潘益斌，王旭峰，盧劍濤，周頂頂

（1.中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 311122；2.杭州市林業(yè)水利局閑林水庫管理處，浙江 杭州 311122）

1 現(xiàn)階段我國城市排澇存在的問題

自古以來，城市依水而建、緣水而興。但河流在給城市發(fā)展提供所必需的寶貴水資源外，也不時地威脅著城市運營安全。除了春夏之交河流水位高漲帶來的防洪問題外，城區(qū)內澇問題也越來越成為城市夏季暴雨后的夢魘。住房和城鄉(xiāng)建設部2010年對32個省的351個城市的內澇情況調研顯示[1]，自2008年以來的3 a間，有213個城市發(fā)生過不同程度的積水內澇，占調查城市的62%；內澇災害超過3次/a以上的城市就有137個；內澇災害最大積水深度超過50 mm的城市占74.6%；積水時間超過0.5 h的城市占78.9%，其中57個城市的最大積水時間超過12.0 h。嚴重內澇造成重大人員傷亡和財產損失，2007年10月初，臺風“羅莎”挾裹40 a一遇的暴雨登陸杭州市，城區(qū)主要交通干道幾乎全面癱瘓，全市累計受災人口超過21萬；2016年7月初，武漢遭遇連續(xù)強降雨，導致大范圍、長時間內澇，大批居民被1 m多深的積水困在小區(qū)內；2012年7月21日，北京遭遇61 a來最強暴雨襲擊，79人因此喪生，暴雨導致直接經濟損失高達116.4億元。

各大城市內澇災害頻發(fā)，損失慘重，嚴重影響市民的生活品質，更暴露出我國在城市規(guī)劃和市政建設中存在一系列深層次問題。近30 a來我國城市化的加快進一步放大城市內澇災害的不利影響。

造成城市內澇的原因是多方面的，概括起來有如下幾點。

1.1 城市防澇標準偏低

長期以來，受水利行業(yè)和市政行業(yè)條塊劃分影響，我國一直都沒有全國性的城市內澇控制標準[2]，以往所說的內澇標準是水利上針對農作物耐淹程度而定的，并不適用現(xiàn)在的城市內澇。而市政專業(yè)遵循的城市排水管網設計標準如GB 50014 — 2016《室外排水設計規(guī)范年版》[3]，其設計暴雨重現(xiàn)期經多次調升，特大城市中心城區(qū)也僅3 ～ 5 a，遠低于一般發(fā)達國家的設計標準，也不能滿足我國目前城市發(fā)展需要，對城市內澇防治指導性不強。2017年7月，GB 51222 — 2017《城鎮(zhèn)內澇防治技術規(guī)范》[4]正式頒布，其中對各類別城市設計暴雨重現(xiàn)期首次正式明確為20 ～ 100 a，道路積水深度不超過15 cm，但對淹沒持續(xù)時間仍沒有提出統(tǒng)一標準。

實踐證明，暴雨情況下城市道路、房屋建筑等重要建、構筑物的淹沒頻率、道路（特別是低洼地段）淹沒深度和淹沒時間是關系城市居民生產生活最為重要的3個方面，共同構成極端天氣條件下考核城市運營是否安全的3大重要因素，缺一不可。目前我國城市排水等配套設施建設的普遍滯后與市民對美好生活的向往存在突出矛盾。在可以預見的未來，我國城市已有排水系統(tǒng)必將進行大范圍更新改造，并興建新的排澇工程措施，持續(xù)加強城市運維管理。為指導城市內澇防治規(guī)劃的編制和相關設施的建設，盡快結合實際情況制定具有一定系統(tǒng)性、前瞻性的城市內澇防治標準體系。

1.2 城市調蓄能力減小

隨著城市的擴張和發(fā)展，以往城外的行洪河道演變成城市的內河，行洪能力大幅縮減。例如北京的前三門[5]，首段18.8 km護城河在解放后改為暗渠，大大降低雨洪水的通行能力。

同時，由于土地的高強度開發(fā)，城區(qū)地形地貌發(fā)生較大變化，城市水面率快速減少，河湖嚴重萎縮，蓄水空間縮小，原有的排洪通道被填淤塞。以武漢市為例，2010年水域面積比1991年減少約39%，1950年代主要城區(qū)湖泊127個，目前僅存38個，湖泊面積到1980年代已由1 581 km2縮減為874 km2，近30 a來，又減少了229 km2。

地表徑流改變也是一個不可忽視的重要原因。隨著城市內不透水面積增加，蓄水面積減少，城市下墊面發(fā)生較大改變，徑流形成規(guī)律發(fā)生變化，同量級暴雨的產流系數(shù)增大，匯流時間縮短，使得洪峰流量增加，洪峰出現(xiàn)時間提前，城市雨洪影響加劇。

1.3 城市暴雨增多增強

迅速發(fā)展的城市加劇城市熱島效應的形成（國內外研究表明，一般百萬人口城市城區(qū)平均氣溫比郊區(qū)高0.5 ～ 1.0℃），也改變了城市降雨中心的分布和強度。城市建筑物加大了地表粗糙程度，城市向大氣排放的大量污染物漂浮在空中，這些都成為城市降雨總量增多，暴雨增加的誘發(fā)因素。國內有專家[6]對浙江省北部6個大中城市的近40 a降雨資料、雨日的氣候變化進行統(tǒng)計分析，研究成果表明，這些城市年降水量呈正相關，但年降雨日數(shù)長期變化呈負相關。

綜上所述，大城市及高度城市化地區(qū)更易產生熱島效應、雨島效應，更容易成為區(qū)域的暴雨中心，高強度暴雨可能出現(xiàn)的頻率更高。

1.4 城市防洪能力提高

根據(jù)GB 50201 — 2014《防洪標準》，重要城市防洪標準重現(xiàn)期需達到200 a及以上，但受歷史因素等影響，各大城市實際防洪標準并沒有完全達到規(guī)范要求，城市擴張后，大量高標準防洪提防相繼建設（提標加固），事實上在一定程度上限制了澇水外排能力，對城市防澇也提出更高的要求，亟需有大致相當規(guī)模的防澇治澇工程與之匹配。

可以預見的是，隨著我國經濟水平的持續(xù)發(fā)展，重特大城市的防洪標準還要進一步提高，特別是沿海地勢低洼的灣區(qū)經濟發(fā)達城市群。據(jù)了解[2]，美國城市防洪一般采用100 ～ 500 a一遇標準，荷蘭更是直接提升到1 000 ～ 10 000 a一遇的超高標準。城市防洪能力的提高倒逼排澇能力的大幅提升，這已經成為城市管理中需要面對的突出的實際問題。

2 城市排澇問題的解決方案

實踐證明，城市排澇問題的解決需破解市政和水利2個行業(yè)的壁壘，從系統(tǒng)上研究解決處理方案。一般的，城市排水分2套系統(tǒng)，即小排水系統(tǒng)和大排水系統(tǒng)。小排水系統(tǒng)屬市政專業(yè)規(guī)劃設計范疇，主要針對城市常見雨情，設計暴雨重現(xiàn)期較小，通過常規(guī)的雨水管渠系統(tǒng)收集排放；大排水系統(tǒng)則主要針對城市超常雨情，設計暴雨重現(xiàn)期較大，由城市河網水系（含隧道）組成，傳輸小暴雨排水系統(tǒng)無法傳輸?shù)膹搅?，是城市排澇系統(tǒng)的骨干通道。兩者相輔相成，不可或缺，共同運轉，降低暴雨情況下城市道路、房屋建筑等的淹沒頻率，控制單次地面淹沒深度，縮短淹沒時間。

在以上“雙排水系統(tǒng)”的框架內，國內以往多關注的是城市淺層排水系統(tǒng)的改善，如市政排水管網的擴容、城市河網的清理疏浚、重點低洼地點的快速排水措施等，對深層排水系統(tǒng)實踐較少，運行調度缺乏經驗，解決效果和投資效益比也比較模糊。

2.1 城市淺層排水系統(tǒng)改善方案

城市淺層排水系統(tǒng)是古往今來解決城市內澇問題的主要辦法，由市政排水管網、城區(qū)河網、綠地等組成。通常可以通過擴大排水管網過流能力、河道疏浚拓寬、增設排水泵站、擴大城市綠地面積、重點易澇地段增設調蓄水池等多種方案予以綜合解決。

淺層排水系統(tǒng)的通暢性對于城市排澇至關重要，它能夠快速收集地表雨水，匯入骨干河道，解決面源洪水匯集問題，是城市內澇防治的首要工程措施。多年以來，市政部門和水利部門結合海綿城市建設，系統(tǒng)加強了城市淺層排水系統(tǒng)的梳理，將城市防澇標準逐步提高。但一方面，在城市擴張的過程中，由于系統(tǒng)排水規(guī)劃滯后，或原防澇標準偏低，城市建成區(qū)普遍沒有預留足夠容量的排水管道，河道寬度也被周邊已開發(fā)的地產限制，原河道水面被道路、建筑侵占，與建成前相比造成排水能力不可挽回的降低。另一方面，即使按低影響開發(fā)理念（LID）建設的新城區(qū)，也難以抵御城市極端氣候下的特大暴雨威脅。因此，城市淺層排水系統(tǒng)雖然對于防澇效果三要素的關聯(lián)更為密切，但針對我國現(xiàn)狀城市開發(fā)的情況，其作為唯一排水系統(tǒng)的角色，對于解決強降雨的成澇仍十分有限。

2.2 城市深層排水系統(tǒng)的解決方案

相比較城市淺層排水系統(tǒng)，國外早些年就開始大范圍推廣的城市深隧排澇系統(tǒng)工程是一種能夠高效緩解城市內澇問題的重要工程措施。深層排水系統(tǒng)除進水口和排水泵站少量占用土地外，其主體排澇隧洞深埋于地下30 m乃至更深的區(qū)域，置于所有市政設施（供電、供氣、供水、地鐵等）以下，充分利用地下空間，其配備強大水泵組后排水能力較地面開敞河網更為高效，不用大規(guī)模改造地面已有排水通道即可通過底層水流的快速拉空促進雨洪的敞排，以快速提升地區(qū)防澇能力，將把城市建成區(qū)不利影響降到最低限度，為城市發(fā)展預留足夠的發(fā)展空間。

深隧工程在國外多個國家已經有了較為成功的應用[7-9]，如美國芝加哥深隧工程、巴黎深隧工程、日本首都圈外圍排水深隧工程等，取得了一些值得借鑒的經驗，甚至衍生出更廣泛的用途。美國國家環(huán)保局（USEPA）也推崇深隧調蓄作為城市雨洪管理基礎設施之一[10]。

深層排水系統(tǒng)雖然工程費用相對較高，但免于大面積征地拆遷和移民安置，在達到同樣效果時，其綜合運行費用可能優(yōu)于單純的淺層排水系統(tǒng)改善方案，性價比更高—以廣州東濠涌深隧為例[11]，前期分析研究表明，相對于淺層排水方案，深層隧道方案工程總投資不到前者的1/2。同時，深層排水系統(tǒng)征地拆遷量較小，基本不受城市已開發(fā)空間限制，運行時基本不影響城市正常運營，決策后即可開工建設；還可根據(jù)城市發(fā)展增設進水口甚至增設新的排澇隧洞系統(tǒng)，及時滿足城市持續(xù)發(fā)展需要。汛期遭遇特大暴雨時通過淺層排水系統(tǒng)匯集雨洪及時入洞啟泵排出，平時也可作為地下水庫，滿足城市部分用水需求；由于啟閉方便，避免了其他排水工程重排輕滯的不足，為城市運營保留必要的水資源。

3 深隧排澇工程的必要性和急迫性

3.1 深隧排澇工程建設的必要性

（1）改革開放以來，在城市發(fā)展的同時，開展了一系列城市防澇治澇工作，取得了一定的成績。但實際調研分析表明，我國城市內澇防治能力仍偏低，近年來有越來越多的城市發(fā)生內澇災害，這種現(xiàn)象不僅限于南方濕潤地區(qū)，也擴展到西北干旱區(qū)域?！俺鞘锌春！背尸F(xiàn)愈演愈烈的泛濫之勢。不下決心采取斷然措施，是很難遏制住城市內澇的惡化趨勢，深隧排澇工程是緩解乃至根治城市內澇問題的重要工程措施。

（2）近年來，以低影響開發(fā)為主題的海綿城市建設如火如荼，部分專家學者對其解決城市內澇問題寄予厚望。但按照目前的《海綿城市建設試點技術指南》，海綿城市[12]建設試點的核心考核指標是徑流總量控制率（實質為降水總量控制率），對于全國不同地區(qū)，根據(jù)降雨多少采用70% ～ 85%的相應標準，而這個標準遠遠小于造成城市內澇的場次降雨量。因此，海綿城市建設的設計標準并不能應對暴雨威脅，2016年很多海綿城市試點城市發(fā)生內澇就是實例[13]。

實際上，這種建設模式首要功能是控制城市面源污染，通過對小雨全部徑流和大雨的初始徑流的入滲、調蓄及凈化，去除大部分城市面源污染負荷。海綿城市對解決“黑臭水體”問題非常有效，但其減緩內澇、加強雨水利用的功能是次要的，對于特大暴雨，其減緩內澇的作用更是微不足道。解決城市內澇必須采取類似深隧這種短時段大流量抽排措施。

（3）可以在一定程度上緩解城市用水難題。我國總體上是缺水國家，人口及工業(yè)集中的城市區(qū)域尤甚，但每年卻有大量的雨水排入大海。大規(guī)模的排水深隧平時作為地下水庫，將雨水儲存起來，緩解城市水資源匱乏問題。據(jù)了解，北京擬建2條深隧廊道，總長約100 km，蓄滯能力可達800萬m3。

3.2 深隧排澇工程建設的急迫性

（1）深隧工程規(guī)模較大，地質條件較為復雜，且受城市各類用地限制，深隧豎井進水口和施工通道布置條件極為有限；同時工期較長，如擬建的杭州市城西深隧排澇工程計劃工期達4.5 a，超過一般水利工程建設周期，更遠遠超過一般市政工程建設周期?？紤]前期論證時間，深隧項目從提出到完建一般需要7.0 ～ 10.0 a。因此，城市深隧排澇規(guī)劃建設均十分急迫。

（2）城市地下空間有限，除地鐵、交通隧道外，2019年又興起地下綜合管廊、地下商業(yè)城建設等，城建各領域均在挖掘利用寶貴的地下空間。隨著決策時間的延遲，排澇深隧的深度將一再降低，以承接上部雨水，并避免對上部已建成地下空間的不利影響，這必然會提高深隧建設難度、加大工程投資、延長工期，對立項和后續(xù)開工建設造成不利影響。因此，盡快開展深隧排澇工程是必要的。

（3）目前，我國城市仍處于高速發(fā)展階段，城市新建區(qū)為抵御內澇災害，普遍采用地坪墊高措施予以應對；城市外圍防洪堤建設日臻完善；各項城市配套建設逐漸達標；城市財富逐步累積，同類暴雨條件下城市建成區(qū)的內澇威脅越來越大、損失越來越大，亟需深隧這樣的高強度排水工程早日參與城市強暴雨條件下的雨洪調度。

3.3 興建深隧排澇工程需注意的若干問題

（1）應堅持雨污分流。暴雨形成的雨洪和污水體量差別較大，水質差別更大。雨水進入深隧后，可以直接排入城外河道；也可以經過自然沉淀，作為景觀用水，提高地表水的使用效益。污水需經過專門的污水管網，通過污水處理廠處理，實現(xiàn)污水再生回用。雨污分流后，各工程功能更加明確，調度更加清晰，既能加快污水收集率，提高污水處理率，又避免污水對河道、地下水的污染，綜合效益得以體現(xiàn)。

（2）應詳細考慮淺層排水系統(tǒng)和深隧排水系統(tǒng)的整體銜接。深隧排水系統(tǒng)是對淺層排水系統(tǒng)的補充和提升，兩者一起構成城市立體排澇網絡，以此提高排水區(qū)域的防澇等級。深隧布設在地下，需要考慮進水口與淺層原有排水系統(tǒng)（管網、河網等）的銜接，形成有利的匯水條件，否則深隧建成后不能充分發(fā)揮排澇作用，成為擺設，產生浪費。

（3）深隧排水設計規(guī)模應有一定的前瞻性，并重視深隧的結構設計。深隧工程建設難度較大、投資較高，受城市發(fā)展格局限制，進出口和線路選擇并不多，因此規(guī)劃設計時應對排水規(guī)模有一定的前瞻性。同時，深隧位于城市地下空間的最底層，運行維護較為困難，因此在規(guī)劃設計之初，就應高度重視深隧的結構設計、耐久性設計，在生命周期內宜按免檢修設計。同時，應特別重視對地下水的隔離保護，防止雨水污染地下水，應采取必要、可靠的工程措施。

（4）應加強工程維護管理。深隧排澇工程主要用于汛期暴雨工況下應急排水，因此使用頻率較低，但保障程度要求較高。因此，需指定針對性的工程管理措施，加強設備日常保養(yǎng)和汛期災害演練。

4 結 語

城市是現(xiàn)代社會的人類家園，城市水利是完善城市基礎設施建設的重要環(huán)節(jié)。2019年全國水利工作會議上，水利部提出當前和今后一個時期水利改革發(fā)展的總基調是“水利工程補短板、水利行業(yè)強監(jiān)管”。其中，全面提升我國水旱災害綜合防御能力，完善城市防洪排澇基礎設施，就是水利工程補短板具體舉措之一。

面對愈演愈烈的城市內澇問題，除加強天氣預警、擴大城市淺層排水系統(tǒng)排澇能力等傳統(tǒng)措施外，更應梳理現(xiàn)階段我國城市排澇存在的問題，從城市防澇規(guī)劃入手，吸取國內外有益經驗，提出系統(tǒng)性、創(chuàng)新性、前瞻性的防澇治澇方案。深隧排澇工程排澇能力強、對城市建成區(qū)影響較小、綜合效益高，對城市防澇問題的緩解既有必要性又有急迫性，應大力推進設計論證和建設工作，保衛(wèi)城市長期運營安全。