城市排澇規(guī)劃的要點(diǎn)問(wèn)題探析

1、 城市排澇規(guī)劃的要點(diǎn)問(wèn)題探析摘要：本文結(jié)合濟(jì)南市城市排澇規(guī)劃工作，就城市排澇的概念及任務(wù)、排澇標(biāo)準(zhǔn)、流量公式選用、對(duì)簌與措施、豎向規(guī)劃等要點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行了探討研究。關(guān)鍵詞： 城市排澇；規(guī)劃；排澇標(biāo)準(zhǔn)20世紀(jì)90年代以來(lái)，澇災(zāi)在水災(zāi)損失中所占的比例呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，尤其在各大城市中表現(xiàn)得更為突出，已經(jīng)達(dá)到洪水的2倍。伴隨城市化水平的發(fā)展，人們對(duì)城市排澇的要求越來(lái)越高，而當(dāng)前的城市規(guī)劃中，城市排澇問(wèn)題尚未受到足夠重視，甚至在實(shí)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(huì)影響到城市排澇規(guī)劃工作的開(kāi)展。本文試結(jié)合濟(jì)南市城市排澇規(guī)劃工作，就城市排澇規(guī)劃若干要點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)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(wù)排澇的原初意義應(yīng)指水利建設(shè)中排除農(nóng)田積水。而對(duì)于城市排澇，業(yè)界卻觀點(diǎn)不一，眾說(shuō)紛紜。有認(rèn)為城市排澇即是城市排雨，亦有認(rèn)為城市排澇只不過(guò)是農(nóng)田水利排澇在城市中的應(yīng)用。目前國(guó)家也未對(duì)城市排澇確定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，這必然對(duì)城市排澇規(guī)劃帶來(lái)一定影響。本文認(rèn)為，城市排澇是指流域范圍內(nèi)較大匯流面積上較長(zhǎng)歷時(shí)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(duì)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(duì)的是較大匯流面積上較長(zhǎng)歷時(shí)暴雨，而城市排雨則是解決較小匯流面積上短歷時(shí)暴雨產(chǎn)生的排水問(wèn)題。再有，與農(nóng)田水

3、利排澇不同，城市排澇不允許有淹沒(méi)，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(méi)時(shí)間和淹沒(méi)水深。基于上述理解，排澇規(guī)劃的任務(wù)應(yīng)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(guò)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(shè)將積水排除，以確保城市在發(fā)生標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)降雨時(shí)城市澇水不漫溢。2城市排澇的標(biāo)準(zhǔn)如何確定城市排澇標(biāo)準(zhǔn)，一直是城市排澇規(guī)劃工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。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(wèn)題，已成為困繞城市建設(shè)的一大難題。在這種情況下，許多城市都將提高河道排澇標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)都已提高到20年一遇，甚至有專(zhuān)家提出，城市防洪標(biāo)準(zhǔn)與排澇標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)趨于一致。當(dāng)然，是否有必要將排澇標(biāo)準(zhǔn)與防洪標(biāo)準(zhǔn)一致尚需研究，但是有一點(diǎn)可以肯定，加強(qiáng)對(duì)排澇標(biāo)準(zhǔn)的重視力度，適當(dāng)提高排澇標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)屬現(xiàn)代城市發(fā)展的必然要求。因?yàn)閷?duì)城市而言，無(wú)論是外洪還是內(nèi)澇，都會(huì)產(chǎn)生災(zāi)害及損失，只不過(guò)內(nèi)澇更頻繁，外洪更嚴(yán)重罷了。從制度層面來(lái)看，新修訂的城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范(送審稿)中增加了城市排澇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，這為城市排澇規(guī)劃設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。根據(jù)該規(guī)范，規(guī)劃人口430萬(wàn)人的濟(jì)南市屬于特別重要城市，城市等別為一等，其防澇水標(biāo)準(zhǔn)為大于等于20年一遇，這基本上符合濟(jì)南市發(fā)展的要求。這是因?yàn)椋偷匦味?，?jì)南北

5、部為低洼地區(qū)，南部為高地勢(shì)的山區(qū)，每逢雨季，南部山區(qū)的雨水就會(huì)經(jīng)山洪溝沖下來(lái)。加之北部的小清河排澇能力低，僅為5年一遇，這樣勢(shì)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。可見(jiàn)，對(duì)于濟(jì)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(shí)解決濟(jì)南北部城區(qū)的積水問(wèn)題，勢(shì)必應(yīng)適當(dāng)提高城市河道的排澇標(biāo)準(zhǔn)。因此本文認(rèn)為，基于濟(jì)南市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r及排澇需求，可考慮應(yīng)保證95以上的年份不遭遇洪澇災(zāi)害，即將城市河道的排澇標(biāo)準(zhǔn)按照重現(xiàn)期20年一遇較為恰當(dāng)。3城市排澇河道流量計(jì)算公式的選用在城市河道治理工作中經(jīng)常困擾設(shè)計(jì)人員的一個(gè)問(wèn)題是，河道流量計(jì)算選用市政排雨公式還是水利的洪峰流

6、量公式。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，對(duì)于同一重現(xiàn)期，用市政排雨計(jì)算的結(jié)果往往大于水利計(jì)算的結(jié)果，而且差距較大。據(jù)研究，用城市暴雨l2年重現(xiàn)期計(jì)算的流量等同于水利8-30年的重現(xiàn)期計(jì)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(gè)部門(mén)，其行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)科側(cè)重不同：一是重現(xiàn)期含義不同。市政部門(mén)的排雨標(biāo)準(zhǔn)一般較低，重現(xiàn)期為053年一遇，其選樣方法為年多個(gè)樣法，即每年從各個(gè)歷時(shí)的降雨資料中選擇6-一8個(gè)最大值，取資料年數(shù)3-4倍的最大值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，該法在小重現(xiàn)期時(shí)可以比較真實(shí)地反映暴雨的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，而對(duì)于高重現(xiàn)期則會(huì)偏大。而水利部門(mén)的城市排澇重現(xiàn)期一般較長(zhǎng)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(shí)比較準(zhǔn)確，而對(duì)于小重現(xiàn)期則會(huì)偏小。一些城市如福州的研究人員都對(duì)此做過(guò)研究，結(jié)論為同一場(chǎng)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(mén)和市政部門(mén)推求設(shè)計(jì)流量所采用的方法不同。盡管兩部門(mén)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(dǎo)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(jì)算結(jié)果相差很大，對(duì)于同一條件市政部門(mén)的計(jì)算結(jié)果往往大于水利部門(mén)的。主要是因?yàn)?)市政部門(mén)推求公式時(shí)。為推求管網(wǎng)最大設(shè)計(jì)流量，采用極限強(qiáng)度原理，設(shè)定降雨歷時(shí)等于匯流歷時(shí)，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(shí)，而對(duì)于部

8、分匯流情況則不適用。2)水利部門(mén)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(jì)算方法?？梢?jiàn)，市政部門(mén)的暴雨強(qiáng)度公式適合于短歷時(shí)、小重現(xiàn)期、較小區(qū)域的城市排水計(jì)算，而水利部門(mén)的流量公式適合于長(zhǎng)歷時(shí)、大重現(xiàn)期、較大區(qū)域的流量計(jì)算。在個(gè)體適用方面，西安的排澇研究具有借鑒意義。它針對(duì)西安市當(dāng)?shù)氐木唧w氣象、地理?xiàng)l件，提出了具體量化的數(shù)據(jù)：當(dāng)降雨歷時(shí)大于90分鐘，重現(xiàn)期大于lO年時(shí)，采用水利的城市排澇計(jì)算公式，當(dāng)降雨歷時(shí)小于90分鐘，重現(xiàn)期小于10年時(shí)，采用市政的城市暴雨計(jì)算公式。由于濟(jì)南市城市排澇河道對(duì)應(yīng)的重現(xiàn)期大于lO年，匯水面積一般較大，降雨歷時(shí)一般超過(guò)90分鐘，因此，本文認(rèn)為，城市

9、排澇河道流量計(jì)算采用水利部門(mén)的流量計(jì)算公式較為適當(dāng)。4城市排澇的對(duì)策和措施城市排澇是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，它需將防洪、排澇、排水工程有機(jī)結(jié)合起來(lái)，而非僅靠多修幾條河道，多建幾臺(tái)泵站強(qiáng)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(qiáng)，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(duì)濟(jì)南市而言，其澇災(zāi)成因及對(duì)策如下：41澇災(zāi)的成因分析濟(jì)南市在遇到較大雨量的降雨時(shí)往往在北部的膠濟(jì)鐵路沿線地帶以及小清河沿岸等低洼地區(qū)發(fā)生澇災(zāi)，還有個(gè)別地區(qū)因?yàn)榫植康貏?shì)低，缺少排澇、排水設(shè)施而造成積水，民間有“大雨大淹，小雨小淹

10、”的說(shuō)法，反映出發(fā)生澇災(zāi)的頻繁性。分析其成因主要有以下幾點(diǎn)：1)自然地勢(shì)濟(jì)南市南部為山區(qū)，北靠黃河，地勢(shì)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(shì)低洼，上游洪水易積聚在膠濟(jì)鐵路、小清河沿線等低洼地帶，不易排出，從而形成澇災(zāi)。2)排澇排水系統(tǒng)不完善缺少完善的排澇溝系，城市擴(kuò)建時(shí)未能預(yù)留排澇通道同時(shí)現(xiàn)狀排澇河道斷面不足，淤積嚴(yán)重，排水能力低。3)出口河道水位偏高，造成項(xiàng)托排澇河道的出口主要是小清河，大雨時(shí)由于小清河匯水面積大、流量大、水位高，而其沿岸地勢(shì)低洼，排澇河道水位低，又沒(méi)有閘門(mén)和泵站等設(shè)施，往往受小清河高水位頂托，導(dǎo)致排泄困難，甚至被小清河洪水倒灌導(dǎo)致附近地區(qū)積水

11、。4)城市化帶來(lái)的影響在城市建設(shè)發(fā)展中盲目與水爭(zhēng)地，使河道變窄，湖泊變小，導(dǎo)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(zhēng)地的建設(shè)項(xiàng)目往往是澇災(zāi)易發(fā)區(qū)；象小清河兩岸原來(lái)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(duì)支流河道形成頂托，大大影響了城市洪水的下泄。同時(shí)城市建設(shè)用地面積不斷擴(kuò)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(dǎo)致積水現(xiàn)象嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)濟(jì)南城區(qū)每年的擴(kuò)張速度為5-8平方公里，增加雨水徑流量3000萬(wàn)立方米。42排澇對(duì)策根據(jù)濟(jì)南市地勢(shì)特點(diǎn)，針對(duì)現(xiàn)狀排澇存在的問(wèn)題，本文認(rèn)為，濟(jì)南市排澇應(yīng)實(shí)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(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行拓寬改造，尤其針對(duì)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(shè)施，拆除棚蓋等多項(xiàng)措施將高地勢(shì)雨水排入山洪溝或河道，避免地勢(shì)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(duì)排澇河道的主要出口小清河流量大、水位高的特點(diǎn)，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(biāo)高，確定河道自排或泵排方式；此外各低洼區(qū)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)狀特點(diǎn)有針對(duì)性地提出提高地面標(biāo)高(詳見(jiàn)下節(jié)

13、豎向規(guī)劃)或增設(shè)泵站等排澇措施。4)應(yīng)對(duì)超標(biāo)準(zhǔn)澇水的措施：一要盡可能地使洪澇分家。由于濟(jì)南市的山洪溝及小清河穿城而過(guò)，他們既承擔(dān)排山洪的任務(wù)，同時(shí)也承擔(dān)城區(qū)排澇的任務(wù)，往往造成大洪水時(shí)洪澇不分家，從而加重澇災(zāi)。當(dāng)超過(guò)排澇標(biāo)準(zhǔn)20年一遇的降雨出現(xiàn)時(shí)，澇災(zāi)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(shí)山洪也爆發(fā)，對(duì)此，要將山洪水通過(guò)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(shí)排澇河道在小清河入河口處也要設(shè)置防洪閘，以防洪水倒灌，避免加重澇災(zāi)。二要建設(shè)蓄滯洪區(qū)要注重保護(hù)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(duì)于

14、解決市區(qū)局部地區(qū)積水問(wèn)題的重要措施是完善雨水管道系統(tǒng)，按排雨標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)大雨水管溝斷面，加大雨水收水設(shè)施建設(shè)，重視雨水設(shè)施的管理養(yǎng)護(hù)，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(biāo)高是治理低洼易澇地區(qū)的一個(gè)非常有效的措施，對(duì)此應(yīng)統(tǒng)籌考慮，進(jìn)行科學(xué)地豎向規(guī)劃，即在現(xiàn)狀地形分析基礎(chǔ)上，結(jié)合防洪排澇水位，確定治理范圍內(nèi)道路的標(biāo)高、坡度，以及地塊的控制標(biāo)高。目前南方一些排澇規(guī)劃研究較先進(jìn)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(jì)南市盡管尚未完成全市的豎向規(guī)，也針對(duì)重點(diǎn)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(diǎn)地區(qū)的易澇問(wèn)題

15、。在這項(xiàng)工作中，主要確定了以下原則：51豎向規(guī)劃中道路標(biāo)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(zāi)，使地面高程滿足雨水能自流排放入河的要求。其標(biāo)準(zhǔn)一般與排澇標(biāo)準(zhǔn)一致，為此，城市道路的設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)高于內(nèi)河相應(yīng)的澇水位，并有一定的安全超高。同時(shí)道路標(biāo)高應(yīng)低于劃定的匯水面積范圍內(nèi)街坊、場(chǎng)地的標(biāo)高，以利于這些地塊的雨水能及時(shí)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(jì)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)雨水利用雨水管道排入河道中，當(dāng)超過(guò)雨水重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)而小于排澇標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，易導(dǎo)致地面積水的情況發(fā)生，不滿足排澇要求。筆者認(rèn)為，為使地面雨水自流入河，道路的最低點(diǎn)應(yīng)為道路與河道相交處，即橋梁所在位置附近，其橋面標(biāo)高按照排澇水位超高05米，加結(jié)構(gòu)厚度10米原則確定。這樣該路段的最低點(diǎn)應(yīng)是排澇水位標(biāo)高加15m左右，然后其余道路標(biāo)高，按照道路縱坡要求上推即可確定，隨之而來(lái)的問(wèn)題就是道路

17、縱坡如何確定。52道路縱坡設(shè)計(jì)原則一般道路縱坡結(jié)合現(xiàn)狀地形坡度確定，對(duì)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(shì)低洼，滿足最小高程要求的道路標(biāo)高一般比現(xiàn)狀標(biāo)高抬高1米以上，加上地勢(shì)平坦無(wú)坡，如再規(guī)劃道路坡度，勢(shì)必使道路整段越來(lái)越高，周?chē)貐^(qū)的填方量相應(yīng)放大，對(duì)于方圓l平方公里的平坦低洼區(qū)如果將最低點(diǎn)填方定為1米，考慮平坡時(shí)填方量為100萬(wàn)立方米，而考慮最小坡度為0003后，則填方量最少為350萬(wàn)立方米，即每平方公里增hH35倍的填方量，可見(jiàn)道路坡度的取值對(duì)于規(guī)劃的可實(shí)施性有很大影響。為此應(yīng)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(yīng)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?chē)缆返囊呀ㄓ玫靥幚碓瓌t對(duì)已有大面積建成區(qū)的城市來(lái)說(shuō)，無(wú)法通過(guò)抬高道路和地坪的高程來(lái)滿足豎向規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)的提高，解決問(wèn)題的最佳出路是要制定能降低市區(qū)原設(shè)計(jì)澇水位的高標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)無(wú)條件降低排澇水位時(shí)，可通過(guò)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(wú)它法時(shí)，只能選擇局部強(qiáng)排的方法?？傊袊?guó)已進(jìn)入偉大復(fù)興時(shí)期，城市建設(shè)步伐不斷加快，人們對(duì)城市應(yīng)對(duì)暴雨積水的要求也在不斷提高。在這種情況下，加強(qiáng)城市排澇規(guī)劃的研究，對(duì)于城市規(guī)劃工作者而言，既是機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)。我們必須搶抓機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)，這是我們的責(zé)任，我們責(zé)無(wú)旁代。參考文獻(xiàn)：l魯航線等，城市防洪、排澇及排水三種設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系初探城市道橋與防洪2007，(1