葉曉東，馮國(guó)光

(寧波市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，浙江寧波 315040)

寧波市中心城排水(雨水)防澇體系相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析

葉曉東，馮國(guó)光

(寧波市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，浙江寧波 315040)

城市內(nèi)澇防治是系統(tǒng)性工程，明確相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)是內(nèi)澇防治工程推進(jìn)的基礎(chǔ)。系統(tǒng)地對(duì)寧波市中心城雨水排放進(jìn)行了系統(tǒng)的梳理，明確了流域排澇標(biāo)準(zhǔn)、雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期和城鎮(zhèn)內(nèi)澇防治設(shè)計(jì)重現(xiàn)期，提出了各系統(tǒng)的邊界條件、城市低洼地段確定標(biāo)準(zhǔn)和綜合徑流系統(tǒng)控制目標(biāo)。

排水;內(nèi)澇防治;標(biāo)準(zhǔn);寧波市中心城

0 前言

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)多個(gè)城市發(fā)生了不同程度的內(nèi)澇災(zāi)害，城市積水嚴(yán)重，對(duì)城市運(yùn)行和人民群眾生產(chǎn)生活造成了很大的影響。寧波市中心城同樣遭受了較大的沖擊，2012年“海葵”臺(tái)風(fēng)和2013年“菲特”臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的強(qiáng)降雨造成城區(qū)內(nèi)河、三江水位持續(xù)居高不下，中心城區(qū)出現(xiàn)了大面積、長(zhǎng)時(shí)間的積水。尤其是2013年“菲特”臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的強(qiáng)降雨，導(dǎo)致城區(qū)交通癱瘓，大量居民住宅進(jìn)水，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

為有效解決當(dāng)前影響較大的嚴(yán)重積水內(nèi)澇問題，避免因暴雨內(nèi)澇造成人員傷亡和重大財(cái)產(chǎn)損失，國(guó)務(wù)院辦公廳下發(fā)了《關(guān)于做好城市排水防澇設(shè)施建設(shè)工作的通知》(國(guó)辦發(fā)［2013］23號(hào))，《通知》對(duì)城市排水防澇設(shè)施的規(guī)劃建設(shè)提出了明確的要求:力爭(zhēng)用5 a時(shí)間完成排水管網(wǎng)的雨污分流改造，用10 a左右的時(shí)間，建成較為完善的城市排水防澇工程體系。

城市內(nèi)澇防治是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，且涉及部門較多，需要對(duì)寧波市中心城排水(雨水)防澇體系進(jìn)行系統(tǒng)梳理，明確標(biāo)準(zhǔn)，并統(tǒng)籌各項(xiàng)建設(shè)。

1 中心城雨水排放［1-3］

從降雨到徑流產(chǎn)生再最終排入東海，寧波中心城雨水排放涉及三個(gè)系統(tǒng)，分別為城市排水(雨水)系統(tǒng)、城市排澇系統(tǒng)和城市防洪系統(tǒng)。

城市排水(雨水)系統(tǒng)屬于建筑科學(xué)下的市政工程分支領(lǐng)域，主要是將雨水收集后排至河道;城市排澇系統(tǒng)和城市防洪系統(tǒng)，屬于水利科學(xué)研究領(lǐng)域，排澇主要是將城市的澇水盡快排出，防洪則是將江河洪水抵擋在城市之外。

1.1 城市排水(雨水)系統(tǒng)

城市排水(雨水)系統(tǒng)一般針對(duì)小區(qū)域范圍的短歷時(shí)強(qiáng)降雨(2 min、5 min、…180 min等)，主要研究對(duì)象是城市雨水管網(wǎng)布局等內(nèi)容，目的是將地面雨水快速排至受納水體，不在地面產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)間積水。寧波中心城排水(雨水)有重力流排放和泵站強(qiáng)排兩類排放模式。

重力流排放(直排):是指結(jié)合中心城河網(wǎng)密布的特點(diǎn)，雨水通過(guò)管道先就近排入內(nèi)河，再通過(guò)內(nèi)河排入三江或排海。中心城絕大部分區(qū)域采用此類模式。直排雨水管道長(zhǎng)度一般幾百米，服務(wù)周邊幾公頃用地，形成獨(dú)立的排水(雨水)系統(tǒng)。直排區(qū)域由成千上萬(wàn)個(gè)小系統(tǒng)組成。

泵站強(qiáng)排(強(qiáng)排):部分沿江區(qū)域和下穿道路采用強(qiáng)排方式。部分沿江區(qū)域主要由于河網(wǎng)稀疏，雨水難以通過(guò)重力流直接排江或受外江水位、潮位影響直接排放困難，管道收集后通過(guò)泵站提升后排江，主要位于是三江口核心區(qū);下穿道路由于路面標(biāo)高較低，難以通過(guò)重力流直排入河，采用泵站提升后排入內(nèi)河。

1.2 城市排澇系統(tǒng)

城市排澇系統(tǒng)主要為河道、水閘、排澇泵站等排水(雨水)系統(tǒng)之外的排除城市澇水的水利工程，主要針對(duì)長(zhǎng)歷時(shí)降雨(1 d雨量、3 d雨量等)。在降雨導(dǎo)致內(nèi)河水位超過(guò)警戒水位后，打開沿江閘門排水或外江高潮位、高水位時(shí)啟動(dòng)泵站排水，降低內(nèi)河水位，容納雨水排入。另一方面，在臺(tái)風(fēng)或強(qiáng)降雨來(lái)臨前，通過(guò)降低內(nèi)河水位以增加內(nèi)河調(diào)蓄能力，提升城市調(diào)蓄空間，提高城市排澇能力。

1.3 城市防洪系統(tǒng)

城市防洪針對(duì)的是江河流域范圍內(nèi)(大區(qū)域)的長(zhǎng)歷時(shí)降雨，重點(diǎn)是流域的洪水進(jìn)入城市后，快速泄至區(qū)外。在寧波城區(qū)，泄洪的主要通道為奉化江、姚江和甬江，均屬于甬江流域，除市區(qū)外，還承接奉化、余姚來(lái)水，最終通過(guò)甬江匯入東海。

2 相關(guān)規(guī)范解讀

與排水(雨水)防澇體系相關(guān)的規(guī)范主要為《防洪設(shè)計(jì)規(guī)范，2012》(以下簡(jiǎn)稱《防洪規(guī)范》)和《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50014-2006，2014版)》(以下簡(jiǎn)稱《排水規(guī)范，2014版》)。

2.1 《防洪規(guī)范》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

《防洪規(guī)范》按防洪工程的等別劃分等級(jí)，再根據(jù)不同的防洪工程設(shè)計(jì)等別選擇不同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。防洪工程等別根據(jù)防洪保護(hù)對(duì)象社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位的重要程度和人口數(shù)量劃分為四等，見表1。

表1 城市防洪工程等別

根據(jù)城市防洪工程等別、災(zāi)害類型，城市防洪工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)見表2。澇水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)所指的暴雨重現(xiàn)期針對(duì)的是長(zhǎng)歷時(shí)降雨(1 d雨量、3 d雨量等)。

表2 城市防洪工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

2.2 《排水規(guī)范,2014版》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

《排水規(guī)范，2014版》適用于新建、擴(kuò)建和改建的城鎮(zhèn)、工業(yè)區(qū)、居住區(qū)的永久性室外排水工程設(shè)計(jì)。

城市排水設(shè)計(jì)中標(biāo)準(zhǔn)高低之分主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度公式中暴雨重現(xiàn)期(P)的大小，針對(duì)短歷時(shí)暴雨(2 min、5 min、…180 min等)。暴雨重現(xiàn)期根據(jù)匯水地區(qū)性質(zhì)、城鎮(zhèn)類型、地形特點(diǎn)和氣候特征等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后進(jìn)行取值，見表3。

表3 雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)

《排水規(guī)范，2014版》新增并明確了內(nèi)澇防治系統(tǒng)的概念:用于防止和應(yīng)對(duì)城鎮(zhèn)內(nèi)澇的工程性設(shè)施和非工程性措施以一定方式組合成的總體，包括雨水收集、輸送、調(diào)蓄、行泄、處理和利用的天然和人工設(shè)施以及管理措施等，見表4。

表4 內(nèi)澇防治設(shè)計(jì)重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)

3 系統(tǒng)邊界條件分析

3.1 必要性分析

由于城市在雨水排放過(guò)程中分屬不同部門管理，建設(shè)主體也不同，前端為城市排水(雨水)系統(tǒng)，屬城建部門建設(shè)管理，而后端排澇系統(tǒng)和防洪系統(tǒng)為水利部門管理。

在直排區(qū)域，由于管道排水的最終受納水體為河道，兩者具有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。但是管道設(shè)計(jì)流量計(jì)算中暴雨強(qiáng)度公式的選樣方法與城市排澇暴雨公式的選樣方法有所不同，兩者設(shè)計(jì)暴雨歷時(shí)也有顯著差別，兩者無(wú)法統(tǒng)一，建立定量關(guān)系也非常困難，唯一的辦法是建立包含兩系統(tǒng)的模型，去驗(yàn)證不同情景下的系統(tǒng)運(yùn)行情況。但由于各種原因，現(xiàn)階段較為困難。

在寧波中心城，除三江口核心區(qū)及其他零星區(qū)域采用強(qiáng)排外，其余區(qū)域均采用直排入河再排江的模式。在城市建設(shè)過(guò)程中，確實(shí)存在著水利部門主導(dǎo)的排澇系統(tǒng)和城建部門主導(dǎo)的排水(雨水)系統(tǒng)邊界條件不清、建設(shè)目標(biāo)不明確的問題，確定兩者的邊界條件非常重要。

3.2 邊界條件的確定

內(nèi)河是城市排水的核心，也是管理權(quán)屬的分界點(diǎn)。對(duì)于各系統(tǒng)，一方面內(nèi)河水位對(duì)城市排水(雨水)系統(tǒng)排放能力影響較大;另一方面城市排澇系統(tǒng)建設(shè)最重要的目標(biāo)就是控制城市內(nèi)河水位。因此，需要確定合理的水位作為系統(tǒng)建設(shè)的邊界。

綜合各系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀、規(guī)劃、城市豎向等各方面因素，建議以城市設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的控制水位，即澇水位為邊界條件。水利部門應(yīng)加快各流域防洪排澇規(guī)劃確定的骨干河道、排澇泵站等工程的建設(shè)，達(dá)到設(shè)防標(biāo)準(zhǔn);城建部門應(yīng)按澇水位作為城市排水(雨水)系統(tǒng)規(guī)劃、建設(shè)的不利條件，同時(shí)考慮作為城市低洼地段界定標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。

4 寧波市中心城排水(雨水)防澇體系相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析

4.1 流域排澇標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)合寧波城市的社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位和城市規(guī)模，參考城市總體規(guī)劃和甬江流域防洪治澇規(guī)劃，中心城排澇標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇，24 h暴雨24 h排出。

中心城區(qū)外山體環(huán)繞，大量山區(qū)洪水通過(guò)城市內(nèi)河進(jìn)入城市內(nèi)部，傳統(tǒng)的“排澇”概念在寧波并不適用，需要遵循內(nèi)澇防治和山洪防治一體化策略，山洪防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇。

“排蓄結(jié)合”理念是城市內(nèi)澇治理的重要指導(dǎo)思想之一，城市需要建設(shè)調(diào)蓄工程體系來(lái)提升排澇能力，調(diào)蓄工程體系建設(shè)主要通過(guò)有效控制水面率和結(jié)合城市大型廣場(chǎng)、公園綠地建設(shè)多功能調(diào)蓄設(shè)施兩方面進(jìn)行。

4.2 各系統(tǒng)邊界條件

建議近期以20 a一遇澇水位作為城市排澇和城市排水的邊界條件，中心城三江片、鎮(zhèn)海片和北侖西片區(qū)20 a一遇澇水位約為2.44～2.52，北侖中片區(qū)約為2.3～2.6。在未來(lái)?xiàng)l件成熟時(shí)，建立系統(tǒng)模型，去驗(yàn)證不同情景下系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

4.3 城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)

(1)內(nèi)澇防治設(shè)計(jì)重現(xiàn)期

結(jié)合寧波市中心城規(guī)模，城鎮(zhèn)內(nèi)澇防治設(shè)計(jì)重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)為50 a，同雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期，也是針對(duì)短歷時(shí)暴雨。

(2)現(xiàn)狀排水系統(tǒng)排水能力評(píng)估

對(duì)城市現(xiàn)狀典型直排區(qū)域和強(qiáng)排區(qū)域應(yīng)用Infoworks ICM模型進(jìn)行了模擬。

直排區(qū)域:對(duì)現(xiàn)狀按1 a一遇設(shè)計(jì)的雨水管網(wǎng)進(jìn)行了不同水位狀況的模擬，模擬表明現(xiàn)狀典型區(qū)域在遭遇大重現(xiàn)期暴雨時(shí)地勢(shì)較低區(qū)域會(huì)出現(xiàn)大片積水，但由于存在一定的水頭差，積水能較快消除，不會(huì)造成很大的影響;在內(nèi)河到20 a一遇澇水位(2.47 m)時(shí)，低于水位區(qū)域由于河水通過(guò)雨水管道倒灌而全面積水?，F(xiàn)狀調(diào)研也發(fā)現(xiàn)，臺(tái)風(fēng)期間豎向高于內(nèi)河水位的區(qū)域運(yùn)轉(zhuǎn)基本正常。

強(qiáng)排區(qū)域:現(xiàn)狀按一年一遇設(shè)計(jì)的雨水管網(wǎng)在遭遇大重現(xiàn)期暴雨時(shí)會(huì)出現(xiàn)大面積積水，現(xiàn)狀雨水排放系統(tǒng)需要改造提升排放能力，尤其是部分老小區(qū)和待改造區(qū)域;三江高水位對(duì)直排入江區(qū)域(泵站未建)排水能力影響較大，如江東區(qū)域，“菲特”臺(tái)風(fēng)期間外江水位上升后，排水能力急劇下降，積水程度明顯加劇。

(3)雨水管渠暴雨重現(xiàn)期取值

結(jié)合寧波市中心城規(guī)模及現(xiàn)狀、規(guī)劃典型區(qū)域城市排水(雨水)系統(tǒng)的模擬情況，新建和改建排水系統(tǒng)暴雨重現(xiàn)期取值見表5。

表5 雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期取值表

直排區(qū)域雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)按上述標(biāo)準(zhǔn)采用推理公式法計(jì)算雨水設(shè)計(jì)流量;匯水面積較小的強(qiáng)排區(qū)域，在按推理公式法計(jì)算后，結(jié)合周邊地形地貌采用數(shù)學(xué)模型法進(jìn)行校核;匯水面積超過(guò)2 km2的強(qiáng)排區(qū)域，宜考慮降雨在時(shí)空分布的不均勻性和管網(wǎng)匯流過(guò)程，采用數(shù)學(xué)模型法計(jì)算雨水設(shè)計(jì)流量。

(4)規(guī)劃典型區(qū)域(直排區(qū))模擬校核

以姚江新區(qū)某區(qū)域的雨水管網(wǎng)模擬校核表明:按P=3設(shè)計(jì)雨水管網(wǎng)，用Infoworks ICM模型對(duì)不同的豎向條件和不同的水位進(jìn)行了模擬，模擬表明道路豎向高程控制在3.0 m時(shí)，遭遇50 a一遇暴雨，部分雨水檢查井會(huì)出現(xiàn)冒水，但冒水時(shí)間較短，積水漫流路面后，遠(yuǎn)未達(dá)到表3的內(nèi)澇防治期內(nèi)的積水標(biāo)準(zhǔn)，且積水會(huì)快速消退。

4.4 低影響開發(fā)

低影響開發(fā)(又稱低沖擊開發(fā)，LID)理念其基本原理是在開發(fā)建設(shè)活動(dòng)中，盡最大可能減少對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的沖擊和破壞。

低影響開發(fā)建設(shè)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水徑流量和徑流污染的有效控制，建議在寧波中心城推廣的措施包括屋頂綠化、低勢(shì)綠地(下凹式綠地)、植被淺溝(綠化溝渠)等，主要針對(duì)新建、改建區(qū)域。

建議以綜合徑流系數(shù)作為低影響開發(fā)的控制要素，通過(guò)調(diào)研城市現(xiàn)狀各類用地綜合徑流系數(shù)和采用相關(guān)措施(屋頂綠化、低勢(shì)綠地、透水路面等)后的變化情況，確定城市主要三大類用地的綜合徑流系控制目標(biāo)為:居住用地不大于0.45;公共設(shè)施用地不大于0.55;工業(yè)用地不大于0.65。

4.5 城市豎向控制建議

結(jié)合新建典型區(qū)域模擬和城市強(qiáng)排區(qū)域模型模擬情況，依據(jù)安全性和合理性原則，建議中心城豎向按以下要求控制。

(1)直排區(qū)

新建城市道路豎向控制在3.2 m以上，新建地塊豎向控制在3.4 m以上，城市改造道路結(jié)合兩側(cè)建筑豎向綜合考慮確定;城市重要基礎(chǔ)設(shè)施如應(yīng)急通道、水廠、變電站等應(yīng)結(jié)合各自的防護(hù)要求提高豎向標(biāo)高，或通過(guò)洪水影響評(píng)價(jià)確定。

(2)強(qiáng)排區(qū)

新建城市道路豎向控制在3.0 m左右，新建地塊豎向控制在3.2 m左右，周邊區(qū)域高于該值時(shí)與周邊豎向相同;城市重要基礎(chǔ)設(shè)施如應(yīng)急通道、水廠、變電站等應(yīng)結(jié)合各自的防護(hù)要求提高豎向標(biāo)高，并通過(guò)Infoworks ICM模型模擬校核遭遇超標(biāo)準(zhǔn)降雨時(shí)的積水情況。

4.6 城市低洼地段確定標(biāo)準(zhǔn)

由于直排區(qū)和強(qiáng)排區(qū)的積水成因各不相同，

其低洼積水地段的確定方法和標(biāo)準(zhǔn)也有所不同。直排區(qū)長(zhǎng)時(shí)間積水的成因是地塊豎向較低，河水倒灌，短時(shí)積水原因是地塊雨水系統(tǒng)建設(shè)不完善或標(biāo)準(zhǔn)偏低。強(qiáng)排區(qū)積水主要是由于城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)不完善而導(dǎo)致高地勢(shì)區(qū)域雨水向低洼地段漫流，同時(shí)排水(雨水)系統(tǒng)內(nèi)水位較高而地勢(shì)較低處雨水檢查井會(huì)大量冒水而積水。

綜上所述，結(jié)合模型模擬情況和城市現(xiàn)狀豎向情況，中心城直排區(qū)以各區(qū)規(guī)劃工況20 a一遇澇水位(城市設(shè)防水位)高程加上適當(dāng)超高(10～15 cm)即2.6 m左右為標(biāo)準(zhǔn)，北侖中片區(qū)從南到北澇水位有一定差距，以2.4～2.6 m左右為標(biāo)準(zhǔn)，分片區(qū)調(diào)研確定。強(qiáng)排區(qū)需結(jié)合現(xiàn)狀雨水管網(wǎng)建模，按內(nèi)澇防治設(shè)計(jì)重現(xiàn)期50 a及表3的要求確定。

5 結(jié)語(yǔ)

內(nèi)澇防治工作是系統(tǒng)工程，寧波市中心城排水(雨水)防澇系統(tǒng)建設(shè)包括排水(雨水)系統(tǒng)建設(shè)、排澇系統(tǒng)建設(shè)、調(diào)蓄工程建設(shè)、低影響開發(fā)建設(shè)、豎向控制系統(tǒng)和低洼地段改造等方方面面內(nèi)容，各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的明確是城市內(nèi)澇防治工作推進(jìn)的基礎(chǔ)。

但面向未來(lái)，城市規(guī)模不斷擴(kuò)張，特大暴雨發(fā)生頻率越來(lái)越高，單純的工程措施并不是一種可持續(xù)的解決城市內(nèi)澇問題的手段，城市內(nèi)澇防治需要在系統(tǒng)規(guī)劃、統(tǒng)籌建設(shè)、轉(zhuǎn)變理念等方面做好工作，建立城市內(nèi)澇防治規(guī)劃體系，統(tǒng)籌城市更新與低洼地段改造、城市綠地與多功能調(diào)蓄等各項(xiàng)建設(shè)，推進(jìn)低影響開發(fā)建設(shè)，使城市開發(fā)建設(shè)與內(nèi)澇防治相協(xié)調(diào)。

［1］ 香港特別行政區(qū)渠務(wù)署.防洪策略［EB/OL］.http://www.dsd.gov. hk/TC/Home/index.html，2012.

［2］ 車伍，張燕，李俊奇，等.城市雨洪多功能調(diào)蓄技術(shù)［J］.給水排水，2005，31(9):30-34.

［3］ University of Arkansas Community Design Center.Low impact development: a design mamual for urban areas［EB/OL］.http: //uacdc.uark.edu，2010.

TU992.03

B

1009-7716(2015)04-0078-04

2015-01-12

葉曉東(1977-)，男，浙江三門人，高級(jí)工程師，從事市政工程設(shè)計(jì)工作。