海绵城市排水系统优化与城市内涝整治

李狄

摘 要：城市内涝严重阻碍了城市居民的日常生活和工作，成为限制城市发展的主要因素。文章比较了美国、德国等国外发达国家，还有国内北京、武汉、扬州、赣州的排水系统特点、管道数据以及蓄/排水量，找出它们的优势和不足，得出绿色海绵城市建设与城市排水系统应进行良好的配置，才能减少城市内涝的发生，使城市得到可持续发展。

关键词：海绵城市;城市排水系统;城市内涝;优化配置

城市内涝，不但给人们的日常生活造成了极大的不便，更造成了严重的经济损失[1]。2015年全年，在我国有154个城市发生了内涝的情况，共计受灾人数高达250万人，经济损失达80亿元。海绵城市的主要规划建设理念是“缓释放慢”和“源头分散”控制，追求城市人水和谐已成为各国城市建设的重要选择。[2]。虽然海绵城市能够解决一部分城市内涝问题，但由于城市建设过程中老城区一些地面设施以及地下管道因为各种原因无法进行改造，导致一些城市的内涝问题没有从根本上得到缓解。国外在城市排水方面有一些可以借鉴的地方，国内也有一些年代比较悠久的排水系统对于解决城市内涝起到了很好的作用，但是从以往的研究来看，对这方面进行比较、分析和归纳的研究尚少。本文比较分析了中西方排水系统的优劣，探讨了海绵城市建设过程中的优点和不足，试图从各种海绵城市和排水系统的建设中找出一个比较适合解决城市内涝的方法。

一、海绵城市与城市排水系统概述

（一）海綿城市

海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市在应对雨水带来的自然灾害和适应环境变化等方面具有良好的“弹性”，也可称之为“水弹性城市”，国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建”[3]。下雨时，它会吸收水并储存水，当需要时，储存的水将被释放和利用。“海绵城市”材料应具有优良的渗透性、抗压性、耐磨性、抗滑性、环保性、美观性及色彩鲜艳、舒适、易维护、吸声降噪等特点，建成“会呼吸”的城镇景观路面，有效缓解城市热岛效应，让城市道路不再过热。海绵城市象征着城市发展理念和建设模式的转变，中国130多个城市制定了建设规划，其目标的核心是通过海绵城市建设来吸收和利用当地70%的降雨。2020年，20%的城市建成区将满足这一要求。如果一个城市的总面积为100平方公里，在2020年至少20平方公里将满足这一要求。2030年，80%的城市建成区将满足这一要求。

（二）城市地下排水系统

城市排水系统的主要部分是下水道，早在古罗马就有下水道设施出现。现代下水道的雏形起源于法国的巴黎。到目前为止，巴黎仍然拥有世界上最大的下水道系统[4]。一个好的下水道系统对于市民的交通出行、城市的防洪排涝、饮食的卫生防疫等都起着巨大的作用。城市排水系统管理是一个长期动态的复杂过程，它涉及城市管理的多方面内容和多主体利益[5]。本文主要通过分析城市排水系统以及海绵城市，了解如何建设一个良好的排水系统，从而减少城市内涝，为城市的发展做出更大的贡献。城市排水系统是城市公共事业的组成部分，负责城市污水和雨水的处理和排出。城市排水系统规划是城市总体规划的重要组成部分。城市排水系统通常由排水管道和污水处理厂组成。污水和雨水被分流，污水从排水管中收集并送入污水处理厂，排放到水体中或循环利用，雨水从排水管中收集后，排放到水体附近[6]。在必要的技术条件下合理设计城市排水系统是规划设计中的一个重要方向。为了解决这一问题，中国出台了《城市排水许可管理办法》。

（三）海绵城市与市地下排水系统的关系

海绵城市建设应遵循生态优先原则，将自然法与人工措施相结合。在保证城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现城市雨水的积累、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护[7]。“海绵城市”的建设并没有用一种新的排水系统取代传统的排水系统，而是对传统排水系统进行了还原和补充，最大限度地发挥了城市本身的作用。在海绵城市建设过程中，应综合考虑自然降水、地表水和地下水的系统性，协调水资源循环利用的各个环节，如协调供水与排水的复杂性和长期性[8]。

二、国内外海绵城市与城市排水系统现状与发展趋势分析

作为城市基础设施建设的重要一环，国内外对下水道的建设都是比较重视的。国外的城市排水标准，纽约是“十至十五年”的标准（注：一次降雨满足36mm/h），东京是五至十年，巴黎是五年一遇的标准。近年来，在每一个汛期，暴雨使中国许多城市成为水乡，暴露了城市排水系统的脆弱性[9]。城市内涝日益成为中国城市发展的一大弱点[10]。每年雨季来临，总有不少城市相继加入“水城”队伍。全国防汛抗旱总指挥部2013—2015年度数据显示，包括北京、上海、深圳、广州、武汉等地，全国平均每年180个城市发生洪涝灾害，2013年城市洪涝灾害发生率为23.4%。媒体梳理发现，近年来，除了东南沿海，四川盆地、华北地区、东北等内陆城市内涝也变得严峻。

（一）国内海绵城市与城市排水系统现状

从表1比较可以看出，目前国内的部分城市排水系统尚未做到管道宽度够大，比如北京、武汉和扬州，不能保证径流量，出水口多，坡度大，与之配套的蓄水设施也不齐全，另外地面透水做得也不够完善，导致在雨量很大的时候依然积水很多，发生内涝。这不仅需要保持管道通路大，而且需要与池塘、河流等方便排水蓄水的地方紧密结合，并随时保证水路通畅，如赣州规划比较好，可以借鉴。

（二）国外海绵城市与城市排水系统现状

从表2可以看出，国外的排水系统具有空间大、排水量高、维护监控机制完善、清理机制完整不易堵塞、总长度大、支线分布广、雨污分流处理效率高、雨水循环回收利用等特点，处理方式多样，充分利用雨水，减少内涝风险。

（三）国内外近年发展趋势

1. 城市的气候是多变的

近年来，中国降水有两种主要的空间格局：一种是“南涝北旱”，华南和华北地区的降水是完全相反的。从20世纪70年代末开始，南方和北方的降水量减少。一种是三明治的形式，华北、华南地区多、江淮地区少，两头多中间少，随后夹心形态有所加强。

2.城市规模增加

随着经济的发展，超大、新兴城市以“煎饼”的形式迅速向郊区扩张。环道、互通立交和巨型社区出现在郊区，但没有提供有效的配套基础设施，更不用说地下排水管网的规划和建设。原有排水系统不能满足功能和规模的需要。

3.城市市政建设的偏差

随着城市的扩张，市政建设也在扩大。因为城市下水道的投资不能给政府带来效益和成就，地方政府受经济投入、建设秩序和城市规划的限制，更愿意在城市基础设施投资，如电信、石油、天然气、地铁、房地产等，形成有利于政治成果的评价，而往往对地下排水不够重视。[13]

“海绵城市”意味着城市可以像海绵一样吸收水，是城市建设的新理念[14]。它突破了传统的“以排为主”的城市雨水管理理念，以建筑、绿地、广场、道路、水系等多种基础设施为载体，综合利用渗透、滞留、蓄存、净化、回用、外排等多种生态化技术，构建新型的城市低影响开发雨水系统。为了解决城市内涝问题，改善居民的生活环境，保证城市的安全运行，就必须全面审视现有的排水系统，改变传统的排水系统设计方法，系统化地对排水系统进行规划设计，从根本上解决内涝问题。

基于以上研究发现，由于城市的快速发展，许多城市气候变化导致降雨增加，加上基础设施配套不完善，对地下排水设施不重视，使得很多城市排水设施不能满足需要，导致下雨就容易出现内涝。在城市的建设过程中，我们需要全面考虑，既要将地面绿化、地面吸水蓄水做好，也要考虑地下管道分流调节排水能力，这样才能持续发展，解决城市内涝问题。

三、海绵城市与城市排水系统优化配置对城市发展的影响

一是尽最大努力维护城市原有生态系统的完整性;二是积极采取有效措施对残缺的自然生态环境进行相应的整治修复工作;三是对现代化城市实行低影响的开发以及改造工作。[15]

（一）对延迟现代化城市的内涝现象做出了巨大的贡献

海绵城市的建设理念在城市中是从解决城市雨水洪涝问题开始运用的，它积极地对雨水进行调蓄以及进行雨水资源的储存收集工作。由于雨水过后城市地下水量增加，海绵城市的建设理念积极地对地下水量合理排放与利用，城市的雨水管理系统得以完善。另外，海绵城市的构建，着重在自然生态环境体系进行水系统的管理以及调节工作，使传统的市政地下排水管道和泵站提供水源的现状真正得到了改善。

（二）促使优质的水循环系统形成

海绵城市的建立能够有效降低我国城市洪涝灾害发生的频率，此外也能够改善我国水资源短缺的现状，以及对恶劣水质进行优化[16]。首先，海绵城市构建对森林生態环境的修整极为重视，一些地区森林砍伐现象极为严重，导致森林面积锐减，雨季时节水土流失得极为迅速，因此应该鼓励当地居民退耕还林，政府下发经济补贴，使当地人们的经济来源有所保证;其次，森林生态系统的修整工作是海绵城市建设中的重点之一，但城市生态系统的修整与治理工作也应该积极开展，大众广场、硬地以及化工建筑工程作为城市中与地面贴近的建筑，在材料的挑选上应该多下功夫，多耗时间，尽最大努力使建筑原料或者工程材料具有通透性能，具有较强的透水透湿的属性。

（三）预防城市水土的流失

我们都应该肯定的是，任何一个城市如果想要实现优质水源，防风防暴，以及为动植物提供优良的栖息环境，那么对城市水土进行有效的维护和储备是最为关键的环节之一。[17]海绵城市的完美构建，在城市对雨水进行防控的实践环节中提供了方便，实现防控工作的简单进行，最终取得优异的成效。在海绵城市建设的实践过程中，城市建设者应该明确城市开发前后水文属性特点大体与原先保持一致，海绵建设的理念从始至终都在坚持低影响开发的规则。我们知道任何城市实现对该城市的水土进行高效维护的目的，均脱离不开对雨水进行科学的防控工作。[18]

总之，城市雨水调蓄储存、城市绿化、地面透水、水土防护等方式都有利于城市对雨水进行合理处理，降低地面积水，减少内涝灾害，实现城市的全面协调可持续发展。

四、结语

绿色海绵城市与城市排水系统优化配置对城市内涝起到一定的促进作用，根据国内外的经验来看，许多城市之所以在大雨洪灾之中保持安然无恙，是因为它们不仅有良好的地面绿化吸水蓄水，对于地下管道的建设也比较完善。这种宽度和深度都保证了地上水渗透到地下以后能及时排出，不至于存积造成内涝。

海绵城市的建设已然成为主流趋势，海绵城市控制城市雨水径流，以实现城区内雨水就近吸收、储存、渗透、过滤、净化等目标，达到雨水自然存积、自然渗透，缓解雨季内涝影响，达到水资源循环利用的效果。

我国目前的现状是对于海绵城市建设比较看重，但是很多城市并没有推广海绵城市建设，在建设的过程中也存在许多问题，许多城市在海绵城市建设以后在下大雨时仍然会出现城市内涝等现象。另外大部分城市只注重地面部分的建设，如地面吸水和城市绿化，却比较少注重地下排水系统的建设，比如管道扩建等，这些问题都值得我们去借鉴思考。

国内的排水系统应做到管道宽度够大，保证径流量，出水口多，坡度大，与之配套的蓄水设施齐全，不仅保持管道通路大，而且与池塘、河流等方便排水蓄水的地方紧密结合，并随时保证水路通畅，只有这样才能做到在雨量很大的时候及时排水，减少城市内涝的发生。国外的排水系统具有空间大、排水量高、维护监控机制完善、清理机制完整不易堵塞、总长度大、支线分布广、雨污分流处理效率高、雨水循环回收利用等特点，排放方式多样，充分利用雨水，减少内涝风险。基于以上研究发现，由于城市的快速发展，许多城市气候变化导致降雨增加，加上基础设施配套不完善，对地下排水设施不重视，使得很多城市排水设施不能满足需要，导致下雨就容易出现内涝。在城市的建设过程中，我们需要全面考虑，既要将地面绿化、地面吸水蓄水做好，也要考虑地下管道分流调节排水能力，这样才能持续发展，解决城市内涝问题。城市雨水调蓄储存、城市绿化、地面透水、水土防护等方式都有利于城市对雨水进行合理处理，降低地面积水，减少内涝灾害，实现城市的全面协调可持续发展。

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作者单位：

贛南师范大学地理与规划学院