城市防涝安全问题及防治策略研究

2023-01-10刘春波

工程建设与设计 2022年17期

刘春波

（烟台市莱山区综合行政执法局，山东烟台 264000）

1 引言

随着我国城镇化进程的加快，许多新一线城市和二线城市的规模扩张日益加快，主城区内的排水系统能力与城市规模不匹配，许多城市内部存在洪涝灾害隐患，一旦暴雨发生，将带来巨大的经济损失，威胁人民群众的生命安全[1]。城市的防涝问题也越来越受到学者们的关注，有不少学者对城市的防涝防治进行了研究，如在城市上游修建水库对水位进行合理控制[2]，加强城市地区关键河流段的堤岸防护工程[3]等。进行合理的排水系统规划，对城区的排涝河道进行疏通治理，为洪水排泄提供有利通道。

但目前大部分研究仅局限于单一城市防涝问题研究，局限性明显，可供参考的地方有限，因此，本文拟对我国当前常见的城市防涝安全问题进行分类分析，并对其问题针对性提出防治策略，研究城市防涝信息化系统建设在城市抗洪排涝中的应用效果。

2 城市防洪安全重要性

极端气候频繁发生使得当前城市抗洪排涝能力的不足暴露得极为明显，城市内不透水区域的迅速扩大，加上本就与城市规模不相配套的防洪和排水系统，共同导致了城市发生洪涝灾害。以2021年7月20日郑州市为例，面临极端大暴雨情况，市内多地区被淹没，地铁线路、地下车库及各类商场均被淹没，城市的排水系统一度瘫痪，无法满足排水需求，甚至上街区、巩义市等地的部分村庄房屋直接被冲垮，人民群众的生命和财产安全遭受了巨大损失。这样的降雨情况虽属罕见，但可以预见的是，未来极端天气出现的可能性大幅度增加，城市防涝安全必须放在更加重要的位置进行考虑，提高城市的抗洪排涝能力是当前在城市建设过程中必须要考虑的问题，关乎重大，我国各地区城市都需要对自身防涝安全进行评价，根据实际需要进行防涝策略的制定，提高城市的防洪能力，保护人民的生命和财产安全。

3 城市防涝安全问题

当前城市防涝安全问题主要分为两类：一类是接近河流的城市防洪问题，另一类是强降水城市地区的防洪排涝问题。两类问题各有其特点，需要因地制宜，根据当地实际条件设计抗洪策略，对症下药，切实提高城市的防涝抗洪能力。

3.1 接近河流城市防洪安全问题

接近河流的城市面临较大的洪灾威胁，这类城市防洪安全问题较为突出，也是我国城市防洪工作中的重点，这类城市中防洪安全问题主要有以下几方面。

1）城市无序扩张，河流两侧扩建严重，行洪空间被大量侵占，对洪水灾害的承受能力减弱。这类城市往往依水而建，其发展过程中充分依托当地的地理优势，在河流的附近地区进行了大量工程建设，行洪空间愈发被缩减，使得发生洪水灾害的风险加大，且一旦发生洪水灾害，经济损失程度更为严重。

2）城市河道沿岸的堤防工程建设不足，难以满足防洪标准要求，防洪安全性难以保证。城市沿岸的堤防工程是提高城市抗洪能力的关键工程，但现实中由于各种因素的影响导致许多城市的堤防工程并未达到相应的标准，城市抗洪能力不足，遭遇洪水的风险较大。

3）城区河道段多区域发生堵塞，排水不畅。城市抗洪能力不仅取决于堤坝的拦水功能，而且也需要考虑城区排水设施的排水能力。临近河流的这类城市内部排水设施建设较为丰富，但很多的水上建筑物严重地影响了水体移动速度，排水能力被削弱，城市内部排涝河道的行洪能力不能满足要求。

4）缺乏必要的控制性防洪水库，主城区的抗洪能力不足。这种问题仅存在于部分接近河流的城市，这类城市的上游缺乏或者没有修建水利枢纽，拦水能力不足，难以对水位进行合理调控，防控洪灾风险能力不足。

5）城区相关部门的防涝管理工作不到位，未做好日常的防涝宣传工作，导致居民的防涝防控意识不强，没有形成主动作为的意识，个人行为缺乏约束，甚至有些地区出现居民向河道附近堆填生活垃圾等现象，使得行洪空间被缩减，对河道行洪安全产生了影响。

3.2 强降水城市防涝问题

强降水城市地区近年来越来越易发生洪涝灾害，反映出这类城市存在的防涝安全问题表现为以下两个方面：一是城市防汛规划不合理，这类城市出现洪灾可能性小，威胁较大的是由于强降雨导致的城市内涝问题，当前这类城市亟待解决的问题就是制定城市防汛规划，要让防汛规划起到引领作用，确切落实防汛规划的部署。二是排水系统老化，城市的排水标准不满足当前需要。这类城市的老城区往往时间久远，排水系统的管道和配备设施不能满足当前的排水需求，新城区在建设过程中也大多没有制定完善的排水系统规划，部分建筑物侵占河道，影响河道的排水能力，当面临强降雨天气时，城市内部极易积水，影响通行。三是缺乏系统的水位预测报警系统，未建立信息共享平台，不能做到联防联控，形成合力。

4 城市防涝防治策略制定

4.1 防涝特点分析

城市在制定防涝防治策略时需要在针对防涝安全问题的基础上，充分考虑其城市特点，主要包括以下几方面：（1）城市以及其接近河流流域的地理环境特点，了解城市上游是否具备建立控制性水利工程的条件；（2）了解城市的内部建设规划和河道分布特点；（3）城市河道的堵塞情况和可供处理方案；（4）当前城市堤防的工程现状及目前应满足的标准要求；（5）城市排水系统功能及当前城区排水能力的要求；（6）城区水位监测预警系统是否完备。

4.2 防涝信息化系统助力防洪防治

建立防涝信息系统可以有效提高城市防洪排涝能力，提升自动化智能化水平，是制定防治策略时不可缺少的一环。

当前我国多个城市在进行防洪系统升级时都应用了防涝信息化系统，如深圳市建立了防洪信息平台，运用多种信息技术、图像处理技术、数据采集技术等对防洪工作进行科学有效处理，南昌市建立了防洪排涝信息化系统和综合办公系统，通过网络通信和视频监控进行防控。但是，各地区的防涝信息化系统在建设时也存在了一些问题亟待解决，如城市排水堵塞点的精准识别，信息化系统之间数据共享问题，观测数据的深度分析挖掘等都还有很大的进步空间，尚未能协调一致，形成完整体系。可以从以下几个方面做出改进，适应城市需求。

1）优化数据采集技术，利用稳定性和精度更好的采集仪器以保证采集数据的有效性和时效性，推动数据采集工作进一步智能化、自动化。

2）培养专业人才。在当前的排水工程等专业中增加大数据等相关专业知识的学习，注重培养复合型人才，加大对防涝信息化系统领域研究的奖励和资金投入，吸引高层次人才进行深入研究，形成专业技术过硬的人才队伍。

3）建立统一的防涝信息化标准体系。对各种数据的标准进行划定，更好地帮助信息化系统之间增强兼容性，促进信息共享，统一标准进行建设。

4）不断更新技术，深度分析挖掘数据，不仅是提高对数据的观测准确度和速度，更主要的是对数据进行关联分析，得出最优解决方案。

5）加大防涝利信息化系统投资。配备专项资金进行系统搭建，确保防涝信息化系统的质量。

4.3 接近河流城市防治策略制定

通过对接近河流城市的特点进行具体分析，可对城区的防涝安全问题提出适应性的防治策略，接近河流城市的防治策略基本可以归纳为以下几个方面。

1）提高蓄水能力。城区上游河流流域地理位置如满足要求，可修建控制性水利工程，如防洪水库等，可增强蓄水能力，帮助调节河流的水位，提高抗洪风险的调控能力。

2）调整城市规划。根据目前的城市规划格局以及城市各区域的重要程度和遭遇洪灾影响的可能性大小进行分类，针对性地进行处理。对沿河两岸一些区域或建筑进行适当的拆迁工作，一方面为河道行洪留出所需空间，保证河道的行洪安全。另一方面也可以给一些水中生物提供更加广阔的生存空间，提高了视觉观感。对城区重要建筑物和人流密集型区域要做好排水系统设计，严格按照标准进行施工，确保其排水能力满足要求。

3）增强城区堤防。对现有城区的堤防工程要做好定时检查，及时加固处理，不满足设计标准的在原有堤防工程的基础上进行加固，确保满足20a一遇或50a一遇的标准，具体设计时应当参考当地水文观测站数据及当地对于堤防的设计要求进行选择。

4）加强洪水监测。结合先进技术，建立信息化监测系统，提高对洪水的预警能力，为做好科学决策提供有力依据，提高应对超标准洪水的能力。

5）提高防洪意识。政府有关部门做好拆迁政策的宣传讲解，向居民普及防洪知识，提高自身的行为标准。

4.4 强降水城市防治策略制定

对强降水城市进行防涝特点分析，可以了解到这类城市的防涝安全问题主要是城市内涝灾害，城市内部的排水系统无法满足当前需要，城区内缺乏系统的防涝信息化监测系统，且大部分城区居民的防涝意识不强，对防涝工作的认识不足。因此，想要解决此类城市的防涝安全问题，需要从以下几个方面进行防治:

1）全面检查城区内的排水系统，及时疏通堵塞部位，并根据排水系统现状进行改造升级。对老城区内老旧的排水系统进行改造升级，增加排水管道和设备，提高老城区的排涝能力。新城区建设时要提高排涝标准，修建符合标准的地下排水官网系统。

2）借助大数据建立城市防汛监测平台，利用科技手段提高汛情预警能力。一方面，可以通过科技手段对城市排水系统的排水过程进行模拟，不断优化技术参数，对城区的排水管网布置及排水系统等做出合理设计。另一方面，通过采用高精度监测仪器及物联网技术等建立一个城市内部排水系统的智能监测系统，实时观测并根据水文情况给出合理的水文预报以供决策分析，可以大大提高城市排涝能力，防患于未然。

3）建立多部门协调防汛小组。确定好牵头单位，明确各方的主体责任，不单打独斗，要形成合力，做好汛情来临时的应急处理预案安排[4]，提高对汛情的应对能力。

4）相关规划建设部门应对河道改造项目进行严格审批，评估是否对城市排水能力造成影响，避免出现不合理规划，保护好河道的行洪空间，确保各类工程不影响河道排水泄洪。