
作者:王成坤(中规院深圳分院,博士)
又到雨季,又要看海。解决内涝问题是我国多数城市海绵城市建设的首要目标。按照新的《城市排水(雨水)防涝综合规划编制大纲》(简称“大纲”)要求,编制“城市排水(雨水)防涝综合规划”是海绵城市建设的重要环节。中规院不仅是“大纲”主编单位,更直接主持了我国数十个不同气候与地域特征城市的“排水(雨水)防涝综合规划”编制工作。随着理论研究和规划编制实践工作的积累,我们越发认识到:把握“系统性”是做好“城市排水(雨水)防涝综合规划”的根本。本文以《东莞市市区排水(雨水)防涝综合规划(2016-2030)》(以下简称《东莞综合规划》)为例,从“系统性”认识的视角,探讨“城市排水(雨水)防涝综合规划”编制应把握的几个关键问题。
城市排水(雨水)防涝工程系统是多要素有机耦合的复杂体系
从工程措施角度看,城市排水(雨水)防涝工作的目的是通过构建城市排水(雨水)防涝工程系统,科学组织因暴雨产生的地表径流,防止在城市低洼地区产生内涝灾害。城市排水(雨水)防涝工程系统是涉及城市滞蓄空间、雨水管网、内河、路面、排涝泵站、外江洪潮水位等多种要素的复杂体系,具有明显的“系统特征”。然而,在2011年版《室外排水设计规范》颁布以前,我国城市排水(雨水)设计领域没有明确的城市内涝的概念,亦没有形成对城市排水(雨水)防涝工作系统性的认识。在相当长的时期内,我国的城市排水(雨水)防涝工作简单地将城市排水管网及其附属设施的提标改造作为解决城市内涝问题的核心措施,未能充分认识到其他要素在内涝防治中的重要地位,由此导致治涝效果不佳,甚至造成投资的巨大浪费。

城市排水(雨水)防涝工程系统构成要素耦合概念图
城市排水(雨水)防涝工程系统是人工干预流域水系形成的特殊的水文响应单元。城市建设对流域水文的影响主要表现为热岛效应、场地径流增加进而加剧区域洪水;反过来,流域洪水对城市雨水的外排形成顶托,加剧甚至直接导致城市内部积水,严重时形成内涝灾害。城市排水(雨水)防涝规划应充分考虑流域洪水的影响,有条件的地区还应从流域水系调度入手,降低相应的设计洪水位,减缓因流域洪水顶托而造成的内涝风险。东莞市区位于东江下游、珠江口东岸,东江及其支流洪水和珠江口高潮位对城市排水(雨水)顶托明显。《东莞综合规划》充分研究了东江、东引运河、黄沙河等水系的洪潮遭遇特征(设计水位)及其运行调度规则,将其作为城市排水(雨水)防涝总体方案的重要组成部分。

东莞市区范围及所在流域高程和水系图
水力模型是科学分析城市排水(雨水)防涝工程系统的核心工具
传统的设计方法忽略了城市排水(雨水)防涝工程系统各组成要素之间的耦合关系,无法科学地反映从暴雨到城市雨水排除的实际过程。根据新的规范要求,城市排水(雨水)防涝规划方案的研究对象是整个城市排水(雨水)防涝工程系统,因此,规划编制必须采用能够较为科学地反映城市排水(雨水)防涝工程系统特征的水力模型法。《东莞综合规划》基于Mike Flood计算平台,构建包括雨水管网模型(MIke Urban)和水系模型(Mike 11)和地表漫流模型(Mike 21)在内的排水防涝工程系统模型。以该水力模型为辅助手段,在现状排水(雨水)防涝能力评估的基础上,研究制定了东莞市区19个排涝分区的排水(雨水)防涝系统方案。

新开河排涝分区雨水管(涵)排水能力评估结果图

新开河排涝分区内涝积水评估图(50年一遇暴雨)
城市内涝风险评估可有效指导内涝防治方案的制定,同时也是城市内涝灾害科学管理,减少内涝灾害损失的有效途径。在常用的内涝风险评估方法中,指标体系法能有效地反映城市地形、建设特征、人口分布等要素对内涝的脆弱响应程度,但缺乏城市内涝积水空间信息的支撑。情景模拟法可直观反映内涝积水(范围、深度、时间等信息)的空间分布情况,但不能有效识别积水对经济和市民生活产生的实际影响。为解决上述问题,《东莞综合规划》将情景模拟法和指标体系法进行耦合,即同时考虑内涝积水的空间分布特征和积水区域的风险响应敏感程度和脆弱程度,采用层次分析法,量化相关评估因子权重,利用GIS空间分析与计算平台,实现了对东莞市区内涝风险的综合评估。

东莞市区内涝风险空间分布图(由绿色到红色表示风险增加)
规划方案的“系统特征”体现为对城市雨水的处置方式从传统的以“排”为核心向城市雨洪管理转变,强调安全为重,兼顾生态、环境与资源利用。为此,《东莞综合规划》确定了“统筹兼顾、理清关系,明确标准,各有侧重,做好衔接”的方案编制策略。
保障城市排水(雨水)防涝安全是规划编制的首要目标,运用城市雨洪管理的理念,以水力模型为核心工具,在排水(雨水)防涝能力评估的基础上,规划构建了包括产流、汇流、调蓄、利用、排放、预警和应急各环节在内的城市雨洪综合控制和管理体系。
生态、环境、资源分别对应于年降雨径流总量控制、雨水径流污染控制、雨水资源综合利用。从国内外的研究与实践看,径流污染控制、雨水资源综合利用在很大程度上是通过年降雨径流总量控制实现的,因此,年降雨径流总量控制率实质上成为具有综合效益的指标。规划东莞市区年降雨总量控制率为65%~75%(对应设计日降雨量约24.0毫米~33.5毫米),从设计雨量看,年降雨径流总量控制的目的是控制中小降雨所产生的径流,减缓城市开发建设对原有场地自然水文循环的影响,从本质上讲,年降雨径流总量控制的目的是保护自然水文生态。

东莞日设计降雨量与降雨量累计频率和降雨场次累计频率关系图
注:文中图片均来自《东莞市市区排水(雨水)防涝综合规划(2016-2030)》。

