基于城市洪涝灾害的六安市“海绵城市”构建研究

2023-12-23郝李霞张广胜陶萍萍王香香邹邵宇

赤峰学院学报·自然科学版 2023年10期

郝李霞，张广胜，陶萍萍，王香香，邹邵宇，李欢

（1.皖西学院环境与旅游学院，安徽六安 237000； 2.合肥中汇实验学校，安徽合肥 230000）

前言

有调查统计显示，2007-2020 年，我国有超过380 个城市区经历过洪涝灾害的侵害，有超一半的城市受灾严重，其中约17%的城市被淹水的时间大于12 个小时，且城区范围内的被淹的水深度基本上都超过了0.55m，造成城市道路，商业街，小区受淹和居民受困[1]。城市洪涝灾害的发生严重威胁到居民的生命与财产安全，已成为城市建设关注的焦点。“海绵城市”正是基于解决这一问题而提出，它为解决城市雨洪管理问题提供了新思路。海绵城市，是一种新的城市雨洪管理理念[2]，指城市可以像海绵一样，用自身所具备的“弹性”去应对灾害以及自然环境的变化[3]，下雨时利用一些人工或天然设施吸水，蓄水，净水，需要用水时将蓄存的雨水释放，用以补充城市缺水之处。六安市由于其特殊的地理位置与气候特征，夏季降水较多，特别是遇上强暴雨天气，易导致城区各地不同程度内涝，严重影响到人民群众的生产生活。并且随着城市立体化发展，地下车库、地下商场等各种地下设施及场所越来越多，使得城市受淹情况更加复杂化。因此“海绵城市” 建设的新模式顺应了生态城市发展的需要。

1 研究区概况

1.1 六安市地理位置

六安市地处安徽省的西部，大别山北部的山麓地带，故又被称作“皖西”。六安市东面是省会合肥市，南面是安庆市和湖北省的英山县、罗田县，西面是河南省信阳市，北面是淮南市、阜阳市。六安市是大别山区域中心城市，也是安徽省会经济圈的重要组成部分。全市划分为3 个区：金安区、裕安区、叶集区；4 个县：霍邱县、金寨县、霍山县、舒城县。

1.2 六安市主要自然地理环境特征

六安市地势西南高东北低，呈阶梯分布，分山地、丘陵、平原三个区域。六安市土壤主要以水稻土、黄棕壤和黄褐土为主。六安市植被属于北亚热带常绿阔叶林植被带、皖中落叶与常绿阔叶林混交林地带。六安市境内河流属于淮河、长江两个流域，区域内河流水库众多。

六安市地处北亚热带边缘，属于季风气候，四季分明。六安市气候温和，热量丰富，光照充足，降水适中。降水量丰沛，汛期在每年的5 月-9 月,降水的时间和空间变率大。降水量分布呈南多北少、夏秋多冬春少、山区多平原少的特点。

2 六安市城市洪涝灾害的发生规律及环境致灾因素

2.1 六安市城市洪涝灾害的发生规律

通过文献资料分析，六安市城市洪涝灾害的发生呈现以下规律：

（1）季节上：多发生于夏季（主要在7-8 月），六安市城市洪涝灾害发生的时间和城市暴雨的发生频率是一致的。由于六安市地处于亚热带季风气候区，季风气候特点十分明显,降水集中丰沛，季节性变化率大，时间分布也不均匀。夏季暴雨多发，是导致城市洪涝灾害发生的直接原因之一。

（2）频率上：近些年来六安市的城市洪涝灾害发生次数呈上升趋势。自建国以来，六安市发生了大的和较大的洪水有超过10 次。1991 年的那次洪水，直接导致城南破坝，月亮岛被重淹。经统计，这次的洪灾导致的受灾财产金额高达了1.2 亿元。1999 年6 月的大暴雨带来的洪灾，使得六安市城区大面积被水淹没。2013 年夏季，六安市突降暴雨，降雨量高达115mm，造成六安市城区多处积涝[4]。2020 年7 月的特大暴雨，带来了严重的城市内涝,给人们的生命财产安全造成了严重的损失。

（3）区域上：六安市城市洪涝灾害发生的区域主要是在城区的东北方向。经调查分析发现，六安市的城市洪涝区域主要是在东北城区，且尤以东北方向的城区积水深度和受灾程度最为严重。从六安市的总体地势走向是来看，西南高，东北低,加上淠河的上游高而陡，而六安市的城市洪涝区域主要是在东北方向，在雨季来临时，极易导致洪灾发生,此时城区便成了积水区。

2.2 六安市城市洪涝灾害的环境致灾因素分析

2.2.1 自然环境因素

（1）气候因素

一是季风气候特点影响。六安市处于亚热带季风气候区，季风气候特点显著，降水具有季节性变化率大，时间分布不平均的特性，降水比较集中，且主要是集中在夏季，每年的5 月-9 月是雨季，且此期间的降水量大概占据了六安市全年降水量的78%左右。这样的气候特点导致了六安市城市洪涝灾害多发。

二是气候变化异常带来降水变化。在全球气候变化这个大环境下，水循环在时间和空间的运动变化过程也发生了变化，加剧气候异常现象，直接导致极端的不规律的水文水害事件发生概率和灾害强度的增加[5]。经调查，在2020 年7 月中旬，六安市遭遇了时间特别长的，范围特别大的强降雨，造成其主城区，及多个县城区都发生了内涝。

三是降水时间和强度的变化。降水的变化是产生城市洪涝灾害的一大根本原因，也是一大重要的的致灾因素。降水时的雨量、降水强度的变化对城市洪涝形成与其后的发展具有重要的影响。在全球气温普遍升高这样的大环境下，极端的不规律降水事件越来越多，城市的降水强度也在增加，这是导致城市洪涝多发的主要原因，并且降雨的时间长度和强度与积水时间相关。

（2）地形地貌因素

六安市城区地势较低。其地貌类型种类非常多，地势呈现出由西南方向向东北方向递减的趋势特点。它的西南边是属于大别山区北部的山地区，中部地区是属于江淮地区的丘陵区和山岗地区域，北部则是属于沿淮平原区。而六安市的城区正是位于地势较低的丘陵和平原地区，地势低，在夏季产生强降水时，城区便主要是此范围区域的集水区，这无疑加剧了城市洪涝灾害的强度，不方便排水。六安市城区位于淠河水系的中段的东岸，城南区的地势低，加上之前淠河两岸的河堤基本没有设置防线，先前制定的防洪标准又很低，20 世纪50 年代后，其城区遭遇了很多次较大的和大的洪涝灾害，城区的西南方、月亮岛及城北的工业区都被淹了,城南圩破坝。

（3）水文因素

河流汛期加剧城区的洪涝灾害。区域内主要有汲河，淠河，杭埠河，史河几个主要的河流，受地势影响，河流流向自西南的大别山山区流向东北的城区。季风气候，降水时间集中，特别是在每年的5 月到9 月是汛期，降水急剧增加，加上河道淤积，泄洪能力不足，造成了中下游地区的城区的洪涝灾害加重。

2.2.2 社会环境因素

（1）城市的排水标准和设施不完善

一是六安市城市的排水标准不高。这是一个全国城市都存在的问题，目前我们中国的总体城市的排水的标准都很低，大约只有不到10%的城市排水能力可以达到要求，约有90%的老旧城区的排涝能力，甚至都达不到国家规范所规定的最低下限。

二是六安市城市的排水设施不完善。排水的管道网一般都是按照排水标准而设计并铺设的，而对比标准高的地表径流的管理却不足[6]，如果城市一旦遇到了暴雨，大于排水管网的容纳量，地表径流就会集聚汇流到地势低平的地方，无法流出去。这就是在城市建设的过程中把天然的排水河网破坏了，即便有的地区在之前配备了蓄洪池，但由于缺乏排水的通道，或者排水的管道宽度不够、导致排水沟与周围的江河湖泊流域内的水系连接不顺畅，又加上城市道路的竖向排列不妥当，使得城市发生洪涝灾害的风险大大的增加了。

三是在六安市城区的外围边缘地区，由于基础的设施建设不够集中，排水渠道、管路网、泵站等没有按照规划的要求，与主体的工程设施要保持同步建设，同时还有基础设施被项目拦截、排水管网被损毁的现象，造成了排水管道源头断裂甚至损毁，使得排水系统的利用效率大打折扣。

（2）城镇化的快速发展

一是区域的下垫面性质被改变。随着六安城市化进程的大力推进，其城市范围在不断扩大，同时也改变了下垫面的性质，城市的土地规划建设，使得土地硬化，导致雨水无法直接渗透到地下，使得土地渗水能力减弱，加大了排水工程的难度。因为自然界的泥土有很强的吸水和渗水能力，以往是农田和绿化地，降水可以通过，然后下渗到达地下。现在由于城市化进程的推进，基本上都是水泥地，不仅如此，还可能在下面铺设了隔水层，导致雨水无法下渗。一般我们常知的地面排水会有下渗，停滞，储蓄，排放四个方法，但当城市土地硬化，雨水无法渗透到地下，首先在渗水这一环节上，城市的排水效果就大打折扣了。这将大大增加城市洪涝灾害发生的次数和受灾程度。

二是城市热岛效应。随着其城镇化进程的发展，城市的人口也在快速增加，即便是正常的生产活动，交通运输都会散发大量的能量，同时由于城市下垫面改变，不利于散热，使得夜间的城市温度远远高于郊区。

（3）城市的防洪排涝系统不健全

在城市化进程推进中，进行城市规划时首先就应该想到与之配套的防洪排涝系统。尤其是在城市土地的规划与利用上，要协调好六安市城市土地资源利用和排水系统铺设的关系。可能是因为城市的排水系统基本上是在地下建设，对于城市外貌的改变没有太大的作用，而人们迫切地希望取得眼前的成就，所以没有引起城市规划人员对它的重视，造成城市地下的防水排涝建设基础设施的滞后发展。

（4）城市河道泄洪能力降低

城市生活和建筑产生的垃圾侵占堵塞了河道。首先是不正当和不合理的偷沙和采沙活动使淠河的河道内变得坑洼且不平，这直接导致了淠河的整体泄洪功能明显降低了，洪水发生的水位变高，淠河河道的安全标准泄洪量逐年降低[7]。然后因为不合理的城市规划与建设，产生了大量的建筑垃圾，因为这些违章建筑及搬运垃圾渠道堵塞从而导致河道排水不畅，还对周围的环境造成了严重的污染，主要体现在平桥乡和城南地区，那里的排水沟被大量的垃圾堵塞，加剧了城市排水问题的困难。同时永安河段没有排涝闸和排涝站，汛期淠河洪水倒灌进入城区，加重了洪涝，城区被水淹的时间也延长了。

（5）人们对于城市洪涝灾害预防的观念及应对能力不足

关于六安市城市洪涝灾害的防治，对于基层的单位组织和社会群众来说，政府缺乏引导和应对措施宣传，导致基层组织的防汛排涝的工作难以落实，广大居民对于如何在洪涝灾害发生时，进行防护和自救的措施不足且观念淡薄。使得在城市洪涝发生时，居民不能以正确的心态和有效的方法去应对。

3 基于城市洪涝灾害的六安市“海绵城市”构建对策

3.1 “海绵城市”运行原理

建设海绵城市，就是要在雨水的渗透、蓄存、滞留、净化、使用和排水上下功夫，统筹各个环节，简单来说就是：渗、蓄、滞、净、用、排。

渗，雨水能够更大程度地渗透到地下，减少地面径流，补给地下水，同时又能在下渗过程中净化水质；蓄，让雨水留下来，而不是汇集到一个地方，大量存积形成内涝；滞，错开洪峰，延缓径流汇集速度，减轻排水系统压力；净，净化水体，通过土壤的渗透、植被、人工净化设施等，分解雨水中的污染物，提高水体质量；用，雨水经过净化后再次利用，可以用于生产生活，或者用来补给景观用水和地下水；排，急降水时城市排水设施可能难以承受压力，可以将天然河道与排水设施结合起来，人工改造，实现有效排水。

海绵城市建设需要统筹低影响雨水开发系统、城市雨水管渠系统及超标雨水径流排放系统共同发挥作用。低影响雨水开发系统可以通过对雨水的渗透、储存、调节、转输与净化等方面着手，有效控制径流总量和径流峰值；城市雨水管渠系统就是传统排水系统，应该与低影响雨水开发系统共同作用径流雨水的收集、转输与排放。超标雨水径流排放系统，可以用来应对超过雨水管渠承受水平之外的雨水径流，一般是通过综合自然水体、行泄通道、调蓄池等自然途径或人工设施构建而成。

3.2 基于城市洪涝灾害的六安市“海绵城市”构建对策

3.2.1 转变观念，完善政策

建设新型的海绵城市，必须要转变观念[8]。城市建设管理是一个系统工程，采用单一建设目标的城市工程管理措施很难解决我国城市建设中的疑难杂症。我国传统城市的排水系统建设容易形成城市逢雨必涝、雨后即旱的情况，这样只会对城市水环境产生更多不利影响。海绵城市的建设理念要求我们去追求人类与水资源的共同发展，让城市回归自然，运用综合治理的方法来解决城市面临的生态问题。可以通过建造植草沟和下沉式绿地、铺装透水地面等设施来控制雨水径流，充分利用人工设施对雨水径流进行合理调蓄、净化和综合利用。

六安市一旦将海绵城市建设起来，就能够实现城市水资源的循环利用，这样六安市的发展与水资源的矛盾就可以大大缓解。但是目前来看，海绵城市的建设缺少政策为其提供长期保障[8]，六安市关于这方面的政策不够完善，所以有些已经建成使用的治理水环境的工程难以持续、稳定地发挥作用，并不能对水生态起到积极作用。六安市需要完善相关政策并严格执行，为建设海绵城市提供牢靠的支持。

3.2.2 筹备资金，引进人才

海绵城市的建设少不了资金和人才技术的支持。关于资金方面，需要靠政府财政拨款，海绵城市建设是一种可持续发展的模式，在这方面投入资金是很有必要的。关于人才方面，可以将在前期海绵城市建设有经验的人才引进到六安，或者将六安自身的人员派往培训，学习相关经验、技术后，回到六安指导六安建设海绵城市。

3.2.3 修复原有水环境

随着城市经济持续发展，城市的用水量逐步增加，人们生活的改善对于城市生态环境的要求也不断提高，水生态系统与城市经济社会发展的矛盾逐渐尖锐。城市范围的不断扩张，地面硬化面积不断扩大，自然界的降水保留在城市的量越来越少，城市缺水现象愈发严重，加上生产生活中不注重保护水环境，造成水资源污染，水环境质量急需我们去修复。因此需要通过多方面协调配合，一方面我们要调查原有水体现状，制订适宜不同情况水体的措施和执行标准；另一方面我们要对已经受到污染的水体进行治理，通过建设生态景观、人工湿地等措施，有效修复原有水体[9]，维护城市水生态系统。

3.2.4 控制径流量，减轻排水压力

从六安市的应对洪水情况上来看，防洪排水设施还是比较完善的，对于一般的降雨能够起到较好的防控作用，但对于大规模的降雨还是有一些压力。因此，需要对雨水径流进行有效控制。可以通过改变一些城市设施，将降雨排水径流控制在要求的范围内，从而减轻城市排水管网的排水处理压力，如设置下沉式城市绿地、地面使用透水铺装、建造雨水花园等。

（1）下沉式绿地规划

绿地作为城市规划中重要的一部分，是海绵城市建设的一大设计对象。一般来说，城市雨水径流量比较大，为避免出现积水、内涝等问题，可以在海绵城市理念的指导下，对传统的城市绿地进行调整优化。例如在道路两侧设置下沉式绿地[9]，能对雨水进行有效收集，以免全部集中到道路上出现路面积水的情况。在实际规划中，需要对现场条件做全面勘察[10]，在明确条件允许的情况下，来完成下沉式绿地的规划，且要注意对绿地蓄水能力的科学预估，使其能够满足当地最大降雨量情况下的蓄水与渗透要求。

（2）城市透水铺装规划

随着城镇化的建设，城市的地面被各种建筑物和不透水的硬化材料覆盖[11]，在遇到强降雨的情况下，短时间内城市地表径流就会大幅度地上涨，形成洪峰，对城市排水系统带来巨大压力，造成城市内涝，影响城市居民的正常出行。基于海绵城市理念的城市规划，可以通过科学地选择道路铺装材料，来增强雨水排放效果。实际操作中需要先确定城市道路渗透要求，结合城市道路具体功能需求，来进行铺装材料的筛选应用。从海绵城市理念出发，需要在保证道路结构功能的同时，兼顾道路的透水性。使用透水铺装[10]，可以减轻暴雨时排水系统的压力，降低暴雨对城市带来的不利影响。

（3）雨水花园规划

雨水花园是指在人工建造或者天然的下凹绿地里吸收、汇集来自地面或屋顶的雨水，并通过绿地种植的植物和下面的土层砂石层的共同作用对雨水进行净化，净化后的雨水可以用于补充景观用水和地下水。雨水花园能够在很大程度上减少径流、缓解雨洪系统压力，建造雨水花园要充分考虑环境，对蓄存的雨水设计好排水通道。