城市雨洪災(zāi)害的原因及應(yīng)對策略探討

文｜深圳市城市規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司 姜科

近年來，有些城市不斷出現(xiàn)極端天氣，特別是在夏季汛期時，瞬時性的大暴雨會使得城市的交通系統(tǒng)，市政系統(tǒng)徹底癱瘓。例如，從7月18日18∶00 到7月21日0∶00，鄭州發(fā)生了罕見的連續(xù)暴雨。該市出現(xiàn)暴雨累計平均降水449 毫米，出現(xiàn)了嚴重內(nèi)澇，嚴重影響了鄭州市的鐵路、公路和民航交通。鄭州市常莊水庫、郭家咀水庫與賈魯河等多處工程出現(xiàn)險情，這場大雨不僅造成了城市大面積積水，使一些房屋遭到破壞，而且造成了大量人員傷亡。

1.造成雨洪災(zāi)害的原因

歷史上國內(nèi)不少城市曾多次受雨洪影響，發(fā)生較為嚴重的城市內(nèi)澇?；跉夂蛞蛩睾统鞘薪ㄔO(shè)因素如今的情況與多年前是完全不同的，現(xiàn)今的雨洪災(zāi)害是一個全新的話題。

1.1 降雨的不規(guī)律

基于氣候因素和城市建設(shè)因素，如今的部分城市幾乎年年都要遭受因降雨所導(dǎo)致的災(zāi)害，主要原因就是城市的降雨時空分布極其不規(guī)律。

首先，城市的年降雨量差距非常大。有些城市自有詳細完整的降雨統(tǒng)計資料以來，降雨最少的年份與最多的年份兩者相差約5.37 倍。

其次，年降雨量過于集中。城市地區(qū)全年降雨多集中在夏季，極端天氣時，日降雨量將會占到全年降雨量的1/5 左右。

最后，一天中降雨量的分布變化很大。城市降雨具有明顯的日變化差距，暴雨主要發(fā)生在下午（14-20 點）；大暴雨主要出現(xiàn)在夜間（20－08 時），2011年的“6.23”和2012年的“7.21”都是發(fā)生在這個時間段內(nèi)。

1.2 地面透水性降低

降雨落到地面后，一部分以水蒸氣的形式返回大氣，其中一部分滲入土壤，其余部分沿地表形成溢流，最終匯入管網(wǎng)，即所謂的地表徑流。地表徑流與總降雨量之比為徑流系數(shù)。

高速的城市化給城市帶來的一個改變就是地面鋪裝材料的變化。隨著工業(yè)化進程的加快，地面硬化率大大提高。相關(guān)研究證明，一般綠色徑流系數(shù)約為0.2，如果是水泥路面或瀝青路面，一般約為0.9。徑流系數(shù)為0.9，落在地面上的雨水只有10%能滲入地面，其余90%會通過地下排水管完全排出。如果是綠地，80%將滲入地面。硬地面積太大，一旦降雨量超過排水系統(tǒng)的設(shè)計標準，雨水只會積聚在路面上。

在20世紀60年代以后，隨著地鐵的建設(shè)，以及人口的增加導(dǎo)致城市攤大餅式的建設(shè)擴張，大量城市建成區(qū)內(nèi)的河流濕地被侵占。濕地和河流能有效減少雨洪給城市帶來的負面影響，降低城市內(nèi)澇發(fā)生的幾率，特別是濕地，它可作為直接利用的水源或補充地下水，又能有效控制洪水和防止土壤沙化，還能滯留沉積物、有毒物、營養(yǎng)物質(zhì)，從而改善環(huán)境污染；它能以有機質(zhì)的形式儲存碳元素，減少溫室效應(yīng)，保護海岸不受風浪侵蝕……它因有如此眾多而有益的功能而被人們稱為“地球之腎”。不僅在建成區(qū)內(nèi)，城市市域內(nèi)的濕地、河流面積也面臨大幅減少；對城市的排水防澇造成影響。

1.3 人口和城市建成區(qū)的增長

以北京市為例，中心城地區(qū)是建立在元朝的大都基礎(chǔ)之上的，600 余年的時間內(nèi)發(fā)展很緩慢。而解放后短短的60 余年中，城市的市區(qū)面積為1949年的十余倍。城市單中心的發(fā)展模式，即所謂的攤大餅，促進了城市周邊的擴散。過快的城市建設(shè)導(dǎo)致了市政管網(wǎng)，特別是排水系統(tǒng)無法跟上城市擴張程度。

同時，人口也在呈爆炸式的上漲。例如在《北京城市總體規(guī)劃（2004年－2020年）》中，預(yù)計在 2020年，北京的常住人口為1800 萬，而剛到了2010年，就突破了1980 萬。再加上難以統(tǒng)計的外來流動人口，人口增長的速度，可見一斑。在人口高密度的聚集的城市，洪澇災(zāi)害所造成的人員財產(chǎn)損失也在陡增。

2.解決策略

城市內(nèi)澇防治是關(guān)系到城市居民安居樂業(yè)的大事，也是一項涉及面廣的系統(tǒng)工程。要動員全社會有計劃、有組織地開展。根據(jù)易澇地區(qū)的不同特點，制定了相應(yīng)的改造原則與措施，并提出了整治對策，供洪澇易發(fā)區(qū)整治方案參考。

2.1 源頭治理

根據(jù)近幾年水文資料記錄分析，發(fā)生城市內(nèi)澇主要有兩方面的原因：一是城市水面調(diào)蓄能力嚴重不足。隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，不少市區(qū)河湖由于被侵占而縮窄或淤積，導(dǎo)致蓄泄洪能力降低；二是極端天氣明顯增多，局地暴雨頻發(fā)。要解決城市雨洪所帶來的災(zāi)害，應(yīng)從其源頭開始治理，從造成特大暴雨的原因開始動手。

逐步恢復(fù)城市原有城市水系，特別是城區(qū)內(nèi)原有的大小湖泊，可逐步根據(jù)現(xiàn)有情況恢復(fù)，增加水面面積，恢復(fù)自然河流循環(huán)系統(tǒng)。例如北京近些年來進行了恢復(fù)玉河、整治護城河等工程，但是較之明清時期完善的河道系統(tǒng)，仍然顯得單薄和不暢。

優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，采用慢行低碳的出行方式等，均可有效減少熱島效應(yīng)，這也會減小城市的降水量的變化，降低極端天氣出現(xiàn)的可能性。

2.2 增加蓄洪區(qū)及減少硬化地面

一些城市現(xiàn)有的滯洪區(qū)均設(shè)置在市以外，缺乏與市區(qū)內(nèi)現(xiàn)有河流的結(jié)合，很難有效吸收雨水和洪水。如：北京現(xiàn)有的滯洪區(qū)均設(shè)置在三環(huán)以外，缺乏與市區(qū)內(nèi)現(xiàn)有河流的結(jié)合，這將很難有效吸收雨洪。北京市規(guī)劃劃定了中心城及其上游地區(qū)的17 個蓄滯洪區(qū)，其中包括中心城的9 個蓄滯洪區(qū)。規(guī)劃標準為50-100年一次，總蓄洪量5500 萬立方米，面積約19 平方公里。

較之傳統(tǒng)鋪裝材料，透水磚的雨洪下滲能力大大增強，可起到良好的蓄滲和緩釋作用。而目前城市的透水磚鋪設(shè)情況很不樂觀，透水磚是普通透水磚價格的數(shù)倍。經(jīng)過不斷推廣和開發(fā)，砂基透水磚價格有所下降，目前經(jīng)濟型磚的價格在每平方米200 元左右。逐步降低的價格將促進通水鋪裝的推廣應(yīng)用。

2.3 地塊雨水收集利用

我國的居民房屋土地所有權(quán)歸國家所有，絕大多數(shù)人不承擔房屋外部的維修和改造工作。傳統(tǒng)平房中，外部改造歸房管局負責，現(xiàn)代化居住區(qū)中，則歸開發(fā)商或者物業(yè)。因此，要求居民自己對住房進行雨水處理改造難度不小。

在生態(tài)文明建設(shè)背景下，我國積極推動海綿城市建設(shè)，地方政府指導(dǎo)和資助并積極鼓勵社會資本進行海綿城市建設(shè)；廣泛采取透水鋪裝、雨水收集罐、蓄水池和下凹式綠地等措施自行吸收雨水；對于減少外排量，消減徑流污染，是一種有效的嘗試。

首先，對待雨水，應(yīng)該做到取長補短，避免浪費。我國城市的地下水缺口很大，地下水的超采很容易造成地面下滲，利用好雨水來補充地下水，將是很好的方法；城市的降雨量極不平均，極端天氣，特別是洪澇災(zāi)害在一年中所占的天數(shù)極少，若為此修筑龐大的地下排水管網(wǎng)是很不經(jīng)濟的；再者，許多的市政用水，灌溉用水一般采用中水，處理成本高，比較浪費，采用稍加處理的雨水不僅可以做到物盡其用，還可減少相應(yīng)的成本。且雨水是一種軟水，是洗滌衣物和沖廁的理想用水。德國的試驗表明，使用雨水的洗衣機其壽命要比使用硬水的更長些。所以說，雨水是具有進入家庭條件的。

2.4 探索建設(shè)深層排水隧道

排水隧道能快速、靈活、高效地緩解城市局部洪水和污染問題，且土地受限制小，不占用土地資源，避免了城市地面或淺層地下空間各種因素的影響，在不影響市政管線布局的前提下，排水隧道作為一種有效的大規(guī)模輸水措施，已引起了人們的高度重視，在一些發(fā)達國家的城市得到了一定程度的應(yīng)用。例如，香港建設(shè)修建了荔枝角雨水排水隧道，可以緩解荔枝角、長沙灣和深水的洪水。隧道最終將通過隧道將九龍西部和集水區(qū)的雨水排放到維多利亞港，以緩解內(nèi)澇。此外，日本和東京境內(nèi)江戶川深層排水隧道，被譽為世界上最先進的下水道排水系統(tǒng)，用于超標準暴雨條件下流域內(nèi)洪水的排放。

3.國內(nèi)外先進經(jīng)驗

以德國為首的歐美國家，還有鄰國日本和香港地區(qū)，在雨水的收集利用，或是雨洪消減對城市的影響方面有著豐富的經(jīng)驗。這些經(jīng)驗是值得我們學習和借鑒的。

3.1 政策

德國、美國等城市雨水處理相對發(fā)達的國家都有完善的雨水利用法律制度，為雨水資源的利用和管理提供了有力保障。其中，德國要求以聯(lián)邦水法、建筑法規(guī)和區(qū)域法規(guī)的形式加強對自然環(huán)境的保護和水的可持續(xù)利用。不僅如此，德國還有相應(yīng)的負責人員，能有效地調(diào)配人員，以最高效的方式來處理問題。避免出現(xiàn)職責不清，任務(wù)分工混亂的現(xiàn)象。

我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部也為應(yīng)對城市洪澇問題在《全國城市市政基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)“十三五”規(guī)劃》中提出構(gòu)建“源頭減排、雨水收排、排澇除險、超標應(yīng)急”的城市排水防澇體系，破解了“城市看?！彪y題?！兑?guī)劃》指出，要加快對城市易澇點的治理，對城市內(nèi)澇易發(fā)點的雨水口和排水管道進行改造，科學合理地設(shè)置大型排水（雨水）管廊。

3.2 經(jīng)濟

日本或德國，有完善的雨水系統(tǒng)的經(jīng)濟獎勵制度。通過減稅、低價等方式鼓勵民眾收集并使用雨水，從而降低私人的生活成本。由于我國房屋非私有化，個人很難對房屋進行大規(guī)模的改造，再加上私人對公有房屋的修繕積極性不高，這就需要相關(guān)部門進行建設(shè)或者是引導(dǎo)。政府應(yīng)該制定相關(guān)政策，運用經(jīng)濟手段的方法，予以采用雨水收集使用的部門或是個人采取經(jīng)濟上的獎勵或補償。

3.3 施工

以我國香港地區(qū)為例，在土地開發(fā)施工時，堅決避免對原有河流進行破壞或阻塞，也就是說，土地范圍內(nèi)的項目不得阻礙或縮窄現(xiàn)有溪流。同時施工方應(yīng)清楚展示土地范圍內(nèi)的雨水如何被排水系統(tǒng)收集，保證不會令現(xiàn)有排水系統(tǒng)負荷過重。

若施工影響原有水道，申請人需要提供等同流量的新排水道及管道替代，確保這些替代品并不會對現(xiàn)有的排水情況造成惡化。同樣，施工時若無法避免使用實心圍墻，申請人應(yīng)在墻的兩邊建造足夠闊度的明渠，以及在墻的底部設(shè)有足夠的排水孔讓雨水流過。

3.4 綠色街道

建設(shè)綠色街道是城市低影響開發(fā)中的一個新興的概念。通過改造現(xiàn)有街道或者新建，增加雨洪設(shè)施和減少不透水面，使得街道的雨水能被雨洪設(shè)施收集并利用。在這一新概念的影響下，新北肯塔基州、明尼蘇達州、伯恩斯維爾市等州縣也開始對街道綠地進行整治，成效顯著。更具影響力的重建方案是俄勒岡州和波特蘭市的可持續(xù)雨水管理計劃——西南12 街“綠色街道”景觀方案（具體見圖1 和圖2）。試驗表明，25年一遇的暴雨的地表徑流可減少至少70%左右。

圖1 “綠色街道”節(jié)點圖

圖2 “綠色街道”實景圖

4.結(jié)束語

通過上述措施的全面推廣，近年來部分城市地區(qū)應(yīng)對突發(fā)性暴雨的能力有所提高。雖然有幾次局部暴雨過程，但沒有形成明顯的城市內(nèi)澇。如今，中國城市化進程中面臨的問題在西方國家已經(jīng)出現(xiàn)，但也有其地方特色，更加復(fù)雜多樣。作為一個發(fā)展中國家，隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，水資源短缺和洪澇災(zāi)害等問題是一個巨大的挑戰(zhàn)。雨洪給城市造成的危害雖然只是瞬間性的，但是這幾年有愈加嚴重的趨勢，危機了人民的生命財產(chǎn)安全，要建成安全宜居的韌性城市，我們必須提升城市抵御暴雨災(zāi)害的能力。設(shè)計師作為城市建設(shè)的主要參與者，應(yīng)該不斷總結(jié)經(jīng)驗，學習相關(guān)優(yōu)秀案例，主動創(chuàng)新，迎接城市建設(shè)的挑戰(zhàn)。