系統(tǒng)化提高城市排水能力的思考

劉伯羽 申岳國 陶西貴

(工程兵學院，江蘇 徐州 221004)

0 引言

城市排水系統(tǒng)是城市基礎設施的重要組成部分，對于城市平時排污、雨時排澇起著決定性作用。而近年來，城市排水系統(tǒng)的能力屢屢遭受質疑，暴雨來臨，部分城市便產生內澇，給人民的生產生活帶來不便，給社會造成巨大經濟損失。因此，提高城市的排水能力成為一個亟待解決的問題。本文從影響城市排水能力的因素入手，探討提高城市排水能力的對策，從而為市政部門提供政策建議。

1 影響城市排水能力的因素

近年來城市內澇呈現(xiàn)發(fā)生范圍廣、積水深度大、滯水時間長的特點，這其中不僅僅是目前城市排水管網覆蓋率、設施排澇能力偏低等問題，從更深的層次看，還存在思想觀念落后、城市排水防澇整體思路不清晰，沒有建立起系統(tǒng)化排水觀念的問題。

1.1 城市排水思想觀念轉變不夠

1.1.1 對城市排水的重要性認識不足

城市排水系統(tǒng)是實現(xiàn)資源排水的重要途徑，不僅要實現(xiàn)排污水功能，更要肩負起暴雨時排澇、保護環(huán)境的責任，不能把城市排水系統(tǒng)看作排污通道的單一功能。

1.1.2 地下建設長期得不到重視

城市管理者通常較為重視地上建筑的建設，而對于地下排水系統(tǒng)，由于其觀賞性不強、檢查工作不能進入地下等，往往不夠重視，造成對于城市排水系統(tǒng)投入低、設計標準低等情況，導致了城市排水系統(tǒng)建設普遍落后。另一方面，由于地下投資沒有收益，開發(fā)商視其等于無償服務，不愿意加大對于新建建筑的地下排水系統(tǒng)投資。

1.2 對城市水系的利用不足

1)城市建設填占或擠占行洪河道，使江河洪水位升高，使排水困難而增加內澇風險。

2)城市建設填占河、湖等水體、洼地，使城市水系缺少調蓄功能。

3)超量開采地下水，造成地面沉降，改變了城市原有的地形態(tài)勢，內澇災害嚴重。

1.3 排水系統(tǒng)排水能力較差

1.3.1 排水系統(tǒng)規(guī)劃水平不高

1)由于歷史的原因，城市排水系統(tǒng)規(guī)劃存在著設計標準低、深設深度淺、新建城區(qū)規(guī)劃與老城區(qū)規(guī)劃不銜接等問題。而老城區(qū)建筑密集，排水系統(tǒng)很難大幅度提升。城市的迅速拆遷、重建與擴張，但地下排水系統(tǒng)建設速度遠遠落后于城市建設速度。

2)由于地下存在電信、熱力、給水、排水多種管道，且電信等管道多屬于后建工程，導致地下管道交錯鋪設，地下空間不斷被占據，各種管道排列錯綜復雜，排水系統(tǒng)升級困難。

3)排水系統(tǒng)受水量最大時，即為城市遭受暴雨襲擊時。以往沒有統(tǒng)籌好排水防澇問題規(guī)劃排水系統(tǒng)，也是導致了排水系統(tǒng)規(guī)劃水平不高的原因之一。

1.3.2 設計標準低

由于原蘇聯(lián)地處高寒干燥地區(qū)，所以其城市排水系統(tǒng)設計標準較低。新中國排水系統(tǒng)建設沿襲了原蘇聯(lián)的排水系統(tǒng)設計標準，其設計標準多為“半年一遇”到“3年一遇”，遠遠達不到暴雨時的排水要求。相比之下，巴黎的標準是5年一遇，東京為5年～10年一遇，紐約則是10年～15年一遇，這些國外城市因暴雨而發(fā)生內澇的幾率小很多。

1.3.3 立法工作滯后

目前城市排水方面還沒有一個全國性的法規(guī)，地方性法規(guī)也很少，使城市排水系統(tǒng)的管理和改革無法可依。

1.3.4 排水管道斷面沉積物過多

部分城市排水管道內沉積物過多，有的甚至占到管道直徑的50%以上;更重要的是，這些沉積物會對管道中水造成二次污染;且多數管道為鋼筋混凝土管，內壁粗糙，對水流的阻力很大，導致排水管道中的沉積物增多，減少了排水管道的過流斷面。

1.4 地面滲水能力差

由于城市化進程加快，各類建筑物和道路使用混凝土較多，地表層大面積硬化，導致城市絕大多數面積不透水，影響了城市地面的滲水能力，從側面上加重了城市排水系統(tǒng)的負擔，暴雨時節(jié)城市易發(fā)生洪澇。同時，城市部分景觀，由于觀賞性強，修建地點較高，使本來透水性極強的地點，因不積水而沒有起到引導雨水下滲的作用。

1.5 計算機輔助決策管理系統(tǒng)發(fā)揮作用不夠

要加強城市排水能力，必然要對所受水量的徑流過程有更深入的認識、準確的預測和模擬，以及對排水系統(tǒng)進行實時控制。國外開發(fā)了用于此類較多的計算機輔助決策管理系統(tǒng)，如英國的沃林福特程序、美國的暴雨模型等。我國對此類程序、模型研發(fā)還不夠充足，也是導致排水能力不足的因素之一。

2 系統(tǒng)化提高城市排水能力的對策

我國城市排水系統(tǒng)的設計重現(xiàn)期較小，而如果把城市排水系統(tǒng)提高到10年～50年一遇，在經濟上并不合算，但當城市雨水排水系統(tǒng)遇到重現(xiàn)期較大的暴雨時，就會超過城市排水系統(tǒng)的負荷。所以并不能單純依靠提高改進排水系統(tǒng)解決問題，而是要綜合多種解決方案采用系統(tǒng)化的思路提高城市的排水能力。

2.1 以系統(tǒng)化思路建設生態(tài)城市

放棄“重地上，不重視地下”的功利化建設思路，建立系統(tǒng)化建設“生態(tài)城市”的觀念，統(tǒng)籌城市水系、城市綠化、排水系統(tǒng)的發(fā)展，走排水系統(tǒng)和利用自然條件下滲(滯水)的系統(tǒng)化解決城市內澇問題的路子，并利用計算機輔助決策系統(tǒng)提高城市排水體系運作的精確度與時效性。

2.2 充分利用城市水系

1)加強市區(qū)行洪河道的規(guī)劃和管理，立法嚴禁侵占和填塞城市水系。

2)保護市區(qū)湖池洼地以調蓄暴雨洪水，減少內澇災害。

3)保護古城原有水系，使它繼續(xù)發(fā)揮調洪排澇作用。

2.3 提高排水系統(tǒng)的排水能力

2.3.1 提高排水系統(tǒng)規(guī)劃水平

1)依據系統(tǒng)化思路，統(tǒng)籌城市水系、城市綠化、排水系統(tǒng)的總體規(guī)劃，從整體上提高城市的排水能力;

2)統(tǒng)籌城市地面以下多種管道的整體規(guī)劃，使各種管道各行其道，有其各自規(guī)定的埋藏深度，預先規(guī)劃所有管道鋪設圖紙，便于排水管道維護升級改造;

3)在規(guī)劃中應當統(tǒng)籌地上和地下的規(guī)劃工作，使其同步建設，同步使用，同步改造;

4)統(tǒng)籌排水與防澇問題，規(guī)劃地下雨水調蓄水庫、地表多功能雨水調蓄設施;

5)加大基礎設施投入，特別是增加排水系統(tǒng)的勘查、規(guī)劃、設計和施工的投入。

2.3.2 提高排水管道設計標準

1)根據城市的重要性和經濟發(fā)展水平，盡可能采用排水設計規(guī)范規(guī)定的上限;

2)優(yōu)化確定適合城市具體條件的設計重現(xiàn)期。由于提高排水系統(tǒng)設計與施工標準，會使政府相關投入大幅增加，政府和設計部門通過技術經濟優(yōu)化計算，確定適合城市具體條件的設計重現(xiàn)期，實現(xiàn)城市建設和管理效益及效率最大化。

2.3.3 加強立法管理

1)應進一步加強立法和有關標準的制定和完善，依法推進行業(yè)改革和加強市場監(jiān)管;

2)要研究新形勢下的城市水管理法規(guī)體系，加快城市排水包括污水處理方面的立法步伐，加強排水系統(tǒng)建設的制度支撐。特別是出臺與開發(fā)土地徑流系數控有關的法規(guī)，強制性約束增加地面的透水面積;

3)嚴格執(zhí)行排水系統(tǒng)的規(guī)劃、勘察、設計、施工等標準;4)對于城市內澇實施階段性問責制度。

2.3.4 加強排水系統(tǒng)管理和管道養(yǎng)護水平，防止淤積

加強溝道的清洗，清除溝道中的沉積物;加強對溝道的經常性檢查，并對溝道檢查中發(fā)現(xiàn)有損壞的部分，采取措施修復;研發(fā)新型管道養(yǎng)護裝備，推進采用高壓沖洗法、管道水清洗法進行管道清淤。

2.3.5 建設地下水庫和深層隧道調蓄雨水

在排水系統(tǒng)中增建地下水庫和深層隧道，暴雨時節(jié)可通過中小河流的溢洪口、城市易發(fā)內澇低洼處排水管、屋頂攔蓄雨水等途徑將雨水存入地下水庫，暴雨過后再利用水泵提升后用作綠化、洗車等其他用途，以達到“資源型排水”的目的。

2.4 增加城市的透水面積

2.4.1 鋪設透水地面

城市地面應大量采用透水磚材為鋪地材料，如采用高承載無砂混凝土、孔型磚、礫石磚、透水磚、網格磚、磚塊或石塊留縫式鋪地等。透水地面能過濾地表污染物，凈化水質，讓雨水直接補充地下水。因此應力爭使城市透水地面的比例要求最低為60%，理想為80%以上，以確保防澇效果和地下水位不下降。

2.4.2 研發(fā)推廣可滲水的路面材料

排水瀝青混凝土路面孔隙率較大，一般為15%～25%，路面表面雨水能夠及時排干，同時可以起到吸收噪聲、增加摩擦、高溫抗車轍的作用。在城市建設中應放棄瀝青、水泥等傳統(tǒng)的路面材料，研發(fā)推廣排水瀝青路面等滲水率較強的路面材料。

2.4.3 建設多功能雨水調蓄設施

1)放棄景觀以觀賞性為主的建設理念，規(guī)劃好人工綠地和路邊滲水溝，降低綠地高程，使其低于路面，使雨水自行流入“分洪區(qū)”，盡最大可能依靠野生植物的強大根系將水輸送入地。2)將雨水調蓄設施建成停車場、網球場、兒童游樂場和市民休閑鍛煉場所等，這些場所底部一般采用滲水材料，當暴雨來臨時貯存其中，并作為一種滲透塘，暴雨過后繼續(xù)下滲或外排。該設施多數時間處于無水狀態(tài)，可以用作多功能場所。

2.4.4 推廣“屋頂海綿”

實施屋頂綠化工程，建立空中花園式的“屋頂海綿”，以減緩雨水進入地表的速度。

2.5 加強計算機輔助決策管理系統(tǒng)作用

1)研發(fā)城市污水、暴雨雨水管理系統(tǒng)。該軟件應具有以下特點:具備三維城市地理仿真模型;能夠模擬污水、雨水的徑流方向，預測排水管道充盈度及產生內澇地區(qū);能夠依據降雨量，計算預測內澇地區(qū)的水量;能夠輔助決策排水調度問題。

2)研發(fā)排水系統(tǒng)管理系統(tǒng)，對排水系統(tǒng)實施實時控制。通過優(yōu)化選擇得出城內能夠計算出排水系統(tǒng)流量的控制點，通過傳感器采集這些點的流量、流速等數據，將數據傳輸至中心計算機;再通過計算機輔助計算得出排水系統(tǒng)調度最佳方案，再通過數據傳輸設備將中心計算機指令傳至堰、閘閥、水泵等設備，以達對管道中的富余流量實施調度的目的。

3)加強排水系統(tǒng)的信息化建設。包括控制點傳感器、數據傳輸設備、流量調節(jié)裝置控制器、中心計算機等。

3 結語

提高城市的排水能力是一項復雜的系統(tǒng)工程，因此要采取系統(tǒng)化的思路來解決該問題。首先要建立系統(tǒng)化建設“生態(tài)城市”的觀念;其次是制定系統(tǒng)化的規(guī)劃，多方面、多角度統(tǒng)籌制定城市排水方案;再次是加強規(guī)范化施工與高效的管理，增強計算機輔助系統(tǒng)在城市排水管理中的作用。

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