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1、4 8建设科技| 2004 15 |M u n i c i p a l E n g i n e e r i n g 市 政 工 程城市雨涝问题及其对策 北京建筑工程学院城建系 李俊奇 车 武 平顶山工学院市政工程系 李宝宏雨涝是指因大雨、暴雨或持续降雨使低洼地区淹没、 滞水的现象。 雨涝常和洪水灾害有密切关系，往 往同时或连续发生在同一地区，有 时统称为洪涝灾害。其实二者在概 念上是有区别的，洪水灾害指的是 因暴雨急流或河湖泛滥所造成的灾 害；而雨涝是指因淹没、滞水造成 的灾害。城市雨涝的主要危害是破坏建筑、厂房、交通设施、水利工 程设施、电力设施等，进而中断交 通、通讯等，并造成不同程度的人
2、 员伤亡。 在城市， 雨涝灾害常被忽视。 事 实上， 与洪水灾害相比， 雨涝灾害更 为频繁。而且由于城市人口密度和 财产的密度加大，同样的涝灾一旦发生将造成更大的生命、 财产损失。 如1 9 9 8 年长江发生大水时， 武汉市 军民严防死守， 确保了大堤的安全， 但7 月2 1 日的一场暴雨，由于城市 路面覆盖率高，市内湖泊、水域萎 缩， 蓄水容积减少， 雨水汇流加快，成因分析加上排水不畅，造成了市内严重内涝， 市内交通、 电力、 通讯等生命线 工程瘫痪，损失严重。2 0 0 4 年7 月 1 0 日北京突降暴雨， 5 小时城区平均 降雨量达7 3 m m ，造成7 0 多个路段 严重积水，
3、数千部汽车受损， 数十条 交通线路中断，道路多处塌陷，近 5 0 0 0 间房屋进水、漏水，部分危房 倒塌，损失和影响极大。事实上，城市雨涝的危害除了 首先表现为城市排水系统过水能力 不足，以致引起城市内涝及其下游 洪水泛滥， 造成交通中断、 地下通道 淹没、房屋和财产受破坏和损失等 之外， 还会产生水土流失流失加剧、 污染环境、地面塌陷等危害。 城市雨涝灾害除了损失重、影响大之外， 还有连发性强、 灾害损失 和城市发展同步增长等特点。近年 来，城市雨涝发生的频次和损失灾 害有增大趋势。随着城市的快速发 展， 如不处理好相关问题， 雨涝灾害 还将继续增大。城市雨涝灾害的形成有多种原 因， 有些
4、是技术问题， 有些是非技术 问题 ； 有些是设计问题， 有些则是意 识和管理问题。这些原因可以归纳 为自然原因和人为原因两大类。自然原因包括降雨分布不均、不透水 面积比例加大、城市雨岛效应愈发 明显、 降雨异常频率增加等， 人为原 因包括 ： 排水管系设计标准偏低、 城 市排水管网建设落后、维护管理不 到位、 设计思想陈旧、 缺乏新技术的 开发和应用等。 年际和年内降雨分布不均与世界同纬度地区相比，我国 境内降水年际和年内分布极为不均。 年际降水量可用年降水量的极 值比K a （实测年降水量的最大值与 最小值之比） 来表示， K a 的常见范围 是：西北地区， 一般在8 以上， 个别4 9|
5、2004 15 | CST建设部： 加强汛期安全生产工作建设部2 0 0 4 年7 月发布的 “关于加强汛期安全生产工作的通知”中指出：各级 建设主管部门要进一步加强对汛期安全生 产工作的组织领导， 增强防洪水、 滑坡、 泥 石流和大风等自然灾害的意识。 在组织对 在建工程、已建工程和临时建筑的排查 中，既要注重地铁、地下大空间、深基础 施工等结构复杂、技术风险突出、 施工难 度大的工程项目及施工环节， 又要加强对土方、 模板、 脚手架和塔吊拆装等施工过 程中易发生事故的分部分项工程的专项整 治。 各级建设主管部门还应结合高温期安 全生产特点，加强燃气、公交、城市市政 公用设施的安全检查，对易
6、受洪水侵袭、 雨水浸泡的市政道路、桥梁、供水、供气 等市政公用设施以及危旧房屋， 及时进行检测并采取必要的加固措施。 对市政管道 的施工、 维修和维护要采取措施，严防中 毒，确保生产、运行（营）安全。 各建设、 施工和监理等单位要针对夏 季雷雨、大（台）风多发的特点，加强汛 期施工现场重点设施设备、 重点部位的检 查，特别是：深基坑、管沟（槽）和地下 作业的排水、 放坡和支护情况；临时用电设施的防水防触电装置等， 违反有关标准 规范的，应立即整改。干旱区达1 0 倍以上 ； 华北地区为4 6 ； 东北地区为3 4 ； 南方湿润地区相对北方来讲要小， 一般为1 . 5 2 。 受季风气候影响，我
7、国降水量 年内分配也极不均匀，大部分地区 年内连续4 个月降水量占全年降水 量的6 0 8 0 % 。图1 是北京、上海、 巴黎、纽约四城市降雨量的年内变 化比较。 降水量的年际剧烈变化和年内高度集中是造成城市水涝灾害频繁 的主要原因之一，也决定了我国城 市水涝灾害防治的艰巨性和复杂性。 不透水面积增加，汇流时间缩 短，峰流量加大 城市化的进程增加了城市的不 透水面积， 如屋顶、 街道、 停车场等， 使相当部分流域为不透水表面所覆盖， 致使雨水无法直接渗入地下， 洼 地蓄水大量减少。 近年来， 北京城区 不透水地面的面积占城区总面积的 8 0 % 。每场雨后，7 0 8 0 % 的降雨 都形成
8、径流， 汇流至低洼处， 然后通 过市政管系排入河道。 一般来说， 天然地表洼地蓄水， 砂地可达5 m m ，粘土可达3 m m ，草坪可达4 1 0 m m ，甚至有报告已观 测到了在植物密集地区可高达 2 5 m m 的记录，而光滑的平水泥地面 在产生径流前只能保持1 m m 的水， 这些土地利用情况的改变造成从降 雨到产流的时间大大缩短，产流速 度和径流量都大大增加，原有管线 可能会不满足要求。不透水面积的增加直接导致雨 水汇流时间缩短，风流量加大。例 如，北京1 9 5 9 年8 月6 日和1 9 8 3 年 8 月4 日发生的两场降雨的雨量相似， 总雨量分别为1 0 3 . 3 m m
9、 和9 7 . 0 m m ， 最大一小时雨量为3 9 . 4 m m 和3 8 . 4 m m ， 但二者的洪峰流量分别为2 0 2 m3/ s和3 9 8 m3/ s ，后者较前者增大了近1倍。 城市雨岛效应日益明显，降水 异常频率增加 城市化对气候条件的变化也对 降水造成了较大影响。 然而， 由于决 定城市气候的物理过程的复杂性，城市化对其影响的程度就很难作出 精确计算。 但在城市建设中， 地表的改变，使地表上的辐射平衡发生变 化， 影响了空气运动。 工业和民用供 热将水汽和热量也带入大气中。建 筑物引起的机械湍流、各种热源引 起的热湍流以及城市上空形成的凝 结核可以影响当地的云量和降雨
10、量。 研究表明，城市化可使暴雨中降雨 总量和平均雨强增大。在给定的历时内，特定的平均降雨强度较常出 现，这将使城市发生洪涝灾害的机 会增加， 排水系统负荷加重。 如近年 来，北京城区降水量大于郊区平原 的趋势在不断增加。自上世纪9 0 年 代以来，城区年降水比郊区多6 0 毫 米。降水异常现象增多可能会造成 原有工程设计标准偏低。城区排水管网建设滞后 从北京7 月1 0 日雨涝发生的主 要地段来看，有相当一部分积水严 重的地区是在旧城区，大多管线排 水管网是在解放前设计建造的，排 水标准较低，排水能力不够。据报 道，北京城区目前有合流制排水管 道1 0 0 0 k m ，约占全部排水管道总长度
11、的1 / 3 。 随着城市的快速发展， 雨 水管道等市政建设与城市改造还存 在着不同步的现象。很多新建居民 小区未按标准新建排水设施，而是 接入原有的市政管线，加大了排水 负荷。一旦瞬时径流雨水量超过排 水系统设计能力，就会导致道路排 水不畅。设计思想陈旧，技术创新不够 雨水管系的设计多年来一直沿 用传统的雨水排放制度，其指导思 想是尽快将雨水排出，大多数设计 过于僵化和教条，缺少新的技术和 创新。 传统高绿地、 低道路的竖向设 计客观上使水土流失更易发生。河 道中流速的增大，增加了悬浮固体和污染物的输送量，也加剧了河床 冲刷。这些又会导致雨涝的进一步 加剧。 事实上， 雨水系统可以采用雨 水
12、集蓄利用、 渗透、 多功能调蓄等多 种措施和技术手段， 加以利用， 也可 采用屋面花园、低势绿地等方法减4 9| 2004 15 | CST5 0建设科技| 2004 15 |M u n i c i p a l E n g i n e e r i n g 市 政 工 程少径流量，达到削减洪峰和减少径流量之目的。 设计标准偏低 城市防洪、排涝系统是防止雨水径流危害城市安 全的主要工程措施。城市雨水管系设计标准的高低直 接决定排水系统的安全性。我国许多城市的旧区排水 设计能力偏低。我国目前城市排水工程规划规范（G B 5 0 3 1 8 - 2 0 0 0 ）规定，重要干道、 重要地区和短期积 水
13、能引起严重后果的地区，重现期宜采用3 5 年， 其 它地区重现期宜采用1 3 年。 实际设计时， 应根据城 市性质、 重要性以及汇水地区类型 （广场、 干道、 居住 区等） 、 地形特点和气候条件等因素综合确定。 对封闭 区域和低洼地区因采取可靠的防护措施，其设防标准 不应低于所在城市设防的相应等级。 另一方面， 设计标 准的提高会使管系的投资增加，应进行细致的技术经济比较最终确定设计标准。对一些设计标准偏低的建 成区，可以考虑采用渗透铺装、径流调节、 管系改造、 雨水分流、雨水利用等多种措施。 维护管理制度和预警防灾措施还需进一步完善城市雨涝问题的解决和管理是一项复杂的系统工 程。其目标是减
14、轻城市暴雨径流的量和质产生的不良 后果。主要措施包括工程和非工程两大类。本文列举 几种较为有效并可以广泛应用的工程措施，可根据城 市和工程的具体情况加以选用。其指导思想是充分利 用一些铺装、地形、地势、洼地、池塘等作为雨水调 节措施，把雨水径流的高峰流量减小或暂存其内，待最大流量下降后，再从调节设施中慢慢排出，这样可 以大大提高雨水系统的安全性。 调整绿地的竖向设计，建造下凹式绿地 将传统的高绿地、 低道路的设计改为下凹式绿地， 将周围不透水铺装地面上的径流雨水汇集进来，不但 充分利用了绿地的下渗能力，而且充分利用了绿地的 蓄水能力。蓄水能力随下凹深度的增加而增强。当下 凹深度为5 0 1 5
15、 0 m m ，下凹式绿地占全部集水面积比例为2 0 % 时，可以使外排径流雨水量减少3 0 9 0 % ， 甚至实现无外排雨水。在北京的典型土质条件下，最 长蓄水时间小于2 4 h ， 小于绿地一般植物耐淹时间， 不 影响绿地植物的生长。 加大渗透铺装面积的比例 渗透铺装可以作为解决城市雨涝问题的主要方法 之一。它可以使地面径流雨水分散，就地排放；使有 限的雨水通过排水设施排放，城市内河潮汛的可能性减少；可以补充地下水，使植物生长用水充足；还可 节约水利建设的投入。透水铺装的材料可以是沥青混 凝土，嵌草砖或无砂混凝土透水砖等。不同渗透铺装 材料削减径流量的幅度不同，一般可达3 0 6 0 %
16、 。沥对策分析排水系统设计建造后， 使用过程中应有完善的维护 管理措施。 维护管理应明确职责部门和负责人。 每年雨 季， 雨水口、 雨水管渠、 河道中都沉积了大量的淤泥等 污物，如不及时清通，遇暴雨就会造成排水不畅。如果城市防洪、 排涝系统不完善， 只靠城市排水工 程解决不了城市遭受雨洪威胁的可能。因此，还应建 立完善的预警防灾制度，使市政、水利、园林、环卫 等部门相互协调， 按各自功能充分发挥其作用。 此外， 还应广泛宣传，提高全民的防灾意识，杜绝往雨水口 和河道中倾倒垃圾、污物等现象。为了保证排水系统 正常运行，还可采取一些举报监督、经济处罚、行政 处罚等多种措施，建立一整套完整的维护制度、管理制度和监督制度。从长远来看，还应建立检测预警制 度、雨水排放收费制度等，通过行政手段、经济手段 和科学管理制度等多种措施来协同解决城市雨涝问题。图1 北京、上海、巴黎、纽约四城市降雨量的年内变化5 1| 2004 15 | CST王岐山： 建汇水工程 善用雨水资源截至今年7 月2 3 日， 北京市平
