城市内涝成因及排水体系全过程改进方向探讨

苏娜

（伟信（天津）工程咨询有限公司，天津300381）

1 引言

近年来，随着我国城市化进程的不断加快，传统型城市开发模式的弊端不断显现，内涝灾害频发，许多地区都出现了小雨积水、大雨看海的现象。究其原因，硬化面积增大、雨水排水设施设计标准过低、传统型雨水快排模式、排水体系上下游未进行有效衔接、设计方法落后、管理体制不到位等，这些都使得城市内涝现象加剧。

2 内涝成因分析之产流起端

传统型的城市开发模式，只是盲目地扩大城市面积，硬化路面及屋面比比皆是，河湖沟渠被侵占，这就改变了自然水文环境，在硬化区域雨水下渗量锐减、地表径流基本通过区域雨水口收集后快排，增大了下游设施的负担。解决问题的第一步即需从源头减排，充分运用海绵城市与低影响开发的相关理念，利用大面积下凹绿地、绿色屋顶、透水铺装等的建设，增强场地透水与蓄水能力，在产流起端将进行城市化开发的场地水文条件尽量还原至开发前水平，从源头削减地表径流量，降低内涝风险，同时还能产生水质净化、水资源利用、气候调节等多重协同效益。

3 内涝成因分析之汇流中端

传统型的市政雨水管网（或雨污合流）系统，主要包括雨水收水设施、雨水管网、雨水泵站等。我国许多城镇早期的雨水管网重现期多为0.5～3年一遇不等，其中，很多城镇实际实施的管网以0.5～1年一遇居多，再加之长期的运营管理不到位，管网淤积堵塞、雨水口失效等导致排水管网的实际通行能力比设计值更低。并且旧版《室外排水设计规范》中，管渠的降雨历时计算折减系数为暗管2，明渠1.2，而许多发达国家在计算时不设该系数，因此，这无形中又进一步降低了雨水管渠的排水能力。在新版的室外排水设计规范中，雨水管网的设计重现期有了不同程度的提高，即使最小规模的小城镇非中心城区的设计重现期也提高至不低于2年一遇的水平，并降雨历时计算中取消了折减系数[1]。这就从规范层面上对管网设计标准进行了强制性的约束，以缩短与发达国家排水体系的差距。各城市新建区与改造区在进行新一轮的规划设计时，即会从早期开始制定绩效底线，同时再结合其他一系列设计与管理手段，将排水系统的排蓄能力进一步提升。

4 内涝成因分析之泄流末端

在暴雨选样方面，河道排涝采用的是年最大值法，排水管网采用的是年多个样法。由于获取样本的不同，导致对于相同量级的暴雨，市政与水利得到的经验频率和重现期各不相同，城市雨水管网排水与河道排涝的计算流量亦不同。

在计算方式上，我国传统的雨水管渠计算方法采用恒定均匀流推理公式。而水系水利计算方法通常采用降雨径流相关法、初损后损法、平均损失率法和下渗曲线扣损法等[2]。两种汇流的计算方式也存在诸多差异之处，譬如管网推理公式中径流系数的取值是定值，不随重现期变化；而水利计算的扣损法在计算净雨过程时径流系数随重现期变化。管网与水系上下游设计排蓄能力的不匹配，易导致大管小河雨水滞留或者小管大河资源浪费的情况出现。

在管理制度方面，我国通常是排水管网由市政排水部门管辖，而河湖水系通常由水利防汛等部门管辖。两部门间缺乏有效沟通，也未建立智慧型资源共享模式，这就造成了由于讯息不对称而降低排水效率的现况。譬如，某些地区管网排水能力充足，但下游水系雨季前未提前清腾或降雨中排涝泵站未及时开启，造成河道水位过高而对管网产生顶托作用，导致市政管网的雨水不能顺利排出。

5 改进方向探讨之政策完善、多规合一

海绵城市、市政排水管网、防洪排涝、场地竖向、生态水系等多方面内容就目前的规划编制体系而言，均属于城市总规层面下并行的多个专项规划内容。这就使得各专项规划的内容产生了交叉，但交叉层面的归属与深度又不够明确。因此，国家及各地方在后续阶段应从政策法规制定方面入手，明确规划方向是多规合一，亦或由某一专业牵头引领，在各自专业领域精确设计的前提下，制定交叉领域的设计范围及深度。并且地方政府在进行各专项的统筹工作时，做到明确编制的先后顺序并加强专项间的沟通协调，在运营阶段亦促进各管理部门深度合作，真正做到协作统一和融会贯通。

6 改进方向探讨之设计手段革新

传统的雨水计算方法操作简便且对基础数据要求较低，因而应用多年。但由于其仅就某系列样本的峰值进行负荷估算且公式本身具有一定的局限性，因而误差较大且缺乏应对不同雨情的实况分析。国外多国，早在多年前便开始应用模型对市政雨水管网进行模拟设计。随着应用的不断推广软件也日趋完善与人性化，SWMM、INFOWORKS、MIKE等模型层出不穷。该类模型通常具备降雨、产流、汇流、管网水动力等一系列模块，涵盖了多个设计环节。由于模型具备二维、三维形态，可进行动态模拟，因此，能更加准确地反映出在不同空间与时间分布下，非恒定管网流态。在海绵城市方面，SWMM等模型可在汇流区域设置LID设施，并对设施的渗透、蒸发、积水深度、进出水方向、规模及位置等进行设置后，可更真实地模拟径流流态等，将灰绿设施更有机地结合在一起。在水系排涝方面，INFOWORKS、MIKE等模型均有相应的模块用以对河流水系进行动态模拟，并利用排水管网与LID设施相应模块的介入，实现排水全过程的无缝衔接[2]。

7 结语

我国经济的不断发展、国民需求的日益增长，均促使着我国包括排水在内的基础设施建设的转型与创新。国家及地方均应积极推进排水体系全过程的相关政策及规范的完善与实施。海绵城市、市政排水管网、河湖水系等各类与城市排水相关的环节，均应向着相互协调与融合的方向发展。随着设计手段不断更新、模型模拟持续介入、管理团队日益精进，我国将切实转变内涝现状，向营造良好城市水环境的方向不断迈进。