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海綿城市:系統構建新時代雨洪管理體系
發布日期:2023/10/27 10:26:43
    2023年8月17日,中共中央政治局常務委員會召開會議,研究部署防汛抗洪救災和災后恢復重建工作。習近平總書記主持會議并發表重要講話。會議強調,要加快完善流域特別是北方地區主要江河流域防洪工程體系,強化蓄滯洪區安全建設和運行管理,整體提升防御能力。要加強城市防洪排澇能力規劃和建設,更新提升城市排水管網等基礎設施運行能力,與河道排澇工程有效銜接,保障城市骨干排水通道暢通。

    加強城市防洪排澇能力規劃和建設,構建完善的城市防洪排澇體系,迫在眉睫。海綿城市建設的核心是對現代城市水安全、水環境、水生態、水資源、水文化的綜合管理,是按照“源頭減排、過程控制、系統治理”的思路,系統化構建源頭減排系統(即綠色“微排水系統”)、市政雨水排水系統(即灰色“小排水系統”)和排澇除險系統(即藍色“大排水系統”)耦合的現代城市排水防澇、徑流污染控制的雨水管理體系,同時與城市防洪、污水處理及合流制溢流污染控制等系統有機銜接,通過源頭、過程、末端不同環節和尺度的綜合施策,實現對城市雨水徑流總量、峰值、污染等多重目標的控制。

    “綠灰藍”結合的雨水管理體系

    源頭減排系統是指通過自然或人工模擬自然的各類海綿設施(如綠色屋頂、植被過濾帶、植草溝、生物滯留設施、調蓄設施和透水鋪裝等)構成的綠色“微排水系統”,延緩下墊面產匯流時間和徑流峰值出現時間、降低徑流峰值,從而減輕徑流污染與后續排水管渠設施的壓力,以盡可能維持城市開發建設前后水文特征不變,有效緩解因不透水面積增加導致的諸多問題(如徑流總量、徑流峰值與徑流污染增加等)對環境產生的不利影響。其主要應對大概率低強度的中小降雨,以徑流總量控制率為規劃控制指標。

    市政雨水排水系統即排水管渠系統,是指傳統的市政雨水排水管渠、閘、調蓄池、泵站等灰色排水管渠系統,主要應對較小概率短歷時的強降雨,以滿足一定強度降雨事件的排水安全要求為規劃設計控制指標。

    排澇除險系統主要應對小概率長歷時的超強降雨,以滿足城鎮內澇防治設計重現期標準要求為控制指標,為超出源頭減排和排水管渠設施承載能力的雨水徑流提供行泄通道、調蓄和出路,使得內澇防治級別雨水徑流得到有效控制。其強調在源頭減排、市政雨水排水系統、泵站的基礎上,充分利用城市公共開放空間及水體(如公園、綠地、廣場、運動場、城市低洼區、溝渠、道路、河道等)的調蓄與行泄功能,確保城市具有有效應對超強降雨的內澇防治綜合能力。

    海綿城市的三個部分有不同的設計目標對應不同的降雨事件,一般來說,源頭減排系統主要針對水質管理(污染物清除、合流制溢流污染控制,地下水補給等范圍的降雨)需要控制的年徑流總量控制率所對應的降雨事件(比如,某地年徑流總量控制率75%時對應的日降雨量為22.6毫米);市政雨水排水系統主要針對徑流峰值流量控制(應對短歷時降雨,輸水管、渠最大過流能力、內河高水位等)對應的降雨事件(比如,某地3年一遇3小時降雨量為66.1毫米);排澇除險系統主要針對內澇控制(應對長歷時降雨,部分道路排水,內河齊岸水位等)對應的降雨事件(依據城市大小有不同要求,比如某中等城市30年一遇24小時降雨量為134.0毫米)。

    遇到超出20~50(100)年一遇(如某超大城市內澇控制標準對應的極端超強降雨事件為100年一遇24小時降雨量為322毫米)內澇控制標準對應的極端超強降雨事件(長歷時降雨,泛洪區淹水、部分道路淹水、內河溢出岸等情況)時,應啟動極端風暴降雨應急防范措施防范除險。

    基于自然的城市洪水解決方案

    中國“綠灰藍”結合的海綿城市建設是基于自然的城市洪水綜合管理解決方案。為提高城市環境的韌性,中國于2013年年底提出建設海綿城市的倡議,旨在解決城市內澇等問題。海綿城市建設結合結構性和非結構性的解決方案,利用灰色、綠色和藍色基礎設施,減輕城市洪水泛濫的風險。該方法通過在城市土地利用規劃過程中整合若干理念和做法,解決洪水問題。建設海綿城市的倡議利用基于自然的解決方案、采取自然或半自然的措施模擬自然水循環,旨在解決地表水泛濫問題,減緩高峰期徑流,提高城市徑流的自凈能力,同時加強對水資源的保護。

    城市內澇的成因多種多樣,比如:本地雨量過大(超過排澇除險系統能力)、上游來水過多(因洪致澇)、高程系統不合理(凹地等)、輸送能力不足(入口、管道及明渠整體或局部阻力大)、出水能力不足(出水口或水體水位高)、調蓄系統不足或不匹配等,但都是在流域或排水分區(可能隨降雨量不同而變化)內雨水徑流事件。

    海綿城市建設以實現城市排水防澇、徑流污染控制為目標。排水防澇、徑流污染控制必須在流域或排水分區范圍內才能設計計算與驗收,因此需要科學劃分排水分區——相對獨立匯集排放雨水的區域,并明確豎向管控要求,以便合理確定城鎮源頭減排海綿設施、城鎮排水管渠、排澇除險系統設施和受納水體之間的規模、平面、豎向等定量關系。還應讓源頭減排海綿設施、城鎮排水管渠、排澇除險控制、監測與控制等系統合理銜接。

    海綿城市建設應保護山水林田湖草等自然生態格局,維系生態本底的滲透、滯蓄、蒸發、徑流等水文特征,在城市建設開發過程中必須協調建設用地與雨洪調蓄空間的蓄排平衡。城市公園綠地是雨洪調蓄最佳可利用空間,可利用地形條件在底凹處建設低地公園,同時建設干或濕式生物滯留塘、滲透塘、人工濕地等相對集中的綠色海綿設施,以消納公園內外周邊區域徑流雨水。其總體布局、規模、豎向設計應與流域海綿城市建設及受納水體合理銜接。

    排澇除險系統建設時可選擇流向受納水體的道路作為行泄通道,且應與受納水體或其他調蓄空間有效銜接。另外,為避免對行人和車輛造成危害,應在雨水徑流進入作為行泄通道道路區段之前的安全路段,設置警示標志和積水深度標尺。當降雨產生的地表徑流無法通過海綿城市建設體系中源頭減排系統與排水管渠系統順利行泄時,應順序啟用過程調蓄、末端調蓄、排澇除險行泄通道等措施。

    城市排水防澇系統是海綿城市各部分水系統的綜合平衡:在匯水區域(源頭),由滲、滯、蓄、凈(海綿體、截留、調蓄、過濾)等措施,控制雨水徑流產生量;在輸送通道(管渠),由排水管、渠、植草溝、道路、隧道、河道等措施,輸送雨水徑流;在排水途徑及排口(出水)區域,由滯留、調蓄、河、湖、濕地、深層隧道等措施,控制雨水徑流峰值流量;當預測出現超過城鎮內澇防治設計重現期標準的極小概率極端超強降雨時,應及時啟動內澇防治應急管理措施。

    隋軍

    博士,研究員。廣東首匯藍天工程科技公司技術總監。國務院政府特殊津貼專家、住房和城鄉建設部海綿城市建設技術指導專家委員會委員、國家科學技術獎評審專家、國家自然科學基金項目評審專家、中國城鎮給水排水協會理事等。長期從事城市給排水、城市防洪排澇、水資源利用、污水污泥處理及固體廢棄物處理的設計科研及管理工作。主編《城市污染水體綜合治理工程技術》等書籍6部,在核心期刊上發表學術論文40余篇。


來源:中國建設新聞網

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