增强雨水调蓄利用，抑制城市内涝

增强雨水调蓄利用，抑制城市内涝

陈淑芬1，2^[1]，王鹤立1，邵明辉2，杨文哲2

作者简介:陈淑芬（1968－），女，山东文登人，山东建筑大学副教授，在读博士。

（1.中国地质大学水资源与环境学院北京100083；2.山东建筑大学市政与环境工程学院，山东济南250101）

【摘　要】分析表明，尽管气象条件、城市所处地貌条件以及排水标准过低等是导致城市内涝的重要原因，但城市建设大量侵占蓄水区域，使雨水无栖身之地，大面积人工硬化地貌，造成雨水下渗量减少等人为因素才是造成城市内涝的关键原因。为应对严峻的城市内涝灾害，提出了要按照水体的运行规律，给水留有足够的栖息空间，将城市中自然水体与人工水体进行合理有序的规划组合，推广雨水渗透系统，做到排与蓄的有效结合，这是抑制城市内涝，促进雨水利用，实现人水和谐的长效防范机制。

【关键词】城市化，雨水调蓄，渗透利用，抑制内涝

Enhance rainwater regulation，to suppress waterlog in the urban

Chen Shu－fen^1，2 Wang He－li¹　Shao Ming－hui²　Yang Wen－zhe²

（1.School of Water Resources and Environment，China University of Geosciences，Beijing，Beijing 100083 China；2.School of Municipal and Environmental Engineering，Shandong Jianzhu University，Jinan，Jinan 250101 China.）

【Abstract】Analysis shows that，despite the meteorological conditions，geo morphologic conditions and low standard drainage of the city are the important reasons，but theman－made factors such as the city construction occupying lots of storage area of rainwater，and large acreage of artificial hardening geomorphology reducing infiltration and so on are the key reasons which lead to waterlog.To cope with serious urban water－logging disasters，according to the operation rule of water，puts forward to give adequate water habitats space，makes natural water body and artificial water body be reasonable and orderly programmed，extend rainwater penetration system，make the effective combinationbet ween drain and storage，this is the long－term prevention mechanism which suppresses waterlog in the urban，promotes rainwater to use and makes human－water harmony.

【Key words】Urbanization，Rainwater regulation，Infiltration utilization，Suppress waterlog in the urban

引　言

城市内涝是由于强降水或连续性降水超过城市排水与蓄水能力致使城市道路、街区、住宅、工厂、地下建筑等产生积水导致水灾害的现象，其产生既与排水能力有关，也与蓄水能力有关。由于城市通常是政治、经济、文化中心，而从空中到地面至地下的立体开发是城市建设的现状与发展趋势，因此一旦发生洪水灾害，将给城市带来巨大损失。

但近年来，随着城市化的快速发展，①城市发生内涝灾害的频率不断上升，许多城市饱受水淹之苦，城市内涝问题越来越突出，尤其是2010年入夏以来，100多个县级以上城市遭遇强暴雨袭击，“水漫金山”、“东方威尼斯”的景观不断出现，许多小区的地下停车场变成了蓄水池，导致交通瘫痪，出行不便，引发人员伤亡、财产损失等严重城市内涝灾害；②城市快速建设过程中所引发的地下水位下降，地面塌陷、城市热岛、城市雨岛等问题又会导致内涝灾害加剧；③现有的治水思路——尽快将雨洪水排出，这将导致一种恶性循环，即硬化面积不断扩大，汇水量越积越多，排水管网越铺越粗，积水点强排不断，而地下水补给越来越少，水资源短缺问题更加突出。

解决城市内涝问题，应当是排与蓄的有机结合。按照现有的城市排水设计标准，重要地区按照3～5年重现期设计，只要超过5年重现期的暴雨，必然会出现排水能力不足，导致城市内涝灾害。排水标准不会无限提高，如何抑制与减轻城市内涝？提高城市调蓄能力是解决问题的关键。

城市雨水的调蓄利用是雨水利用的一种重要形式，是以有效消减城市暴雨径流、提高雨洪资源的有效利用为目的，充分利用市区河道、湖泊、水库、坑塘、湿地、绿地以及铺装下渗路面，根据城市雨洪特点，在确保安全的前提下，将暴雨洪水蓄积、下渗、利用或排放，达到雨水有效利用，抑制城市内涝，解除下雨即淹，无雨就旱的问题。

1.城市内涝产生的根源

城市内涝的产生是自然因素与人为因素共同作用的结果，但人为因素往往起主导作用。

1.1　自然因素

导致城市内涝的自然因素主要包括气候条件、城市所处地貌条件等。

（1）气候条件。

强降水或连续性降水属于极端的气候条件，是引发城市内涝的重要原因。但近年来，极端气候现象越来越多:2007年济南百年不遇的暴雨^［1］，2008年南方的冰雪，2009年西南百年不遇的大旱，2010年夏季的各地暴雨等等，极端气候现象频繁爆发。而在应对每次极端天气现象时都会暴露出城市在应急、建设、管理等方面的缺陷，如何改善与弥补这些缺陷？如何应对更加频繁、更加无常、更加难以预测和更加极端的天气现象？这是城市建设与城市管理中应该加强思考与着手解决的严峻问题，勿再临阵磨枪以应对城市内涝。

（2）地貌条件。

地貌是地表外貌各种形态如山地、高原、丘陵、平原、盆地等的总称，是内、外营力地质作用在地表的综合反映。它是地理环境中的一个基本因素，是城市建设发展的基盆^［2］，它以形态起伏、物质组成、动态演变过程来影响地理环境的其他要素以及人类的生产和生活。

影响城市内涝的地貌条件主要包括:城市所处的地貌部位、形态起伏高低、坡度与坡向等因素。以中国的城市分布来说，绝大部分城市分布于平原、河谷、山间盆地等海拔较低地形平坦的地貌部位，这些地带也是易于受到洪涝灾害威胁的区域。据统计，我国有100多座大中城市的高程在江河洪水位以下，这里集中着全国50%的人口及70%的工农业总产值^［2］。地形的高低起伏、坡度与坡向等对降雨的形成、降雨量的大小、径流的汇集与雨水下渗等具有重要影响，如迎风坡地易形成地形雨，且地形越高形成的降雨量越大，山坡越陡，雨水填洼、截留及下渗量越小，形成的径流量就越大，流速越快，易导致山洪爆发；平原地区汇水面积大，地形高差小，在短时间的暴雨或强降雨过程中，易形成大的径流量，但下泄速度慢，导致洪涝泛滥成灾。因此，地貌条件是其形成城市内涝的重要因素。

1.2　人为因素

（1）人工硬化地貌增大径流量，减少下渗量。

截留、蒸发、填洼、下渗是影响产流的主要因素。降水经截留、满足下渗、填洼和蒸发之后，汇入河道形成径流。随着流域从自然景观向城市景观的转化，土地利用性质改变，绿地等透水地面减少，建筑物增多，大量人工硬化地貌如各种硬化路面、屋面等不透水下垫面出现，阻断了雨水渗入地下的通道，改变了地面径流形成条件，导致地表层的保水、渗水机能下降，填洼、下渗等滞水量减少，使同等降雨强度下的地表径流增加，汇流时间缩短，流量增大，如表1所示^［2］，并且这种变化随着城市化的发展和不透水面积率的增大而增大，从而给城市排水系统造成巨大压力，这是产生城市内涝的重要人为原因。

表1　城市化前后产流因素变化

Table 1　The changes of runoff producing factors before and after urbanization

（2）城市建设，人水争地。

城市中的河、湖、塘、池、洼地等水体，是天然的雨水调蓄场所，对缓蓄调洪起重大作用。但在城市建设过程中，大量存在填洼建房，侵占行洪河滩，盖河修路，对河道进行裁弯取直以及人工渠道化等行为，造成的后果是:①使天然调蓄场所萎缩；②裁弯取直，减少了河槽蓄水量，使河道行洪调蓄的能力降低；③护砌沟道减少雨水下渗量等。因此，城市建设不但减少下渗量，而且争占了本来是水栖身地的区域，这样，洪水一来，无处安身只能四处肆虐，最终难以控制以致灾。侵占蓄水区域是产生城市内涝的关键原因所在。

（3）其他因素。

造成城市内涝的其他因素:

1）决策者们的治水思路:雨水即污水、洪水，尽快将雨洪水排除^［1］；

2）开山毁林建房产，造成水土严重流失，一方面降低了地表蓄水能力^［3］，另一方面，泥沙淤积，降低湖库的有效调蓄容积，抬高河床，顶托下泻洪水，造成洪水泛滥；

3）大量开采地下水以及大面积硬化地面阻滞地下水的补给，导致地下水位下降、地面沉陷等，增加洼地积水点，使内涝灾害加剧；

4）城市化建设，改变了城市水文气象条件，形成了城市热岛和城市雨岛，使城区遭遇稀遇暴雨的几率增大，以济南为例，根据建国后50年实测资料，雨量＞100mm的暴雨，暴雨中心在济南市区及近郊的占小清河全流域暴雨次数的65%左右^［4］。

2.增强雨水调蓄利用，抑制城市内涝措施

2.1　雨水调蓄利用措施

（1）规划出水的栖息地，充分利用湖泊洼地调蓄雨洪水。

人水争地的矛盾必须解决，这是根本办法，不解决这个问题城市内涝问题不会从根本上好转或解决。解决的办法就是规划留出水的栖息地，滞留调蓄雨洪水。

根据城市地势走向、地貌及河流、湖泊等水文特性，将城市自然和人工水体的空间布局进行合理规划与布局，通过天然湖泊、洼地、坑塘、河流、沟渠结合开挖人工湖泊，建设人工水体，实施分区排水与滞蓄调洪，调控雨洪径流，对城市科学合理的调度洪水、减轻洪涝损失，抑制内涝起关键作用。

应充分发挥河道、湖泊、洼地的排水与调蓄功能，及时清淤、疏浚城区内的排洪沟道，拆除违章建筑，整治违章侵占行洪河滩行为，保护河道的生态功能，坚决禁止填洼造地，根据排蓄规划，选择滞洪区、低洼地做蓄水景观，建设与保护蓄水区域。

（2）构筑人工蓄水池，加强雨洪水调蓄。

在校园、机关、工厂、住宅楼之间的空地部位，可以设置地上或地下多功能蓄水池——具有调节雨水排放、滞洪、防洪与蓄水利用多重功能的蓄水池。可将雨水通过过滤或简单的预处理之后汇入蓄水池，蓄水池在高强度降水蓄满后，按设计确定的容许量将雨水排出，直到蓄水利用水位之后停止排放。剩下的蓄存雨水可用来庭院洒水、浇灌花草等杂用。

（3）推广雨水渗透技术，发挥地下水库调蓄功能。

地下空隙是城市最大的储水调蓄库，应强化入渗减少硬化，发挥“土壤水库”的调蓄功能。通过推广雨水渗透技术:①它能有效促进雨水、地表水、土壤水及地下水之间的“四水”转化，维持城市水循环系统的平衡；②可削减洪峰，提高城市防洪防涝标准，减轻或抑制城市内涝；③可补给地下水，抬高地下水位，提高供水保证率；④增大地下水静水压力，防止地面塌陷。

适于调蓄城市雨洪水的雨水渗透技术主要有以下几种类型:

1）铺设生态型环保透水渗透路面。

生态型环保透水渗透性路面是满足停车场、住宅区域内道路等土地利用用途要求的前提下，用透水性沥青混凝土、透水性地砖等有透水性空隙的材料施工，将雨水渗透到地下的设施。它们可用于停车场、交通较少的道路及人行道，自行车道、公共广场、特别适用于居民小区的房舍周边、庭院和街巷的地面。

2）下凹式绿地。

绿地是一种天然的渗透设施，下凹式绿地是在绿地建设时，使绿地高程低于周围地面一定的高程，以利于周边的雨水径流的汇入。在一定程度上弥补降水和渗透的不均衡性，截留和净化雨水中的一些污染物质，并对减缓径流洪峰，起到调蓄作用。叶水根等^［5］（2001年）对在设计暴雨条件下下凹式绿地的蓄渗、减洪效果的计算结果表明，在1倍汇水而积的情况下，对于20年、50年和100年一遇的暴雨，下凹式绿地的降雨拦蓄、减峰效果较为明显。可见，合理降低绿地高程能够取得调蓄径流的效果。

3）铺设渗透排水管。

渗透排水管是在管壁处设置渗透孔或者用有孔材料制成，其周围用碎石覆盖，将聚集的雨水渗透到地下的设施。渗透管的管径和坡度由渗透设施的设计渗透量、土壤渗透特性和地形等决定。渗透排水管的材质常为混凝土多孔管、硬质塑料多孔管等，其断面形状可以制成圆形或椭圆形，由敷设场所决定。

2.2　国内外成功案例

德、日、美等许多国家已认识到雨水对城市的重要性，制定生态型治水方案，变雨水的单纯排放为限制雨水的直接排放与流失，要求或鼓励雨水的截流、贮存、利用或回灌地下，以削减洪峰，抑制洪涝灾害，改善城市水环境与生态环境。

（1）德国。

德国在抑制城市内涝，增大雨水利用、推行生态治水等方面有许多值得借鉴的地方。①建设地表蓄水工程。德国许多城市将雨水的输送和储蓄与城市景观建设、环境改善融为一体，既有效利用了雨水资源，减轻了排水和处理系统的压力，也缓解了水涝的发生^［6］。②建设地下调蓄库。以德国汉堡为例，该城市建设了容量很大的地下调蓄库，既保证汛期很强的调度水量能力。又可实现雨水的合理利用^［7］。③增大雨水渗透量。提高城市绿化率，大量铺设透水地面，推广“洼地—渗渠系统”等，以此增大雨水渗透量，减少雨水径流，并作为提高城市地下水位的重要生态建设工程，使城市水文生态系统形成良性循环。

（2）日本。

日本是一个多雨的岛国，洪灾曾是其主要自然灾害之一^［6］，为削减洪峰流量，减少洪涝灾害，并利用雨水补充涵养地下水、恢复河川基流，日本于1963年开始兴建滞洪和储蓄雨水的蓄洪池，日本政府规定:在城市中新开发土地，每公顷土地应附设500m³的雨洪调蓄池。在城市中广泛利用公共场所，甚至住宅院落、地下室、地下隧洞等一切可利用的空间调蓄雨洪，防止城市内涝灾害^［7］。因此，日本许多地方开展各具特色的雨洪控制与利用主题活动，如20世纪80年代，建设省开始推行雨水储留渗透计划；千叶县以“家乡的河川、典型的河川”为主题，设计由湿地、跑步道、草坪广场和游戏广场等雨水可渗入设施组成的多功能调蓄广场；琦玉县建设集景观池、公园、底层架空式商品批发中心等多功能的调蓄池，它的储蓄量达70万m³，面积为316万m²，调蓄高度为2.9m；大阪市在远离城市的山区，修建了许多大小不等的蓄水池，用来收集从山上流下的雨水，在市内设立了数个大型雨水贮留设施，在降雨时收集雨水，在降雨过后下水道压力不大的时候进行排放，不少大阪家庭购买小型雨水贮留器，以增加雨水贮留设施来缓解排水压力，等等。

（3）中国江西赣州。

赣州市地处赣南，依水而生，三面环水；并且，降雨天数多，强度大，年均降雨量1100mm左右。因此，不论它所处的地貌条件还是气候因素，都属于易遭受涝灾的区域，并自唐末建城以来就常为内涝所困。但现今当中国许多城市面临“小雨成溪，大雨成河”的内涝困局时^［8］，它的老城区却经受住了1998年的特大洪灾考验，经受住了2010年南方多暴雨、强暴雨的考验，所有这些都得益于900多年前古人留下来的排蓄系统。

北宋“都水监丞”刘彝“善治水”，主持规划并修建了赣州城区的雨洪排蓄系统。首先，建排水系统。根据街道布局和地形特点，利用城市地形的高低差，借助自然流向，采取分区排水的原则，建成了两个排水干道系统——福寿沟^［8］，福寿沟断面宽约90cm，高180cm，沟顶用砖石垒盖，纵横遍布城市各个角落。其次，排蓄结合。将福寿沟与整个城内的水塘连通起来，暴雨来时可调节流量，减少积水与下水道溢流，对避免城市内涝，发挥着重要的调蓄作用。

3.结　语

伴随城市化的快速发展，城市内涝问题考验着城市的建设与管理水平。尽管气象条件、城市所处地貌条件以及排水标准过低等是导致城市内涝的重要原因，但不是主导因素，国内外的诸多成功案例证明，人为因素才是关键因素。抑制城市内涝，应改变传统的以排为主的做法，要按照水体的运行规律，给水留有足够的栖息空间，将城市中自然水体与人工水体进行合理有序的规划组合，推广渗透系统，做到排与蓄的有效结合，这是抑制城市内涝，促进雨水利用，实现人水和谐的长效防范机制。

（中译英:陈淑芬，付恒阳检）

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［7］Admin城市排水系统规划与建设的国际经验［N］.水处理设备网，2010－7－13

Admin.The international experience of drainage system planning and construction in city［N］.http://www.wateruu.com/2010/0713/60333.html

［8］段长征.宋代“福寿沟”使江西赣州千年遇洪不涝［N］.中国新闻网，2010－7－17

Duan Chang－zheng.The Ditch of FU Shou in Sung－Dynasty makes Jingxi Ganzhou notbe waterlogged over one thousand years［N］.http://www.chinanews.com.cn/gn/2010/07-17/2408024.shtml

【注释】

[1]基金项目:山东省重大专项（2005GG21006001），山东省资源节约型社会科技支撑体系建设专项计划项目（2008JY01）