坤 趙鵬 王坤穎 解軒

延安大學(xué)建筑工程學(xué)院 陜西 延安 716000

引言

延安市曾經(jīng)發(fā)生過(guò)延“77.7.6”、洛河“94.8.31”、清澗河“02.7.4”特大洪水,尤其是“13.7”延安百年一遇的持續(xù)強(qiáng)降雨，這些對(duì)延安市產(chǎn)生了非常惡劣的影響，更對(duì)延安市市民的生命安全，財(cái)產(chǎn)安全造成了嚴(yán)重的威脅。目前，市區(qū)尚存在很多容易產(chǎn)生嚴(yán)重積水的區(qū)域，雖然加強(qiáng)了治理，但是還沒(méi)有得到完全的解決，一遇暴雨，路面就容易出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的積水，市區(qū)道路積水依舊嚴(yán)重的影響著市民的生活。

結(jié)合陜西省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，通過(guò)調(diào)研，總結(jié)本地區(qū)排水設(shè)計(jì)、施工、管理各方面的問(wèn)題，研究出科學(xué)有效的防范和管理機(jī)制，方便延安市未來(lái)市政排水工程的順利進(jìn)行，最大程度提升道路安全性，及時(shí)排除路面積水，給市民提供良好的出行環(huán)境，塑造延安市美麗的城市形象。

1 延安市道路積水的成因

1.1 延安市降水時(shí)空分布不均

延安市位于陜西黃土高原丘陵溝壑區(qū)，年平均降水量500mm左右，每年的雨季為6-9月份，降雨具有來(lái)勢(shì)猛、強(qiáng)度大、突發(fā)性強(qiáng)的特點(diǎn)，降水的時(shí)空分布不均，極易形成山洪災(zāi)害。由于設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)低，隨著短時(shí)間內(nèi)降雨強(qiáng)度的增大、降雨歷時(shí)的持續(xù)，排水量已經(jīng)達(dá)到排水系統(tǒng)的最大承載力，路面積水難以短時(shí)間排出，最終造成大面積的積水。

表 1延安市降水時(shí)間分布與降水量分布

1.2 延安市區(qū)居民區(qū)地勢(shì)較低

受地理形勢(shì)的限制，延安市區(qū)位于三山環(huán)抱、兩河交匯的位置，延安市根據(jù)大量的山體以及延河復(fù)雜的走勢(shì)形成了居住區(qū)域。兩山之間所形成的狹窄且具有陡坡的街道，隨著路面的不斷硬化，雨天道路的表面徑流量迅速加大，雨水由地勢(shì)高處不斷匯集到地勢(shì)較低處，水層不斷加厚，這種情況就導(dǎo)致了地勢(shì)低處極大的積水量。比如：百米大道，王家坪舊址、大砭溝溝口。

1.3 延安城區(qū)排水系統(tǒng)與服務(wù)區(qū)域不配套

延安市城區(qū)的雨水管網(wǎng)覆蓋未能結(jié)合所服務(wù)的區(qū)域，即街道地形條件來(lái)設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)，道路的雨水井覆蓋率低，排水井鋪設(shè)間隔分散。在實(shí)際走訪中，發(fā)現(xiàn)一些街道具有地勢(shì)地下，匯集雨水量大的特征。在這種情況下，若排水系統(tǒng)流暢，暴雨過(guò)后依舊需要很長(zhǎng)時(shí)間才能自然通過(guò)排水系統(tǒng)排掉，這就進(jìn)一步增加了積水量，導(dǎo)致局部區(qū)域易產(chǎn)生內(nèi)澇。換句話說(shuō)就是，沒(méi)有建成對(duì)于實(shí)際道路所處區(qū)域形成有針對(duì)性，系統(tǒng)性的雨水井口以及管道的排布。

1.4 施工單位技術(shù)不過(guò)關(guān)

延安市民對(duì)市政工程質(zhì)量也非常的關(guān)注，而這就使得建設(shè)單位要不斷提高自身在施工質(zhì)量方面的自我要求，追求發(fā)展進(jìn)步。在延安市市區(qū)的市政工程建設(shè)中，道路工程和給排水工程是很重要的，延安獨(dú)特的地理環(huán)境對(duì)道路建設(shè)和給排水工程的建設(shè)質(zhì)量也提出了更高的要求。不過(guò)，目前很多施工單位都受到了施工技術(shù)和管理方面的限制，施工單位在進(jìn)行道路施工或市政給排水工程施工的時(shí)候，往往會(huì)因?yàn)榧夹g(shù)不過(guò)關(guān)而出現(xiàn)大量問(wèn)題，比如，道路結(jié)構(gòu)本身缺乏滲水能力，使給工程本身的整體質(zhì)量無(wú)法得到有效保障。

1.5排水設(shè)施缺乏維護(hù)管理

在產(chǎn)生雨水長(zhǎng)時(shí)間積累的現(xiàn)象時(shí)，多數(shù)情況下的問(wèn)題都出在排水口，排水口基本的功能大大減弱。造成這一結(jié)果的原因就是對(duì)日常排水設(shè)施缺乏維護(hù)。雨水口被樹葉、生活垃圾所堵塞圖 1；排水管道有大量淤泥堵塞；排水設(shè)施遭到破壞，比如某些施工單位在施工過(guò)程中私自開挖或者占用排水口，或者造成局部排水管道破壞。

圖 1磚塊樹葉堵塞下水口

圖 2街道大量積水

2 延安市道路積水的解決措施

2.1 科學(xué)設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)

市政道路排水系統(tǒng)是城市道路建設(shè)重要的一部分，排水系統(tǒng)如果與道路實(shí)際情況不相符的話，則會(huì)給城市居民帶來(lái)許許多多的問(wèn)題。尤其是延安市這種強(qiáng)降水比較集中的城市，表現(xiàn)則更加明顯。它會(huì)使得城市交通系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)失靈，對(duì)衛(wèi)生狀況產(chǎn)生很大影響，造成的經(jīng)濟(jì)損失，更重要的是可能對(duì)生命安全造成威脅。因此科學(xué)設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)是非常重要的。

2.2 科學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水

我們現(xiàn)有的排水系統(tǒng)，大部分都是為了盡快將雨水從落水處移走，并將雨水引至水道或排水渠，這種情況下，只有小部分雨水則順著道路面層孔隙與裂縫流入道路內(nèi)部。當(dāng)降雨量較大或地表水相對(duì)較為豐富的區(qū)域，由于瀝青混凝土路面瀝青各層之間都設(shè)置了粘層，無(wú)過(guò)多的層間空隙，滲透系數(shù)小，水流距離排水口較遠(yuǎn)，徑流時(shí)間長(zhǎng)。針對(duì)這一點(diǎn)我們可以在道路上選用有較好透水性混凝土進(jìn)行路面鋪裝，比如美國(guó)的無(wú)細(xì)集料混凝土，法國(guó)曾開展過(guò)的多孔混凝土試驗(yàn)都是這一方面的研究和應(yīng)用。但由于道路所要求的強(qiáng)度和剛度等要求的局限，目前只應(yīng)用于了人行道和道路兩側(cè)，相信經(jīng)過(guò)不斷的探索與研究便可以突破這一局限性。這樣通過(guò)水流自由豎向滲流至排水層，距離短，所需時(shí)間短，從而有效排除路面積水。

2.3 合理設(shè)計(jì)道路結(jié)構(gòu)的縱橫坡

縱斷面設(shè)計(jì)有許多原則，因地理位置不同，延安市不同位置的設(shè)計(jì)參數(shù)也不盡相同。在設(shè)計(jì)施工道路各層結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，必須嚴(yán)格控制路面縱橫坡度，保證排水所需坡度，使雨水可以沿坡度以最快速度流入排水渠或排水口，減少排水所需時(shí)間，最終進(jìn)入排水系統(tǒng)。從而各層結(jié)構(gòu)內(nèi)部水能夠沿著橫坡排向盲溝或排水溝渠，最終進(jìn)入道路路面雨水系統(tǒng)。

2.4 合理增加排水設(shè)施

在有綠化帶的路段增設(shè)滲溝、盲溝，在老區(qū)的改建新建過(guò)程中增設(shè)排水管道，將這些設(shè)施和排水管網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)一步強(qiáng)化延安城區(qū)排水系統(tǒng)功能。在經(jīng)常積水且不存在空間局限的條件下，可以在技術(shù)路段設(shè)置排水泵站和應(yīng)急排水工作站，在暴雨天氣可以緩解排水系統(tǒng)壓力，將雨水及時(shí)排出。

2.5 實(shí)現(xiàn)現(xiàn)狀管網(wǎng)改造，加強(qiáng)汛期管理

為了更好了管理現(xiàn)狀管網(wǎng)改造，已經(jīng)于2016年完成了《延安市城市排水（雨水）防澇專項(xiàng)規(guī)劃》的編制，并且通過(guò)了市政府和省住建廳的審查批復(fù)。從2020年至2030年做到在發(fā)生雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(3年重現(xiàn)期)以內(nèi)降雨量時(shí)，地面沒(méi)有明顯積水。發(fā)生重現(xiàn)期為30年一遇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，城市居民住宅和工商業(yè)建筑物底層不進(jìn)水，道路中一條車道的積水深度不超過(guò)15cm。

每年結(jié)合延安市市區(qū)內(nèi)澇溝渠分布的實(shí)際情況，制定應(yīng)急預(yù)案，在進(jìn)入汛期之后，立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，各級(jí)防汛部門、氣象部門以及水文部門共同協(xié)作，向全市傳達(dá)汛期的消息，指導(dǎo)大家如何應(yīng)對(duì)汛期，及時(shí)向群眾傳達(dá)天氣信息，讓群眾能夠隨時(shí)了解當(dāng)?shù)氐那闆r。

城區(qū)道路一旦因?yàn)槎虝r(shí)間強(qiáng)降雨造成市區(qū)多處不同程度內(nèi)澇，搶險(xiǎn)人員會(huì)在第一時(shí)間打開水篦子組織抽排，提前通知地下排水設(shè)施責(zé)任單位和市民做好預(yù)防。

2.6 合理設(shè)計(jì)路基

在設(shè)計(jì)路基時(shí)，通常采取增高路基或避讓方法降低影響路基的程度，但由于地形等因素的約束，有時(shí)需要利用其它防護(hù)手段。在設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該對(duì)地下水的情況進(jìn)行詳細(xì)的了解和分析，在完全了解地下水的類型、水位之后再有針對(duì)性的去設(shè)計(jì)路基，合理的安排滲溝攔截以及透水性墊層的位置，讓地基下面的地下水通過(guò)盲溝和排水溝排出去，這種方法是應(yīng)對(duì)地下水非常普遍的方法，應(yīng)該推廣。

2.7 合理劃分雨水匯水面積，增大雨水口的泄水能力

道路排水系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)，結(jié)合降雨量等基本資料按規(guī)范要求合理計(jì)算排水管管徑，理論上都可以達(dá)到滿足設(shè)計(jì)流量的要求，保證排水暢通。

當(dāng)雨水口泄水能力明顯超出雨水徑流量時(shí)，路面不會(huì)產(chǎn)生積水問(wèn)題。但當(dāng)雨水口泄水能力小于徑流量時(shí)，無(wú)法向主干管及時(shí)排入雨水，路面就會(huì)出現(xiàn)積水。在雨水口匯水和泄水發(fā)生差異時(shí)，匯水大于雨水口泄水能力，多余水量必然到達(dá)下游，水量增大，不斷反復(fù)形成必將引起雨水堆積問(wèn)題。

3 總結(jié)

近年，研究學(xué)者通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)延安市區(qū)域汛期降水量有增多的趨勢(shì)。這就必須在道路體系的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中注意合理性，全面把握設(shè)計(jì)內(nèi)容與原則，對(duì)主要問(wèn)題科學(xué)分析，完善系統(tǒng)，提升道路應(yīng)用水平，延長(zhǎng)使用壽命。道路排水設(shè)計(jì)科學(xué)與否直接關(guān)系著社會(huì)民生，面對(duì)這項(xiàng)復(fù)雜的工程，需要對(duì)多方面因素進(jìn)行全面考慮，不僅需要達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)需求，還要對(duì)城市科學(xué)規(guī)劃與發(fā)展要求展開全面思考。