基于海绵城市的城市洪涝防御体系研究.pdf

CHINA FLOOD&DROUGHT MANAGEMENT中国防汛抗旱城市防洪URBAN FLOOD CONTROLOct.2023 NO.10 VOL.332023年10月 第10期 第33卷0 引言洪涝灾害是我国最严重的自然灾害之一，分布广、发生频率高、损失大1。城市建设改变了原有下垫面条件，产汇流模式发生改变，加之全球气候变化，城市洪涝风险增大2-3。武 汉“2016.7.6”、长 沙“2017.6.22”4、广 州“2020.5.22”5及郑州“2021.7.20”6等城市洪涝灾害造成了巨大的经济损失。海绵城市作为国家新型雨水管理战略，运用“渗、滞、蓄、净、用、排”理念，与城市洪涝有效结合。黄国如7将城市内涝防治体系与海绵城市建设关系在空间尺度划分为“小、中、大”海绵，并在基础设施建设角度依次对应“绿、灰、蓝”设施。陈秋伶等8从海绵系统与区域空间尺度划分为小尺度局域集水单元、中尺度城市汇水区，大尺度城区小流域，并运用暴雨洪水管理模型（StormWater Management Model，SWMM）模拟 3种尺度下的雨洪控制。刘家宏等9将海绵城市内涝防治系统分为源头控制系统、雨水管渠系统和超标雨水蓄排系统，引入GAUSS函数，提出海绵城市内涝防治系统的功能优化思路。陈文龙等10提出“洪涝同源”的流域系统整体观，构建“城市海绵市政小排水系统水利大排水系统”耦合的城市洪涝模拟模型。本文结合现有海绵城市尺度划分，以广州市为研究对象，拟从流域河湖大海绵、管网中海绵、源头小海绵3个方面构建海绵城市洪涝防御体系，并提出城市洪涝防御对策建议，以期为城市洪涝防御提供参考。1 城市洪涝防御体系1.1 流域河湖大海绵我国对城市洪涝灾害的抵御大都依赖于防洪排涝工程体系。防洪排涝工程体系侧重于“排、挡、拦、蓄”。“排”是加强河道整治，新辟或扩大排水通道，提升区域外排能力。“挡”是加强堤防、水闸达标建设，提高区域防洪（潮）标准。“拦”是拦截山洪，拦洪削峰。“蓄”是确保河湖水面面积只基于海绵城市的城市洪涝防御体系研究陈娟1，2王森1，2张康1，2何兴昌3（1.珠江水利科学研究院，广州 510611；2.水利部珠江河口治理与保护重点实验室，广州 510611；3.河海大学水文水资源学院，南京210098）DOI:10.16867/j.issn.1673-9264.2023046摘要：城市洪涝灾害已经成为不容忽视的城市水问题，而海绵城市作为国家新型雨水管理战略成为当前的研究热点。从海绵城市理念出发，将城市洪涝防御体系从流域河湖大海绵、管网中海绵和源头小海绵3个方面阐述，并结合广州市经验对城市洪涝防御提出对策建议，以期为我国城市洪涝防御提供指导。关键词：海绵城市；城市洪涝；防御体系；广州市中图法分类号：P333文献标识码：A文章编号：1673-9264（2023）10-48-04陈娟，王森，张康，等.基于海绵城市的城市洪涝防御体系研究J.中国防汛抗旱，2023，33（10）：48-51.CHEN Juan，WANG Sen，ZHANG Kang，et al.Research on urban flood andwaterlogging defense systems based on sponge cityJ.China Flood&Drought Management，2023，33（10）：48-51.（in Chinese）收稿日期：2023-02-10第一作者信息：陈娟，女，高级工程师，E-mail：。通信作者信息：王森，男，高级工程师，E-mail：。基金项目：国家重点研发计划项目（2021YFC3001000）。48中国防汛抗旱CHINA FLOOD&DROUGHT MANAGEMENT城市防洪URBAN FLOOD CONTROLOct.2023 NO.10 VOL.332023年10月 第10期 第33卷增不减，提高调蓄能力。广州地势由东北向西南倾斜，具有山、水、城、田、海的城市格局。广州地处珠江流域下游，受西江、北江、东江过境洪水影响，北部山区存在山洪威胁，河口主要遭遇南海台风暴潮侵袭。因此，广州必须从流域角度出发，上中下协调理顺洪涝关系，统筹流域与区域。以流域为单元，开展防洪（潮）排涝规划。按照“堤库结合，以泄为主，泄蓄兼施”的流域防洪（潮）方针，以河道堤防达标建设和河道整治及河口治理为重点，加快开展河道清障与江海堤防巩固提升，挖潜水库及区域洪水调蓄空间，实施防洪（潮）闸达标加固，完善堤库闸结合的防洪（潮）工程体系。强力管控水域占补平衡。广州市人民政府出台了 广州市建设项目占用水域管理办法，规范建设项目占用水域行为，确保区域内水面率不减少。划定河湖水系控制线，并纳入国土空间规划，衔接多规合一平台，在控制性详细规划阶段落实河湖水系用地。1.2 管网中海绵排水管网在城市洪涝防御中起到了基础性作用4。城市建设造成地面硬化，排水管网承担了城市排水任务，将城市雨水排入河道。我国城市地下排水管道普遍存在管网错综复杂、管网布设不全、设计标准低等问题11-12。针对城市已有排水系统深入分析研究，做好城市市政管网的建设规划，优化城市排水管网的建设与改造水平。充分考虑管网排水系统与河道排涝系统互为边界条件，统一市政排水标准和水利排涝标准13。随着广州城市化进程加快，耕地、水域和裸地等透水面积所占比重不断降低，下垫面硬化十分明显。与2020年比较，广州2020年不透水面积增加了3.3倍。广州大部分建成区地势低洼，排水管网出水口低，排水能力不足问题在中心城区尤为突出。汛期遇大暴雨，加上外江洪潮水位顶托，容易造成水浸街。广州市雨水系统总体规划改变以往过度强调管渠排水的单一模式，以流域树（小海绵为树叶、管渠为树茎，河湖为树干）理念，通过多种综合措施进行雨水径流管控。考虑到市政管渠和河湖作为排水的有机整体，统一设计雨型，即采取“长包短、大包小”同频率控制法得到长历时设计雨型。按照“轻重缓急、有条不紊、做完一片、达标一片”原则，广州有序推进排水单元达标建设、实施排水单元混错接改造和分流改造工作。1.3 源头小海绵源头小海绵设施主要通过透水铺装、生物滞留池、植草沟、绿色屋顶、雨水花园、下沉式绿地、蓄水池等来减少暴雨径流量、延缓暴雨径流峰现时间、减小污染物入河量、补充浅层地下水及改善城市“热岛”效应等，强调从源头控制。海绵设施对城市内涝能起到一定的缓解作用，主要可缓解重现期15 a暴雨造成的城市内涝。目前针对源头小海绵的研究颇多。黄国如等14通过监测分析透水铺装和绿地在实际应用中对雨水径流的控制效应。李家科等15对海绵城市生物滞留设施关键技术进行研究。喻海军等16对城市排水小区海绵改造效果进行模拟与评估。顾江海17对城市公园海绵化设计及效果进行评估。海绵城市作为新的城市发展理念，涉及多个单位、多个部门、多个行业，是一个错综复杂的综合体系，其协调管理难度大。广州市成立了市、区两级海绵城市建设领导小组（以下简称海绵办），成员单位涉及水务局、规划局、发展改革委、住建局、交通局、林业和园林局、财政局及其他有关部门。通过领导小组明确责任主体，开展多部门协调联动，有序推进海绵城市建设工作。海绵城市建设过程中需采取相关措施保障海绵理念顺利贯彻落实，规划目标真正落地，建设效果达到预期。海绵办聘请第三方技术服务团队对海绵城市建设提供技术服务。广州市陆续颁布了 广州市建设项目雨水径流控制办法 广州市海绵城市规划设计导则低影响开发雨水系统构建（试行）广州市建设项目海绵城市建设管控指标分类指引（试行）广州市城市开发建设项目海绵城市建设洪涝安全评估技术指引（试行）广州市海绵城建设技术指引及标准图集（试行）广州市海绵城工程施与质量验收标准（试行）等，为海绵城市建设提供了技术支撑，保证海绵城市各项工作规范推进。建立建设项目“控规阶段开展洪涝安全评估、设计阶段开展海绵专篇设计、验收阶段开展海绵建设效果评估”全过程管控机制（图1），保证建设项目海绵城市建设过程环环相扣，管控指标顺利落地。目前公众对海绵城市的认知度不高18。加大海绵城市宣传力度，让公众充分了解海绵城市建设要求及成效，保障海绵城市建设顺利开展。广州发布了海绵城市吉祥物“沐沐”，并通过讲座、培训、漫画宣传、视频宣传等渠道宣贯海绵城市理念。49CHINA FLOOD&DROUGHT MANAGEMENT中国防汛抗旱城市防洪URBAN FLOOD CONTROLOct.2023 NO.10 VOL.332023年10月 第10期 第33卷2 城市洪涝防御对策研究结合广州市城市洪涝防御现有经验提出城市洪涝防御的对策及建议。2.1 加强法制建设为了加强流溪河流域水环境保护和水资源管理，增强防汛抗旱能力，广州2013年出台了 广州市流溪河流域保护条例。为控制和减少雨水径流量，提高城乡防洪排涝能力，广州2014年公布了 广州市建设项目雨水径流控制办法，对雨水径流控制提出了一些约束性指标，如建设后的雨水径流量不超过建设前的雨水径流量；新建项目硬化地面中，除城镇公共道路外，建筑物的室外可渗透地面率不低于40%；新建建设工程硬化面积达1万m2以上的项目，除城镇公共道路外，每万平方米硬化面积应当配建不小于500 m3的雨水调蓄设施。为加强水域管理与保护，规范项目占用水域行为，广州2015年公布了 广州市建设项目占用水域管理办法。广州2021年印发 关于一逼到建设为引领全面加强我市防洪排涝基础能力建设的实施意见 的通知，要求在控制性详细规划中设置海绵城市（含防洪排涝风险评估）专篇，作为规划条件发放的依据。为了加强排水管理，防治水污染和内涝灾害，广州2021年制定了 广州市排水条例。为保障城市安全，科学设计室外排水工程，国家标准 室外排水设计标准（GB 500142021）发布实施。借鉴国内外城市洪涝防御的成功经验，结合城市自身问题与特点，加强研究和制定相关条例、办法及标准等，逐步形成完善的法制保障。2.2 注重规划引领在流域及区域层面做好城市防洪排涝规划，加强控制性骨干工程的建设，处理好城市排水标准、排涝标准的衔接，重视城市河湖水系连通19。在国土空间规划及控制性详细规划中落实河湖水系，明确防洪排涝基础设施的空间布局及总体规模，保障防洪排涝设施用地20。编制基于洪涝安全、道路交通安全、景观等因素的竖向高程专项规划，明确竖向高程管控策略。编制市、区级海绵城市专项规划，指导市、区开展海绵城市规划建设工作。2.3 推进城市洪涝管理智能化建设智能洪涝无疑是未来城市发展方向，科学有效地借助监测设备、计算机、通信及高新技术应用等，构建信息数字化、控制自动化、决策智能化的洪涝平台。绘制并发布城市洪涝风险图，为设计和管理者提供依据，为居民出行提供指引。通过立体监测城市雨、洪、涝数据，建立城市洪涝预警预报系统，便于水务部门及时掌握城市洪涝情况，科学防洪排涝调度，也便于交通及应急部门及时提醒公众。2.4 加强洪涝科普宣传力度为了让公众了解城市洪涝特点、灾害预警等级、潜在风险及规避措施等，需要多渠道多手段开展科学宣传。如举办科普大赛或科普答题，在全国科普日、世界水日、中国水周等特定时间举行主题科普宣传，利用电视、公众号、网站、宣传栏等渠道宣传城市洪涝相关知识。通过洪涝科普宣传，公众防灾减灾意识得到加强，规避常识得到掌握，自救互救能力得到提高。3 结语城市洪涝防御是一个复杂的综合体系，统筹好流域河湖大海绵、管网中海绵、源头小海绵三者关系，充分发挥各自优势，全方位促进三者的和谐发展。加强法制建设、注重规划引领、推进城市洪涝管理智能化建设和加强洪涝科普宣传力度，营造更加完善的城市洪涝防御体系，促进人水和谐。此外，城市洪涝防御涉及多部门多行业，需明确责任，各司其职，强化部门协同治理；完善建设项目全过程管控机制研究，保障城市洪涝防御措施真正落地实施。参考文献1 刘志雨，夏军 气候变化对中国洪涝灾害风险的影响J.自然灾害，2016，38（3）：177-1812 徐宗学，叶陈雷 城市暴雨洪涝模拟：原理、模型与展望J.水利学方案策划及控规阶段施工建设阶段竣工验收阶段项目设计阶段运行维护阶段管控环节管控手段开展洪涝安全评估洪涝安全评估，深化地块海绵城市建设要求，为城乡规划主管部门做出规划行政许可设计方案设计方案：编制“海绵专篇”“四图三表”施工图审查施工图审查：审查海绵城市建设内容组织编制海绵城市建设效果评估建设效果评估报告，作为项目竣工（联合）验收必审资料建成后，海绵城市设施按规程运行维护运行维护质监部门质监部门在施工过程中对海绵城市建设内容进行日常监督图1 广州市海绵城市全过程管控机制50中国防汛抗旱CHINA FLOOD&DROUGHT MANAGEMENT城市防洪URBAN FLOOD CONTROLOct.2023 NO.10 VOL.332023年10月 第10期 第33卷报，2021，52（4）：381-3923 杨红卫，陈璇，高斌 秦淮河流域城市化进程对城市内涝风险变化的影响J 江苏水利，2020（10）：50-574 徐宗学，程涛，任梅芳“城市看海”何时休兼论海绵城市功能与作用J.中国防汛抗旱，2017，27（5）：64-66，955 陈文龙，夏军 广州“5.22”城市洪涝成因及对策J.中国水利，2020（13）：4-76 徐宗学，叶陈雷 从“城市看海”到“城市看江”：极端暴雨情景下福州市洪涝过程模拟与风险分析J.中国防汛抗旱，2021，31（9）：12-207 黄国如 城市暴雨内涝防控与海绵城市建设辨析J.中国防汛抗旱，2018，28（2）：8-148 陈秋伶，林凯荣，陈文龙，等 多尺度海绵城市系统雨洪控制研究J水利学报，2022（7）：862-875.9 刘家宏，王佳，王浩，等 海绵城市内涝防治系统的功能解析J 水科学进展，2020，31（4）：611-61810陈文龙，徐宗学，宋利祥，等 基于流域系统整体观的城市洪涝治理研究J 水利学报，2021，52（6）：659-67211王怀军，张维维，李军怀，等 海绵城市管网设施布署评估方法研究J.西安理工大学学报，2020，36（2）：182-18712闫海波 我国城市排水系统存在的问题-城市洪涝灾害后的反思J山西交通科技，2016，（1）：84-8713陈文龙，夏军 广州“5.22”城市洪涝成因及对策J 中国水利，2020（13）：4-714黄国如，赵晓莺，麦叶鹏.低影响开发措施对雨水径流的控制效应J.水资源保护，2021，37（4）：29-36.15李家科，张兆鑫，蒋春博，等 海绵城市生物滞留设施关键技术研究进展J.水资源保护，2020，36（1）：1-8，1716喻海军，范玉燕，曹大岭，等 城市排水小区海绵改造效果模拟与评估研究J 人民珠江，2021，42（12）：90-9517顾江海 城市公园海绵化设计及效果评估J.黑龙江水利科技，2019，47（6）：126-128，18118郑珊，邹弘晖，唐郁婷，等 武汉海绵城市的公众认知调研J/OL 中国 农 村 水 利 水 电 https:/ 海绵城市建设有关问题讨论J.水科学进展，2016，27（6）：793-79920邝敏毅，邓兴栋，朱理铭，等 洪涝风险管控从空间总体规划向控规传导-广州的实践与探索J.水利学报，2022，53（7）：779-788，797Research on urban flood and waterlogging defense systems based on sponge cityCHEN Juan1,2,WANG Sen1,2,ZHANG Kang1,2,HE Xingchang3(1.Pearl River Hydraulic Research Institute,Guangzhou 510611;2.Key Laboratory of the Pearl River Estuary Regulation and protection of Ministry ofWater Resources,Guangzhou 510611;3.College of Hydrology and Water resources，Hohai University,Nanjing 210098)Abstract:Urban flood and waterlogging disaster have become an urban water problem that cannot be ignored.As a new nationalrainwater management strategy,sponge city has become a current research hotspot.Based on the idea of sponge city,this paperexpounds the urban flood and waterlogging defense systems from three aspects:large sponge in river and lake,medium sponge inpipe network and small sponge in source.Combined with the experience of Guangzhou City,this paper puts forward somecountermeasures and suggestions for the urban flood and waterlogging defense,in order to provide some guidance for the urbanflood and waterlogging defense in China.Keywords:sponge city;urban flood and waterlogging;defense systems;Guangzhou City责任编辑 马啸51