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海绵城市:系统构建新时代雨洪管理体系
发布日期:2023/10/27 10:26:43
    2023年8月17日,中共中央政治局常务委员会召开会议,研究部署防汛抗洪救灾和灾后恢复重建工作。习近平总书记主持会议并发表重要讲话。会议强调,要加快完善流域特别是北方地区主要江河流域防洪工程体系,强化蓄滞洪区安全建设和运行管理,整体提升防御能力。要加强城市防洪排涝能力规划和建设,更新提升城市排水管网等基础设施运行能力,与河道排涝工程有效衔接,保障城市骨干排水通道畅通。

    加强城市防洪排涝能力规划和建设,构建完善的城市防洪排涝体系,迫在眉睫。海绵城市建设的核心是对现代城市水安全、水环境、水生态、水资源、水文化的综合管理,是按照“源头减排、过程控制、系统治理”的思路,系统化构建源头减排系统(即绿色“微排水系统”)、市政雨水排水系统(即灰色“小排水系统”)和排涝除险系统(即蓝色“大排水系统”)耦合的现代城市排水防涝、径流污染控制的雨水管理体系,同时与城市防洪、污水处理及合流制溢流污染控制等系统有机衔接,通过源头、过程、末端不同环节和尺度的综合施策,实现对城市雨水径流总量、峰值、污染等多重目标的控制。

    “绿灰蓝”结合的雨水管理体系

    源头减排系统是指通过自然或人工模拟自然的各类海绵设施(如绿色屋顶、植被过滤带、植草沟、生物滞留设施、调蓄设施和透水铺装等)构成的绿色“微排水系统”,延缓下垫面产汇流时间和径流峰值出现时间、降低径流峰值,从而减轻径流污染与后续排水管渠设施的压力,以尽可能维持城市开发建设前后水文特征不变,有效缓解因不透水面积增加导致的诸多问题(如径流总量、径流峰值与径流污染增加等)对环境产生的不利影响。其主要应对大概率低强度的中小降雨,以径流总量控制率为规划控制指标。

    市政雨水排水系统即排水管渠系统,是指传统的市政雨水排水管渠、闸、调蓄池、泵站等灰色排水管渠系统,主要应对较小概率短历时的强降雨,以满足一定强度降雨事件的排水安全要求为规划设计控制指标。

    排涝除险系统主要应对小概率长历时的超强降雨,以满足城镇内涝防治设计重现期标准要求为控制指标,为超出源头减排和排水管渠设施承载能力的雨水径流提供行泄通道、调蓄和出路,使得内涝防治级别雨水径流得到有效控制。其强调在源头减排、市政雨水排水系统、泵站的基础上,充分利用城市公共开放空间及水体(如公园、绿地、广场、运动场、城市低洼区、沟渠、道路、河道等)的调蓄与行泄功能,确保城市具有有效应对超强降雨的内涝防治综合能力。

    海绵城市的三个部分有不同的设计目标对应不同的降雨事件,一般来说,源头减排系统主要针对水质管理(污染物清除、合流制溢流污染控制,地下水补给等范围的降雨)需要控制的年径流总量控制率所对应的降雨事件(比如,某地年径流总量控制率75%时对应的日降雨量为22.6毫米);市政雨水排水系统主要针对径流峰值流量控制(应对短历时降雨,输水管、渠最大过流能力、内河高水位等)对应的降雨事件(比如,某地3年一遇3小时降雨量为66.1毫米);排涝除险系统主要针对内涝控制(应对长历时降雨,部分道路排水,内河齐岸水位等)对应的降雨事件(依据城市大小有不同要求,比如某中等城市30年一遇24小时降雨量为134.0毫米)。

    遇到超出20~50(100)年一遇(如某超大城市内涝控制标准对应的极端超强降雨事件为100年一遇24小时降雨量为322毫米)内涝控制标准对应的极端超强降雨事件(长历时降雨,泛洪区淹水、部分道路淹水、内河溢出岸等情况)时,应启动极端风暴降雨应急防范措施防范除险。

    基于自然的城市洪水解决方案

    中国“绿灰蓝”结合的海绵城市建设是基于自然的城市洪水综合管理解决方案。为提高城市环境的韧性,中国于2013年年底提出建设海绵城市的倡议,旨在解决城市内涝等问题。海绵城市建设结合结构性和非结构性的解决方案,利用灰色、绿色和蓝色基础设施,减轻城市洪水泛滥的风险。该方法通过在城市土地利用规划过程中整合若干理念和做法,解决洪水问题。建设海绵城市的倡议利用基于自然的解决方案、采取自然或半自然的措施模拟自然水循环,旨在解决地表水泛滥问题,减缓高峰期径流,提高城市径流的自净能力,同时加强对水资源的保护。

    城市内涝的成因多种多样,比如:本地雨量过大(超过排涝除险系统能力)、上游来水过多(因洪致涝)、高程系统不合理(凹地等)、输送能力不足(入口、管道及明渠整体或局部阻力大)、出水能力不足(出水口或水体水位高)、调蓄系统不足或不匹配等,但都是在流域或排水分区(可能随降雨量不同而变化)内雨水径流事件。

    海绵城市建设以实现城市排水防涝、径流污染控制为目标。排水防涝、径流污染控制必须在流域或排水分区范围内才能设计计算与验收,因此需要科学划分排水分区——相对独立汇集排放雨水的区域,并明确竖向管控要求,以便合理确定城镇源头减排海绵设施、城镇排水管渠、排涝除险系统设施和受纳水体之间的规模、平面、竖向等定量关系。还应让源头减排海绵设施、城镇排水管渠、排涝除险控制、监测与控制等系统合理衔接。

    海绵城市建设应保护山水林田湖草等自然生态格局,维系生态本底的渗透、滞蓄、蒸发、径流等水文特征,在城市建设开发过程中必须协调建设用地与雨洪调蓄空间的蓄排平衡。城市公园绿地是雨洪调蓄最佳可利用空间,可利用地形条件在底凹处建设低地公园,同时建设干或湿式生物滞留塘、渗透塘、人工湿地等相对集中的绿色海绵设施,以消纳公园内外周边区域径流雨水。其总体布局、规模、竖向设计应与流域海绵城市建设及受纳水体合理衔接。

    排涝除险系统建设时可选择流向受纳水体的道路作为行泄通道,且应与受纳水体或其他调蓄空间有效衔接。另外,为避免对行人和车辆造成危害,应在雨水径流进入作为行泄通道道路区段之前的安全路段,设置警示标志和积水深度标尺。当降雨产生的地表径流无法通过海绵城市建设体系中源头减排系统与排水管渠系统顺利行泄时,应顺序启用过程调蓄、末端调蓄、排涝除险行泄通道等措施。

    城市排水防涝系统是海绵城市各部分水系统的综合平衡:在汇水区域(源头),由渗、滞、蓄、净(海绵体、截留、调蓄、过滤)等措施,控制雨水径流产生量;在输送通道(管渠),由排水管、渠、植草沟、道路、隧道、河道等措施,输送雨水径流;在排水途径及排口(出水)区域,由滞留、调蓄、河、湖、湿地、深层隧道等措施,控制雨水径流峰值流量;当预测出现超过城镇内涝防治设计重现期标准的极小概率极端超强降雨时,应及时启动内涝防治应急管理措施。

    隋军

    博士,研究员。广东首汇蓝天工程科技公司技术总监。国务院政府特殊津贴专家、住房和城乡建设部海绵城市建设技术指导专家委员会委员、国家科学技术奖评审专家、国家自然科学基金项目评审专家、中国城镇给水排水协会理事等。长期从事城市给排水、城市防洪排涝、水资源利用、污水污泥处理及固体废弃物处理的设计科研及管理工作。主编《城市污染水体综合治理工程技术》等书籍6部,在核心期刊上发表学术论文40余篇。


来源:中国建设新闻网

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