城市排澇規(guī)劃的要點問題探析

1、 城市排澇規(guī)劃的要點問題探析摘要：本文結合濟南市城市排澇規(guī)劃工作，就城市排澇的概念及任務、排澇標準、流量公式選用、對簌與措施、豎向規(guī)劃等要點問題進行了探討研究。關鍵詞： 城市排澇；規(guī)劃；排澇標準20世紀90年代以來，澇災在水災損失中所占的比例呈增長趨勢，尤其在各大城市中表現(xiàn)得更為突出，已經(jīng)達到洪水的2倍。伴隨城市化水平的發(fā)展，人們對城市排澇的要求越來越高，而當前的城市規(guī)劃中，城市排澇問題尚未受到足夠重視，甚至在實踐中存在著將城市防洪與排水混同的現(xiàn)象，這必然在一定程度上會影響到城市排澇規(guī)劃工作的開展。本文試結合濟南市城市排澇規(guī)劃工作，就城市排澇規(guī)劃若干要點問題進行研究分析，以求教于各位同仁。l城

2、市排澇的概念及任務排澇的原初意義應指水利建設中排除農(nóng)田積水。而對于城市排澇，業(yè)界卻觀點不一，眾說紛紜。有認為城市排澇即是城市排雨，亦有認為城市排澇只不過是農(nóng)田水利排澇在城市中的應用。目前國家也未對城市排澇確定統(tǒng)一的標準及規(guī)范，這必然對城市排澇規(guī)劃帶來一定影響。本文認為，城市排澇是指流域范圍內(nèi)較大匯流面積上較長歷時暴雨產(chǎn)生的澇水排放。首先，與防洪不同，城市排澇所排的是流域之內(nèi)的雨水，而城市防洪則是針對流域之外的客水涌入，主要是防河洪、山洪(包括泥石流)和海洪；其次，與城市排水不同，城市排澇針對的是較大匯流面積上較長歷時暴雨，而城市排雨則是解決較小匯流面積上短歷時暴雨產(chǎn)生的排水問題。再有，與農(nóng)田水

3、利排澇不同，城市排澇不允許有淹沒，要求澇水不漫溢。而農(nóng)田水利排澇則注重量的排除，它允許有一定淹沒時間和淹沒水深?；谏鲜隼斫猓艥骋?guī)劃的任務應是排除城區(qū)大面積的地面徑流以及市政雨水管網(wǎng)所匯集雨水，它主要是通過采取系統(tǒng)的規(guī)劃措施，利用內(nèi)河、排水溝渠和排澇泵站、水閘建設將積水排除，以確保城市在發(fā)生標準內(nèi)降雨時城市澇水不漫溢。2城市排澇的標準如何確定城市排澇標準，一直是城市排澇規(guī)劃工作的重點和難點。特別是隨著城市頻繁遭受暴雨襲擊，道路、地面積水及其引發(fā)的許多意想不到的城市問題，已成為困繞城市建設的一大難題。在這種情況下，許多城市都將提高河道排澇標準作為解決城市積水的重要措施，北京、上海、天津、廣州等

4、城市的河道排澇標準都已提高到20年一遇，甚至有專家提出，城市防洪標準與排澇標準應趨于一致。當然，是否有必要將排澇標準與防洪標準一致尚需研究，但是有一點可以肯定，加強對排澇標準的重視力度，適當提高排澇標準應屬現(xiàn)代城市發(fā)展的必然要求。因為對城市而言，無論是外洪還是內(nèi)澇，都會產(chǎn)生災害及損失，只不過內(nèi)澇更頻繁，外洪更嚴重罷了。從制度層面來看，新修訂的城市防洪工程設計規(guī)范(送審稿)中增加了城市排澇設計標準，這為城市排澇規(guī)劃設計提供了參考依據(jù)。根據(jù)該規(guī)范，規(guī)劃人口430萬人的濟南市屬于特別重要城市，城市等別為一等，其防澇水標準為大于等于20年一遇，這基本上符合濟南市發(fā)展的要求。這是因為，就地形而言，濟南北

5、部為低洼地區(qū)，南部為高地勢的山區(qū)，每逢雨季，南部山區(qū)的雨水就會經(jīng)山洪溝沖下來。加之北部的小清河排澇能力低，僅為5年一遇，這樣勢必排水不及，造成頂托，使?jié)媳辈康貐^(qū)經(jīng)常承受澇水之淹?？梢?，對于濟南北部地區(qū)而言，亟待解決的并非洪水之禍，而是水淹之苦。在這種情況下，若要切實解決濟南北部城區(qū)的積水問題，勢必應適當提高城市河道的排澇標準。因此本文認為，基于濟南市的經(jīng)濟發(fā)展狀況及排澇需求，可考慮應保證95以上的年份不遭遇洪澇災害，即將城市河道的排澇標準按照重現(xiàn)期20年一遇較為恰當。3城市排澇河道流量計算公式的選用在城市河道治理工作中經(jīng)常困擾設計人員的一個問題是，河道流量計算選用市政排雨公式還是水利的洪峰流

6、量公式。經(jīng)實踐驗證，對于同一重現(xiàn)期，用市政排雨計算的結果往往大于水利計算的結果，而且差距較大。據(jù)研究，用城市暴雨l2年重現(xiàn)期計算的流量等同于水利8-30年的重現(xiàn)期計算的流量。究其原因，在于城市排澇和城市排水分屬水利和市政兩個部門，其行業(yè)標準和學科側重不同：一是重現(xiàn)期含義不同。市政部門的排雨標準一般較低，重現(xiàn)期為053年一遇，其選樣方法為年多個樣法，即每年從各個歷時的降雨資料中選擇6-一8個最大值，取資料年數(shù)3-4倍的最大值進行統(tǒng)計分析，該法在小重現(xiàn)期時可以比較真實地反映暴雨的統(tǒng)計規(guī)律，而對于高重現(xiàn)期則會偏大。而水利部門的城市排澇重現(xiàn)期一般較長為5-20年，其重現(xiàn)期采用年一次選樣法，即每年只取一

7、次最大的暴雨資料，這種方法推求高重現(xiàn)期時比較準確，而對于小重現(xiàn)期則會偏小。一些城市如福州的研究人員都對此做過研究，結論為同一場降雨，城市排雨重現(xiàn)期為1,-一5年一遇，而城市排澇的重現(xiàn)期為5,-一20年一遇。二是水利部門和市政部門推求設計流量所采用的方法不同。盡管兩部門推理公式形式完全相同，都源自于公式Q捌、I，F(xiàn)：但由于推導假定條件的不同以及確定公式中參數(shù)方法的不同，使得計算結果相差很大，對于同一條件市政部門的計算結果往往大于水利部門的。主要是因為1)市政部門推求公式時。為推求管網(wǎng)最大設計流量，采用極限強度原理，設定降雨歷時等于匯流歷時，排水區(qū)域的最大流量發(fā)生在全部匯水面積產(chǎn)生徑流時，而對于部

8、分匯流情況則不適用。2)水利部門采用的推理公式研究了全面匯流和部分匯流2種情況下的洪峰流量的計算方法?？梢?，市政部門的暴雨強度公式適合于短歷時、小重現(xiàn)期、較小區(qū)域的城市排水計算，而水利部門的流量公式適合于長歷時、大重現(xiàn)期、較大區(qū)域的流量計算。在個體適用方面，西安的排澇研究具有借鑒意義。它針對西安市當?shù)氐木唧w氣象、地理條件，提出了具體量化的數(shù)據(jù)：當降雨歷時大于90分鐘，重現(xiàn)期大于lO年時，采用水利的城市排澇計算公式，當降雨歷時小于90分鐘，重現(xiàn)期小于10年時，采用市政的城市暴雨計算公式。由于濟南市城市排澇河道對應的重現(xiàn)期大于lO年，匯水面積一般較大，降雨歷時一般超過90分鐘，因此，本文認為，城市

9、排澇河道流量計算采用水利部門的流量計算公式較為適當。4城市排澇的對策和措施城市排澇是一項系統(tǒng)工程，它需將防洪、排澇、排水工程有機結合起來，而非僅靠多修幾條河道，多建幾臺泵站強排即能解決。與南方城市排澇以水網(wǎng)調(diào)蓄為主，兼有泵排為輔不同，北方城市由于水網(wǎng)缺乏，只能依靠有限的河道資源排放澇水，且暴雨的季節(jié)性強，泵的使用效率不高，在泵的使用上比較慎重。因此北方城市排澇難度更大。對濟南市而言，其澇災成因及對策如下：41澇災的成因分析濟南市在遇到較大雨量的降雨時往往在北部的膠濟鐵路沿線地帶以及小清河沿岸等低洼地區(qū)發(fā)生澇災，還有個別地區(qū)因為局部地勢低，缺少排澇、排水設施而造成積水，民間有“大雨大淹，小雨小淹

10、”的說法，反映出發(fā)生澇災的頻繁性。分析其成因主要有以下幾點：1)自然地勢濟南市南部為山區(qū)，北靠黃河，地勢南高北低。城市中上游高差較大，洪水下泄快，而中下游地區(qū)坡度平緩，地勢低洼，上游洪水易積聚在膠濟鐵路、小清河沿線等低洼地帶，不易排出，從而形成澇災。2)排澇排水系統(tǒng)不完善缺少完善的排澇溝系，城市擴建時未能預留排澇通道同時現(xiàn)狀排澇河道斷面不足，淤積嚴重，排水能力低。3)出口河道水位偏高，造成項托排澇河道的出口主要是小清河，大雨時由于小清河匯水面積大、流量大、水位高，而其沿岸地勢低洼，排澇河道水位低，又沒有閘門和泵站等設施，往往受小清河高水位頂托，導致排泄困難，甚至被小清河洪水倒灌導致附近地區(qū)積水

11、。4)城市化帶來的影響在城市建設發(fā)展中盲目與水爭地，使河道變窄，湖泊變小，導致蓄洪、滯洪面積縮小，泄洪能力和湖泊調(diào)節(jié)洪水能力降低，而這些與水爭地的建設項目往往是澇災易發(fā)區(qū)；象小清河兩岸原來有許多滯蓄洪水的農(nóng)田、洼地、池塘，現(xiàn)在絕大多數(shù)己被填平蓋房，大大減少了滯蓄水量，使得小清河洪水位升高，對支流河道形成頂托，大大影響了城市洪水的下泄。同時城市建設用地面積不斷擴大，使地面硬化率提高，增加了徑流系數(shù)，從而加大洪水量，導致積水現(xiàn)象嚴重。據(jù)統(tǒng)計濟南城區(qū)每年的擴張速度為5-8平方公里，增加雨水徑流量3000萬立方米。42排澇對策根據(jù)濟南市地勢特點，針對現(xiàn)狀排澇存在的問題，本文認為，濟南市排澇應實行“完善

12、溝系、高水高排、低水低排、自排為主、泵排為輔、蓄水利用”。具體措施為：1)完善防洪、排澇溝系，提高河道防洪、排澇標準并進行拓寬改造，尤其針對北部低洼地區(qū)要理順排澇系統(tǒng)，以打通排澇通道，使?jié)乘樌懦觥?)高水高排，采取修建截洪溝，加大收水設施，拆除棚蓋等多項措施將高地勢雨水排入山洪溝或河道，避免地勢高的雨水順道路排入低洼地區(qū)，盡可能減少低洼區(qū)的匯水面積，降低積水量。3)低水低排，為確保低洼地區(qū)澇水順利排出，針對排澇河道的主要出口小清河流量大、水位高的特點，必須重視水位高程銜接，根據(jù)外河排澇水位和現(xiàn)狀地面標高，確定河道自排或泵排方式；此外各低洼區(qū)應結合現(xiàn)狀特點有針對性地提出提高地面標高(詳見下節(jié)

13、豎向規(guī)劃)或增設泵站等排澇措施。4)應對超標準澇水的措施：一要盡可能地使洪澇分家。由于濟南市的山洪溝及小清河穿城而過，他們既承擔排山洪的任務，同時也承擔城區(qū)排澇的任務，往往造成大洪水時洪澇不分家，從而加重澇災。當超過排澇標準20年一遇的降雨出現(xiàn)時，澇災發(fā)生了，由于南部山區(qū)與城區(qū)處于同一雨區(qū)，往往同時山洪也爆發(fā)，對此，要將山洪水通過山洪溝排入小清河等下游河道，避免漫溢到低洼地區(qū)，同時排澇河道在小清河入河口處也要設置防洪閘，以防洪水倒灌，避免加重澇災。二要建設蓄滯洪區(qū)要注重保護在小清河兩岸現(xiàn)有的洼地、池塘，劃定美里湖、華山湖及小李家等滯洪區(qū)滯蓄雨洪水，以減少受淹范圍，還可降低排澇泵站規(guī)模。5)對于

14、解決市區(qū)局部地區(qū)積水問題的重要措施是完善雨水管道系統(tǒng)，按排雨標準擴大雨水管溝斷面，加大雨水收水設施建設，重視雨水設施的管理養(yǎng)護，改善道路行洪、積水的局面。-5豎向規(guī)劃低洼地區(qū)排澇的有效措施合理地提高地面標高是治理低洼易澇地區(qū)的一個非常有效的措施，對此應統(tǒng)籌考慮，進行科學地豎向規(guī)劃，即在現(xiàn)狀地形分析基礎上，結合防洪排澇水位，確定治理范圍內(nèi)道路的標高、坡度，以及地塊的控制標高。目前南方一些排澇規(guī)劃研究較先進的一些城市，如廣州、福州、蘇州等都已編制了全市的豎向規(guī)劃。濟南市盡管尚未完成全市的豎向規(guī)，也針對重點地區(qū)編制了豎向規(guī)劃，如低洼易澇區(qū)的小清河沿岸及西客站地區(qū)的豎向規(guī)劃，以期解決重點地區(qū)的易澇問題

15、。在這項工作中，主要確定了以下原則：51豎向規(guī)劃中道路標高確定原則豎向規(guī)劃的重要目的之一，就是防止發(fā)生澇災，使地面高程滿足雨水能自流排放入河的要求。其標準一般與排澇標準一致，為此，城市道路的設計標高應高于內(nèi)河相應的澇水位，并有一定的安全超高。同時道路標高應低于劃定的匯水面積范圍內(nèi)街坊、場地的標高，以利于這些地塊的雨水能及時地匯入道路下的雨水管道中。其中確定路段最低控制高程是首先要考慮的，其原則是要保證最低處的水可以順利排入河道，廣州、福州等南方城市計算路段最低控制高程的方法是綜合考慮本路段雨水管出水口位置的河道規(guī)劃澇水位、安全超高值、雨水管到出水口的距離以及管道最小水力坡降，具體推算公式如下：

16、H=h+Li+DH為道路上某點的最低控制高程；h為本路段雨水管出水口處，河道規(guī)劃的澇水位；L為該點沿著雨水管走向到出水口的水平距離；i為水力坡降，取0001；D為安全超高值，取05米(考慮雨水管最小埋深)。上述方法是建立在最低點雨水利用雨水管道排入河道中，當超過雨水重現(xiàn)期標準而小于排澇標準時，易導致地面積水的情況發(fā)生，不滿足排澇要求。筆者認為，為使地面雨水自流入河，道路的最低點應為道路與河道相交處，即橋梁所在位置附近，其橋面標高按照排澇水位超高05米，加結構厚度10米原則確定。這樣該路段的最低點應是排澇水位標高加15m左右，然后其余道路標高，按照道路縱坡要求上推即可確定，隨之而來的問題就是道路

17、縱坡如何確定。52道路縱坡設計原則一般道路縱坡結合現(xiàn)狀地形坡度確定，對于低洼地區(qū)滿足規(guī)范最小坡度0003難度往往很大，這是由于這些地區(qū)現(xiàn)狀地勢低洼，滿足最小高程要求的道路標高一般比現(xiàn)狀標高抬高1米以上，加上地勢平坦無坡，如再規(guī)劃道路坡度，勢必使道路整段越來越高，周圍地區(qū)的填方量相應放大，對于方圓l平方公里的平坦低洼區(qū)如果將最低點填方定為1米，考慮平坡時填方量為100萬立方米，而考慮最小坡度為0003后，則填方量最少為350萬立方米，即每平方公里增hH35倍的填方量，可見道路坡度的取值對于規(guī)劃的可實施性有很大影響。為此應盡量降低規(guī)劃道路坡度，以保證路面排水為原則。在一些平坦地區(qū)，如蘇州等，也有按

18、平坡處理的，完全依靠路下雨水管道排水。53確定地塊高程的原則地塊高程最好普遍高于周邊道路，最外圍高程應比周邊最低路段高程高出03m以上，其他高程按照地塊最小地面排水坡度0003，在困難地段可降至0002推算求得。54低于周圍道路的已建用地處理原則對已有大面積建成區(qū)的城市來說，無法通過抬高道路和地坪的高程來滿足豎向規(guī)劃標準的提高，解決問題的最佳出路是要制定能降低市區(qū)原設計澇水位的高標準的排澇規(guī)劃和綜合整治措施，這就要求豎向規(guī)劃與治澇規(guī)劃要經(jīng)常地互為反饋，互相制約；當無條件降低排澇水位時，可通過改造排水管道，改變出水口位置令其排入澇水位較低的河道等措施排澇；再無它法時，只能選擇局部強排的方法。總之，中國已進入偉大復興時期，城市建設步伐不斷加快，人們對城市應對暴雨積水的要求也在不斷提高。在這種情況下，加強城市排澇規(guī)劃的研究，對于城市規(guī)劃工作者而言，既是機遇，也是挑戰(zhàn)。我們必須搶抓機遇，迎接挑戰(zhàn)，這是我們的責任，我們責無旁代。參考文獻：l魯航線等，城市防洪、排澇及排水三種設計標準的關系初探城市道橋與防洪2007，(1