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基于历史内涝调查的深圳市海绵城市建设策略

时间: 2016-10-12 作者: admin12 分类: 新闻资讯, 规划实务 评论: 0 阅读:1,920

摘要:海绵城市具有优良的雨水综合管控的水力特性,是系统解决城市水问题的重要手段,成为国家重要战略发展目标。海绵城市的建设需要契合本地特征,因地制宜。对深圳市历史内涝点进行调查和分析,在内涝成因研究的基础上,建立针对深圳市内涝特点的海绵城市建设体系和策略,缓解城市的内涝风险,为南方滨海和快速发展转型城市的海绵城市建设及内涝解决方案提供参考和借鉴。
改革开放以来,深圳市在经济发展、城市建设、社会进步方面取得巨大成就。但由于城市化速度过快、原特区内外发展差异等因素,城市水问题却日趋严重,其中城市内涝灾害尤为突出。2014年“3·30”、“5·11”、“5·20”三场大雨造成深圳市各区普遍发生不同程度的内涝,局部区域积水严重,给人民生产生活造成较大影响。海绵城市建设通过对雨水“渗、滞、蓄、净、用、排”等方式的处理,在系统层面、全过程对雨水径流进行管控,使城市具有吸水、持水、释水的水力特性。通过对深圳市历史内涝点的调查与成因分析,构建具有针对性的海绵城市建设体系和策略,统筹解决城市内涝风险。
1 深圳市概况
深圳市位于广东省南部沿海,位于北回归线以南,全市陆域总面积1952.8km2,地势东南高、西北低,属南亚热带海洋性季风气候。深圳市境内河流众多、水系短小,根据水系及地形特点分为9大流域,分别为深圳河流域、深圳湾流域、珠江口流域、茅洲河流域、观澜河流域、龙岗河流域、坪山河流域、大鹏湾流域及大亚湾流域。
深圳市降雨丰沛,多年平均降雨量1837毫米。降雨量时空分布不均匀,汛期占全年的84.8%,且东部地区降雨量(超过2000mm)大于西部(约1700mm)。产流量较大,多年平均年径流深为981mm,综合径流系数达0.53。
2 历史内涝调查
2.1 总体情况
内涝灾害标准是确定一个积水点是否构成内涝灾害的判断依据。根据《室外排水设计规范》(GB50014-2006,2014年版)、《深圳市排水(雨水)防涝综合规划》及深圳市本地实际,从积水深度、范围和积水时间三个方面,明确内涝灾害的标准,即道路积水时间超过30分钟,积水深度超过15cm;下凹桥区积水时间超过30分钟,积水深度超过27cm。
本次历史内涝调查以深圳市具有多年记录的易涝区、重要积水点为基础数据库,并重点参考2014年三场大雨形成的内涝点,同时按照流域、行政区划、内涝成因等要素对内涝点进行分区和分类。根据以上内涝灾害标准,深圳市共有内涝点446处,最大内涝面积50万m2,最大内涝深度2.5m,最大内涝持续时间4h。
2.2 内涝点分区分类
对内涝点发生的行政区位进行分析发现,原特区内(福田区、罗湖区、南山区、盐田区)的内涝点较少,共有77个,占内涝点总数的17.7%;内涝点主要集中在原特区外的六个行政区,共有369个,占内涝点总数的82.7%。原特区内外存在内涝点的数量差异较大,与两者长期差异化的发展和建设有较大的关系。
对内涝点发生的流域区位进行分析,由图1可见,内涝点主要集中在观澜河流域、珠江口流域以及茅洲河流域。将各流域的内涝点数量与相应流域的雨水管网覆盖率进行对比分析,可以看出管网覆盖率高的流域,其内涝点数量相对较少;而内涝点较多的流域,其管网覆盖率也相对较低。雨水管网的覆盖度与内涝的发生有着较大的相关性,雨水管网的完善程度是影响一个区域内涝发生的重要因素之一。图1                                 图1 深圳市各流域内涝点与管网覆盖度
根据产生原因对内涝点进行分类,如图2所示。由于管网老旧、管径设计标准过低,导致排水能力不足而产生的内涝点共有149个,占内涝点总数的33%,主要集中在原特区外;其次是地势低洼导致排水不畅产生的内涝点85个,主要集中在一些城中村及部分地势低洼的道路。其余原因还包括洪潮顶托造成雨水的倒灌,周边山体截洪沟不完善导致山洪直接汇入市政雨水管网,造成管网溢流等。管网或雨水篦子堵塞、道路场地施工造成管网改线等管理因素引起的内涝也占有一定的比例,需要引起重视。图2                                       图2 内涝产生原因分类
3 成因分析
通过对深圳市历史内涝点的现场调查及分区分类分析,深圳市内涝的成因主要有以下几个方面:
(1)深圳市降雨事件多以短历时、高强度为特征,峰值出现时间早。从图3中可以看出,深圳市降雨雨型的雨峰系数约为0.35,为前峰型降雨,雨峰持续的时间约为15~25min,持续时间较短。此类型雨型会导致城市雨水管网瞬时峰值流量大,极易造成管网的满流和溢流。同时深圳大部分河道属于山溪性河道,河床纵比降较大,且流程短,河道水位瞬时高,易形成内涝灾害。图3                                 图3 深圳市2~10年重现期雨型分配比例示意
近年来随着气候的变化,局地极端暴雨的现象频发。以深圳2014年“5·11”暴雨为例,全市平均最大24小时降水量为233.1毫米,约20年一遇,其中龙华站为暴雨中心点,最大24小时降水量458毫米,约125年一遇。特大暴雨引发的城市内涝灾害出现的频次越来越高。
(2)深圳市滨海岸线长度约230公里,受潮水位顶托而造成的城市内涝情况较多。深圳河流域、深圳湾流域、珠江口流域、大亚湾流域、大鹏湾流域均受潮位影响,其中以珠江口流域最为严重。根据深圳赤湾站和舢板洲站统计,珠江口流域多年平均最高潮位为2.28m,现状城市地面高程在1.5~4.5m之间,城市管道排水及洪水排泄不同程度受到潮水位的影响。当暴雨与相对高潮水位遭遇时,增加了洪涝灾害发生的频率。
(3)雨水管网的建设滞后于城市发展,标准偏低。深圳自特区成立以来,城市规模不断扩张,建成区面积从1990年120km2,增加至2014年的1024km2,增长近10倍。城市开发建设导致下垫面类型改变,滞、蓄空间减少,不透水地面面积增大,直接表现在地表径流系数的大幅度增加,如图4所示,从1980年至2015年,深圳市径流系数增加了32%,导致地表径流和洪峰流量增大。深圳快速的城市发展,导致市政设施的建设无法跟上城市扩张,尤其在原特区外,建成区雨水管网的覆盖度仅为3.0~4.0km/km2,仍处于较低水平。图4                            图4 深圳径流系数1980-2015年际变化
雨水管道设计重现期标准是雨水管建设的重要标准,深圳市随着国家排水管道设计标准的提升也进行相应的调整,并一直以来执行国标的高值,见表1所示。但深圳市2007年之前建设的排水管道标准,特别是原特区外(宝安、龙岗)作为“一般地区”,排水管网统一按1年一遇设计,已不能满足国家最新标准和区域排水需求,是造成部分旧城区排水管道建设标准偏低而引发内涝的重要原因。
表1 历年来深圳市排水管道设计标准与国家标准对比表图5注:国家标准摘自于《室外排水设计规范》,深圳标准摘自于《深圳市城市规划标准与准则》及《深圳市排水管网规划》
(4)城市规划对于雨水径流的管控较弱,缺乏可持续的雨水综合管理。目前城市规划中对雨水的管控仍集中在传统的雨水工程规划、防洪规划、水系规划等专项规划中,忽视了雨水径流全过程中与之相关的城市竖向规划、绿地规划、道路规划、景观规划等,这些规划在构建全过程的雨水管控中占据着重要位置[7]。虽然深圳市于2004年在全国率先引入并推行低影响开发模式,但实施范围较小,大部分规划中对雨水的处理仍采取快速排除的方式,对低影响开发、可持续排水等理念的落实不足。
(5)日常管理维护不足,对城市排水管理的薄弱是造成城市内涝的一个重要原因。2010年,深圳特区一体化方案或国务院批准,深圳经济特区范围扩大近5倍,引发了宝安、龙岗两区由“关外”变为“特区”之后的新一轮建设高潮。同时,轨道交通二期工程和城市更新项目的全面展开,城区内大量施工场地的余泥渣土、泥浆偷排等行为引发管道堵塞,严重破坏了排水管道的排水能力和防洪能力。
4 深圳海绵城市建设
4.1 海绵城市内涵解析
海绵城市是以城市雨水综合管控为出发点的一种城市形态和建设模式,其内涵是将城市建设成为具有吸纳、蓄渗和缓释等水力特性的“海绵体”,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,其核心技术内容是低影响开发模式(LID)。
海绵城市建设是系统工程,统筹解决水安全、水资源、水环境、水文化问题,是多目标、多手段、多系统的复杂体系。有效缓解城市内涝(排水防涝)是海绵城市建设的其中一项重要功能和目标,是在目前国家政策、基础设施建设现状等背景下的一个紧迫任务,但不代表全部功能和最终目标,削减径流污染、良性的水文循环以及生态系统修复等其他目标同样不可缺少。
4.2 海绵城市建设策略
从内涝成因分析可以发现,内涝点形成的原因多样,其中有自然气候因素、规划管控、管网建设、日常维护等各个方面。解决城市内涝问题作为目前海绵城市建设的一个重要任务,必须针对历史内涝形成的主要原因,因地制宜地提出海绵城市建设策略,有效缓解城市内涝灾害。
基于深圳历史内涝成因分析,构建深圳市海绵城市建设策略:
(1)因地制宜制定目标,明确控制指标。
《海绵城市建设技术指南》对我国近200个城市多年日降雨量统计分析,分别得到各城市年径流总量控制率及其对应的设计降雨量值关系,并将大陆地区分为五个分区,深圳市属于V区,年径流总量控制率应为:60%≤α≤85%。考虑深圳市年降雨总量超1800mm,台风暴雨场地较多,降雨量不均衡等因素,结合深圳市建筑密度等现状特点,根据示范工程监测评估的结果,综合确定深圳市年径流总量控制率不低于70%,对应的设计降雨量为25mm,即要实现70%年径流总量控制率的目标,海绵城市各项设施需容纳单位面积用地上不低于25mm的降雨量。
在总体目标的指导下,量化具体的控制指标。在建设项目规划设计时,通过对下沉式绿地建设比例、绿色屋顶覆盖比例、不透水下垫面径流控制比例以及人行道、停车场、广场透水铺装比例等4个指标的控制,削减城市地表径流和峰值流量,体现海绵城市的“渗、蓄、滞、净、用、排”建设程度(表2)。
表2 建设项目低影响开发控制指标推荐值图6(2)规划转型引领细则,加强各类规划的管控和衔接。
充分发挥城市规划的先导作用,在总体规划、详细规划及其他专项规划编制过程中融入低影响开发理念,在规划层面统筹解决海绵城市建设涉及的各项控制指标、设施布局、设计要求等内容,全面落实海绵城市建设。
城市总体规划应编制基于海绵城市—低影响开发雨水系统构建的有关专题研究。明确城市低影响开发策略、原则与目标要求,并在市政、生态环境等相关专业规划中协调落实海绵城市建设要求,落实低影响开发的编制要点。
城市详细规划应落实上层次规划确定的低影响开发径流总量控制目标、径流污染控制目标和雨水资源化利用目标,并结合用地功能和布局,制定具体的地块综合径流系数目标,细化确定可渗透面积比例、绿色屋顶比例、下沉式绿地比例、不透水下垫面径流控制比例等等控制指标,因地制宜配套建设雨水滞、渗、蓄、用收集利用等设施。
竖向、水系、绿地、排水、道路、生态环境保护以及市政基础设施等其他专项规划应当与海绵城市建设的相关目标、指标进行对接,按照低影响开发的指引要求进行规划和设计,落实和布局与之相关的低影响开发设施。
(3)合理处置外水,解决城市内河与外部水系的衔接问题。
海绵城市建设中一项重要内容是要处理好城市排水设施、城市内河以及外部水系之间的关系,即在城市排水管网与内涝设施的规划设计或水力模型搭建过程中采用的重现期标准,需要与河道水位、潮位进行合理衔接,以保障排水的通畅。深圳市内涝设施设计标准与防洪潮标准衔接如下:
①非感潮河段地区采用同频率衔接,即50年一遇降雨遭遇河道50年一遇防洪水位设计内涝防治设施;感潮河段地区采用不同频率衔接,即50年一遇降雨遭遇20年一遇潮位设计内涝防治设施。
②对于部分河道防洪标准较低区域,则采用20年一遇降雨遭遇20年一遇洪水位(或20年一遇潮水位)设计内涝防治设施。
(4)工程建设与管理并重,全面完善城市排水系统。
雨水管网是城市雨水综合管控的重要组成部分,是妥善处置年径流总量控制率之外部分(深圳即为30%年径流总量)地表径流的关键设施和手段。完善城市排水系统对解决城市内涝问题至关重要。
结合城市更新、道路新改建等项目,逐步对不满足标准的雨水管网进行改造,提升管网的排水能力及管网覆盖率。同时,加强对雨水管网的日常维护和施工场地监管,杜绝泥浆偷排现象,以保持雨水管网良好的运行状况。
(5)建立应急机制,减轻超标暴雨灾害损失。
对于发生超过城市排水设施设计标准的局地暴雨,应以人为本,在保证城市运转正常以及人民群众生命财产安全的目标下,制定完善城市排水与暴雨内涝防范应急预案,明确预警等级及相应的处置程序和措施,健全应急处置的技防、物防、人防措施,有效应对超标暴雨。
重视对排水防涝突发事件的宣传、培训与演练。加强相关技术人员日常应急培训、重要目标工作人员的应急培训和管理,从实战角度出发,切实提高应急处置能力。
5 结语
随着极端气候发生的频率增加以及城市不断扩张,城市内涝灾害的防治成为一个长期复杂且艰巨的系统工程,深圳的内涝问题在南方滨海和快速发展转型的城市中具有一定的典型性。海绵城市理念的提出,为城市内涝问题提供了一个有效可行的解决方案。
海绵城市建设在国内仍处于起步和探索阶段,随着全国首批16个海绵城市建设试点城市的确定,海绵城市建设将在全国范围内铺开。在试点建设过程中,对于目标和指标制定、示范项目选取、机制体制建设等方面必须结合本地实际需求和自然特征,因地制宜建设“自然积存、自然渗透、自然净化”的海绵城市。
来源:《中国给水排水》

声明:本文由城乡规划博客(ChinaUP.info)整理发布,转载请注明来源。
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