基于歷史內(nèi)澇調(diào)查的深圳市海綿城市建設(shè)策略
改革開放以來(lái),深圳市在經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市建設(shè)等方面取得了巨大成就。但由于城市化速度過(guò)快、原特區(qū)內(nèi)外發(fā)展差異等因素,城市水問(wèn)題卻日趨嚴(yán)重,其中城市內(nèi)澇災(zāi)害尤為突出。2014年“3·30”、“5·11”、“5·20”三場(chǎng)大雨造成深圳市各區(qū)普遍發(fā)生不同程度的內(nèi)澇,局部區(qū)域積水嚴(yán)重,給人民生產(chǎn)生活造成較大影響。海綿城市建設(shè)通過(guò)對(duì)雨水“滲、滯、蓄、凈、用、排”等方式的處理,在系統(tǒng)層面、全過(guò)程對(duì)雨水徑流進(jìn)行管控,使城市具有吸水、持水、釋水的水力特性。筆者通過(guò)對(duì)深圳市歷史內(nèi)澇點(diǎn)的調(diào)查與成因分析,構(gòu)建具有針對(duì)性的海綿城市建設(shè)體系和策略,以期統(tǒng)籌解決城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。
1 深圳市概況
深圳市位于廣東省南部沿海,境內(nèi)河流眾多、水系短小,根據(jù)水系及地形特點(diǎn)分為9大流域:深圳河流域、深圳灣流域、珠江口流域、茅洲河流域、觀瀾河流域、龍崗河流域、坪山河流域、大鵬灣流域和大亞灣流域。
深圳市降雨豐沛,多年平均降雨量為1837mm。降雨量時(shí)空分布不均勻,汛期占全年的84.8%,且東部地區(qū)降雨量(超過(guò)2000mm)大于西部(約為1700mm)。產(chǎn)流量較大,多年平均年徑流深為981mm,綜合徑流系數(shù)達(dá)0.53。
2 歷史內(nèi)澇調(diào)查
2.1 總體情況
內(nèi)澇災(zāi)害標(biāo)準(zhǔn)是確定一個(gè)積水點(diǎn)是否構(gòu)成內(nèi)澇災(zāi)害的判斷依據(jù)。根據(jù)2014版《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50014—2006)、《深圳市排水(雨水)防澇綜合規(guī)劃》及深圳市本地實(shí)際,從積水深度、范圍和積水時(shí)間三個(gè)方面明確內(nèi)澇災(zāi)害的標(biāo)準(zhǔn),即道路積水時(shí)間>30min,積水深度>15cm;下凹橋區(qū)積水時(shí)間>30min,積水深度>27cm。
本次歷史內(nèi)澇調(diào)查以深圳市具有多年記錄的易澇區(qū)、重要積水點(diǎn)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù),并重點(diǎn)參考2014年三場(chǎng)大雨形成的內(nèi)澇點(diǎn),同時(shí)按照流域、行政區(qū)劃、內(nèi)澇成因等要素對(duì)內(nèi)澇點(diǎn)進(jìn)行分區(qū)和分類。根據(jù)以上內(nèi)澇災(zāi)害標(biāo)準(zhǔn),深圳市共有內(nèi)澇點(diǎn)446處,最大內(nèi)澇面積為50×104 m2,最大內(nèi)澇深度為2.5 m,最大內(nèi)澇持續(xù)時(shí)間為4 h。
2.2 內(nèi)澇點(diǎn)分區(qū)分類
對(duì)內(nèi)澇點(diǎn)發(fā)生的行政區(qū)位進(jìn)行分析,原特區(qū)內(nèi)(福田區(qū)、羅湖區(qū)、南山區(qū)、鹽田區(qū))的內(nèi)澇點(diǎn)較少,共有77個(gè)(4個(gè)區(qū)分別為18、28、16、15個(gè)),占內(nèi)澇點(diǎn)總數(shù)的17.3%;內(nèi)澇點(diǎn)主要集中在原特區(qū)外的六個(gè)行政區(qū)(寶安區(qū)、龍崗區(qū)、光明新區(qū)、龍華新區(qū)、坪山新區(qū)、大鵬新區(qū)),共有369個(gè)(6個(gè)區(qū)分別為107、80、26、69、33、54個(gè)),占內(nèi)澇點(diǎn)總數(shù)的82.7%。原特區(qū)內(nèi)外的內(nèi)澇點(diǎn)數(shù)量差異較大,與兩者長(zhǎng)期差異化的發(fā)展和建設(shè)有較大的關(guān)系。
對(duì)內(nèi)澇點(diǎn)發(fā)生的流域區(qū)位進(jìn)行分析,見圖1。
圖1 深圳市各流域的內(nèi)澇點(diǎn)數(shù)量與管網(wǎng)覆蓋率
由圖1可知,內(nèi)澇點(diǎn)主要集中在觀瀾河、珠江口和茅洲河流域。將各流域的內(nèi)澇點(diǎn)數(shù)量與雨水管網(wǎng)覆蓋率進(jìn)行對(duì)比分析,可以看出,管網(wǎng)覆蓋率高的流域,其內(nèi)澇點(diǎn)數(shù)量相對(duì)較少;而內(nèi)澇點(diǎn)較多的流域,其管網(wǎng)覆蓋率也相對(duì)較低。雨水管網(wǎng)的覆蓋度與內(nèi)澇的發(fā)生有著較大的相關(guān)性,雨水管網(wǎng)的完善程度是影響區(qū)域內(nèi)澇發(fā)生的重要因素之一。
根據(jù)產(chǎn)生的原因?qū)?nèi)澇點(diǎn)進(jìn)行分類,見圖2。由于管網(wǎng)老舊、管徑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低,導(dǎo)致排水能力不足而產(chǎn)生的內(nèi)澇點(diǎn)共149個(gè),占總數(shù)的33%,主要集中在原特區(qū)外;其次是地勢(shì)低洼導(dǎo)致排水不暢而產(chǎn)生的內(nèi)澇點(diǎn),共85個(gè),主要集中在一些城中村及部分地勢(shì)低洼的道路。其余原因還包括洪潮頂托造成雨水倒灌、周邊山體截洪溝不完善導(dǎo)致山洪直接匯入市政雨水管網(wǎng)而造成管網(wǎng)溢流等。管網(wǎng)或雨水箅子堵塞、道路場(chǎng)地施工造成管網(wǎng)改線等管理因素引起的內(nèi)澇也占有一定比例,需引起重視。
圖2 內(nèi)澇產(chǎn)生原因分類
3 成因分析
通過(guò)對(duì)深圳市歷史內(nèi)澇點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及分區(qū)分類分析,認(rèn)為深圳市內(nèi)澇成因主要有以下幾方面:
① 深圳市降雨事件多以短歷時(shí)、高強(qiáng)度為特征,峰值出現(xiàn)時(shí)間早。如圖3所示,深圳市降雨雨型的雨峰系數(shù)約為0.35,為前峰型降雨,雨峰持續(xù)時(shí)間較短,為15~25 min。此類雨型會(huì)導(dǎo)致城市雨水管網(wǎng)瞬時(shí)峰值流量大,極易造成管網(wǎng)的滿流和溢流。同時(shí)深圳大部分河道屬于山溪性河道,河床縱比降較大,且流程短,河道水位瞬時(shí)高,易形成內(nèi)澇災(zāi)害。
圖3 深圳市2~10年重現(xiàn)期雨型分配比例示意
近年來(lái)隨著氣候的變化,局地極端暴雨的現(xiàn)象頻發(fā)。以深圳市2014年“5·11”暴雨為例,全市平均最大24h降雨量為233.1mm,約為20年一遇,其中龍華站為暴雨中心點(diǎn),最大24h降雨量為458mm,約為125年一遇。特大暴雨引發(fā)的城市內(nèi)澇災(zāi)害出現(xiàn)的頻次越來(lái)越高。
② 深圳市濱海岸線長(zhǎng)度約為230km,受潮水位頂托而造成的城市內(nèi)澇情況較多。深圳河流域、深圳灣流域、珠江口流域、大亞灣流域、大鵬灣流域均受潮位影響,其中以珠江口流域最為嚴(yán)重。根據(jù)深圳市赤灣站和舢板洲站的統(tǒng)計(jì),珠江口流域多年平均最高潮位為2.28m,現(xiàn)狀城市地面高程在1.5~4.5m之間,城市管道排水及洪水排泄不同程度受到潮水位的影響。當(dāng)暴雨與相對(duì)高潮水位遭遇時(shí),增加了洪澇災(zāi)害發(fā)生的頻率。
③ 雨水管網(wǎng)的建設(shè)滯后于城市發(fā)展,標(biāo)準(zhǔn)偏低。深圳自特區(qū)成立以來(lái),城市規(guī)模不斷擴(kuò)張,建成區(qū)面積從1990年的120km2增至2014年的1024km2,增長(zhǎng)了近10倍。城市開發(fā)建設(shè)導(dǎo)致下墊面類型改變,滯、蓄空間減少,不透水地面面積增大,直接表現(xiàn)為地表徑流系數(shù)的大幅度增加,如圖4所示,從1980年到2015年,深圳市徑流系數(shù)增加了32%,導(dǎo)致地表徑流和洪峰流量增大。深圳市快速的城市發(fā)展,導(dǎo)致市政設(shè)施的建設(shè)無(wú)法跟上城市擴(kuò)張,尤其在原特區(qū)外,建成區(qū)雨水管網(wǎng)的覆蓋率僅為3.0~4.0 km/km2,仍處于較低水平。
圖4 深圳市徑流系數(shù)的年際變化
雨水管道設(shè)計(jì)重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)是雨水管建設(shè)的重要標(biāo)準(zhǔn),隨著國(guó)家排水管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的提升,深圳市也進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整,并一直以來(lái)執(zhí)行國(guó)標(biāo)的高值,如表1所示。但深圳市2007年之前建設(shè)的排水管道標(biāo)準(zhǔn),特別是原特區(qū)外(寶安區(qū)、龍崗區(qū))作為“一般地區(qū)”,排水管網(wǎng)統(tǒng)一按1年一遇設(shè)計(jì),已不能滿足國(guó)家最新標(biāo)準(zhǔn)和區(qū)域排水需求,是部分舊城區(qū)排水管道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低而引發(fā)內(nèi)澇的重要原因。
表1 歷年來(lái)深圳市排水管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比
④ 城市規(guī)劃對(duì)于雨水徑流的管控較弱,缺乏可持續(xù)的雨水綜合管理。目前城市規(guī)劃中對(duì)雨水的管控仍集中在傳統(tǒng)的雨水工程規(guī)劃、防洪規(guī)劃、水系規(guī)劃等專項(xiàng)規(guī)劃中,忽視了雨水徑流全過(guò)程中與之相關(guān)的城市豎向規(guī)劃、綠地規(guī)劃、道路規(guī)劃、景觀規(guī)劃等,這些規(guī)劃在構(gòu)建全過(guò)程的雨水管控中占據(jù)著重要位置。雖然深圳市于2004年在全國(guó)率先引入并推行低影響開發(fā)模式,但實(shí)施范圍較小,大部分規(guī)劃中對(duì)雨水的處理仍采取快速排除的方式,對(duì)低影響開發(fā)、可持續(xù)排水等理念的落實(shí)不足。
⑤ 日常管理維護(hù)不足,對(duì)城市排水管理的薄弱是造成城市內(nèi)澇的一個(gè)重要原因。2010年,深圳特區(qū)一體化方案獲國(guó)務(wù)院批準(zhǔn),深圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)范圍擴(kuò)大近5倍,引發(fā)了寶安、龍崗兩區(qū)由“關(guān)外”變?yōu)?/span>“特區(qū)”之后的新一輪建設(shè)高潮。同時(shí),軌道交通二期工程和城市更新項(xiàng)目的全面展開,城區(qū)內(nèi)大量施工場(chǎng)地的余泥渣土、泥漿偷排等行為引發(fā)管道堵塞,嚴(yán)重破壞了排水管道的排水能力和防洪能力。
4 深圳海綿城市建設(shè)
基于深圳市歷史內(nèi)澇成因分析,構(gòu)建深圳市海綿城市建設(shè)策略如下:
① 因地制宜制定目標(biāo),明確控制指標(biāo)
《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行)》對(duì)我國(guó)近200個(gè)城市多年日降雨量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,得到各城市年徑流總量控制率及對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)降雨量值,并將大陸地區(qū)分為五個(gè)分區(qū),深圳市屬于Ⅴ區(qū),年徑流總量控制率為60%~85%?紤]到深圳市年降雨總量超過(guò)1800mm、臺(tái)風(fēng)暴雨場(chǎng)次較多、降雨量不均衡等因素,結(jié)合深圳市建筑密度等現(xiàn)狀特點(diǎn),根據(jù)示范工程監(jiān)測(cè)評(píng)估的結(jié)果,綜合確定深圳市年徑流總量控制率不低于70%,對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)降雨量為25mm,即要實(shí)現(xiàn)70%年徑流總量控制率的目標(biāo),海綿城市各項(xiàng)設(shè)施需容納單位面積用地上不低于25 mm的降雨量。
在總體目標(biāo)的指導(dǎo)下,量化具體的控制指標(biāo)。在建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí),通過(guò)對(duì)下沉式綠地建設(shè)比例、綠色屋頂覆蓋比例、不透水下墊面徑流控制比例以及人行道、停車場(chǎng)、廣場(chǎng)透水鋪裝比例等4個(gè)指標(biāo)的控制,削減城市地表徑流和峰值流量,體現(xiàn)海綿城市的“滲、蓄、滯、凈、用、排”建設(shè)程度。
表2 建設(shè)項(xiàng)目低影響開發(fā)控制指標(biāo)推薦值
② 規(guī)劃引領(lǐng)細(xì)則,加強(qiáng)各規(guī)劃的管控和銜接
充分發(fā)揮城市規(guī)劃的先導(dǎo)作用,在總體規(guī)劃、詳細(xì)規(guī)劃及其他專項(xiàng)規(guī)劃編制過(guò)程中融入低影響開發(fā)理念,在規(guī)劃層面統(tǒng)籌解決海綿城市建設(shè)涉及的各項(xiàng)控制指標(biāo)、設(shè)施布局、設(shè)計(jì)要求等內(nèi)容,全面落實(shí)海綿城市建設(shè)。
城市總體規(guī)劃應(yīng)編制基于海綿城市—低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建的有關(guān)專題研究,明確城市低影響開發(fā)策略、原則與目標(biāo)要求,并在市政、生態(tài)環(huán)境等相關(guān)專業(yè)規(guī)劃中協(xié)調(diào)落實(shí)海綿城市建設(shè)要求,落實(shí)低影響開發(fā)的編制要點(diǎn)。
城市詳細(xì)規(guī)劃應(yīng)落實(shí)上層次規(guī)劃確定的低影響開發(fā)徑流總量控制目標(biāo)、徑流污染控制目標(biāo)和雨水資源化利用目標(biāo),并結(jié)合用地功能和布局,制定具體的地塊綜合徑流系數(shù)目標(biāo),細(xì)化確定可滲透面積比例、綠色屋頂比例、下沉式綠地比例、不透水下墊面徑流控制比例等控制指標(biāo),因地制宜地配套建設(shè)雨水滯、滲、蓄、用收集利用等設(shè)施。
豎向、水系、綠地、排水、道路、生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及市政基礎(chǔ)設(shè)施等其他專項(xiàng)規(guī)劃應(yīng)當(dāng)與海綿城市建設(shè)的相關(guān)目標(biāo)、指標(biāo)進(jìn)行對(duì)接,按照低影響開發(fā)的指引要求進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì),落實(shí)和布局與之相關(guān)的低影響開發(fā)設(shè)施。
③ 合理銜接城市內(nèi)河與外部水系
海綿城市建設(shè)中一項(xiàng)重要內(nèi)容是要處理好城市排水設(shè)施、城市內(nèi)河以及外部水系之間的關(guān)系,即在城市排水管網(wǎng)與內(nèi)澇設(shè)施的規(guī)劃設(shè)計(jì)或水力模型搭建過(guò)程中采用的重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn),需要與河道水位、潮位進(jìn)行合理銜接,以保障排水通暢。深圳市內(nèi)澇設(shè)施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與防洪潮標(biāo)準(zhǔn)銜接如下:a.非感潮河段地區(qū)采用同頻率銜接,即50年一遇降雨遭遇河道50年一遇防洪水位設(shè)計(jì)內(nèi)澇防治設(shè)施;感潮河段地區(qū)采用不同頻率銜接,即50年一遇降雨遭遇20年一遇潮位設(shè)計(jì)內(nèi)澇防治設(shè)施。b.對(duì)于部分河道防洪標(biāo)準(zhǔn)較低區(qū)域,采用20年一遇降雨遭遇20年一遇洪水位(或20年一遇潮水位)設(shè)計(jì)內(nèi)澇防治設(shè)施。
④ 工程建設(shè)與管理并重,完善城市排水系統(tǒng)
雨水管網(wǎng)是城市雨水綜合管控的重要組成部分,是妥善處置年徑流總量控制率之外部分(深圳即為30%的年徑流總量)地表徑流的關(guān)鍵設(shè)施和手段。完善城市排水系統(tǒng)對(duì)解決城市內(nèi)澇至關(guān)重要。
結(jié)合城市更新、道路新改建等項(xiàng)目,逐步對(duì)不滿足標(biāo)準(zhǔn)的雨水管網(wǎng)進(jìn)行改造,提升管網(wǎng)的排水能力及管網(wǎng)覆蓋率。同時(shí),加強(qiáng)對(duì)雨水管網(wǎng)的日常維護(hù)和施工場(chǎng)地監(jiān)管,杜絕泥漿偷排現(xiàn)象,以保持雨水管網(wǎng)良好的運(yùn)行狀況。
⑤ 建立應(yīng)急機(jī)制,減輕超標(biāo)暴雨災(zāi)害損失
對(duì)于發(fā)生超過(guò)城市排水設(shè)施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的局地暴雨,應(yīng)以人為本,在保證城市運(yùn)轉(zhuǎn)正常以及人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全的目標(biāo)下,制定完善城市排水與暴雨內(nèi)澇防范應(yīng)急預(yù)案,明確預(yù)警等級(jí)及相應(yīng)的處置程序和措施,健全應(yīng)急處置的技防、物防、人防措施,有效應(yīng)對(duì)超標(biāo)暴雨。
重視對(duì)排水防澇突發(fā)事件的宣傳、培訓(xùn)與演練。加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)人員日常應(yīng)急培訓(xùn)、重要目標(biāo)工作人員的應(yīng)急培訓(xùn)和管理,從實(shí)戰(zhàn)角度出發(fā),切實(shí)提高應(yīng)急處置能力。
5 結(jié)語(yǔ)
隨著極端氣候發(fā)生的頻率增加以及城市不斷擴(kuò)張,城市內(nèi)澇災(zāi)害的防治成為一個(gè)長(zhǎng)期、復(fù)雜且艱巨的系統(tǒng)工程,深圳市的內(nèi)澇問(wèn)題在南方濱海和快速發(fā)展轉(zhuǎn)型的城市中具有一定的典型性。海綿城市理念的提出,為城市內(nèi)澇問(wèn)題提供了一個(gè)有效可行的解決方案。
海綿城市建設(shè)在國(guó)內(nèi)仍處于起步和探索階段,隨著全國(guó)首批16個(gè)海綿城市建設(shè)試點(diǎn)城市的確定,海綿城市建設(shè)將在全國(guó)范圍內(nèi)鋪開。在試點(diǎn)建設(shè)過(guò)程中,對(duì)于目標(biāo)和指標(biāo)制定、示范項(xiàng)目選取、機(jī)制體制建設(shè)等方面必須結(jié)合本地實(shí)際需求和自然特征,因地制宜地建設(shè)“自然積存、自然滲透、自然凈化”的海綿城市。
(本文發(fā)表于《中國(guó)給水排水》雜志2015年第23期“城市雨水管理”欄目。作者為深圳市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司張亮、俞露、任心欣;深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)院孫翔)
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