莒州市城市內(nèi)澇問題分析和排水防澇規(guī)劃設(shè)計

高宗仁

（山東省城建設(shè)計院，濟南 250021）

莒州市近年來經(jīng)常發(fā)生內(nèi)澇問題，暴雨時部分地段積水較嚴重，造成了交通出行和人們的生產(chǎn)、生活受阻，影響了城市的正常運行。因此，有必要對城市排水防澇系統(tǒng)做出系統(tǒng)的研究和規(guī)劃，盡快解決目前面臨的問題，同時為城市的排水防澇工作提供科學指導。

1 內(nèi)澇問題分析

2018年8月30日6：00至19：00莒州市降雨量達到了190mm，莒州市城區(qū)積水嚴重的路段有青島路莒國大飯店段、北壇路青島路至城陽路段、文心路老車站以西至山東路段等十幾處，如圖1。根據(jù)現(xiàn)狀問題對成因進行了詳細分析。

圖1 城區(qū)易積水點實景

1.1 氣候因素

全球氣候變化和城市局地氣候變化，導致城市極端天氣日益增多，降雨量強度增大，隨著莒州市城鎮(zhèn)化的發(fā)展，“熱島效應(yīng)”改變了城市及周圍地區(qū)溫度場分布和次級環(huán)流，從而改變了降雨的時空分布。

1.2 河道、水系因素

莒州市城市化過程中溝、塘、河、渠被嚴重侵占，例如淤泥河東支流、中支流及劉家溝東、西支流等部分地段被填平或改變了過水斷面，有些地段溝渠斷面寬度尚可，但過路涵洞及橋梁或其他設(shè)施（供暖管道、給排水管道）占用河道出現(xiàn)卡脖現(xiàn)象，影響了汛期雨水的及時排放，使城市的排洪能力和雨洪調(diào)蓄能力大大降低。此外，中心城區(qū)內(nèi)河多采用硬質(zhì)駁岸，削弱了其防洪排澇功能，水生態(tài)功能較為弱化。

城區(qū)排澇河道標準普遍較低，導致排水能力受限。淤泥河設(shè)計排澇能力為20年一遇，但上游部分河段僅能達到5年一遇。城區(qū)其他主要的排水渠道孫家溝、劉家溝、莒州路水渠等排水能力均達不到5年一遇，毛家溝、濰坊路水渠、北壇路水渠等排水能力均達不到3年一遇。

1.3 雨水管道因素

1.3.1 雨水管道建設(shè)不完善

城區(qū)各片區(qū)雨水管網(wǎng)建設(shè)參差不齊，雨水管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)不完善。尤其是沭東片區(qū)等新建城區(qū)，建設(shè)進程總體滯后。浮來山片區(qū)現(xiàn)狀無雨水管道。老城區(qū)雨水管道建設(shè)雖較完善，但部分老舊小區(qū)、巷子仍然為合流或雨污錯接等原因，進入雨季后，或雨水排泄、導流不暢，積水的情況不可避免。

根據(jù)莒州市中心城區(qū)的雨水管渠覆蓋程度進行統(tǒng)計和分析，老城區(qū)及城北開發(fā)區(qū)雨水管渠覆蓋率為86%，沭東片區(qū)雨水管渠覆蓋率為23%，城區(qū)仍有部分區(qū)域沒有鋪設(shè)雨水管網(wǎng)。

1.3.2 雨水管渠設(shè)計標準偏低

根據(jù)GB50014—2006《室外排水設(shè)計規(guī)范》，我國的排水系統(tǒng)的設(shè)計重現(xiàn)期一般地區(qū)為2—3年。

根據(jù)調(diào)查和現(xiàn)狀排水能力評估，莒州市中心城區(qū)65.36%的排水管道的設(shè)計暴雨重現(xiàn)期取值1年以內(nèi)，21.90%的管道設(shè)計暴雨重現(xiàn)期取值1—2年。老城區(qū)的部分管道設(shè)計暴雨重現(xiàn)期不足0.5年。一旦降雨超標，路面就會產(chǎn)生積水，遇到大雨或暴雨勢必造成內(nèi)澇。

1.3.3 部分城市管網(wǎng)老化、雨水口受限

老城區(qū)排水管網(wǎng)建設(shè)年代較早，敷設(shè)的合流管渠由于沒有統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計，部分管渠斷面、坡度不合理或管道過窄、堵塞，造成部分區(qū)域有積水、淤積現(xiàn)象。城區(qū)現(xiàn)狀雨水管道排水能力如表1。

表1 城區(qū)現(xiàn)狀雨水管道排水能力統(tǒng)計

由于莒州市中心城區(qū)部分區(qū)域小區(qū)、街坊、園區(qū)、企業(yè)內(nèi)部雨水管網(wǎng)配套不全，小區(qū)、街坊內(nèi)雨水多通過地面徑流排放至城市道路。而城市道路雨水口多數(shù)只考慮道路排水，未考慮道路以外區(qū)域大面積雨水匯入，造成雨水口排放不迭。

1.4 規(guī)劃、建設(shè)理念因素

1.4.1 城市豎向設(shè)計不合理

莒州市城市規(guī)劃中沒有注意城市用地分類和地表徑流的關(guān)系，在規(guī)劃綠地、廣場、停車場等用地時，很少考慮城市低影響開發(fā)的要求。一些道路豎向設(shè)計時，沒有考慮到全盤的排水需要，導致排水不暢。

1.4.2 不透水性地面增多，徑流系數(shù)增加

莒州市中心城區(qū)現(xiàn)狀地面基本采用混凝土或瀝青硬化，鋪成廣場、商業(yè)街、人行道、停車場及社會活動場地。根據(jù)對下墊面的分析，莒州市中心城區(qū)下墊面綜合徑流系數(shù)平均為0.70左右，不透水面積的增加，導致匯水面積上平均徑流系數(shù)增大，地面的滲水能力較差，相同降雨形成的徑流量增大，這也是導致莒州市中心城區(qū)近年來內(nèi)澇的原因之一。

1.4.3 雨水調(diào)蓄設(shè)施偏少

莒州市現(xiàn)狀排水防澇過于依賴管網(wǎng)排放，忽視下滲和滯蓄缺乏雨水的調(diào)蓄設(shè)施，雨水調(diào)蓄設(shè)施建設(shè)較少。莒州市城區(qū)缺少有針對性的雨水資源化利用規(guī)劃，可持續(xù)排水系統(tǒng)理念未融入城市建設(shè)中，雨水蓄滯、下滲等措施缺乏，雨洪調(diào)蓄能力相對較差。

1.5 信息化建設(shè)水平因素

雖然莒州市建成了莒州市城區(qū)綜合管線信息管理系統(tǒng)，但是還沒有形成自控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?，F(xiàn)有信息系統(tǒng)不能發(fā)揮對排水防澇的監(jiān)測、預警和調(diào)度管理等功能。

2 排水防澇規(guī)劃方案

2.1 采用合理的規(guī)劃設(shè)計標準

2.1.1 雨水徑流控制標準

結(jié)合城區(qū)下墊面解析成果，參考《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南—低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建》，確定老城區(qū)綜合徑流系數(shù)不超過0.65，一般地區(qū)徑流系數(shù)不超過0.60，新規(guī)劃區(qū)徑流系數(shù)不超過0.55。

2.1.2 雨水管渠及附屬設(shè)施規(guī)劃設(shè)計標準

設(shè)計重現(xiàn)期中心城區(qū)采用3年，非中心城區(qū)采用2年，重要地區(qū)采用5年。

2.1.3 城市內(nèi)澇防治標準

中心城區(qū)內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期為20年一遇。

2.2 實施多種措施相組合的排澇系統(tǒng)方案

遵循“滲、滯、蓄、凈、用、排”的六字方針，把雨水的滲透、滯留、集蓄、凈化、循環(huán)使用和排水密切結(jié)合，統(tǒng)籌考慮內(nèi)澇防治、徑流污染控制、雨水資源化利用和水生態(tài)修復等多個目標。

2.2.1 滲

規(guī)劃加大雨水促滲。增加新建城區(qū)透水性地面的比例，新建道路綠地優(yōu)先采用下凹式綠地；新建停車場、廣場也都優(yōu)先采用滲透式地面，比例不小于40%。

2.2.2 滯

規(guī)劃設(shè)置綠地滯留、植被緩沖帶和下凹式綠地等措施延緩雨水進入管道時間。在地勢較低的區(qū)域，通過植物、土壤和微生物系統(tǒng)蓄滲、凈化徑流雨水的生物滯留設(shè)施。

2.2.3 蓄

保護、恢復和改造城市建成區(qū)內(nèi)河湖水域、濕地并加以利用，因地制宜建設(shè)雨水收集調(diào)蓄設(shè)施等。

2.2.4 凈

結(jié)合濱河綠地修建生態(tài)護岸，改造不透水的硬質(zhì)鋪砌河道，并在滿足防洪和排水防澇安全的前提下，建設(shè)人工濕地。

2.2.5 用

加強雨水資源化利用和污水再生利用，主要用于道路澆灑、綠化景觀及其他低質(zhì)用水等。

2.2.6 排

進行河道清淤，有條件的地區(qū)拓寬河道，開展城市河流湖泊整治；新建地區(qū)嚴格實施雨污分流管網(wǎng)建設(shè)，老舊城區(qū)加快雨污分流管網(wǎng)改造；高標準建設(shè)雨水管網(wǎng)，加大截流倍流；加快低洼積水點排水設(shè)施的提標改造等。

2.3 排水分區(qū)與雨水管道、水系規(guī)劃

2.3.1 排水分區(qū)

本工程服務(wù)范圍包括老城區(qū)及城北開發(fā)區(qū)、沭東片區(qū)和浮來山片區(qū)3個片區(qū)，結(jié)合每個片區(qū)內(nèi)水系、路網(wǎng)、地形等條件，遵循就近分散原則，本次規(guī)劃將城區(qū)劃分為21個小排水分區(qū)，如圖2。

圖2 城區(qū)排水分區(qū)

2.3.2 雨水管渠規(guī)劃

采用最新的暴雨強度公式和合理的設(shè)計參數(shù)。當雨水管道直徑不大于DN1500時采用鋼筋混凝土管道，否則采用雨水明渠或暗渠。條件允許時盡量采用平篦式或聯(lián)合式雨水口。

2.3.3 河道、水系規(guī)劃

各內(nèi)河防澇設(shè)計標準為：淤泥河、劉家溝、護城河按20年一遇設(shè)計，北壇路水渠、青年路水渠、淄博路水渠、毛家溝、孫家溝、民主溝按10年一遇設(shè)計，其余各排水溝渠按5年一遇設(shè)計。計算澇水量采用公路所公式和水利水電可研所推理公式兩種方法進行。

2.4 信息化建設(shè)和應(yīng)急管理規(guī)劃

建設(shè)排水信息管理系統(tǒng)，分為4個組成部分，即數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、信息管理中心、通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)。強化防洪排澇應(yīng)急管理，制定、修訂相關(guān)應(yīng)急預案，明確預警等級、內(nèi)涵及相應(yīng)的處置程序和措施。

3 城區(qū)排澇典型設(shè)計

3.1 北壇路河道拓寬、改造

河道設(shè)計排水流量計算為19.38m3/s。設(shè)計起點為北壇路與莒州路交叉口東側(cè)，終點為淤泥河，總長度為1660m。包括水渠開挖、岸坡護砌、現(xiàn)有護岸改造、新建橋涵等。

（1）設(shè)計采用了階梯式生態(tài)框擋墻，該種擋墻的綠化率高，生態(tài)綠化效果相對較好，同時結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，如圖3。

圖3 河道效果圖和實景

（2）設(shè)計采用了新型預制裝配式橋涵，大幅壓縮現(xiàn)場作業(yè)時間短，由傳統(tǒng)工藝的幾月壓縮到一周左右。節(jié)能環(huán)保，主體結(jié)構(gòu)整體在工廠預制，不會對現(xiàn)場環(huán)境造成污染，而且經(jīng)過工廠化施工，能耗大幅降低。

3.2 積水點改造

對經(jīng)常發(fā)生積水問題區(qū)域進行了緊急改造，如表2。

表2 城區(qū)緊急改造區(qū)域統(tǒng)計

通過一系列工程的實施，基本解決了相應(yīng)路段的積水問題。

4 結(jié)語

（1）造成城市內(nèi)澇的原因較為復雜，應(yīng)詳細調(diào)研和系統(tǒng)分析，為排澇規(guī)劃方案提供依據(jù)。城區(qū)排水防澇體系，應(yīng)充分體現(xiàn)海綿城市理念和排水防澇技術(shù)，遵循建設(shè)的時序性，達到城區(qū)排水防澇與城市建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展的局面。

（2）排澇設(shè)計方案采用了當前較為先進的技術(shù)，其中北壇路水渠采用了階梯式生態(tài)框擋墻，莒州路、城陽路橋涵采用了裝配式橋梁，效果較好，均具有較好的推廣價值。