城市内涝成因分析及对策研究

王佳盛，黄鸿强

（中山火炬高技术产业开发区水利所,广东 中山 528437）

近年来,极端天气频发,“城市看海”成为网络热点,我国城市遭洪涝灾害的问题越来越突出。珠三角河网区,城市密度高,人口密度大,经济发达,一旦发生内涝灾害,易产生较大损失。2022 年5 月,广东省遭遇大范围暴雨,中山市多镇街发生不同程度的内涝情况。其中中山火炬高技术产业开发区遭遇降雨远达不到规划标准规模,但也发生相应程度的内涝。中山火炬高技术产业开发区作为珠三角河口区城市建成区的典型代表,分析该区域在一般暴雨条件下造成内涝的原因以及解决方案已迫在眉睫,且有助于开展针对性建设,提高城市排涝能力。

1 小隐涌基本情况

小隐涌为中山火炬高技术产业开发区主干河流,上游通过长江水库排洪渠接长江水库,下游经小隐涌水闸流入横门水道。由长江水库坝址至小隐水闸河长16.5 km,干流坡降J=0.001,流域面积59 km2（不含长江水库集雨面积）。上游建有长江水库（中型）,集雨面积36.4 km2,总库容5175万m3,正常库容3463万m3,防洪库容1183万m3,具有防洪、供水、灌溉等功能,防洪标准按100 年一遇设计,2000 年一遇校核。小隐涌上游地区暴雨洪水经长江水库调蓄已基本得到控制,下游宫花以下河段是中山火炬高技术产业开发区的防洪（涝）范围。小隐涌出口设有总装机容量5000 kW,流量为130 m3/s的洋关泵站和净宽58 m的小隐水闸。长江水库排洪渠以下小隐涌总长约10.10 km,河宽92 m～20 m,河涌两岸建筑物密集段多为浆砌石挡墙,部分河段已经完成整治。小隐涌共有二洲涌、滘仔涌、八公里河、江尾头涌、东利涌、下岐涌、灰炉涌、东桠涌和神涌共9条支涌。中山火炬高技术产业开发区河网密布,水系连通条件相对较好。全区外江堤围、水闸及泵站相对完善,除由市堤围管理中心管理的东河水利枢纽外,辖区内共有水闸17宗,其中小隐水闸规模为中型,其余为小（1）型；共有泵站12宗,总装机功率9084 kW,其中大（2）型两宗,小 2 型5 宗,小（1）型5 宗。

中山火炬高技术产业开发区地势西南高、东北低,南部以丘陵、低山和台山为主；北部为冲积平原,地势平坦。区内的海堤、江堤座落于沿海冲积海积平原地带,堤围、水闸、泵站都建在横门水道及岐江河沿岸边上。根据区域的地质钻探,淤泥层厚度在30 m～50 m,基岩以花岗岩为主。根据《中国地震烈度区划图》,中山市属于Ⅶ度地震烈度区。

根据《中山火炬高技术产业开发区水利规划（2016～2020）》,区内内河涌均按照30年一遇洪水标准设计,相应内河涌堤防设计防洪标准为30年一遇。排涝标准采用20年一遇最大24小时设计暴雨一天排干不致灾。中山火炬高技术产业开发区水闸和河涌设计排涝标准采用30 年一遇。根据历史数据统计,中山火炬高技术产业开发区20 年一遇日降雨量约290 mm,30年一遇约320 mm（见图1）。

图1 横门降雨频率曲线

小隐涌承接水量来自长江水库下泄水量、水库排洪渠集雨区径流、以及中山火炬高技术产业开发区负责管理的小隐流域径流。规划小隐涌自G4 高速至岐关东路宽50 m,岐关东路至港义路段宽60 m,海傍村段规划改道宽65 m～77 m,玉泉路至世纪路段宽77 m,世纪路至沿江三路宽77 m～125 m,沿江三路至小隐水闸宽77 m～99.7 m。除此之外,河道还有规划断面形式、河底高程、水面线等,以及平均0.16‰的坡度。

目前小隐涌仅少部分河段满足规划宽度要求,如火炬医院段、健康花城南段、小隐涌下游末端等。

2 涝水成因

洪涝灾害的形成要从产汇流全过程来看,其中任何一个环节突破标准都会造成内涝。雨水自下降,通过地面承接后向低洼处汇集,在通过市政管网、排水渠汇入河道,最后排入外江。

在此过程中,雨量过大、路面汇流快、区域低洼、市政排水不畅、河道行洪不足以及外江水位顶托都会造成内涝。

目前因生态环境的骤变,全年降雨时段趋于集中,短时强降雨雨量大,极端降雨频发[1]；城市建设速度快,土地硬化面积增加,产汇流历时缩短；已建成城区市政管道排水标准低,更新换代慢；河道达标治理进度不足；外江洪水、风暴潮频率增大。在此大环境下,城市内涝风险越来越高[2]。

全国大部分城市均面临着上述问题[3],中山火炬高技术产业开发区也不例外,因此小隐涌流域无法承受规划排涝标准的降雨。

3 2022年5月12日降雨小隐涌上游涝水成因分析

2022年5月12 日,根据横门水文站的监测,从凌晨4时降雨开始,至20时结束。雨量情况见表1和图2。

表1 2022年5月12日横门雨量统计表

图2 2022年5月12日横门雨量过程

受暴雨影响,自上午9时起,至中午11时,全区15处路段积水,分别为：陵岗牌坊、城东大坑口石场路口、康乐大道开发区一中段、黎村环茂路口、江尾头江陵路入口路段、张家边金汇广场、环茂路君华路段、健康花城、环茂一路灰炉至小引段、义学上街村道、大环东环街、香晖园小区,同乐西路、憧憬路、东利路、岐南北路樱花电梯。各积水点积水深度约10 cm～40 cm。

大部分分布于中山火炬高技术产业开发区南部靠近山地区域,其中7处位于小隐涌海傍村上游。

结合历史降雨记录,现状条件下,中山火炬高技术产业开发区遭受1小时累计降雨量20 mm以上或6小时累计降雨量50 mm以上的暴雨时即会产生城市内涝。

小隐涌上游周边内涝点聚集,小隐涌大环泵站处测得最高水位为1.00 m（珠基）,神涌及小隐涌神涌汇流点上游河段河道水位临近漫堤,情况异常危险。然而本次的降雨远低于中山火炬高技术产业开发区规划标准,对于发生这种现象的主要原因归结于三点：一是来水快,二是排水慢,三是城市地面低于规划高程。

小隐涌上游接长江水库,虽然长江水库已容纳大部分集雨面积产汇流,但小隐南侧紧邻山地,山地产汇流时间本身就比平原短,在此基础上,近年来城市建设加速,小隐涌流域内凯茵新城、凯茵又一城、保利林语以及翠亨快线等小区、道路的建设,将原本山区植被覆盖存在的“天然海绵体”变成了遇雨即成流的硬化路面,降雨失去了天然海绵体的缓冲,区域产汇流时间大大缩短,河涌需短时间容纳大量的降雨。

虽然小隐涌全段按规划实施的比例不高,但下游河道相对较宽,在现状雨量的条件下,行洪能力满足泵站进水量的要求。因此,洋关泵站的运行能有效的降低小隐涌下游的水位,但小隐涌上游段水位大大高于下游。究其原因在于上游河道存在多处瓶颈,行洪能力则远低于下游。如海傍村段平均宽度约20 m,康乐大道义学桥底断面宽月约30 m,大环段宽约30 m,逸仙路大环桥约25 m,东桠涌交汇点以上河道约15 m～20 m,远低于规划河道宽度。与此同时,局部河道淤积严重、部分节点河道垂直拐弯、历史修建的桥梁净高过低等原因加剧河道拥水。神涌全段也存在上述情况。

中山火炬高技术产业开发区早期建成区地面较低,如茂生村、江尾头村局部高程不足1 m,低于河道水面,涝水无法自流排出。同时中山火炬高技术产业开发区地下淤泥广泛分布,路面基础下卧淤泥较厚,局部路面不均匀沉降经日积月累产生低洼地带,容易涝水。

综上所述,在本次降雨下,虽然降雨量远低于规划标准,造成小隐涌上游水位壅高,内涝点聚集的主要原因为小隐涌上游河道瓶颈明显,河道断面面积过小,行洪能力严重不足。

4 小隐涌流域排涝建设的建议

随着城市化进程的加快、气候变化的不可控,区域产汇流时间难以控制,解决城市洪涝要从控制洪水转向洪水管理[4]。局部建成区低洼整治涉及大面积征拆,实施难度大,经济成本高。而开展河道达标建设则实施难度小,经济成本较低,且实施后可显著提高区域排涝能力,降低受涝风险。因此中山火炬高技术产业开发区在短期内无法全面实现排涝设施达标建设的情况下,提升大排水的排涝能力显然是投资小、见效快的关键举措。

目前中山火炬高技术产业开发区外江沿岸泵站水闸基本按规划完成建设,但内河涌的达标建设严重滞后。提高大排水排涝能力最有效和必要的方法是加快达标建设小隐涌。

针对小隐涌流域最主要的矛盾还是河涌瓶颈突出,现状上游河道行洪能力不足规划30%,小隐涌流域的排涝建设应优先打破河道瓶颈,提高河道行洪能力,保障城市径流的出口通畅。

小隐涌瓶颈段远达不到规划断面要求,已影响到下游已建成泵站无法充分发挥效益。河道的上游过流能力不满足排涝泵站的设计要求,同样是珠三角其他城市存在的矛盾。小隐涌按规划实施河涌建设后,不但能提高区域排涝能力,还能大幅增加区域调蓄能力,在城市化程度大的现今,可有效缓冲产汇流过快带来的影响。

现阶段提高中山火炬高技术产业开发区排涝能力应加快实施小隐涌海傍村段、大环段、宫花至岐关东路段达标整治,将沿线桥涵改造至满足河道行洪要求,同时推进玉泉路下游段疏浚、拓宽。

5 结论

城市内涝原因不是单一的,解决城市内涝的建设无法一蹴而就。随着社会的发展,城市化进程加快,在城市无法控制降雨量的客观条件下,要避免内涝,城市的排水建设要多方面协调,提高城区退水能力。建成区地面的抬高、海绵城市的建设、大小排水系统建设都需要同步推进[5]。

在提高城市退水能力的建设方针下,自下而上的开展排水系统的建设能最大化发挥建设投资的效益——优先提高排涝过程末端出口的大排水行洪能力,依次完成河道干流、河道支流、雨水干管、雨水支管的达标建设。否则排涝出口不畅,上游雨水最终无法快速排出,依旧会造成城市内涝。