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专访 | 把脉城市内涝 对“看海”开方

  来源:中国水利网   发布:2017/8/2   浏览:+ 放大字体 | - 减小字体

摘 要:入汛以来,我国多地遭受暴雨侵袭,城市内涝问题备受社会关注。河海大学水文水资源学院水务工程系主任、教授、博士生导师刘俊为我们介绍城市内涝防御与如何应对。


问:什么是城市内涝?

刘俊:城市内涝是指强降雨或连续性降雨超过城市管网排水能力,导致城市地面产生积水灾害的现象。内涝的形成不仅与自然因素有关,更与社会因素有着紧密的联系。全球气候变暖使得极端降雨事件频发,加之城市建设中不透水下垫面的增加使得雨水下渗强度降低,地面产流量增加,汇流速度加快,雨水快速汇集至排水管网入水口。然而由于城市排水管网设计标准低,难以及时排除涌入的雨水,容易在雨水口附近产生积水,一些低洼地区在排水过程中由于重力自排或泵站抽排能力不足也会产生积水,随着积水时间和深度的增加而引发城市内涝灾害。

问:防治城市内涝应遵循什么原则?

刘俊:一是顶层设计,规划先行。随着社会进步、科技发展,国外出现了很多城市内涝防治的先进理念与技术,其基本原理都是通过源头削减、过程控制、末端处理的多种手段和方法,对地表径流进行控制和处理,从而减少环境变化对自然水文循环的影响。在对国外的理念与技术进行学习和吸收的基础上,我国提出要建设“自然积存、自然渗透、自然净化”的海绵城市理念,按照“渗、滞、蓄、净、用、排”相结合的原则,因地制宜,建立我国的排水防涝规划理论体系。

二是多规衔接,系统治理。从城市洪涝治理的经验来看,广义上的城市洪水不仅指城市流域内产生的局地涝水,还应包括城市外围大江大河的洪水,脱离流域治理城市内涝是不科学的。

城市内涝防治涉及多个部门、多项规划,因此需要做好内涝防治的排水防涝规划与用地规划、道路规划、雨水综合利用规划、绿地规划、防洪规划等专业规划的协调与衔接。城市内涝的防治不会一蹴而就,必须多专业协调联动,科学合理规划,构建起“源头控制—小排水系统—大排水系统—应急对策”的城市防涝体系,保证城市排水防涝规划整体的有效实施,力争将内涝灾害带来的损失降到最低。

三是排蓄结合,弹性应对。传统的市政排水强调快排,忽略自然水体本身的调蓄作用,且大部分城市管网设计标准较低,多为2年一遇以下。随着城市的扩张与建设,不透水下垫面增加,产、汇流速度加快,加重了管网的排水压力。此外,排水管网是按设计时的地表径流系数确定管径的,在城市继续建设、流量大幅度增加的情况下,调蓄设施的缺乏必然会导致雨水不能及时排出。

湖泊、湿地、河道等作为天然的“蓄水容器”,可以调节径流。然而,在城市化进程中,这些天然的“蓄水容器”被填埋、侵占,影响了对径流的削峰、错峰调节作用,更加容易导致城市内涝灾害的发生。

为了更好地应对城市内涝灾害,在构建内涝防治体系过程中,需将观念从重排向排蓄结合转变。在提高管网标准的同时,注重保护城市河湖水系,使水文循环过程还原或接近自然状态,从而弹性应对城市内涝。

问:在城市内涝发生时,应采取哪些应对措施?

刘俊:在内涝发生时,需对积水点的受灾原因及情况进行准确分析,启动各项防汛预案,及时向各受涝点派出专业救援人员,利用抢险除涝设备,对涝情进行有效控制。迅速组织应急队伍和排涝设备,在积水地段打开井盖或疏通管道,并安排抢险人员通过移动潜水泵进行人工助排,最大限度地加快排涝速度。安排专人值守,或者摆放警示牌,防止行人掉入井中。积极督促各小区物业公司,协调做好辖区范围内居民小区的积水排除工作。

各级政府、政府各级部门之间需要相互协调,共同发挥作用。建立实时沟通机制,确保救灾现场内涝情况及时向上级指挥部门反映,防涝指挥命令第一时间准确下达至抢险救灾队伍,保障救援行动及时高效进行。在内涝情况严重地区,要对受灾人员做好及时统计、转移、安置等工作,尽量减少人员伤亡和财产损失。

普通民众需及时关注内涝相关信息,做好防涝准备;外出避险者应选择地势较高处躲险,不要轻易涉水,不要靠近电线杆等电力设施;在家避险者应及时切断家中电源,避免用电设施漏电;提前备好应急物资和药物,若条件允许,可对重要资产进行转移。

问:近年来,我国在防治城市内涝方面作出了那些努力?

刘俊:多年来,我国为了解决城市内涝问题,采取了工程措施和非工程措施相结合的手段。 

在工程措施方面:

一是改变传统排水系统,提高城市排水设计标准。传统的城市排水系统多采用雨污合流制,而新建地区(除降雨量少的干旱地区外)均采用分流制。对于已建地区的合流制排水系统,对有条件的实施雨污分流改造,对无条件的采取截留、调蓄和处理相结合的措施,并通过提高截留倍数和综合生活污水量总变化系数,使得雨污水尽可能分开处理。为排除更多的雨水,对于新建排水管道的设计取消了折减系数,使得按照相同标准设计的排水管道排水能力增强。

二是构建内涝防治系统。内涝防治系统即大排水系统,通常由“排”“蓄”两部分组成。其中“排”主要指具备排水功能的道路或开放沟渠等地表径流行泄通道;“蓄”则主要指天然水体、人工湖泊、深隧系统、大型调蓄池等调蓄设施。内涝防治系统是对管网系统的补充,用来排泄超出管道系统标准的地表径流。虽然目前《城镇内涝防治技术规范》刚刚开始实行,但是这改变了此前将排水标准作为内涝防治标准的做法,弥补了对超标雨水出路问题缺乏考虑的缺陷。

三是以径流量作为区域开发控制指标。我国内涝灾害频发,排水标准偏低的老城区迫切需要进行改造。在改造过程中,当地区整体改建时,开发应充分体现低影响开发理念,除应执行规划控制的综合径流系数指标外,还应执行径流量控制指标,即对于相同的设计重现期,改建后的径流量不得超过原有径流量。

在非工程措施方面:

一是海绵城市理念的提出和实行。在传统城市发展和基础设施建设过程中,习惯采用战胜自然、改造自然的城市建设模式,造成我国很多城市面临严重城市病和生态危机。面对城市洪涝问题频现等状况,重塑城市“海绵体”,恢复自然水生态的理念越来越受到关注。在此基础上,提出建设“自然积存、自然渗透、自然净化”的海绵城市,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用,达到弹性应对洪涝灾害的目的。

二是雨水设计流量计算方法的改变。制定完成《城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导则》,规定暴雨公式编制统一采用年最大值法进行选样,并组织对暴雨强度公式及时修订。过去采用推理公式法进行雨水设计流量计算,而推理公式法的使用本身存在一定的局限性,其理论依据是恒定均匀流,因此现在对于汇水面积大于2平方公里的地区推荐采用数学模型法计算。通过数学模型模拟计算,可以了解各排水区不同量级降雨发生时的水量,较为准确地模拟管道系统的排水量以及超出管道设计标准雨水量的积水地点、深度和时间,为工程设计提供依据。

三是协调排水工程设计与相关专项规划之间的关系。城市总体规划编制中综合考虑了年径流总量控制率的要求,将排水工程设计与城市防洪、河道水系、道路交通、园林绿地、环境保护、环境卫生等专项规划和设计相协调。例如在城市景观规划中,建设低于周边道路用地的公园、广场,使得它们可在暴雨来临时发挥临时滞洪区的作用。

问:国外在应对城市内涝方面,有哪些好的理念和做法?

刘俊:美国的最佳管理措施(Best Management Practices,简称BMPs)和低影响开发(Low Impact Development,简称LID)。BMPs利用综合措施解决各种水问题,包括工程措施和非工程措施。LID技术是通过分散的小规模源头控制,来达到对暴雨所产生的径流和污染的控制,使开发地区的水文循环尽量接近于自然状态下的水文循环。

英国的可持续排水系统(Sustainable Urban Drainage System,简称SUDS)。SUDS倡导城市与自然共生,是缓解城市内涝、控制径流污染、高效利用水资源、改善城市景观与生态环境的有效手段,将地表水排放系统和生态发展相联系,在最接近降雨的地方,也就是源头,控制并处理雨水径流,减轻受纳水体的污染,强化雨水资源化利用,缓解城市水问题。

澳大利亚的水敏感性城市设计(Water Sensitive Urban Design,简称WSUD)。WSUD充分实现雨水资源化利用,将城市规划设计与城市水文结合,综合考虑水的生态、景观利用价值,最大限度地利用城市建筑、道路、原有自然水体等,进行雨水的收集、输送和处理,结合生态化处理技术,进行径流污染治理和总量控制,还原城市自然生态风貌和水循环过程。

目前,国外先进的排水防涝工程主要包括地下排水防涝工程和地上排水防涝工程。知名的地下排水防涝工程包括慕尼黑的地下蓄水库、巴黎的“城下之城”、芝加哥的蓄洪隧道和水库工程、东京的“地下神殿”,以及吉隆坡的三级变“聪明隧道”等;地上排水防涝工程包括鹿特丹的下沉式广场、汉堡的洼地—渗渠系统、布拉格的移动防洪墙等。

这些好的理念和做法值得我们关注。

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