城市內澇成因分析及對策研究

王佳盛，黃鴻強

（中山火炬高技術產業(yè)開發(fā)區(qū)水利所,廣東 中山 528437）

近年來,極端天氣頻發(fā),“城市看?！背蔀榫W絡熱點,我國城市遭洪澇災害的問題越來越突出。珠三角河網區(qū),城市密度高,人口密度大,經濟發(fā)達,一旦發(fā)生內澇災害,易產生較大損失。2022 年5 月,廣東省遭遇大范圍暴雨,中山市多鎮(zhèn)街發(fā)生不同程度的內澇情況。其中中山火炬高技術產業(yè)開發(fā)區(qū)遭遇降雨遠達不到規(guī)劃標準規(guī)模,但也發(fā)生相應程度的內澇。中山火炬高技術產業(yè)開發(fā)區(qū)作為珠三角河口區(qū)城市建成區(qū)的典型代表,分析該區(qū)域在一般暴雨條件下造成內澇的原因以及解決方案已迫在眉睫,且有助于開展針對性建設,提高城市排澇能力。

1 小隱涌基本情況

小隱涌為中山火炬高技術產業(yè)開發(fā)區(qū)主干河流,上游通過長江水庫排洪渠接長江水庫,下游經小隱涌水閘流入橫門水道。由長江水庫壩址至小隱水閘河長16.5 km,干流坡降J=0.001,流域面積59 km2（不含長江水庫集雨面積）。上游建有長江水庫（中型）,集雨面積36.4 km2,總庫容5175萬m3,正常庫容3463萬m3,防洪庫容1183萬m3,具有防洪、供水、灌溉等功能,防洪標準按100 年一遇設計,2000 年一遇校核。小隱涌上游地區(qū)暴雨洪水經長江水庫調蓄已基本得到控制,下游宮花以下河段是中山火炬高技術產業(yè)開發(fā)區(qū)的防洪（澇）范圍。小隱涌出口設有總裝機容量5000 kW,流量為130 m3/s的洋關泵站和凈寬58 m的小隱水閘。長江水庫排洪渠以下小隱涌總長約10.10 km,河寬92 m～20 m,河涌兩岸建筑物密集段多為漿砌石擋墻,部分河段已經完成整治。小隱涌共有二洲涌、滘仔涌、八公里河、江尾頭涌、東利涌、下岐涌、灰爐涌、東椏涌和神涌共9條支涌。中山火炬高技術產業(yè)開發(fā)區(qū)河網密布,水系連通條件相對較好。全區(qū)外江堤圍、水閘及泵站相對完善,除由市堤圍管理中心管理的東河水利樞紐外,轄區(qū)內共有水閘17宗,其中小隱水閘規(guī)模為中型,其余為?。?）型；共有泵站12宗,總裝機功率9084 kW,其中大（2）型兩宗,小 2 型5 宗,?。?）型5 宗。

中山火炬高技術產業(yè)開發(fā)區(qū)地勢西南高、東北低,南部以丘陵、低山和臺山為主；北部為沖積平原,地勢平坦。區(qū)內的海堤、江堤座落于沿海沖積海積平原地帶,堤圍、水閘、泵站都建在橫門水道及岐江河沿岸邊上。根據區(qū)域的地質鉆探,淤泥層厚度在30 m～50 m,基巖以花崗巖為主。根據《中國地震烈度區(qū)劃圖》,中山市屬于Ⅶ度地震烈度區(qū)。

根據《中山火炬高技術產業(yè)開發(fā)區(qū)水利規(guī)劃（2016～2020）》,區(qū)內內河涌均按照30年一遇洪水標準設計,相應內河涌堤防設計防洪標準為30年一遇。排澇標準采用20年一遇最大24小時設計暴雨一天排干不致災。中山火炬高技術產業(yè)開發(fā)區(qū)水閘和河涌設計排澇標準采用30 年一遇。根據歷史數據統(tǒng)計,中山火炬高技術產業(yè)開發(fā)區(qū)20 年一遇日降雨量約290 mm,30年一遇約320 mm（見圖1）。

圖1 橫門降雨頻率曲線

小隱涌承接水量來自長江水庫下泄水量、水庫排洪渠集雨區(qū)徑流、以及中山火炬高技術產業(yè)開發(fā)區(qū)負責管理的小隱流域徑流。規(guī)劃小隱涌自G4 高速至岐關東路寬50 m,岐關東路至港義路段寬60 m,海傍村段規(guī)劃改道寬65 m～77 m,玉泉路至世紀路段寬77 m,世紀路至沿江三路寬77 m～125 m,沿江三路至小隱水閘寬77 m～99.7 m。除此之外,河道還有規(guī)劃斷面形式、河底高程、水面線等,以及平均0.16‰的坡度。

目前小隱涌僅少部分河段滿足規(guī)劃寬度要求,如火炬醫(yī)院段、健康花城南段、小隱涌下游末端等。

2 澇水成因

洪澇災害的形成要從產匯流全過程來看,其中任何一個環(huán)節(jié)突破標準都會造成內澇。雨水自下降,通過地面承接后向低洼處匯集,在通過市政管網、排水渠匯入河道,最后排入外江。

在此過程中,雨量過大、路面匯流快、區(qū)域低洼、市政排水不暢、河道行洪不足以及外江水位頂托都會造成內澇。

目前因生態(tài)環(huán)境的驟變,全年降雨時段趨于集中,短時強降雨雨量大,極端降雨頻發(fā)[1]；城市建設速度快,土地硬化面積增加,產匯流歷時縮短；已建成城區(qū)市政管道排水標準低,更新換代慢；河道達標治理進度不足；外江洪水、風暴潮頻率增大。在此大環(huán)境下,城市內澇風險越來越高[2]。

全國大部分城市均面臨著上述問題[3],中山火炬高技術產業(yè)開發(fā)區(qū)也不例外,因此小隱涌流域無法承受規(guī)劃排澇標準的降雨。

3 2022年5月12日降雨小隱涌上游澇水成因分析

2022年5月12 日,根據橫門水文站的監(jiān)測,從凌晨4時降雨開始,至20時結束。雨量情況見表1和圖2。

表1 2022年5月12日橫門雨量統(tǒng)計表

圖2 2022年5月12日橫門雨量過程

受暴雨影響,自上午9時起,至中午11時,全區(qū)15處路段積水,分別為：陵崗牌坊、城東大坑口石場路口、康樂大道開發(fā)區(qū)一中段、黎村環(huán)茂路口、江尾頭江陵路入口路段、張家邊金匯廣場、環(huán)茂路君華路段、健康花城、環(huán)茂一路灰爐至小引段、義學上街村道、大環(huán)東環(huán)街、香暉園小區(qū),同樂西路、憧憬路、東利路、岐南北路櫻花電梯。各積水點積水深度約10 cm～40 cm。

大部分分布于中山火炬高技術產業(yè)開發(fā)區(qū)南部靠近山地區(qū)域,其中7處位于小隱涌海傍村上游。

結合歷史降雨記錄,現狀條件下,中山火炬高技術產業(yè)開發(fā)區(qū)遭受1小時累計降雨量20 mm以上或6小時累計降雨量50 mm以上的暴雨時即會產生城市內澇。

小隱涌上游周邊內澇點聚集,小隱涌大環(huán)泵站處測得最高水位為1.00 m（珠基）,神涌及小隱涌神涌匯流點上游河段河道水位臨近漫堤,情況異常危險。然而本次的降雨遠低于中山火炬高技術產業(yè)開發(fā)區(qū)規(guī)劃標準,對于發(fā)生這種現象的主要原因歸結于三點：一是來水快,二是排水慢,三是城市地面低于規(guī)劃高程。

小隱涌上游接長江水庫,雖然長江水庫已容納大部分集雨面積產匯流,但小隱南側緊鄰山地,山地產匯流時間本身就比平原短,在此基礎上,近年來城市建設加速,小隱涌流域內凱茵新城、凱茵又一城、保利林語以及翠亨快線等小區(qū)、道路的建設,將原本山區(qū)植被覆蓋存在的“天然海綿體”變成了遇雨即成流的硬化路面,降雨失去了天然海綿體的緩沖,區(qū)域產匯流時間大大縮短,河涌需短時間容納大量的降雨。

雖然小隱涌全段按規(guī)劃實施的比例不高,但下游河道相對較寬,在現狀雨量的條件下,行洪能力滿足泵站進水量的要求。因此,洋關泵站的運行能有效的降低小隱涌下游的水位,但小隱涌上游段水位大大高于下游。究其原因在于上游河道存在多處瓶頸,行洪能力則遠低于下游。如海傍村段平均寬度約20 m,康樂大道義學橋底斷面寬月約30 m,大環(huán)段寬約30 m,逸仙路大環(huán)橋約25 m,東椏涌交匯點以上河道約15 m～20 m,遠低于規(guī)劃河道寬度。與此同時,局部河道淤積嚴重、部分節(jié)點河道垂直拐彎、歷史修建的橋梁凈高過低等原因加劇河道擁水。神涌全段也存在上述情況。

中山火炬高技術產業(yè)開發(fā)區(qū)早期建成區(qū)地面較低,如茂生村、江尾頭村局部高程不足1 m,低于河道水面,澇水無法自流排出。同時中山火炬高技術產業(yè)開發(fā)區(qū)地下淤泥廣泛分布,路面基礎下臥淤泥較厚,局部路面不均勻沉降經日積月累產生低洼地帶,容易澇水。

綜上所述,在本次降雨下,雖然降雨量遠低于規(guī)劃標準,造成小隱涌上游水位壅高,內澇點聚集的主要原因為小隱涌上游河道瓶頸明顯,河道斷面面積過小,行洪能力嚴重不足。

4 小隱涌流域排澇建設的建議

隨著城市化進程的加快、氣候變化的不可控,區(qū)域產匯流時間難以控制,解決城市洪澇要從控制洪水轉向洪水管理[4]。局部建成區(qū)低洼整治涉及大面積征拆,實施難度大,經濟成本高。而開展河道達標建設則實施難度小,經濟成本較低,且實施后可顯著提高區(qū)域排澇能力,降低受澇風險。因此中山火炬高技術產業(yè)開發(fā)區(qū)在短期內無法全面實現排澇設施達標建設的情況下,提升大排水的排澇能力顯然是投資小、見效快的關鍵舉措。

目前中山火炬高技術產業(yè)開發(fā)區(qū)外江沿岸泵站水閘基本按規(guī)劃完成建設,但內河涌的達標建設嚴重滯后。提高大排水排澇能力最有效和必要的方法是加快達標建設小隱涌。

針對小隱涌流域最主要的矛盾還是河涌瓶頸突出,現狀上游河道行洪能力不足規(guī)劃30%,小隱涌流域的排澇建設應優(yōu)先打破河道瓶頸,提高河道行洪能力,保障城市徑流的出口通暢。

小隱涌瓶頸段遠達不到規(guī)劃斷面要求,已影響到下游已建成泵站無法充分發(fā)揮效益。河道的上游過流能力不滿足排澇泵站的設計要求,同樣是珠三角其他城市存在的矛盾。小隱涌按規(guī)劃實施河涌建設后,不但能提高區(qū)域排澇能力,還能大幅增加區(qū)域調蓄能力,在城市化程度大的現今,可有效緩沖產匯流過快帶來的影響。

現階段提高中山火炬高技術產業(yè)開發(fā)區(qū)排澇能力應加快實施小隱涌海傍村段、大環(huán)段、宮花至岐關東路段達標整治,將沿線橋涵改造至滿足河道行洪要求,同時推進玉泉路下游段疏浚、拓寬。

5 結論

城市內澇原因不是單一的,解決城市內澇的建設無法一蹴而就。隨著社會的發(fā)展,城市化進程加快,在城市無法控制降雨量的客觀條件下,要避免內澇,城市的排水建設要多方面協調,提高城區(qū)退水能力。建成區(qū)地面的抬高、海綿城市的建設、大小排水系統(tǒng)建設都需要同步推進[5]。

在提高城市退水能力的建設方針下,自下而上的開展排水系統(tǒng)的建設能最大化發(fā)揮建設投資的效益——優(yōu)先提高排澇過程末端出口的大排水行洪能力,依次完成河道干流、河道支流、雨水干管、雨水支管的達標建設。否則排澇出口不暢,上游雨水最終無法快速排出,依舊會造成城市內澇。