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城市排水防涝综合规划问题探讨

城市排水防涝综合规划问题探讨

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江苏省徐州市是全国重要的交通枢纽城市之一,地处古淮河的支流沂、沭、泗诸水的下游,以黄河故道为分水岭,形成北部的沂、沭、泗水系和南部的奎濉河水系。地形西北高,东南低,市区四面环山,中间低洼,形成了“市区盆地地形”。随着城市排水工程建设的发展,传统排水观念受到了新兴观念的挑战,因此在编制城市排水防涝综合规划时,应积极探索、借鉴国内外的先进经验,融入新的科学理念,以保证排水防涝综合规划能够真正实施并有效指导排水设施的建设。笔者结合徐州市城市排水(雨水)防涝综合规划的编制,就如何选择各汇水片区排水体制、规划排水线路的布局、解决道路及低洼地区积水等问题进行了探讨。

一、城市排水能力及内涝风险评估

根据现状地形和水系分布情况,对城市规划范围进行汇水区的合理划分。徐州市可划分为不牢河排水区、房亭河排水区、故黄河排水区、云龙湖排水区和奎河排水区。结合雨水排向,充分利用各排水流域内的自然地形,遵循高水高排、低水低排、自排机排相结合的原则,使雨水尽量按重力流方式,以最短距离就近排入水体。可对汇水区进行细分,徐州市共可划分为37个子汇水区。参考城市道路竖向以及历史内涝资料,对比城市现状排水设施,对城市内涝成因进行分析,通过分析,可得出城市的内涝成因。徐州市内涝成因主要包含五个方面:城市的无序开发;排水管网设施欠账严重;排水设施设计标准偏低;山水下泄;管理不健全。

通过对城市降雨规律、遭遇的分析及城市下垫面的解析,应用掌握的数据资料构建排涝模型,进而可对城市内涝风险进行评估。目前,城市内涝风险评估应用较多的方法包括历史灾情统计法、指标体系评估法和情景模拟评估法。三种方法各有优劣,历史灾情统计法要求有长时间序列的历史灾情数据资料,该方法评估结果为区域性风险,不能反映灾害风险的空间差异;指标体系评估法中评估指标的选取受制于数据的可获取性,可能出现“以点代面”的现象,不能完全反映灾害风险空间分布特征;情景模拟法以现状下垫面、场地竖向、降雨和现状排水系统为基础条件,并考虑外河水位对区内排水的影响,通过构建排水系统模型,分析和评估不同情景下排水系统的内涝状况,是一种可视化、动态的内涝风险评估方法。

徐州市城市排水防涝综合规划采用情景模拟法对城市内涝风险进行评估,得出徐州市内涝高风险区主要分布在现状各立交桥以及欣欣路长安路路口、学苑路上海路口、十里社区、七里沟地块、206国道钱江路路口等。

二、规划标准的选用

对于徐州市城市排水(雨水)防涝综合规划的规划标准,主要包含雨水径流总量控制标准、雨水管渠、泵站及附属设施规划设计标准、城市内涝防治标准等。根据《海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统构建(试行)》对我国不同地区提出的年降雨总量控制率的要求,徐州市属III区,其年径流总量控制率α取值范围为70%≤α≤85%。综合考虑徐州市水环境质量现状、城市下垫面现状及规划情况,并参考类似气候区实施低影响开发建设的实践经验,确定年降雨总量控制率为75%,其中新建地区年径流总量控制率为80%,城市旧改等改造建设区年径流总量控制率为60%。按照《室外排水设计规范(GB50014 2014版)》的规定,徐州市雨水管渠设计重现期一般地区为3~5年,重要地区为5~10年,地下通道和下沉式广场等易涝地区的雨水管渠设计重现期应为30年及以上。规划徐州市内涝防治设计重现期为30年,即通过采取综合措施,有效应对不低于30年一遇的暴雨。

城市排水防涝系统包括城市雨水管网、排涝泵站、排涝河道(城市内河)、湖泊、其他城市雨水调蓄设施等。城市排水防涝系统所排除的城市内部雨水最终的承泄水体是城市外河,因此城市防洪设计水位对城市排水防涝的设计具有直接影响,在讨论城市排水防涝问题时,还须做好与城市防洪标准的衔接。

三、排水体制的选择

现阶段可供选择的排水体制有合流制、截流式合流制、分流制三种。随着分流制建设过程中各种问题的出现,因此也逐渐认识到分流制并不适合所有城市。做城市排水防涝综合规划应遵循保护水环境的原则,并充分考虑规划实施的可行性,因地制宜地确定城市各排水分区的排水体制。徐州市城市排水防涝规划对城市排水分区的排水体制进行了具体划分:城市新建区、老城区的改造地区,按分流制设计并实施海绵城市建设,从源头上控制初雨污染;老城区不具备改造条件的地段,可采用截流式合流制,应采取截流、调蓄、处理相结合的措施;近期不具备雨污分流条件,远期具备条件的排水系统,在近期可通过截流、调蓄、处理相结合的措施,解决系统雨天溢流污染。

四、雨水系统规划

城市雨水系统是影响城市排水功能的重要因素,尤其对于暴雨雨量集中的徐州市,道路积水及低洼地区排水困难是城市排水需解决的主要问题。造成徐州市雨季积水的原因主要有:城市山丘缺少拦山截水沟,雨水直接下泄;雨水管道系统不健全或断面尺寸小;雨水设施设置不当,雨水口设置过少,导致收水不及时;低洼地区雨水管道系统淤积、河水顶托导致排水不畅;城市开发建设及其他工程施工中破坏了排水设施,使排水断面减少,造成积水;下穿式立交泵站积水严重,除维护、管理、提升能力低等泵站自身原因外,泵站收水、出水系统不完善及立交无截流设施也是造成立交积水的重要因素。

针对上述问题,在编制徐州市城市排水(雨水)防涝综合规划时,着重解决了以下问题:①对市民反应强烈及对城市排水影响较大的地段,设置拦山截水沟截流山水,以减少城市下游排水系统的压力。②选择适当的排水标准,尤其是提高城市河道的除涝标准,以确保降水时,雨水排放不受河道水位的顶托。雨水设计标准选用3~5年一遇,重点地区5~10年一遇,丁万河等城市主要排水河道的除涝标准提高到30年一遇。③选用适于城市发展的暴雨强度计算公式。由于城市面积扩大,径流系数增大,原公式已不适于城市实际情况,经有关部门多年调研,调整徐州市暴雨强度公式为q=(16.007+11.481lgP)/(t+17.217)0.7069。利用该公式计算不同重现期暴雨强度与原公式计算结果对比,可以看出新暴雨强度公式的计算值比旧公式的计算值有了大幅度提高,最大提高30.47%。并且随暴雨重现期的增加,提高幅度更加明显,据此计算的雨水管径比原公式计算的管径明显增大,达到了切实满足雨水排放标准的目的。④分片区做好雨水系统规划,结合自然地形特征、道路、河道围合的区域划分排水分区,每个分区形成完整的排水体系,按照就近入河的原则规划雨水管道系统,计算雨水管径。⑤理顺低洼地区如三八河片区及奎河沿岸的排水系统,采取截流、扩大排水断面、抬高地面标高、设置排水泵站等措施。⑥提高立交泵站的排水能力,同时对进、出水系统加以改造,使之与泵站的排水能力相匹配。采取截流措施,截流立交以外的雨水进入立交外围雨水管道或河道,减少立交泵站的排水范围。

五、结语

城市排涝设计确定排涝设施规模及布局、指导城市排涝设施建设,对城市排涝具有重要的意义。因此要对规划范围排水现状充分调研并加以正确分析,进行内涝风险评估;系统考虑城市排水,合理确定片区排水线路,通过计算与模拟确定最优排水方案;充分结合海绵城市理念进行城市排水防涝规划等工作对于城市排水防涝规划的编制就显得尤为重要。城市排水设施建设和管理对于城市防涝同样重要,提高管理水平及应急反应能力,加强对排涝设施的维护,使排涝系统达到设计能力,才能保证城市安全良性发展■

(作者单位:1.徐州市水利建筑设计研究院 221000 2.徐州市防汛防旱抢险中心 221000)

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