城市雨洪灾害的原因及应对策略探讨

文｜深圳市城市规划设计研究院有限公司 姜科

近年来，有些城市不断出现极端天气，特别是在夏季汛期时，瞬时性的大暴雨会使得城市的交通系统，市政系统彻底瘫痪。例如，从7月18日18∶00 到7月21日0∶00，郑州发生了罕见的连续暴雨。该市出现暴雨累计平均降水449 毫米，出现了严重内涝，严重影响了郑州市的铁路、公路和民航交通。郑州市常庄水库、郭家咀水库与贾鲁河等多处工程出现险情，这场大雨不仅造成了城市大面积积水，使一些房屋遭到破坏，而且造成了大量人员伤亡。

1.造成雨洪灾害的原因

历史上国内不少城市曾多次受雨洪影响，发生较为严重的城市内涝。基于气候因素和城市建设因素如今的情况与多年前是完全不同的，现今的雨洪灾害是一个全新的话题。

1.1 降雨的不规律

基于气候因素和城市建设因素，如今的部分城市几乎年年都要遭受因降雨所导致的灾害，主要原因就是城市的降雨时空分布极其不规律。

首先，城市的年降雨量差距非常大。有些城市自有详细完整的降雨统计资料以来，降雨最少的年份与最多的年份两者相差约5.37 倍。

其次，年降雨量过于集中。城市地区全年降雨多集中在夏季，极端天气时，日降雨量将会占到全年降雨量的1/5 左右。

最后，一天中降雨量的分布变化很大。城市降雨具有明显的日变化差距，暴雨主要发生在下午（14-20 点）；大暴雨主要出现在夜间（20－08 时），2011年的“6.23”和2012年的“7.21”都是发生在这个时间段内。

1.2 地面透水性降低

降雨落到地面后，一部分以水蒸气的形式返回大气，其中一部分渗入土壤，其余部分沿地表形成溢流，最终汇入管网，即所谓的地表径流。地表径流与总降雨量之比为径流系数。

高速的城市化给城市带来的一个改变就是地面铺装材料的变化。随着工业化进程的加快，地面硬化率大大提高。相关研究证明，一般绿色径流系数约为0.2，如果是水泥路面或沥青路面，一般约为0.9。径流系数为0.9，落在地面上的雨水只有10%能渗入地面，其余90%会通过地下排水管完全排出。如果是绿地，80%将渗入地面。硬地面积太大，一旦降雨量超过排水系统的设计标准，雨水只会积聚在路面上。

在20世纪60年代以后，随着地铁的建设，以及人口的增加导致城市摊大饼式的建设扩张，大量城市建成区内的河流湿地被侵占。湿地和河流能有效减少雨洪给城市带来的负面影响，降低城市内涝发生的几率，特别是湿地，它可作为直接利用的水源或补充地下水，又能有效控制洪水和防止土壤沙化，还能滞留沉积物、有毒物、营养物质，从而改善环境污染；它能以有机质的形式储存碳元素，减少温室效应，保护海岸不受风浪侵蚀……它因有如此众多而有益的功能而被人们称为“地球之肾”。不仅在建成区内，城市市域内的湿地、河流面积也面临大幅减少；对城市的排水防涝造成影响。

1.3 人口和城市建成区的增长

以北京市为例，中心城地区是建立在元朝的大都基础之上的，600 余年的时间内发展很缓慢。而解放后短短的60 余年中，城市的市区面积为1949年的十余倍。城市单中心的发展模式，即所谓的摊大饼，促进了城市周边的扩散。过快的城市建设导致了市政管网，特别是排水系统无法跟上城市扩张程度。

同时，人口也在呈爆炸式的上涨。例如在《北京城市总体规划（2004年－2020年）》中，预计在 2020年，北京的常住人口为1800 万，而刚到了2010年，就突破了1980 万。再加上难以统计的外来流动人口，人口增长的速度，可见一斑。在人口高密度的聚集的城市，洪涝灾害所造成的人员财产损失也在陡增。

2.解决策略

城市内涝防治是关系到城市居民安居乐业的大事，也是一项涉及面广的系统工程。要动员全社会有计划、有组织地开展。根据易涝地区的不同特点，制定了相应的改造原则与措施，并提出了整治对策，供洪涝易发区整治方案参考。

2.1 源头治理

根据近几年水文资料记录分析，发生城市内涝主要有两方面的原因：一是城市水面调蓄能力严重不足。随着城市建设的快速发展，不少市区河湖由于被侵占而缩窄或淤积，导致蓄泄洪能力降低；二是极端天气明显增多，局地暴雨频发。要解决城市雨洪所带来的灾害，应从其源头开始治理，从造成特大暴雨的原因开始动手。

逐步恢复城市原有城市水系，特别是城区内原有的大小湖泊，可逐步根据现有情况恢复，增加水面面积，恢复自然河流循环系统。例如北京近些年来进行了恢复玉河、整治护城河等工程，但是较之明清时期完善的河道系统，仍然显得单薄和不畅。

优化能源结构，采用慢行低碳的出行方式等，均可有效减少热岛效应，这也会减小城市的降水量的变化，降低极端天气出现的可能性。

2.2 增加蓄洪区及减少硬化地面

一些城市现有的滞洪区均设置在市以外，缺乏与市区内现有河流的结合，很难有效吸收雨水和洪水。如：北京现有的滞洪区均设置在三环以外，缺乏与市区内现有河流的结合，这将很难有效吸收雨洪。北京市规划划定了中心城及其上游地区的17 个蓄滞洪区，其中包括中心城的9 个蓄滞洪区。规划标准为50-100年一次，总蓄洪量5500 万立方米，面积约19 平方公里。

较之传统铺装材料，透水砖的雨洪下渗能力大大增强，可起到良好的蓄渗和缓释作用。而目前城市的透水砖铺设情况很不乐观，透水砖是普通透水砖价格的数倍。经过不断推广和开发，砂基透水砖价格有所下降，目前经济型砖的价格在每平方米200 元左右。逐步降低的价格将促进通水铺装的推广应用。

2.3 地块雨水收集利用

我国的居民房屋土地所有权归国家所有，绝大多数人不承担房屋外部的维修和改造工作。传统平房中，外部改造归房管局负责，现代化居住区中，则归开发商或者物业。因此，要求居民自己对住房进行雨水处理改造难度不小。

在生态文明建设背景下，我国积极推动海绵城市建设，地方政府指导和资助并积极鼓励社会资本进行海绵城市建设；广泛采取透水铺装、雨水收集罐、蓄水池和下凹式绿地等措施自行吸收雨水；对于减少外排量，消减径流污染，是一种有效的尝试。

首先，对待雨水，应该做到取长补短，避免浪费。我国城市的地下水缺口很大，地下水的超采很容易造成地面下渗，利用好雨水来补充地下水，将是很好的方法；城市的降雨量极不平均，极端天气，特别是洪涝灾害在一年中所占的天数极少，若为此修筑庞大的地下排水管网是很不经济的；再者，许多的市政用水，灌溉用水一般采用中水，处理成本高，比较浪费，采用稍加处理的雨水不仅可以做到物尽其用，还可减少相应的成本。且雨水是一种软水，是洗涤衣物和冲厕的理想用水。德国的试验表明，使用雨水的洗衣机其寿命要比使用硬水的更长些。所以说，雨水是具有进入家庭条件的。

2.4 探索建设深层排水隧道

排水隧道能快速、灵活、高效地缓解城市局部洪水和污染问题，且土地受限制小，不占用土地资源，避免了城市地面或浅层地下空间各种因素的影响，在不影响市政管线布局的前提下，排水隧道作为一种有效的大规模输水措施，已引起了人们的高度重视，在一些发达国家的城市得到了一定程度的应用。例如，香港建设修建了荔枝角雨水排水隧道，可以缓解荔枝角、长沙湾和深水的洪水。隧道最终将通过隧道将九龙西部和集水区的雨水排放到维多利亚港，以缓解内涝。此外，日本和东京境内江户川深层排水隧道，被誉为世界上最先进的下水道排水系统，用于超标准暴雨条件下流域内洪水的排放。

3.国内外先进经验

以德国为首的欧美国家，还有邻国日本和香港地区，在雨水的收集利用，或是雨洪消减对城市的影响方面有着丰富的经验。这些经验是值得我们学习和借鉴的。

3.1 政策

德国、美国等城市雨水处理相对发达的国家都有完善的雨水利用法律制度，为雨水资源的利用和管理提供了有力保障。其中，德国要求以联邦水法、建筑法规和区域法规的形式加强对自然环境的保护和水的可持续利用。不仅如此，德国还有相应的负责人员，能有效地调配人员，以最高效的方式来处理问题。避免出现职责不清，任务分工混乱的现象。

我国住房和城乡建设部也为应对城市洪涝问题在《全国城市市政基础设施规划建设“十三五”规划》中提出构建“源头减排、雨水收排、排涝除险、超标应急”的城市排水防涝体系，破解了“城市看海”难题。《规划》指出，要加快对城市易涝点的治理，对城市内涝易发点的雨水口和排水管道进行改造，科学合理地设置大型排水（雨水）管廊。

3.2 经济

日本或德国，有完善的雨水系统的经济奖励制度。通过减税、低价等方式鼓励民众收集并使用雨水，从而降低私人的生活成本。由于我国房屋非私有化，个人很难对房屋进行大规模的改造，再加上私人对公有房屋的修缮积极性不高，这就需要相关部门进行建设或者是引导。政府应该制定相关政策，运用经济手段的方法，予以采用雨水收集使用的部门或是个人采取经济上的奖励或补偿。

3.3 施工

以我国香港地区为例，在土地开发施工时，坚决避免对原有河流进行破坏或阻塞，也就是说，土地范围内的项目不得阻碍或缩窄现有溪流。同时施工方应清楚展示土地范围内的雨水如何被排水系统收集，保证不会令现有排水系统负荷过重。

若施工影响原有水道，申请人需要提供等同流量的新排水道及管道替代，确保这些替代品并不会对现有的排水情况造成恶化。同样，施工时若无法避免使用实心围墙，申请人应在墙的两边建造足够阔度的明渠，以及在墙的底部设有足够的排水孔让雨水流过。

3.4 绿色街道

建设绿色街道是城市低影响开发中的一个新兴的概念。通过改造现有街道或者新建，增加雨洪设施和减少不透水面，使得街道的雨水能被雨洪设施收集并利用。在这一新概念的影响下，新北肯塔基州、明尼苏达州、伯恩斯维尔市等州县也开始对街道绿地进行整治，成效显著。更具影响力的重建方案是俄勒冈州和波特兰市的可持续雨水管理计划——西南12 街“绿色街道”景观方案（具体见图1 和图2）。试验表明，25年一遇的暴雨的地表径流可减少至少70%左右。

图1 “绿色街道”节点图

图2 “绿色街道”实景图

4.结束语

通过上述措施的全面推广，近年来部分城市地区应对突发性暴雨的能力有所提高。虽然有几次局部暴雨过程，但没有形成明显的城市内涝。如今，中国城市化进程中面临的问题在西方国家已经出现，但也有其地方特色，更加复杂多样。作为一个发展中国家，随着中国经济的快速发展，水资源短缺和洪涝灾害等问题是一个巨大的挑战。雨洪给城市造成的危害虽然只是瞬间性的，但是这几年有愈加严重的趋势，危机了人民的生命财产安全，要建成安全宜居的韧性城市，我们必须提升城市抵御暴雨灾害的能力。设计师作为城市建设的主要参与者，应该不断总结经验，学习相关优秀案例，主动创新，迎接城市建设的挑战。