海绵城市建设防洪排涝能力提升探究

海绵城市建设防洪排涝能力提升探究

李灵芝

杭州市建筑设计研究院有限公司武汉分院

摘要：海绵城市建设对城市景观、水体安全、雨水资源化等方面有重要意义。针对目前城市面临的内涝问题,采用模型分析研究城区水文条件和产汇流机制,复核防洪排涝体系,找准问题根源,提出具体措施提升城市防洪排涝能力,为城市建设和防洪排涝体系完善提供参考。

关键词：海绵城市；防洪排涝；探究

引言

随着经济社会不断发展,城市建设水平和建设能力也得到了长足进步。随着城市化进程不断加快,排涝难、水体水质恶化等问题日益显现。城区飞速发展,但在发展的同时忽略了防洪排涝体系的完善,部分河沟被填平,水系沟通不畅；少数排水工程规模偏小,自排能力不强；河湖水体缩减,调蓄能力下降。这也导致了长期以来,一旦发生暴雨,城区部分区域雨水难以及时排除,常出现不同程度的积水现象。因此,通过海绵城市建设,恢复试点区水生态,增强雨水资源滞蓄能力和防洪排涝能力。

1海绵城市建设的必要性

1.1城市水涝灾害日益严重

洪涝灾害是自然灾害中发生最为频繁，对于人们生产生活影响最为直接的灾害之一，仅2020年一年全国发生洪涝灾害就涉及到26个省份，受灾人数达1,122万；水涝灾害在城市内部极易造成交通拥堵、交通瘫痪，持续性的强降水更会引起地铁运行障碍，甚至威胁人民群众的生命和财产安全。在此背景之下探索建设海绵城市，发挥其防洪排涝作用，可以减少城市洪灾所造成的经济损失，保证人民群众生命、财产安全。

1.2城市生态环境不容乐观

城市集群化和现代化高速发展使得人类对于自然环境的影响愈发明显，尤其是在增设工业、住房面积方面对于原有城市植被的破坏，对于江河湖等水系面积的攫取，破坏了既有的城市生态系统，出现了城市自身调节雨洪能力较差、城市水污染情况严重、热岛效应等城市气候问题加剧的城市建设负面问题。而在解决以上问题方面，海绵城市建设的自然理念、生态理念可以发挥至关重要的作用。

1.3城市建设新理念的提出

现代化城市建设不再单一追求城市内部的经济发展数据，而是将生态文明建设融入其中，关注城市发展综合质量，关注城市内部环境，并从“堵”到“疏”解决问题，目标是实现人与自然、城市与自然的和谐发展。该建设理念与海绵城市的设计理念、设计初衷和价值、内涵具有一致性，“海绵城市”是表达该种城市建设新需求的直观形象。

2防洪排涝模型建立与率定

2.1汇水区划分

第一，产流区域汇水区划分。由于城区下垫面情况和排水条件不同于天然流域,需根据产流区域不同的条件划分成汇水区单元,以此模拟下垫面的不确定性。汇水区划分需遵循以下原则：（1）明确研究范围和研究内容。根据不同的研究尺度和研究目的,结合产流区域的实际条件,灵活确定汇水区划分的单元大小。（2）尊重研究区域真实的排水情况。划分汇水区时要考虑水流的真实情况,在重力的作用下以最短的路径向低洼处汇集。（3）严格遵循“高水高排、低水低排”的规律,每个汇水区单元内汇水条件要基本一致。（4）严格依据城区真实情况调整理论汇水区。由于城区下垫面条件和汇水通道不同于自然流域,要统筹考虑高程数据、管网、道路等实际情况,提高城区产汇流模拟的精度。

2.2汇水区产汇流参数

将汇水区结果导入SWMM,模型中汇水区参数有面积、平均坡度、汇流宽度、不透水率、不透水地表粗糙系数、透水地表粗糙系数、不透水地表洼蓄深度、透水地表洼蓄深度,并且需确定渗透参数和运算渗透的方法。其中汇流宽度、不透水地表粗糙系数、透水地表粗糙系数、不透水地表洼蓄深度、透水地表洼蓄深度需要经过率定确定。

3海绵城市建设防洪排涝能力提升措施

3.1可持续雨洪排水系统

可持续雨洪排水系统主要是基于城市内部水循环使用的理想状态，将可持续观点融入其中，将城市防洪排涝任务中存在的一系列水文条件、水文需求，如水源、洪灾，水生态系统建设，水质改善等纳为一体，通过雨水收集、下渗、再利用达到削减洪水峰值、净化雨水杂质、高效排水的三赢局面。具体应当从以下三方面进行操作：其一是合理设计城市雨洪排水的大小系统。大系统是指城市地表环境，包含自然雨水通道和去处，如流向城市低洼地带，城市预设分洪通道、储水池。而小系统则是指连接各大系统的排水管道、排水沟渠。只有大小系统合理配置、恰当连接才能够保证雨水及时流出，减少地面存水状况，也便于城市临时储水设施更好收集地面降雨。其二，应当处理好城市既有排水系统和城市内部水系之间的关系。首先应当对城市水系，如河流、沟渠等进行去杂质化处理，保证水系的行洪泄洪能力。对于年降水量较大的城市，可以适当在外围区域建设保护水库或保护池塘，进一步增加城市蓄洪能力，也使得内部水系的行洪有较好去向。同时，应当进一步疏通城市排水系统和城市内部水系的连接渠道，使得降水可以及时通过符合规格、标准的排水管道排入城市内部水系之中，配合下渗系统，快速解决城市地面存水问题。其三，除了人工排水系统之外还应当加强自然排水系统的建设，充分发挥洼地、蓄水池等下渗结构的自然渗水和蓄水能力，科学组合不同的排水装置，加大如湿地等自然排水设施的建设，配合人工排水系统完成城市内部的排涝任务。

3.2设置城市湿地和环境缓冲地带

城市湿地有着强大的渗水、蓄水、调节水循环、改善水质的作用，尤其在降水量激增时，可以有效减少城市内部的水流径流量，放缓洪水冲击速度，有较强的防洪排涝作用。为了进一步发挥其既有作用，应当积极设置城市湿地和周边环境的缓冲地带，首先保证该部分的绿化面积，如花园、草地、自然湿地等，使之与城市建设标准或周围城市功能相适应，有效发挥减缓降雨径流量的作用。其次，可以利用绿色走廊，如公园林荫大路打造缓冲地带，在林荫带中铺设强渗水设备设施，减少周边区域的降雨排水负担；并利用起城市屋顶、角落空地等进行绿化再造，形成以点到面的城市绿化空间。

3.3增加海绵体等入渗设施

疏导洪水除平行方向的引导还包括向下空间的渗透，增加城市下渗功能则可以减少地表的洪水径流量，既减少城市洪水风险，又可以保护历史较长老建筑物，同时有利于城市内部水系的循环。所以需要在城市建设中多增加有良好入渗功能的设施，如明渠、排水沟、渗井、地下蓄水池等人工设备设施，根据其建设面积和对于地表径流量的减缓作用分别应用在道路绿化带、建筑物地下室、道路两侧透水面边或湿地道路两侧。还应当增加如湿地、生物滞留钩等自然入渗设施，同样根据设施的面积大小将其应用在池塘边、湿地或运动场周边，起到过滤并蓄水的作用。

3.4综合应用排洪蓄洪设施

排洪蓄洪是一对“亲兄弟”，任何蓄洪设施都有存水上限，当满足条件之后就会使雨水外溢，变成地表积水，有增加城市水涝的风险。所以应当在选择并应用排洪蓄洪设施时考虑其既有负荷能力和多角度应用空间。如城市次要道路在施工计划之内可以容纳一定的雨水，但超负荷运转时就会出现向地面反水、向低洼地段自动流水的情况，而学校操场虽然可以提供较大的防洪物理空间但却需要考虑师生的安全，所以在设置防洪排洪设施时要综合考虑自然情况和城市功能情况，做到多种排洪蓄洪措施的综合应用，如在工业园区内适当增加水泵抽排力度，将其倒入下渗设备设施之中，完成自然蓄水或转换，不断增加该设备设施的既有排洪空间，也帮助其快速恢复既有功能。

结束语

海绵城市防洪排涝能力对于环节城市内涝有着非常重要的作用。利用模型计算了不同重现期暴雨下,试点区管网畅通能力和内涝防治能力,发现了试点区防洪排涝能力的不足之处。提出相关措施,为城市将来的海绵城市建设提供了方向,同时侧面反映了防洪排涝能力在城市建设中的重要地位。

参考文献

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