城市水利工程防洪防涝存在的关键问题与改善措施

2023-01-15林森

四川水泥 2022年6期

林森

（中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东广州 510000）

0 引言

近年来，全球气候变化较大，极端气候出现的频率较高，许多地区出现洪涝灾害的频率也随之增加，给当地经济和人民生命财产造成重大损失。洪涝灾害主要分为两种情况：一是洪水灾害，洪水灾害主要是因大气降雨、冰雪大规模融化、堤坝溃决等造成的；二是雨涝灾害，雨涝灾害主要是因为长期暴雨以及大雨无法及时排放形成径流后导致的。

洪涝灾害会给人们的日常生活及生产活动造成巨大的破坏。比如，农田农作物被淹没，房屋倒塌，进而造成巨额的经济损失。进行水利工程建设时，明确防洪防涝的关键问题，提前做好措施设计，对有效开展防洪防涝具有重要的意义[1-2]。

基于此，本文结合某城市的实际情况，分析城市防洪防涝的关键问题，分别阐述城市防洪工程、防涝工程以及非工程的改善措施，以供相关技术人员参考和借鉴。

1 城市概况

某市占地总面积为10654km2，包括7个区和5个代管县级市，其中城市建成区的占地面积为1351km2。该市地处山东半岛东南部，共有大小河流224条，均为季风雨源型，多为独立入海的山溪性小河。部分河流沿西南向逐渐向市区蔓延，最终流入胶州湾。市区内地形连绵起伏，市内东侧地势偏高，西侧地势偏低。暴雨季节，该城市多条河流常常出现洪水，部分老区长期遭受内涝灾害，影响较大。

2 防洪防涝的关键问题分析

2.1 防洪的关键问题

（1）近年来，我国经济实现快速增长，国内人口总量不断增大。这种情况下，局部地区原有河道的防洪设施已无法达到现行规范要求，暴雨季节来临时，不仅会给当地人们的生命财产安全造成危害，还会影响地区经济的发展。合理改善河道防洪设施，以避免洪水灾害造成的损失是当前防洪的关键问题之一。

（2）经过多年的治理，大部分河道的防洪能力得到了显著的提升，但是少部分河道未得到有效治理，河道的防洪能力仍然较差。许多河道淤泥层比较厚，垃圾随意丢弃入河，河道沿线护岸损坏，加之部分河道治理后缺乏后期维护，存在淤积堵塞现象。整体而言，河道的防洪能力持续降低，需要尽快进行治理。此外，临近海边的地区，海水倒灌导致入海口沉积大规模的泥沙，一旦入海口泥沙淤积严重，会导致河道防洪能力无法达到相关要求，这也是河道防洪的关键问题之一。

2.2 防涝的关键问题

（1）老城区内存在排水管网建设时间比较早，建设标准比较低。虽然经过多次改造，但是部分路段的管径还是比较小。一旦大暴雨出现，则无法及时排泄掉路面雨水，从而出现大面积的积水。目前，沙子口片区正在进行改造，该区域内的雨水是利用明沟排放至附近流域内，但雨水管道数量不是很多。区域内的雨水和污水全都利用明沟直接排放至河道中，未经过处理的情况下会对附近的流域造成严重的污染。雨水管网建设初期，设计单位并未重点开展雨水篦子设计，每年雨季来临时，城区内大面积积水，严重影响到区域内居民的正常生活成为防涝急需解决的问题之一。

（2）老城区排水管道建设时间比较早，区域内的雨水和污水基本上采用的是合流模式；并且该区域的地势比较低，加之排水设置不合理，局部区域出现积水现象的频率非常高；另外，早期设计的排水规范不能满足现今要求，加之部分排水管道的位置设计不合理，将某些渠道直接埋设在建筑地块中间，导致后期维护难度非常大[3]，急需重新设计规划。

（3）少部分村庄未进行排水设施改造，导致区域内的雨水和污水无法排放至市政管网中。雨季时，区域内的积水现象非常严重。村庄内的多条道路未建设雨水管道，只有利用道路两侧的排水沟排泄积水，且排水沟的覆盖面积比较小，需要作扩大处理。区域内的雨水管道尚未完全连接，无法形成一体化。雨季时，上游路段经常出现积水现象，积水长时间无法排放的情况下，形成洪涝灾害，也是防涝急需解决的问题之一。

（4）虽然城区都建有污水排放系统，但是污水排放系统存在设计缺陷。早期设计的管道直径比较小，城区内的人口居住量却在大幅增长，导致污水排放系统的排放能力与实际排放量不匹配，致使污水排放能力受限；加之污水排放管道建成以后缺乏后期维护，出现堵塞现象，也是后期防涝设计的关键。

3 防洪防涝的改善措施

3.1 防洪工程的改善措施

3.1.1 设计原则

城市是我国政治交流、文化传承、经济发展的关键性行政单元，一旦遭遇洪水灾害，可能会造成巨额得经济损失，还会给当地居民的生命安全带来巨大的威胁。从城市可持续发展的角度来看，城市防洪工程的改善会给城市未来的发展带来有利的影响，实施的核心目的是保护城市避免受到洪水灾害的影响，确保城市居民的生命财产安全[4]。

城市防洪工程改善设计过程中，应严格执行最新标准，并制定配套应对措施，降低洪水灾害对城市的影响。城市防洪改善的措施应与防洪工程的总体设计方案保持协调，确保二者之间不会产生冲突。结合洪水灾害形成的类型（河流洪水、海潮洪水、泥石流、山体滑坡洪水等），制定相对应的防洪措施，设计出一套完整且科学的防洪体系至关重要。设计过程中，还应坚持节约用地和开拓建设用地的基本原则，防洪工程的设计应结合现场实际情况，就近选择原材料，尽可能降低工程总造价，坚持工程项目经济性的原则[5]。城市防洪改善还需兼顾城市生态环境保护问题，对城市进行防洪设计前，应全面收集城市水文情况、地质条件、河道和海岸内的淤泥变化等，建立有利于环保的防洪体系。

3.1.2 具体措施

该城市按照50年一遇的防洪标准进行治理，按照3级堤防标准进行设计。河道的水位将入海口部位的水位作为起始水位，向上游依次递增。结合设计标准来看，入海口部位的5年、10年、20年、50年一遇的水位应该是：2.71m、2.87m、2.97m、3.13m。

（1）堤防工程。河道下游按照3级堤防标准进行建设，该路段的总长度为5.6km。

（2）断面形式。全部设计为复式断面，上层断面全部是明河，同时具备休闲功能，能够体现城市河道的“亲水性”原则；下层断面设计为暗河，主要是发挥防洪功能。

（3）护岸工程。因受潮水影响比较严重，两侧护岸设计为砌筑石块的重力式挡土墙，与原地表自然连接。

（4）疏浚工程。对河道的下游进行疏浚，确保河道水位降低至防洪标准水位以下，疏浚的总长度约为2.8km。

（5）堤坝工程。流域具备显著的季节性特点，为保持水位稳定，枯水期时作蓄水处理，汛期时加大泄水量，在河流沿线合适部位建设2座橡胶坝、1座石坝。

（6）水土保持。河道的中上游铺设硬质材料，下游采用生态治理方式进行整治。河道淤泥全部清除干净以后，沿线种植水生绿色植物，避免水土流失和河道淤积现象出现。同时可以对河道的生态环境进行优化，河道的北侧设计建设30m的绿化带。

（7）其他工程。避免出现海水倒灌现象。海水倒灌会对河道防洪造成不利影响，设计在入海口部位建设挡潮闸。

3.2 防涝工程的改善措施

3.2.1 设计思路

根据该地区的实际情况，城区内的排涝系统结构组成比较简单，主要由雨水管道、防洪河道构成。结合此次治涝项目中的关键问题，着重关注雨水管网改造，为内涝频率出现高的区域设计排水渠道。设计思路是以建设排水管道为核心，确保路面积水顺利排放至附近流域。

3.2.2 具体措施

结合该城市排涝系统存在的问题，制定以下改善措施：

（1）对老城区的排水设施进行优化改造。局部老城区建成时间比较早，排水管道规格比较低。目前，地区内的人口居住量大幅增长，导致排水能力无法满足实际需求，降雨量过大的情况下道路积水现象非常严重。针对这种问题，编制出如下改善方案：第一，对管网系统进行升级改造，更换为大管径的排水管道；第二，对积水严重区域采取改善排水系统设计标准，以保证系统排水能力满足实际需求，确保区域内不会出现积水现象。

（2）对排水设施进行日常维护，避免出现堵塞现象。为保证城区内的雨水顺利排放至附近流域，不但需要新建排水工程，还需要重视原有排水系统的日常维护。针对这种问题编制出如下方案：第一，适当增加排水设施的后期维护经费，加大日常维护的力度，分段分区域对排水设施进行排查，保证雨季时能够有效利用；第二，更换老旧雨水篦子，使用铸铁雨水篦子或钢纤维雨水篦子，提高道路两侧雨水收集能力；第三，培养城市居民保护排水系统的意识，杜绝出现随地丢弃垃圾，污水倾倒在雨水篦子中，避免出现雨污合流现象；第四，加强对住户排水的监管力度，一旦发现乱排乱倒现象严厉处罚。

（3）对城区内的雨涝问题进行治理。该市区内某路段每年的雨季都会形成大面积的积水，对周围居民的日常出行造成巨大影响。该问题持续的时间较长，未得到良好的处理。提出如下治理设计方案：第一，对河道底部的标高进行测量，重新分析路段西侧的标高，经过测量确定，入海口底部的标高为2.09m，河底部位的标高为1.44m；为保证治理效果，需将入海口底部的标高下降至1.59m，下降的高度为0.5m。新建渠道的底部标高为2.28m，需下降0.92m，可以大幅提高渠道的排水能力；第二，桥洞两侧需安装雨水斗，利用雨水斗将桥洞下的积水排走，并设置雨水管，将路面的雨水排放至渠道中；第三，定期清理渠道，保证渠道中的淤泥被清理干净，避免出现堵塞现象。

（4）改善雨水管道。改善顺序为：主管、次管、支管，循序渐进的完善城市排水管网系统。对关键性排水管道进行重点改造，保证排水管道能够应对今后较长时期内的排水需求。积水现象非常严重的路段，将小管径排水管道更换为大管径。结合道路结构的实际情况，保证道路之下的各种设施之间不会产生冲突。

（5）雨水泵站。该城区改造范围内目前已经建设有三座雨水泵站，分别位于遵义路、海岸路和瑞金路。每年雨季时，城区都会出现积水现象，所以以上三座雨水泵站保留使用，不得废弃。

3.3 非工程措施

（1）搭建防洪防涝管控系统。搭建一个科学、实时和可靠的管控平台，能够提高城市防洪防涝的能力，保证各级主管部门实时掌握防汛信息，确保多部门能够联合指挥防汛。防汛管控系统应该涵盖：预警系统、决策系统、通讯系统、组织系统等。现阶段，该城市主管部门已经搭建出较为完善的洪涝灾害应急预警系统，为城市突发洪涝自然灾害事件提供了良好的应急保障。

（2）制定防洪防涝紧急预案。编制完善的防洪防涝紧急预案，避免灾害造成的后果进一步扩大，将影响降至最低。应急预案应以“安全第一、预防为主、全面抢险”为基本原则。预案中应明确防洪防涝的指挥结构和指挥人员，如何及时安排受灾人员安全转移，如何降低人员伤亡和财产损失等。