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山地城市内涝防治问题分析及系统化治理建议

2023-01-21朱小连

工程建设与设计 2022年23期
关键词:山洪主城区内涝

朱小连

(福建省龙岩市城乡规划设计院,福建 龙岩 364000)

1 引言

龙岩中心城区主城区位龙岩盆地内,四面环山,主要为山间盆地地貌,流域范围内山体面积约占国土空间总面积的79.01%,素有“城在山中、山在城中”之称,是典型的南方山地城市[1]。城区内降水受地形影响,雨季长、雨量多、强度大,时空分布不均匀。主城区多年平均降雨量约1 738.7 mm,降水主要集中在4~9月份,占降雨量的75%,5~6月份降雨又占降雨量的35%。相较于平原城市,龙岩主城区的地形坡度普遍较大,雨水能在较短时间内汇集到低洼地,较少出现大面积、长时间积水的情况,故内涝统性风险较低,但由于雨水快速汇至低洼地,也会导致局部低洼地风险较高。如何有效应对城市内涝问题,提升城市排水防涝能力,是龙岩主城区面临的重难点问题。

2 内涝成因分析

通过分析主城区近5年排查出的58处易涝点,发现易涝点的积水成因复杂,主要有以下几点。

1)排水能力不足占32.8%,主要包括管渠设计标准偏低、原有排水大沟暗化、尺寸不足、大管接小管等。主城区雨水系统的建设经历了从沟渠向管道的过渡过程,建设标准也从早期的1年一遇逐步提高至5年一遇。

2)山洪入城占13.8%。主要包括山洪入城堵塞雨水口和雨水管道、雨量大占用城市排涝通道。主城区四面环山,外围第一重山和城区内的山体依地势形成众多大小不一的自然冲沟,汇水面积最大的可达2~3 km2,龙岩市在城市扩张的过程中,为节约土地,过去主要采用排洪管承接山洪沿着市政道路埋设,就近排至河流,同时为节约投资造价,市政雨水排放系统基本上与排山洪管道合建,但是山洪往往来势迅猛,难以集中有效收集,这部分山洪将顺势入城,叠加城市暴雨内涝,增大内涝风险。

3)地势低洼及河水顶托或倒灌占20.7%。主城区位于九龙江北溪支流雁石溪上游,区域内水系密布,地势基本坡向河流,水力条件好,雨水管渠基本采用重力流排放,但这也造成排入河道时往往出水口高程较低。防洪河道高洪水位时,排水管渠容易形成顶托而造成排涝困难,在极端情况下甚至洪水还会倒灌入城造成因洪致涝。

4)收水能力不足占8.6%,包括雨水口密度不足、位置设置不合理、收水效率低下等。山地城市道路坡度普遍较大,地表径流速度快,陡坡道路上的雨水未能按设计情况进入雨水口,而是直接沿道路汇流至排水分区下游及局部低洼区域,即陡坡段的雨水口收水效率有限,间接导致下游及低洼点的排水设施服务面积大幅度增大,出现短时间的内涝积水,如陡坡接缓坡段、十字入口、丁字入口等。

5)管渠病害问题占10.3%,如管渠堵塞、淤积、破损等。随着主城区发展,房地产、公建、道路等建设项目众多,施工工地上存在施工废水废渣排入雨水管渠,造成管渠堵塞、淤积。道路施工或者其他地下管线施工时,易破坏管网。主城区市政雨水排放系统基本上与排山洪管道合建,雨水管道前设置的格栅可拦截山洪中粗大杂物,而泥沙等较小杂物仍会进入雨水管渠中,造成管道淤积、堵塞。

6)其他占13.8%。受新建道路建设范围的限制,新建雨水管渠经常出现断头管,临时封堵或临时排入排水能力不足的边沟,造成排水系统不连通不完善,暴雨时内涝积水。另外,雨污水错混接,竖向布局不合理,自然行泄通道被侵占破坏,管理维护不及时等也是形成内涝积水的原因。

3 山地城市内涝系统化治理

城市内涝防治是一个系统性、综合性问题,涵盖从雨水径流的产生到末端排放的全过程控制。传统的小排水系统和大排水系统衔接不紧密、各自为政,已经不适应新时期的城市洪涝治理需求,要用统筹的方式、系统的方法解决城市内涝问题[2-3]。龙岩主城区内涝防治,应以问题为导向,遵循“源头减排、过程控制、系统治理”的理念,构建“源头减排、排水管渠、排涝除险、超标应急”的城市排水防涝体系,并加快构建城市防洪和排涝统筹体系,增强城市应对暴雨灾害的“弹性”和“韧性”。

3.1 源头减排系统

源头减排系统应对大概率、低强度降雨,主要发挥建筑与小区、城市道路、绿地与广场、水系等城市建设用地对雨水的吸收和缓释作用,提升城市蓄水、渗水和涵养水的能力,从用地源头降低雨水径流总量和峰值流量,从而实现缓解城市内涝的目的。源头减排设施的设计标准为年径流总量控制率,主城区的年径流总量控制目标为70%,保证在设计降雨量下不直接向城镇雨水管渠排放未经控制的雨水。

龙岩市主城区可根据新城区和建成区的不同特点,因地制宜地设置各类源头减排设施。建成区的建筑密度大、人口密度高、土地已基本开发,可结合城市更新、老旧小区改造、道路改造等项目同步实施,避免大拆大建,维系好老城区风格,保留龙岩市的山水格局和传统文化。

3.2 雨水管渠系统

雨水管渠系统应对大概率、短历时强降雨,承担雨水的转输、调蓄和排放。主城区新建区应高标准规划建设雨水管渠系统,重点推进主干管建设,打通断头管,完善雨水管网系统。主城区新建雨水管渠设计标准次干道及以上取5年一遇,支路和地块内取3年一遇,下穿通道和下沉式广场等重要地区取30年一遇,即在雨水管渠设计重现期对应的降雨强度下,不出现积水现象。对已建区,与各地面临的困难一样,龙岩的雨水管渠提标改造也无法一蹴而就,应从实际情况出发,以解决城市内涝问题为突破口,综合评估当地的经济承受能力、轻重缓急、资金利用效率、建设时序和社会影响,结合城市更新、老旧小区改造、道路改造等项目同步实施雨水管渠改造。

3.3 排涝除险系统

排涝除险系统应对小概率、长历时的极端暴雨,为超出源头减排和雨水管渠系统承载能力的雨水径流提供蓄排空间和最终出路。设计标准为内涝防治设计重现期,即排涝除险设施与源头减排设施、雨水管渠作为一个整体系统,在内涝防治设计重现期对应的暴雨情况下,满足地面的积水深度和最大允许退水时间要求。

作为典型山地城市,主城区主要通过以下措施,有效应对内涝防治设计重现期30年一遇以内的强降雨。

1)保护修复自然本底。保护修复主城区城镇开发边界及外围第一重山汇水范围内的山体、林地以及河湖水系、湿地、坑塘、沟渠等城市自然本底,防止城镇开发建设破坏山体、与水争地,构建连续完整的生态基础设施体系。

2)增加雨水调蓄空间。主城区在新建区开发时,因地制宜、集散结合、优先利用河湖水系、坑塘、低洼地以及城市绿地与广场用地作为城镇雨水调蓄空间,发挥削峰错峰作用。在建成区有限空间范围内,则结合排水管网和泵站设施,见缝插针地布置调蓄设施。在应急时,龙津湖公园、石锣鼓公园、东山湿地公园等公园水系也可作为涝水蓄存空间和排泄通道。

3)系统治理山洪。按照“拦、截、蓄、排”原则,充分利用山谷拦截滞蓄,通过挖鱼鳞坑或水平截水沟、修水平梯田或水平打垅,防止坡面侵蚀,达到蓄水保土作用;同时通过设置截洪沟、排洪明渠或排洪管涵等措施采取高水高排,构建山洪行泄通道,分散就近排入河流或调蓄设施,系统治理主城区外围第一重山汇水范围内的山洪,避免山洪入城。

4)优化城市竖向。根据排水防涝需求,结合自然地势条件,优化城市用地规划和竖向规划,确保作为涝水行泄通道的道路纵坡坡向河道或调蓄设施,中间不能有凹行竖曲线存在,避免无序开发形成新的积水点,从源头上规避城市内涝风险。

5)构建行泄通道。结合内河系统、天然冲沟、次要道路等构建雨水行泄通道。当雨水管道作为山洪的行泄通道时,设计标准应满足山洪防治标准30年一遇的要求。道路行泄通道两侧可预留退让绿地,做成植草沟形式,以提高道路的排水能力。

6)设置排涝泵站或隧道调蓄工程。对于低洼易涝片区,通过构建“高水高排、低水低排”排涝通道,优化调整雨水排水分区。对于外水顶托、地势低洼等无法重力自排的区域,增设排涝泵站或隧道调蓄工程,提高排涝能力。

3.4 超标应急系统

超标准暴雨引起的洪涝灾害是不可避免的,守好城市超标应急体系最后一道防线,对减少人员伤亡和经济损失至关重要。主城区着重实施“三大工程”:应急能力提升工程、重要设施设备防护工程、基层管理人员能力提升工程,完善城市内涝应急处置体系,增强城市应对超标降雨灾害的“弹性”和“韧性”。

应急能力提升工程方面,要建立城市洪涝风险分析评估机制,明确极端天气判定标准,提升对暴雨洪涝灾害的预报、预警能力,完善重大气象灾害应急联动机制,完善超标准洪涝防御预案、重大基础设施洪涝防御等专项预案,细化指挥调度、信息发布、避险引导、人员撤离、应急抢险、物资调配、医疗救护等应急状态下的操作方案,提升突发水安全事件应急管理和应急处置能力,建立完善的内涝风险管理体系,最大限度地减轻内涝灾害可能造成的损失。

重要设施设备防护方面,加强配备移动泵车、大流量排水抢险车等快速解决城市内涝的专用防汛抢险设备。在地下空间出入口、下穿隧道、下穿立交道路、供水供气供电生命线工程等重点防涝区域储备应急挡水防淹设施设备,并加强设置积水自动监测和报警装置,极端情况下实施限行及封闭交通等措施,有效保证运行安全性。

3.5 统筹城市防洪和排涝体系

1)实施防洪提升工程。主城区应立足于龙门溪、小溪河、陈陂溪(东肖溪和红坊溪)、林邦溪流域整体,理清内外关系,明确上游来水和下游顶托造成的影响,加快构建“上截-中疏-下排”的防洪工程体系。“上截”主要是通过建设水库等蓄滞洪空间,减少上游来水量;“中疏”主要是通过河湖水系疏导,防止外洪入城;“下排”主要是通过内河体系的综合整治以及构建连续的泄洪通道,拓宽河道、降低水位,减缓对雨水管渠的顶托,增加河道的泄洪能力。以防洪标准50年一遇为目标,补齐防洪基础设施短板,提升主城区防洪排涝能力。

2)强化洪涝风险研判统筹。结合洪涝风险图的编制,确定各河流不同重现期洪水风险和城市内涝风险的对应关系,根据不同的外洪水位启动城市内涝风险响应。

3)加强空间布局统筹。在空间上,保护与修复主城区城镇开发边界及外围第一重山汇水范围内的山体、河湖水系、等生态空间,充分利用雨水调蓄空间。在竖向上,加强城市排河雨水管渠与城市内外河之间水位标高及过流能力的衔接。

4)做好洪涝“联排联调”。健全流域联防联控机制,加强降雨统计、河湖水位等信息共享,统筹好防洪大局和城市安全,依法依规有序实施城市排涝、河道预降水位。

4 结语

城市内涝防治是一个系统性工程,解决内涝问题要用统筹的方式、系统的方法。本文基于对龙岩主城区的内涝积水问题及产生原因的研究,探讨提出系统化治理山地城市内涝问题的对策。山地城市具有较好的自然本底,城市开发中应注重保护和修复山体、河湖水系、湿地、坑塘、沟渠等城市生态空间,通过系统构建城市“源头减排、排水管渠、排涝除险、超标应急”排水防涝体系,并统筹好城市防洪和排涝两个体系,系统解决山地城市内涝问题,提升城市洪涝防御能力,增强城市韧性。

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