基于城市内涝治理的城市强排系统改进设计

刘庆泉

摘  要：随着我国城市化进程的加快，城市内涝问题也越来越引起人们的关注。文章首先分析了城市内涝的发生原因，其次分析了基于城市内涝治理的城市强排系统改进设计，最后提出了基于城市内涝治理的城市强排系统的思想与结论，希望对城市内涝治理工作有所帮助。

关键词：城市内涝;城市强排系统;改进设计

中图分类号：TU992 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）22-0095-02

Abstract： With the acceleration of urbanization in China， the problem of urban waterlogging has attracted more and more attention. This paper first analyzes the causes of urban waterlogging， then analyzes the improved design of urban strong drainage system based on urban waterlogging control， and finally puts forward the idea and conclusion of urban strong drainage system based on urban waterlogging control， in the hope that it will be helpful to the control of urban waterlogging.

Keywords： urban waterlogging; urban drainage system; improved design

随着我国城市化进程的日益加快，旧有的原生态雨水排放系统遭到了破坏和改变，大量鱼塘、水塘被填平，透水地表被水泥化地表取代等。随着硬底化面积的增加，城市的内涝水灾就变得越来越严重，雨水集中降落到地面以后便汇聚成超量的地表径流，若是没有完善的管网系统作为雨水排水系统，那么城市内涝灾害就会带来诸多不便，乃至经济损失。雨水排水系统是排水工程中的一项重要课题，承担着将雨水排入河道的任务。尽管雨水排水系统在现代城市基本上都有，但是排水的等级较低，不足以应对大雨、暴雨，所以城市内涝仍是一个需要进一步探讨解决的问题。

1 城市内涝的发生原因

1.1 全球气候变暖气候异常

随着社会经济生产活动的开展，工业废气排放，导致二氧化碳的排放严重超标。同时，人类社会对森林资源的破坏，影响了降水的分布，直接导致全球气候变暖，进而对降水的分布造成了一定影响，城市内涝的现象也应运而生。近年来，我国的气候环境发生了剧烈的变化，“旱的旱，涝的涝”，全国范围内的降水更加集中，面对集中的暴雨冲击，城市的排水设计系统不适应当前的实际需求，尤其是在我国的南方地区，在雨季导致内涝现象频发，严重影响了当地的经济生活。

1.2 不合理的城市排水系统规划

解决城市内涝的有效方法和途径，在于完善的排水系统，这也是目前世界范围内广泛采取的應对手段。良好的排水系统，不仅可以解决城市内涝现象，同时将水资源收集起来进行，加以利用，循环使用。由于我国城市化建设起步较晚，这方面的研究相对比较落后。往往是没有充分考虑当地气候以及降雨分布的特点，就设计并着手城市建设，规划偏差致使城市内涝的问题比较尖锐。

1.3 城市化发展进程过快

地方的经济发展水平对当地政府来说，发展意义重大。而城市化建设进程是一个重要的表现形式，由于没有从多方面综合考虑实际的发展情况，盲目的进行城市化发展，在没有与之匹配的排水系统的情况下，迅速的推进城市的开发。而雨季或者降水集中出现的时候，没有科学的排水系统，城市积水不断上涨，不能及时排出，直接导致内涝灾害。

2 基于城市内涝治理的城市强排系统改进设计

为了应对城市化区域气象降水的复杂问题，要详细探究内涝形成的各种可能因素，通过规划建设、市政管理、水利调度、环境控制等多方面的协同作用下，在对排水系统进行设计时要遵循统筹性、前瞻性、科学性和合理性的技术设计原则，工程措施设计的同时更要考虑到非工程措施的问题，避免后期出现“重建轻管”的不良效果。从排水系统的整体结构分析，排水系统包括收水设施、输送设施、末端设施三部分。收水设施负责将雨水引流入雨水管道;雨水管道承担输送设施的作用，末端设施中的雨水泵站是整个排水系统中的重要设施，起到提升排水效率的作用。因此，在实际的工程设计中，为了更加有效地应对城市内涝，优化改进雨水泵站的设计以及雨水管道的设计是值得重点研究的重要课题。

2.1 科学合理的规划排水系统

相关部门在进行二次排水系统设计规划过程中，要针对我国大中型城市普遍存在的排水系统设计缺陷以及不足，进行全面而具体的考虑，充分考虑当地气候条件以及降水分布特点。在规划过程中，要预留出改进空间，应对降水超标后相应系统设施的反应处理能力，以方便在技术快速发展下新排水系统的应用，用可持续发展的眼光看待城市内涝灾害的问题。

2.2 提高雨水主干管道管径

雨水管道在整个排水系统中有着承前启后的作用，承担着将雨水从雨水口输送至排水泵站的功能，如咽喉一样，因此，雨水管道管径的设计是否得当，对整个排水系统的运行效率十分重要。在工程设计的过程中，设计雨水管道管径时，要严格参照最新的给水排水设计规范标准，同时要兼顾当地的实际情况和对未来城市规划及人口发展趋势进行预测，适当增加管道的调蓄容积，合理提高管径级别。除此之外，减少外溢雨水的产生，腾空主干管道则是在暴雨来临前必须要做的。加大管径的口径，会对城市管道排布空间造成一定的影响，所以需要同管线综合编制部门、建设管理部门一同协调，科学合理的将此项措施落实到位。

2.3 选取科学的降水流量计算方法

目前国际上通用的大气降水流量的计算，一般是以传统的推理公式法为基础，作为数据计算方法。在外界环境不发生剧变之前，一定程度上，这种方法发挥了比较重要的作用，有效的提高了防治内涝灾害的能力。但是这种方法是建立在恒定均匀流的理论基础上的，若世界气候出现了较大改变时，是无法发挥其功效的，所以需要及时的更换，采取国际通用的设计方法来指导实际防治工作，为实际的城市内涝灾害防治提供准确的数据支持。

2.4 优化沉泥槽设置位置及数量

通过对已建成雨水管道的雨水口进行调查研究时发现，易涝点的常发地附近的雨水口大部分设置的沉泥槽设计不符合标准或淤积严重，雨水管道中杂物严重堵塞的情况经过国内一些内涝灾害的实践检验也被证明是内涝产生的原因之一。因此，沉泥槽的作用是显而易见的。在设计排水管道时如不设置截留设施，雨水冲刷进入雨水口的杂物会堆积在排水管道内，为实现截留，便于清除杂物淤积，在工程设计时加入沉泥槽是一个很好的选择。在某些地区雨水管道并不设置沉泥槽。按现有的工程设计情况来看，设置沉泥槽的在污水管道中应用较多，常用的设计设置间距150m至200m之间。考虑到降雨的来水特点一般是时间短、来水量大，因此，在对雨水管道进行工程设计时，应考虑设置沉泥槽，雨水管道中的沉泥槽设置间距要少于污水管道中的设计，沉泥井应当同步设置在雨水管道中，且沉泥井的设置间距在100m至150m之间为宜，为了利于管道排水以及管道杂物的沉淀，雨水泵站进水总管道前沉泥空间宜设置最少为50cm，且在检查井内，沉泥井的设置数量应该为一到两个。

2.5 雨水泵站设计规模考虑一定的安全余量

在整个排水系统的设计中雨水泵一般位于管网末端，属于排水系统末端设施，所以泵站功能的可靠与否，决定了系统是否可以正常运行，同时排水系统科学完善的一个重要标志，是泵站规模确定的合理性。一般雨水管道是按照重力流进行设计，而雨水泵站规模的确定，则取决于雨水管道终端的设计流量。因此，要想确定雨水泵站的规模，某地块内的总管道设计雨量就要首先计算出来。雨水在中小雨的情况下不会溢出管道及检查井，会在管道中流动。当雨水较大时，过多的地面雨水流入管道内，超出管道的容纳范围，容纳不了超设计标准雨量时，雨水就会溢出检查井，在路面形成一定厚度的漫水层，管道内的雨水成为有压流，并因无法承受过多地面雨水而造成路面积水。

一些新建区域在面对这些问题时为了整体性解决内涝问题，在设置凋蓄管涵、提升河道容量、提高管网规模的基础上，适当提高泵站的设计标准，达到强排的目的。下面将以具体实例对此进行分析：某雨水泵站，泵站设计规模为7.5m3/s，地面集水时间20mim，综合径流系数0.5，暴雨重现期P=1年，汇水面积为180ha。在泵站的东南角是雨水管道的起点，雨水泵站位于排水系统的末端，下游为该区域主要泄洪及排水通道。考虑到现有泵站设计规模只能应对中小雨的雨量，因此，需要提升泵站的排涝能力，泵站最终的设计规模经过分析、结合雨洪风险余量推算出设计规模为9.0m3/s。同时占地面积基本不变，工程造价增加不到10%，泵站规模则增加20%。为了提高一部分排水管道的调蓄容积，把进泵站的雨水管道进行适当的扩大。

3 基于城市内涝治理的城市强排系统的思想与结论

泵站规模的提升，一定程度上可以缓解城市内涝的问题。在资金不足或者老城区改造的区域，为了逐步解决城市建设的问题，可以有选择性的对泵站规模进行提升。而有条件的地区，则可以考虑一步到位，一并设计并实施官网、场站及调蓄等构筑物。所以，城市排水系統的规划设计应充分比选研究，考虑到城市发展、人口增长趋势、雨洪风险等因素，科学论证适当地提高雨水管道的管径级别，提高排水泵站设计规模，合理设置沉泥槽，增加管道的调蓄容积，保证安全的情况下，极大的提升系统的排水能力。同时，应考虑到泥砂沉淀对系统排水能力的影响，合理设计沉泥井的位置和数量，确保管道排水的通畅。

综上所述，对于城市内涝灾害的防治，城市排水设施有着重要的促进作用。本文深入分析了目前我国在这方面的不足，并对其问题提出了具有实践性的解决措施，希望可以对城市内涝的问题有所裨益，推动我国城市防治内涝灾害工作进一步发展。

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