海綿城市理念下的洪澇風險管理體系

王乾

（廣州市番禺區(qū)水務設施運行中心，廣東 廣州 511400）

0 引言

洪澇對人類和自然環(huán)境都會帶來很多負面影響，如生命和財產的威脅、環(huán)境破壞、經濟損失、社會影響等。為應對洪澇災害，需要加大綠色基礎設施建設、構建可持續(xù)排水系統(tǒng)、提高建筑洪澇適應能力、建立洪澇風險模型，以提高公眾對洪澇災害的認識和應對能力。

1 流域概況

1.1 案例概況

廣州大學城為廣州市高校集聚區(qū)，區(qū)域內有河涌14 條，原有北亭涌、合益圍涌、南亭大社涌共3 條黑臭水體。截至2021 年，3 條黑臭河涌已消除黑臭。區(qū)域內基本為分流制排水體制，已建成污水管網80km，雨水管網140km，污水轉輸至瀝滘污水廠處理。大學城沿江堤防現(xiàn)已達到200 年一遇的標準，片區(qū)內澇防治標準基本達到20 年一遇。

1.2 建設存在的問題

廣州大學城海綿城市示范片區(qū)豎向空間合理，自然本底條件較好，片區(qū)所在小谷圍島堤岸防洪標準已達200 年一遇的規(guī)劃標準，通過近幾年排水單元改造、大學城水生態(tài)示范區(qū)建設等項目，灰藍設施達標率高，同時隨著番禺區(qū)海綿城市建設管控的推進，近期新建項目基本都按照海綿城市建設要求進行落實，但是距離“海綿城市示范片區(qū)”還存在一些差距，主要體現(xiàn)在以下方面。

（1）目前大學城片區(qū)內澇防治重現(xiàn)期已基本達到20 年一遇，與《番禺區(qū)海綿城市專項規(guī)劃（2018—2035年）》要求有效應對不低于50 年一遇暴雨及《廣州市雨水系統(tǒng)總體規(guī)劃（2021—2035 年）》（在編）規(guī)劃要求有效應對100 年一遇仍有差距。

（2）片區(qū)大部分市政道路由于建設時間較早，未落實海綿城市建設要求。

（3）部分高校內應結合現(xiàn)有地塊排水設施及校園內的人工湖，因地制宜落實源頭減排設施，實現(xiàn)雨水徑流污染控制和雨水利用。

2 洪澇風險管理體系

2.1 系統(tǒng)性評估洪澇風險

2.1.1 初步洪澇風險評估

初步洪澇風險評估是通過收集相關數(shù)據、分析地形地貌、降雨數(shù)據和河流水文數(shù)據等，評估洪澇風險的程度和可能的影響范圍，并根據評估結果制定相應的風險管理措施。具體步驟包括收集有關數(shù)據、分析地形地貌特征、分析降雨數(shù)據和河流水文數(shù)據、評估潛在影響以及制定風險管理措施。在本項目中，雖然初步洪澇風險評估主要是一種定性評估方法，但可以為后續(xù)詳細的風險分析和模擬研究提供基礎和指導，通過評估確定具有洪澇風險的城市必須由當?shù)丨h(huán)境部門和城市排澇主管部門聯(lián)合制定“兩圖一規(guī)劃”，即洪澇危害分區(qū)圖（flood hazard map）、洪澇風險圖（flood risk map）和洪澇風險管理規(guī)劃（flood risk management plan）。洪澇危害分區(qū)圖通過水文水力模型識別不同重現(xiàn)期洪澇災害影響范圍，將評估區(qū)域按洪澇發(fā)生概率劃分為低概率區(qū)（Zone1）、中概率區(qū)（Zone2）、高概率區(qū)（Zone3a）、行蓄洪功能區(qū)（Zone3b）。洪澇概率分區(qū)表如表1 所示。

表1 洪澇概率分區(qū)表

2.1.2 戰(zhàn)略洪澇分險評估

戰(zhàn)略洪澇分險評估是指通過分析城市的地理環(huán)境、氣象特征、水資源狀況、排水設施等因素，評估城市面臨的洪澇風險程度和潛在的損失，通過戰(zhàn)略洪澇分險評估，可以確定城市在洪澇災害中的脆弱性及其變化趨勢，為制定合理的洪澇防護措施和應急預案提供科學依據。戰(zhàn)略洪澇分險評估包括以下步驟：①收集和整理相關數(shù)據：包括城市的地理環(huán)境、氣象資料、水資源狀況、排水設施等。②確定洪澇風險評估指標：根據城市特點和需求，確定評估指標，如洪澇頻率、洪水深度、暴雨強度等[1]。③進行洪澇風險評估：利用工程模型或數(shù)學模型，對城市進行洪澇風險評估，計算不同等級洪澇事件的可能性和損失。④制定洪澇風險管理策略：根據評估結果，制定針對性的洪澇風險管理策略，包括建設更完善的排水設施、提高城市綠地率、加強城市規(guī)劃和土地利用等。⑤監(jiān)測和預警：建立洪澇風險監(jiān)測和預警系統(tǒng)，及時預警可能發(fā)生的洪澇災害，并采取相應措施。⑥應急管理和救災準備：建立完善的洪澇應急管理和救災準備機制，提前做好應對洪澇災害的準備工作。

2.1.3 場地洪澇風險評估

收集場地相關的地理環(huán)境、氣候特征、水文資料等相關數(shù)據，如地形地貌、降雨情況、排水設施等；根據場地的特點和需求，確定洪澇風險評估指標，如洪澇頻率、洪水深度、積水時間等；利用工程模型或數(shù)學模型，對場地進行洪澇風險評估，計算不同等級洪澇事件的可能性和損失；根據評估結果，分析場地面臨的洪澇風險程度，包括洪澇潛在損失、可能影響的區(qū)域范圍等；基于評估結果，制定相應的防護措施，包括建設更完善的排水系統(tǒng)、加強場地的抗洪設計、改善地貌條件等；建立場地洪澇事件的應急管理機制，包括制定應對洪澇災害的應急預案、組織培訓演練等。

2.2 剛彈結合避讓洪澇風險

根據收集到的信息，利用適當?shù)哪Ｐ突蚍椒ǎ治鰣龅乜赡馨l(fā)生的洪澇風險，這可以包括洪水概率分析、水流模擬、水文統(tǒng)計等；確定洪澇對場地可能造成的影響，如可能對建筑物、基礎設施、農田等造成的破壞程度；分析場地的脆弱性，即場地受洪澇影響的敏感程度。可以考慮場地的地質條件、土壤覆蓋情況、排水系統(tǒng)等因素；綜合考慮洪澇概率、洪水影響和場地的脆弱性，綜合評估洪澇風險程度?？梢允褂枚炕蚨ㄐ缘姆椒ㄟM行評估，如風險矩陣分析、風險指數(shù)評估等；根據洪澇風險評估結果，制定相應的洪澇風險管理策略，如改善排水系統(tǒng)、制定應急預案、加強建筑物防洪措施等；定期監(jiān)測場地的洪澇風險，根據需要進行更新和調整，這可以包括定期觀測水文數(shù)據、更新場地信息、評估洪澇控制措施的有效性等[2]。

2.3 灰綠結合緩解洪澇風險

灰綠結合是指將“灰”工程和“綠”工程相結合，綜合利用工程措施和生態(tài)系統(tǒng)服務來緩解洪澇風險。具體措施包括：建設和改善排水系統(tǒng)，如設置雨水收集系統(tǒng)、清淤河道、修建雨水調蓄設施等，通過灰色工程可以增加水的排放能力，減少洪水對場地造成的影響；保護、恢復和增加自然環(huán)境中的濕地、森林、河流等生態(tài)系統(tǒng)。這些生態(tài)系統(tǒng)可以起到吸水、保水、蓄水的作用，減少洪水的形成和洪峰的峰值，并提供水文調節(jié)和水質凈化功能；對受損或嚴重侵蝕的河道進行整治，恢復其自然的水流能力，并結合生態(tài)修復，恢復河道生態(tài)功能，增強河道的自凈能力和水質調節(jié)能力；在河道兩岸建設防洪林帶，通過種植適合的樹種和草本植物，提高土壤的滲透性和水源涵養(yǎng)能力，減緩洪水流速，降低洪水威力；在城市中保護和恢復濕地，如水塘、濕地公園等。這些濕地可以吸水并緩慢釋放，減少洪水對城市的影響；采用透水性鋪裝材料，如透水磚、透水混凝土等，使雨水能夠滲透到地下，減少地表徑流和洪水形成?；揖G結合可以綜合利用工程和生態(tài)系統(tǒng)服務，減輕洪澇災害的風險，并促進生態(tài)環(huán)境的恢復和改善。

3 洪澇風險管理措施

3.1 加大綠色基礎設施建設

綠色基礎設施是指一種以生態(tài)系統(tǒng)為基礎、利用自然過程和生物多樣性為核心的基礎設施形式，它通過模仿、增強和恢復自然系統(tǒng)的功能，提供解決方案來解決城市、農村和工業(yè)區(qū)域的各種環(huán)境和社會問題。綠色基礎設施利用自然過程來處理水、空氣和廢物等問題，通過濕地、雨水花園、人工湖泊等手段來模擬自然系統(tǒng)的功能；綠色基礎設施通過保護和恢復植被、濕地和野生動物棲息地，促進物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的健康；綠色基礎設施包括雨水管理系統(tǒng)、雨水收集和再利用，以及湖泊和河道的調節(jié)和修復，以提供可持續(xù)的水資源管理；綠色基礎設施可以增加城市的防洪和排水能力，并緩解氣候變化對城市環(huán)境的影響；綠色基礎設施能夠提供休閑和健康的空間，改善空氣和水質，增加城市綠化覆蓋率，提高城市居民的生活質量[3]。一些常見的綠色基礎設施措施包括：雨水花園、河道綠帶、濕地恢復與保護、屋頂綠化、城市森林和公園、城市農業(yè)等。綠色基礎設施是一種可持續(xù)發(fā)展的城市規(guī)劃策略，能夠改善城市環(huán)境質量、提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，并保護和提升人民的生活質量。

3.2 構建可持續(xù)排水系統(tǒng)

可持續(xù)排水系統(tǒng)（sustainable drainage system, SDS）是一種以自然過程為基礎的排水管理方法，旨在模仿和集成自然水循環(huán)的原理，減少城市和人工區(qū)域中產生的排水問題，并提供可持續(xù)的水資源管理解決方案?？沙掷m(xù)排水系統(tǒng)在本項目中的應用其主要目標是減少和延緩雨水徑流，改善城市排水系統(tǒng)的承載能力，提高城市的抗洪能力，并保護水環(huán)境質量。與傳統(tǒng)的排水系統(tǒng)相比，可持續(xù)排水系統(tǒng)更加注重綜合水管理，強調通過自然處理過程來凈化和處理雨水，同時提供相應的環(huán)境和社會經濟效益。可持續(xù)排水系統(tǒng)不僅可以改善城市排水問題，還可以帶來其他多重效益，如提高城市環(huán)境質量、增加城市綠化覆蓋率、改善空氣質量、促進生物多樣性等。因此，在城市規(guī)劃和建設中，可持續(xù)排水系統(tǒng)被廣泛應用并受到重視。可持續(xù)排水過程如圖1所示。

圖1 可持續(xù)排水過程

3.3 提高建筑洪澇適應能力

在本項目中，可以將建筑物的地面高度提高到預定的洪水標準高度以上，以防止洪水進入建筑物內部，這可以通過增加地基高度、建造地下室、或者使用抬高地板技術來實現(xiàn)；采用防水建筑設計和建筑材料，如使用防水墻體、選擇可抗漂浮的建筑材料等，以減少洪水對建筑物的影響；建立高效的排水系統(tǒng)，包括適當?shù)呐潘艿?、雨水收集系統(tǒng)和蓄水設備，以快速排除建筑物周圍的積水，減少洪水對建筑物的浸泡時間；在建筑物周圍設置快速排澇系統(tǒng)，如槽式排水溝、雨水花園、蓄水池等，以便迅速將積水引導到安全區(qū)域；采用抗震和抗洪設計的技術和材料，以增加建筑物的穩(wěn)定性和抵抗洪水沖擊的能力；在建筑物中設置應急逃生通道，確保居民在洪水發(fā)生時能夠及時安全地離開建筑物；提高居民的洪澇風險意識，并提供相應的教育和培訓，使他們了解并采取適當?shù)拇胧﹣肀Ｗo自己和他們的財產[4]。

3.4 建立洪澇風險模型

收集與洪澇風險相關的數(shù)據，包括歷史洪水事件的記錄、降雨數(shù)據、地形和水文數(shù)據等。這些數(shù)據可以來自氣象站、水文站、地質測量等渠道；利用收集到的洪水歷史數(shù)據和降雨數(shù)據，可以使用統(tǒng)計方法來分析洪澇發(fā)生的概率分布。常見的方法包括頻率分析和概率分布函數(shù)擬合；根據已有的數(shù)據和模型，計算出一些洪澇風險指標，如洪澇淹沒的概率、淹沒的深度和持續(xù)時間等。這些指標可以量化洪澇風險的大?。换趨^(qū)域的洪澇風險模型需要考慮地理信息系統(tǒng)（GIS）的數(shù)據和功能，使用GIS 可以將洪澇風險指標與地理空間特征相結合，進行敏感性分析和空間分布分析；驗證模型的準確性和可靠性是建立洪澇風險模型的重要步驟。對模型的結果進行與實際情況的對比，進行適當?shù)恼{整和優(yōu)化。根據已經建立的洪澇風險模型，可以對未來的洪澇風險進行預測，可以使用氣候模型和水文模型來模擬未來的降雨和水文過程，從而評估未來洪澇風險的變化；建立洪澇風險模型需要綜合考慮多個因素，涉及氣象、水文、地理等多個學科的知識[5]。

4 結語

綜上所述，海綿城市和洪澇風險管理體系是兩個相互關聯(lián)的概念，在綜合考慮城市洪澇風險的管理和控制方面起到重要作用。在洪澇風險管理中，海綿城市的概念可以為洪澇風險管理體系提供有效的解決方案。海綿城市的雨水收集和再利用系統(tǒng)可以減少城市排水系統(tǒng)的壓力，降低洪水發(fā)生的可能性；通過建立濕地、雨水花園等自然水體，可以增加城市的水資源儲備，減少洪水對城市的沖擊；同時，海綿城市的綠色基礎設施可以提供生態(tài)系統(tǒng)服務，對洪澇風險管理起到積極的影響。