郑州市积水区治理方案研究

王绍征，申国朝，刘庆宇

（郑州市市政工程勘测设计研究院，河南郑州450000）

0 前言

郑州市位于河南省的中部，是河南省省会，地处北温带，属大陆性季风气候，四季分明，多年平均降雨量632.4 mm，降水量年内分配极不均匀，夏季多雨，汛期7～9月3个月占年降水量的54.6%。汛期降雨的过分集中导致城市雨水危害加剧，内涝灾害频发，市区部分地区和路段雨季经常出现积水现象，造成交通阻断，市民出行困难，也严重威胁着人民群众的生命财产安全。据统计，目前郑州市中心城区遭遇强降水时，易造成道路断行及严重积水的主、次干道，立交桥路段尚有积水区域22处。

郑州市陇海路京广路积水区位于陇海路、京广路一带，为郑州市的三大积水点之一，历经多次治理未能解决。其汇水范围西起金水河，东至京广铁路、熊耳河西支，南起航海路，北至中原路，面积约7km2。严重积水面积约30000 m2，京广路口积水深度约60 cm，路口东侧京广铁路立交被全部淹没，造成交通断行，退水时间约10 h。图1为积水区汇水范围示意图。

区域内现有雨水强排泵站一座，流量4.72 m3/s。雨水立交泵站一座，流量1.53 m3/s。雨水出水口14个，出水总能力23.07 m3/s。除康复前街等个别路段外，市政道路均设有雨水管渠，雨水管网覆盖率达90%以上，雨水排放出路为金水河和熊耳河。

1 积水区形成原因

陇海路与京广路积水区是自然条件、城市建设、城市管理等多种因素造成的。

1.1 自然因素

（1）积水区地势低洼，降雨不易排出。

汇水区域内地势西高东低，西侧自然地形标高为109.17 m，东侧地形标高为101.5 m，地形坡度约为0.0025，积水区位于汇水区域的最低点，当雨水管渠满负荷后，地表径流沿地势迅速汇集到该区域，形成积水。

（2）气候异常，暴雨空间分布极不均匀，出现频率增长。

2007年政府间气候变化专门委员会(IPCC)指出：全球的极端天气事件已经变得更普遍，包括暴雪、暴雨、大旱、热浪天气和热带风暴。2007年6月4日《中国应对气候变化国家方案》中提出：气候变化伴随的极端天气气候事件及其引发的气象灾害增多。

郑州市也不例外，近年来极端天气状况出现也是越来越频繁，如2007年8月2日，局部降水量达到100 mm；2008年7月13日20：00至14日5：00，局部降水量达到173.5 mm；2009年6月27日，短短1 h内，郑州市区有5个观测站的降水量在50 mm以上，局部最大降水量达到70.5 mm。2009年8月2日3 h降水达53 mm，8月4日晚，郑州市再次出现暴雨，降水量达到85 mm等等。同时，由于城市形成的热岛效应，使夏季大气对流活动在城区附近得以加强，也增加了局部大暴雨发生的机率。

这种降雨的不均匀性使原设计时采用的暴雨强度q的取值与实际相比偏小，雨水管渠断面不足。

1.2 城市建设因素

（1）从图1可以看出，京广铁路由西北向东南方向从积水区东侧穿过，分别与金水河与熊耳河相交，阻断了原有地面排水系统，导致地面雨水无法沿自然地势向东排放，全部汇集在京广路口和铁路立交处，严重积水。

（2）该区域现有雨水管网系统设计标准低，大多数排水管道设计重现期为0.5 a，甚至更低，无法满足一般地区1～2 a一遇、重要地区2～3 a一遇的标准。根据核算，目前该区域雨水管出水总能力为23.07 m3/s,而按2 a一遇标准雨水管所需出水能力为43.63 m3/s，缺口较大，这也是郑州市其它积水点普遍存在的问题。

造成设计标准低的原因，主要有以下几点：一是受当时经济能力限制，压缩投资规模，降低设计标准；二是随着建成区的不断扩大，雨水管渠缺乏总体规划，被动地从已有干管向上游延伸方式，汇水面积不断增大，造成干管超负荷，雨水排放受阻。当暴雨超过该标准时，管道排水能力不足。

（3）随着城市的大规模建设和快速扩展，区域内被建筑物、道路和地面硬化所占据的面积比例越来越大，绿化面积和透水面积越来越小，改变了原有的下垫面，使得不透水层面比例增长，地表综合径流系数与原来相比增长明显。

根据排水规范，非铺砌土路面径流系数0.25～0.35，绿地径流系数为0.10～0.20，而硬化和屋顶的径流系数为0.55～0.95。由于地面性质变化产生的雨水径流量差别有2～3倍之多。

（4）雨水泵站收水范围扩大，导致抽升能力不足。

一般立交泵站的收水范围按立交范围内考虑，高水高排，低水低排，在立交两侧设置截水驼峰，防止外水进入。但在实际运行过程中，雨量较大时，随着周边地区积水深度的增加，最终越过截水驼峰。

陇海铁路立交泵站最大抽升能力为1.53 m3/s，立交区域内的汇水面积为2.25 hm2，按暴雨重现期20 a，综合径流系数0.9考虑，设计流量为0.85 m3/s，如立交内积水，最大蓄水量达18000 m3，如按0.85 m3/s流量计算，抽水时间长达5.88 h，此值还未考虑中间雨水注入的补充量，泵站设计规模偏小。

此类积水点还有如郑州市二环支路立交、城东路立交等，均是这种情况，导致泵站排水时间延长，积水不能及时排除。

（5）区域内地势原因天然形成的排水明沟走向一般较不规则，多从规划地块中通过，影响地块使用，因此，在城市发展过程中或被取消，或被改成暗涵后占压，堵塞严重，过水能力减小，维护困难，严重影响区域内的雨水排放。如郑州市健康路明沟、沙口路明沟等，均已被占压，内部堵塞严重，过水断面减小，无法正常发挥作用。

（6）部分道路雨污水设施未能配套建设，仍存在无雨水管道或雨污水合流的现象，如康复前街，目前仅有d300～500 mm合流管，不能满足流量要求。

1.3 城市管理因素

（1）雨水口雨季由于落叶等杂物影响，收水能力减弱。

沿街单位、个人向雨水口内倾倒垃圾现象普遍，现状雨水管渠普遍淤积严重，过水断面部分管线不足一半。根据调查，此现象在商业较为发达的城市支路尤为明显。造成管内无水，地面积水。积水区铁路局范围内雨水支管较为完善，但雨水箅子堵塞严重，丧失收水功能，是地面积水的主要原因。

（2）雨水管道下游河道与雨水管道分属不同部门管理，协调困难。

出于城市河道景观要求，河道上设有橡胶坝等蓄水构筑物。如雨季时闸坝放水不及时，造成河道水位偏高，雨水管渠出水不畅。如兴华南街出水口，下游紧临橡胶坝，蓄水时出水口被完全淹没，雨水管只能靠压力出流。

（3）雨水管渠建成后移交不及时，影响正常使用。

部分雨水管渠建成后由于各种原因未能正常移交市政管理部门，管道内垃圾未能及时清理，管道接口、基础、检查井存在质量隐患，维护责任单位不明确，影响正常使用。

2 积水区治理对策

根据以上分析，可见造成城市积水的原因是多种多样的，对积水区的治理方法也应采用多种手段，应该用系统工程的观点和方法，进行综合治理。而且，应当认识到城市的积水问题的解决是相对的。郑州市的治理目标是：中雨不积水，大雨不断行，暴雨有对策。下面仍以郑州市陇海路京广路积水点为例，对郑州市积水区的治理方法进行探讨。图2为积水区治理方案。

2.1 工程类措施

（1）改造道路竖向坡向，为地面雨水径流寻找出路。

城市雨水的排泄出路主要有地表径流和管道输送两种形式，雨水管道设计时是按照区域的重要程度，按不同的重现期设计的。当降雨量超过设计重现期标准时，多余雨水以地表径流的形式沿路面向地势低洼处排放。因此，路面排水的作用非常重要。京广路陇海路积水点积水的重要原因之一就是路面排水被京广铁路阻断，最终汇集在路口洼地，造成长时间积水。经调研，京广铁路西侧有一条小赵寨东街，北起陇海路，南至熊耳河，全长约500 m，现状南高北低，高差1.3 m，拟北侧高程不变，南侧全线下挖，形成由北向南排水通道，进入熊耳河，解决路面排水问题。

（2）增设或改造雨水管渠，提高输水能力和设计标准。

如前所述，区域内雨水管渠设计标准偏低，需提高标准。因此，以最小的工程量使设计标准达标是研究的方向。我们采用的方法是对原有排水系统进行分割截流，在原有系统内中段增设雨水干管，将上游来水截入新建干管内，这样上游来水截流后，下游管道设计标准相应提高，同时改造的路段大大减少。如在大学路设雨水干管，把大学路以西雨水全部截流，以东雨水管经核算基本满足2 a一遇设计标准,并有效地减少了对原有道路的破坏。

（3）减少铺装，加大绿化面积，大力推广屋顶绿化。

郑东新区为郑州市新建区域，2002年开始规划建设，目前起步区33 km2已基本建设完成。郑东新区雨水系统基本按重现期1～2 a设计，标准并不高，但自建成以来，当老城区雨季严重积水时，东区基本无积水现象，究其原因，较高的绿化率功不可没，大量雨水下渗，减少了地表径流，同时也补充了地下水资源。

针对老城区，硬化面积较大，雨水下渗少，原有建筑较为密集，增加绿化面积难度较大等现状，近年来出现的屋顶绿化技术可很好地解决这一问题。屋顶绿化通常由隔根层、蓄排水层、轻质土壤种植层四层组成（见图3）。配置合理的屋顶绿化系统，能够有效地截留雨水，减轻城市污水排放压力；改善生态环境，夏季能减轻太阳辐射强度，缓解城市局部热岛效应；冬季具有保温作用，可降低能源消耗。通过屋顶绿化，可使屋顶雨水排泄量减少70%以上。

（4）改造河道，避免雍水。

城市雨水的最终受纳水体为流经城市周边的河道，河道内水位应适当降低，这样才能保证雨水的顺利排放。通过下切河床或加宽河面宽度，可使河道行洪能力增加。

（5）增设雨水强排泵站。

对于重要地区，为提高除涝标准，降低积水概率，必要时可增设雨水强排泵站，自流排放与泵站提升相结合。

2.2 非工程类措施

（1）加强对雨水系统的管理，保证排水功能的正常使用。

根据调查，积水区域内很多雨水箅子和支管堵塞严重，过水断面不足一半，甚至完全堵死。道路清扫垃圾和沿街商铺的随意倾倒是主要原因。应加强管理措施，出台可操纵性强的实施办法，杜绝此类现象的发生。

（2）统一管理，统一调度，保证汛期雨水排放。

把城市道路、管线、明渠、河流、蓄水排水构筑物等做为一个整体来综合整治，避免人为因素导致出水不畅，造成积水。

（3）强化工程施工质量管理，理顺交接程序，保证雨水工程顺利移交，使其尽快正常发挥作用。

2.3 城市建设中应注意的问题

为避免新的积水区出现，在城市建设过程中应注意：

道路竖向规划应充分考虑地表径流的影响，避免出现最低点；立交泵站规模应按城市除涝标准对立交积满水后泵站抽升时间进行核算；透水结构在人行道、广场铺装中的应用越来越多，好处一是有利于雨水下渗补充地下水，二是减少地表径流；树立“生态环保”的设计理念，遵循自然规律，城市发展过程中把对原有水文水系的影响和破坏降到最低点，包括地表径流系数的影响，河道走向的影响，天然蓄水区的影响等多方面。

3 结论

城市在发展过程中形成的积水区对人民的生产、生活会造成很大的影响，甚至会造成生命财产损失，应引起足够重视。积水区形成的原因是多种多样的，包括自然地形地貌、河流水系、城市规划建设、城市管理等多方面原因。要解决城市积水问题，需从降雨的源头开始，采取规划、工程、管理等综合治理措施，对降水实行下渗、调蓄、导排、调峰等多种手段，并在各部门密切配合下，才能有效地解决城市积水问题。