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城乡雨涝问题分析研究

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【摘 要】通过分析我国城乡雨涝现状,借鉴城市道路交通流管制方法,结合国外解决雨涝灾害现实做法,从时间与空间“互补”关系上,研究解决城乡雨涝灾害的方法。如“时间不足空间补”的城市“水广场”、乡村鱼塘建设等,“空间不足时间补”的加大管道竖向设计坡度、道路横向坡度等。分析研究结果可为城乡防灾减灾部门、市政管理部门制定相应措施提供参考。

【关键词】雨涝问题;基础设施;时空互补;解决方法

1. 引言

(1)全球气候变暖,海平面上升,导致各个国家城乡洪涝重现期缩短、暴雨强度加强,各个国家和地区的安全工程迎来了新的挑战。

(2)雨涝灾害频发,无论对城市居民还是乡村居民,都造成了严重的生命威胁和财产损失。对此,国内外许多专家学者做出了雨涝灾害的研究报告并加以实践,其中有不少可借鉴的案例,但从时空角度对雨涝灾害的研究较少。此外,2012年我国首都北京7.21暴雨灾害统计数据(截至8月6日)显示,灾害造成房屋倒塌10660间,160.2万人受灾,经济损失达116.4亿元。此数据并未做出乡村在这次雨涝灾害中的损失,可见统计工作对乡村的关注度不够。

(3)通过对聚居点雨洪排泄过程中时间和空间两方面进行分析,借鉴城市道路交叉通管制的方法,以期在时空上探寻适用于缓解城市和乡村雨洪灾害的有效措施。在分析问题时,也考虑到将雨涝转变为资源的方面。

2. 引起雨涝灾害的几个方面

2.1 外部环境方面。

全球气候变暖,极地冰川融化,海平面上升,使全球水循环速度加快,暴雨强度加大,洪涝灾害重现期期缩短。2013年11月10日,NASA拍摄到南极巨型冰川(松岛冰川)开裂。另外,据2009年日本气象厅发表的全球平均气温数据,全球气温较30年平均值高出0.31度,海表面平均温度比往年高出0.23度,为历史上第二高值;陆地平均温度高出0.55度,为第五高值。

水体蒸发速度加快,是水循环速度加快的直接原因。我国工业化的迅猛发展,使本地大气中充满粉尘颗粒,是降雨速度加快的另一重要原因。

2.2 基础设施配套方面。

2010年进行的第六次全国人口普查结果显示,城镇人口占49.68%,乡村人口占50.32%。城镇人口比2000年第五次人口普查增长13.46个百分点,流动人口则增长了81.03%。由此可见,在总体规划中对城市人口规模预测时,不确定因素较多,导致预测结果误差偏大,进而使排水管渠的设计满足不了日益增长的城市排水要求。

全国范围内,乡村基础设施不健全,雨涝灾害导致农民生产生活不便,农业经济遭受严重损失。不过乡村建设具有“后发”优势,规划中应借鉴城市中解决雨涝问题的成功方法,同时吸取治理失败的经验教训,避免许多在城市中出现的雨水排泄不畅问题。

2.3 雨水流向控制方面。

一般而言,雨水流向主要分为流入地表水面、渗入地下、蒸发至空中和被地表生物生存发展利用四个方面。从城乡雨涝灾害中分析雨水流向,主要从以下三个方面进行考虑:

(1)内向外排泄不畅。

暴雨强度的增加,导致现实排水管网的竖向坡度相对偏低,致使城市排水速度缓慢,管渠中“雨水拥堵”,导致城市内涝。此外,道路纵断面、广场排水分区等的设计坡度也相对较缓。

(2)外向内倒灌无阻。

雨水量的加大,河床面积相对较窄,临时水位较以往明显增高;自然环境的破坏,水土流失严重,河床升高,导致一些河流、江湖水面升高,对于聚居区形成倒灌趋势。在排水管网的排泄口及其上游管段,未设置逆流预警及阻逆流设施。

(3)地面雨水渗透性较低。

城市用地硬化率过高,雨水容积率过小,降低了雨水的渗透速率,与气候环境水循环速率加快趋势相逆。乡村用地硬化面积相对城市很少,雨水容积率接近自然状况。排水设施配套的不健全,是乡村水涝灾害的主要原因。

2.4 用地选址环境方面

《管子o度地篇》中,关于居民点选址要求记载:“高勿近阜而水用足,低勿近水而沟防省”。水循环的加快,暴雨期河床水位上升幅度变大,城市原本的水体环境逐渐改变,城市处在“低已近水”的形势。在此状态的城市新区建设及一些重要设施,如码头、车站等,需要慎重考虑用地选址,以免受到洪涝灾害侵袭,造成不可预计的损失。

3. 国外解决城市雨涝灾害的现实做法

世界范围内雨涝灾害普遍,在发达国家已有很多成功治理城市内涝的案例(如表1)。经过分析,这些实施措施主要分为三种类型,蓄水、完善排水设施和排蓄一体三种类型;在时空互补方面则分为两种,即“时间不足空间补”和“空间不足时间补”。根据我国各个城市及区域的具体情况,可分别采用。

4. 缓解雨涝灾害的方法

4.1 时间不足空间补。

(1)建设城市水广场、乡村鱼塘。加大聚居区域的蓄水能力,缓解排水压力。

开发雨水容积率控制。控制性详细规划层面,借鉴容积率奖励的政策,要求各地块的建设要加入对用地雨水容积率的考虑,亦可与地下空间开发一同控制。

群众力量。鼓励居民截留雨水,用作非饮用水,同时有条件的地区配发雨水桶等蓄水器皿或设施。

(2)提高管渠最大雨水容积率。提高管道半径、增加自然水渠横断面面积,在空间上提高管段的排水能力。

(3)河道整治。在聚居区域范围内整治河道,增加水面宽度或水体深度,处理“血栓”型阻流淤泥等。在一些城市地面高度低于最大洪水位的地区,可采取挖掘河流辅道的方法,平时则作为居民生活游憩的场所综合利用。以分区式排水系统为例示意聚居区雨涝时空解决方法(如图1)。

在城市“水广场”、乡村鱼塘等存储雨水空间的设置可利用GIS的空间分析技术,建立城市内涝灾害分析模型合理布置。如王林等学者对基于GIS的城市内涝灾害分析模型的研究,该模型可模拟和预测城市的内涝灾害有关特征数据,如内涝积水的空间分布、深度分布、淹没面积和淹没时间等。应用该模型可为聚居区雨涝灾害缓解的具体实施措施提供科学依据。

图1 分区式雨涝排水时空解决方法

4.2 空间不足时间补。

通过缩短时间来弥补雨水存储空间的不足,可以利用以下四种方法进行操作:

完善城乡排水管网系统;

加大管道竖向设计坡度、道路纵向坡度;

尽量缩短排水路径长度;

水体河道整治,合理降低河床高程,扩展水体表面积。

由于气候环境的变化,相应缩短了聚居区的排水时间,人为措施再缩短排水时间显得尤为困难。

4.3 生命线工程防灾建设。

生命线系统是聚居区的“血液循环系统”。它包括交通、能源、通信、给排水等基础设施。生命线系统除有其自身常规的规划要求外,还应当加强其自身和应有的防灾功能提高防灾等级,聚居点内涝灾害的直接原因即为生命线系统自身的雨洪能力低下,每年给人民造成巨大的生命和财产损失。

5. 雨水资源与暴雨旅游资源

(1)中国人均水资源占有量居世界110位,被联合国列入13个贫水国之一。以北京为代表的华北地区严重缺水,雨涝灾害却十分严重。降雨对这些地区显得尤为重要,但这些地区的雨水常表现为“来也匆匆,去也匆匆”现象,聚居点经过基础设施的建设,可变雨涝灾害为聚居区域的水资源。陆地地表水蓄水量的增加,可缓解城乡水资源匮乏问题。

(2)事物的发展具有两面性,暴雨对当下的城市和乡村是一种灾害,但从另一角度观察,它仍然是一种大地景观。暴雨伴随的雷声、闪电、彩虹、狂风等景象可以产生震撼人心的效果,将其开发为旅游资源也未尝不可。

6. 结语

文章阐述了聚居点内涝灾害的严重性和普遍性,具体分析了雨涝灾害的各种现象及引起雨涝的各个方面。以此为出发点,引用城市道路交叉通管制的措施,同时借鉴国外发达国家成功治理内涝灾害的方法,提出聚居点雨水管制的“时间不足空间补”、“空间不足时间补”措施。在具体处理雨涝问题时,提出了如用地雨水容积率概念,但其与控制性详细规划的结合还应当作为下阶段工作的研究。由于雨水与水资源的密切联系,简要说明了雨水对缓解聚居区水资源的重要性。最后,提出暴雨可能作为旅游资源开发的思考。后续阶段的研究内容主要着重于雨水容积率在控制性详细规划中的考虑、雨水资源的开发及暴雨旅游资源开发方面。

参考文献

[1] 徐循初主编.城市道路与交通规划(上册) [M].北京:中国建筑工业出版社.2005.9.

[2] 徐艳文.国外治理城市内涝的经验 [J].防灾博览,2013.4.

[3] 戴慎志主编.城市工程系统规划(第二版) [M]. 北京:中国建筑工业出版社.2008.8.

[4] 王林等. 基于GIS的城市内涝灾害分析模型研究 [J].测绘科学,2004.6.

[5] 吴良镛.人居环境科学导论 [M].北京:中国建筑工业出版社.2001.10.