【摘要】近年來，我國城市水災(zāi)頻發(fā)，嚴(yán)重影響了城市正常安全運(yùn)行。城市水災(zāi)產(chǎn)生的原因是多方面的，而建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)的防災(zāi)工程體系是最關(guān)鍵且最重要的防災(zāi)措施。城市水災(zāi)防災(zāi)工程體系包括城市雨水的管理、排除和防止河水倒灌或洪水泛濫的一整套工程設(shè)施。我國將城市水災(zāi)防災(zāi)工程體系劃分為5個(gè)單項(xiàng)工程：源頭控制工程、雨水排水管網(wǎng)工程、內(nèi)澇防治工程、排澇工程和防洪工程。5個(gè)單項(xiàng)工程互為上下游關(guān)系，定量化共同分擔(dān)防止內(nèi)澇災(zāi)害發(fā)生的責(zé)任。在5個(gè)單項(xiàng)工程中，建立城市內(nèi)澇防治工程的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)方法體系是當(dāng)前的重點(diǎn)和難點(diǎn)。對此，應(yīng)促進(jìn)多專業(yè)協(xié)同合作，合理利用資源和資金，構(gòu)建具有中國特色的城市水災(zāi)防災(zāi)工程體系，分清工程責(zé)任和管理責(zé)任，確保城市安全運(yùn)行。
【關(guān)鍵詞】城市水災(zāi) 規(guī)劃建設(shè) 防災(zāi)工程體系 科學(xué)架構(gòu)
【中圖分類號】 TU984.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A
【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2016.21.004
【作者簡介】周玉文，北京工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院、北京市水質(zhì)科學(xué)與水環(huán)境恢復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授、博導(dǎo)。研究方向?yàn)槌鞘兴畔⑾到y(tǒng)與給排水系統(tǒng)優(yōu)化、給排水管網(wǎng)理論及雨洪利用技術(shù)、城市水系統(tǒng)建模與地理信息技術(shù)。主要著作有《城市污水處理應(yīng)用技術(shù)》《排水管網(wǎng)理論與計(jì)算》《高級供水系統(tǒng)建模與管理》（譯著）等。
近年來，我國城市水災(zāi)頻發(fā)，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)、財(cái)產(chǎn)損失，嚴(yán)重影響了城市的正常安全運(yùn)行，并受到了媒體、公眾和政府的高度重視。城市水災(zāi)包括城市洪災(zāi)和城市內(nèi)澇，很多專家學(xué)者從不同的角度探討了城市內(nèi)澇的產(chǎn)生原因和解決途徑，并各有建樹。城市水災(zāi)產(chǎn)生的原因是多方面的，包括：政府的重視和投入、社會和市民的期望值等社會因素，氣象條件等自然因素，防災(zāi)工程建設(shè)等工程因素，工程設(shè)施的運(yùn)行、調(diào)度與管理等管理因素和民眾的防災(zāi)減災(zāi)意識等多方面因素。目前來看，政府的重視和投入、社會和市民的期望值等社會因素都期望減少和避免城市水災(zāi)的產(chǎn)生，氣候變化等自然因素可以通過科學(xué)的預(yù)測體現(xiàn)在防災(zāi)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)之中。所以，筆者認(rèn)為：建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)的防災(zāi)工程設(shè)施是最關(guān)鍵且最重要的防災(zāi)措施。有了高標(biāo)準(zhǔn)的防災(zāi)工程設(shè)施，才能有效地通過工程設(shè)施的運(yùn)行、調(diào)度與管理等措施實(shí)現(xiàn)防災(zāi)減災(zāi)的目的。為了科學(xué)規(guī)劃建設(shè)城市水災(zāi)防御工程，抵御城市內(nèi)澇，本文僅從工程的角度探討如何構(gòu)架城市水災(zāi)防御工程的系統(tǒng)科學(xué)問題。
我國城市水災(zāi)的二元體系架構(gòu)
人類從農(nóng)耕社會逐步發(fā)展到現(xiàn)在以城市為中心的現(xiàn)代化社會，現(xiàn)代文明促進(jìn)了城市的發(fā)展、壯大。城市是一個(gè)人口和社會財(cái)富高度集中的區(qū)域，為了提高城市的土地承載能力，城市從自然生態(tài)系統(tǒng)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯ど鷳B(tài)系統(tǒng)，它的生態(tài)安全、排水安全和防災(zāi)安全都依賴于相應(yīng)的工程設(shè)施提供保障。目前，我國已經(jīng)建設(shè)了比較完善的城市防洪工程和城市雨水排水工程。
濱水城市一般沿河、湖、海岸線等水體岸邊建設(shè)有防洪、防潮堤壩，相關(guān)河流水系建設(shè)有高標(biāo)準(zhǔn)的防洪水庫、堤壩和滯洪區(qū)以保護(hù)城市免受外部洪水的危害，城市防洪工程的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)與城市的重要性有關(guān)，設(shè)計(jì)依據(jù)是城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范。在設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)以下，防洪工程應(yīng)保證城市的防洪安全。目前，城市防洪工程已經(jīng)有比較完善的規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)體系和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
幾乎所有的城鎮(zhèn)規(guī)劃建成區(qū)范圍以內(nèi)，都建有地下雨水排水管網(wǎng)或合流制管網(wǎng)，用來排除規(guī)劃建成區(qū)以內(nèi)的暴雨徑流，保障城市排水安全。其作用是補(bǔ)償城市建設(shè)過程中對地表排水溝渠的破壞、提高排水能力、保護(hù)城市免受暴雨災(zāi)害和為市民提供舒適的生存條件。城市雨水排水工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)依據(jù)應(yīng)符合城市排水設(shè)計(jì)規(guī)范。在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以下，排水工程應(yīng)保證城市的排水安全。目前，城市排水工程也已經(jīng)有比較完善的規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)體系和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
城市規(guī)劃建設(shè)的防洪工程和雨水排水工程共同構(gòu)成了我國城市水災(zāi)的二元體系架構(gòu)。城市防洪工程由水利部門負(fù)責(zé)，有專業(yè)的人才培養(yǎng)體系和高等院校、工程規(guī)劃建設(shè)的理論、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系以及運(yùn)行維護(hù)機(jī)構(gòu)。城市雨水工程由城建部門負(fù)責(zé)，同樣有專業(yè)人才培養(yǎng)體系和高等院校、工程規(guī)劃建設(shè)的理論、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和運(yùn)行維護(hù)機(jī)構(gòu)。在兩個(gè)體系都正常運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下，為什么還會發(fā)生城市內(nèi)澇災(zāi)害呢？其原因是城市雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，經(jīng)常發(fā)生雨水排水系統(tǒng)“失效”工況，而且沒有對超標(biāo)雨水做出安排，任由超標(biāo)的地表漫流雨水流到城市低洼地區(qū)造成內(nèi)澇災(zāi)害，而城市的管理者處于沒有任何解決之道的尷尬狀態(tài)。
2012年，由住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部完成的亞洲發(fā)展銀行技術(shù)援華項(xiàng)目“城市雨水管理與內(nèi)澇防治”的咨詢報(bào)告全面分析了我國法律、機(jī)構(gòu)、技術(shù)和投資等方面存在的問題，并提出了解決問題的建議。研究發(fā)現(xiàn)，我國城市雨水排水設(shè)施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，超過雨水排水標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)澇事件經(jīng)常發(fā)生，且許多城市沒有對超標(biāo)雨水產(chǎn)生的地表漫流做出相應(yīng)的工程安排。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，發(fā)達(dá)國家采用兩種方式解決導(dǎo)致城市內(nèi)澇的超標(biāo)雨水地表漫流問題：其一是建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)的城市地下雨水排水設(shè)施；其二是利用城市道路排除超標(biāo)雨水，對超標(biāo)雨水進(jìn)行約束，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可以達(dá)到“百年一遇”。我國的經(jīng)濟(jì)處在高速發(fā)展之中，即將邁入中等發(fā)達(dá)國家行列，國外發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)值得借鑒，那么我們應(yīng)采用哪種方式解決城市內(nèi)澇問題呢？
我國一直以來都采用城市排水工程和城市防洪工程的二元工程體系架構(gòu)來解決城市的水災(zāi)問題。2011年以前，主要采用排水管網(wǎng)工程排除城市雨水，沒有對超標(biāo)雨水做出工程安排。傳統(tǒng)的思維方式是通過提高地下雨水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來解決城市內(nèi)澇問題，可以學(xué)習(xí)的范例有我國香港地下雨水排水工程“50年一遇”的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、英國倫敦“30年一遇”的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。采用這種方式進(jìn)行管網(wǎng)改造或重建的優(yōu)點(diǎn)是沒有理論和技術(shù)方法方面的困難，而缺點(diǎn)是大范圍開挖對城市造成的負(fù)面影響以及管網(wǎng)沉積造成的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用增加，同時(shí)還應(yīng)考慮地下空間利用等問題。因此，這種方式適合在新建城區(qū)進(jìn)行探索。
《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范（2011版）》首次提出“內(nèi)澇”的概念，在《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范（2014版）》頒布以前，一直將排水標(biāo)準(zhǔn)作為內(nèi)澇的防治標(biāo)準(zhǔn)。因此，很多人將排水管網(wǎng)提標(biāo)改造作為解決城市內(nèi)澇的核心技術(shù)?！妒彝馀潘O(shè)計(jì)規(guī)范（2014版）》從頂層設(shè)計(jì)角度，建立了涵蓋“源頭控制體系”“排水管網(wǎng)系統(tǒng)體系”和“內(nèi)澇防治體系”的城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系框架。根據(jù)該規(guī)范提出的體系框架，第二種建設(shè)與改造的方式是參考北美與澳大利亞等國家，建立城市排水、內(nèi)澇防治和防洪三套工程體系架構(gòu)，一并考慮城市雨水系統(tǒng)的防災(zāi)問題。內(nèi)澇防治的工程措施包括源頭的削峰調(diào)節(jié)池、利用道路縱坡排除超標(biāo)地表徑流的行泄通道、建立大型調(diào)蓄設(shè)施以及城市內(nèi)河、湖的排澇泵站等。
兩種解決方式的差別在于是將眼光局限于城市排水的范疇，還是從整個(gè)城市雨水系統(tǒng)的角度出發(fā)來構(gòu)架工程系統(tǒng)。為深入探究，我們必須提高現(xiàn)有排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)制定新的內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)，并且要與城市排水標(biāo)準(zhǔn)和防洪標(biāo)準(zhǔn)相銜接。
國務(wù)院2013年發(fā)布的《關(guān)于做好城市排水防澇設(shè)施建設(shè)工作的通知》為科學(xué)防治城市內(nèi)澇災(zāi)害提出了從規(guī)劃做起的基本要求。2014年1月1日頒布的《城鎮(zhèn)排水與污水處理?xiàng)l例》為科學(xué)防治城市內(nèi)澇災(zāi)害奠定了法律依據(jù)?！妒彝馀潘O(shè)計(jì)規(guī)范（2014版）》為科學(xué)防治城市內(nèi)澇災(zāi)害制定了防治標(biāo)準(zhǔn)。在《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于印發(fā)城市排水（雨水）防澇綜合規(guī)劃編制大綱的通知（建城［2013］98號）》的基礎(chǔ)上，全國各地都在應(yīng)用《城鎮(zhèn)內(nèi)澇防治技術(shù)規(guī)范》中提出的相關(guān)技術(shù)，積極編制城市排水（雨水）防澇綜合規(guī)劃。目前，海綿城市建設(shè)已經(jīng)被提上城市排水防澇綜合規(guī)劃的議事日程。為了更好地將以上精神落實(shí)到工程之中，定義科學(xué)防治城市內(nèi)澇災(zāi)害的設(shè)計(jì)工況就十分必要。國務(wù)院辦公廳2015年出臺的《關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》中要求：“小雨不積水、大雨不內(nèi)澇、水體不黑臭、熱島有緩解，通過海綿城市工程建設(shè)逐步完善城市內(nèi)澇防治工程體系。”
由于城市內(nèi)澇是最近提出的概念，城市內(nèi)澇災(zāi)害相關(guān)的基本概念一直困擾著工程技術(shù)人員和社會公眾，因此應(yīng)進(jìn)行深入研究予以澄清。城市內(nèi)澇災(zāi)害是城市水災(zāi)的一種，城市內(nèi)澇災(zāi)害防御工程是城市水災(zāi)防災(zāi)工程的重要組成部分。
我國的城市水災(zāi)防災(zāi)工程體系
城市水災(zāi)防災(zāi)工程體系包括城市雨水的管理、排除和防止河水倒灌或洪水泛濫的一整套工程設(shè)施，這一整套工程設(shè)施是防治城市內(nèi)澇災(zāi)害的重要基礎(chǔ)條件。
為了實(shí)現(xiàn)城市排水（雨水）防澇工程體系防災(zāi)、減災(zāi)的目的，并考慮到定量化規(guī)劃、設(shè)計(jì)該工程體系，我國參考國際發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)和本國具體實(shí)踐，按照雨水的流動(dòng)方向，從上游到下游將城市水災(zāi)防災(zāi)工程體系劃分為5個(gè)單項(xiàng)工程：源頭控制工程（海綿城市建設(shè)——低影響開發(fā)部分）、雨水排水管網(wǎng)工程（小排水系統(tǒng)）、內(nèi)澇防治工程（大排水系統(tǒng)上游）、排澇工程（大排水系統(tǒng)下游）和防洪工程。5個(gè)單項(xiàng)工程互為上下游關(guān)系，定量化共同分擔(dān)防止內(nèi)澇災(zāi)害發(fā)生的責(zé)任。
源頭控制工程。降落到城市規(guī)劃區(qū)范圍以內(nèi)的降雨，在小區(qū)或街坊內(nèi)產(chǎn)生地表徑流，地表徑流的量取決于用地性質(zhì)和地表覆蓋種類?？茖W(xué)地規(guī)劃建設(shè)各種用地性質(zhì)的雨水徑流過程，可以有效地控制進(jìn)入雨水管網(wǎng)的流量過程線特性。
源頭控制工程采用調(diào)蓄或增加入滲等低影響開發(fā)（LID）和雨水利用典型技術(shù)，主要設(shè)計(jì)參數(shù)為降雨量（mm）。常用的設(shè)計(jì)調(diào)蓄水量為10～30mm，實(shí)際降雨量小于設(shè)計(jì)值時(shí)，源頭控制工程將所有降雨蓄存在建設(shè)小區(qū)以內(nèi)。實(shí)際降雨量超過該工程的設(shè)計(jì)值后，該工程會失效，將產(chǎn)生向源頭控制工程以外的排水過程。
從原則上講，通過工程設(shè)施可以將全部的降雨滯蓄在進(jìn)入雨水管網(wǎng)之前的地表徑流階段，但是，在大城市寄希望于通過源頭控制工程解決城市內(nèi)澇問題可能是不經(jīng)濟(jì)和不安全的。采用源頭削峰技術(shù)可以有效解決超過雨水排水管網(wǎng)能力的雨水外排問題，還應(yīng)對有關(guān)問題進(jìn)行深入研究。
雨水排水管網(wǎng)工程。在城市規(guī)劃范圍以內(nèi)，都要求建設(shè)城市雨水管網(wǎng)，來排除設(shè)計(jì)重現(xiàn)期以內(nèi)的暴雨徑流，以保證城市居民在降雨期間出行方便。降落在城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)的暴雨，產(chǎn)生地表徑流后，從建筑小區(qū)、工廠、學(xué)校、單位等區(qū)域設(shè)計(jì)地面流向道路，并通過道路邊溝進(jìn)入設(shè)置在路邊的雨水口，之后進(jìn)入地下雨水管網(wǎng)系統(tǒng)，雨水管網(wǎng)收集地表徑流以后排向下游的受納水體（排澇工程或防洪工程）。由于城市雨水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期與城市內(nèi)澇防御工程設(shè)計(jì)重現(xiàn)期相比有很大差別，并且都比較低，所以北美和澳大利亞等國稱城市雨水管網(wǎng)為小排水系統(tǒng)（minor drainage system）。在我國的規(guī)劃設(shè)計(jì)理念中，超過雨水管網(wǎng)排水能力的暴雨徑流可以暫時(shí)蓄存在地表低洼處，待暴雨過后或管網(wǎng)有富余排水能力時(shí)再排出，所以在超過管網(wǎng)排水能力的大暴雨條件下，一定會產(chǎn)生城市區(qū)域內(nèi)積水問題。
根據(jù)推理公式法設(shè)計(jì)理論，城市雨水管網(wǎng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)是設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度（mm/min或l/s.ha），常用的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為2～5年。如果將設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提高到30～100年，有很多新的問題需要探索，尤其是對下游排澇設(shè)施的影響。
內(nèi)澇防治工程。城市規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi)產(chǎn)生積水問題是一種自然現(xiàn)象，超過城市雨水管網(wǎng)排水能力的暴雨徑流聚集在城市低洼地區(qū)，造成一定經(jīng)濟(jì)或財(cái)產(chǎn)損失，即產(chǎn)生內(nèi)澇災(zāi)害。城市內(nèi)澇災(zāi)害是一種發(fā)生在城市規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi)新的自然災(zāi)害，是改革開放以后經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的新問題，確定城市內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)城市內(nèi)澇防御工程是保護(hù)市民財(cái)產(chǎn)和保證城市快速、安全運(yùn)行的重要前提。我國原有的城市規(guī)劃設(shè)計(jì)理論不包含城市內(nèi)澇災(zāi)害防治的內(nèi)容，所以內(nèi)澇防治工程規(guī)劃建設(shè)是一種新的需求。為了科學(xué)構(gòu)建城市內(nèi)澇工程防災(zāi)體系，《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范（2014版）》列出了城市內(nèi)澇綜合防治標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期范圍在20～100年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于城市雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的2～5年。美國、日本、歐盟等國家均對內(nèi)澇設(shè)計(jì)重現(xiàn)期做了明確規(guī)定。我國在此之前沒有專門針對內(nèi)澇防治的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范（2014版）》修訂增加了控制地面積水方面的內(nèi)容，并規(guī)定了內(nèi)澇防治系統(tǒng)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期和積水深度標(biāo)準(zhǔn)，用以規(guī)范和指導(dǎo)城市內(nèi)澇防治工程的設(shè)計(jì)。
發(fā)達(dá)國家和地區(qū)均建有城市內(nèi)澇防治系統(tǒng)，北美和澳大利亞等國稱為大排水系統(tǒng)（major drainage system），主要包含雨水明渠、坡地、道路、深隧、內(nèi)河河道和調(diào)蓄設(shè)施等。由于我國行政管理和專業(yè)分工與國外有一定的差異，排澇工程和防洪工程由水利部門負(fù)責(zé)，城市排水和城市內(nèi)澇防治工程由建設(shè)部門負(fù)責(zé)。城市內(nèi)澇防治工程包括行泄通道和調(diào)蓄設(shè)施，其中行泄通道由道路和大排水通道組成，將超過排水管網(wǎng)排水能力的地表徑流排入下游水體。
城市區(qū)域內(nèi)規(guī)劃設(shè)計(jì)的道路除了保障交通運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù)以外，還應(yīng)承擔(dān)排除雨水的任務(wù)，即：排除自身產(chǎn)生的暴雨徑流、排除上游和周邊區(qū)域產(chǎn)生的暴雨徑流以及作為輸送超標(biāo)雨水的行泄通道。雨水口和檢查井都設(shè)置在道路之上，源頭區(qū)域產(chǎn)生的地表徑流只能通過道路才能進(jìn)入雨水管網(wǎng)，超標(biāo)的暴雨徑流一般都聚集在道路之上，只能通過科學(xué)合理地設(shè)計(jì)道路的坡度和斷面才能及時(shí)排除。因此，道路設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)和創(chuàng)新是構(gòu)建城市內(nèi)澇防治工程體系的關(guān)鍵。
排澇工程。城市排澇工程是保證城市運(yùn)行安全的工程設(shè)施，是城市雨水管網(wǎng)和城市內(nèi)澇防治工程的下游排水通道，由河道和排澇泵站等工程設(shè)施組成，是保證城市雨水排水工程和城市內(nèi)澇防治工程正常工作的重要工程設(shè)施。
城市排澇工程采用與暴雨強(qiáng)度相關(guān)的排澇模數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一般為設(shè)計(jì)重現(xiàn)期20年，設(shè)計(jì)依據(jù)一般為城市或區(qū)域的水文手冊，主要由水利工程師負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)。
排澇工程的設(shè)計(jì)水位超過城市雨水管網(wǎng)和城市內(nèi)澇防治工程的下游設(shè)計(jì)水位，就會對城市雨水管網(wǎng)和城市內(nèi)澇防治工程的排水造成頂托，影響排水能力。如果水位過高就會通過城市雨水管網(wǎng)和城市內(nèi)澇防治工程設(shè)施倒灌進(jìn)城市規(guī)劃區(qū)范圍以內(nèi)，形成嚴(yán)重內(nèi)澇災(zāi)害。
目前城市排澇工程的設(shè)計(jì)方法是從農(nóng)田排澇實(shí)踐發(fā)展而來，排水時(shí)間等設(shè)計(jì)參數(shù)還應(yīng)該從城市的需求來考慮，模型技術(shù)的推廣應(yīng)用也應(yīng)予以重視。
防洪工程。城市防洪工程是保障城市安全、保證城市免受洪水災(zāi)害的工程設(shè)施，由水庫、河道和滯洪區(qū)組成。它是城市排水、防澇和排澇工程的下游排水通道，對城市內(nèi)澇防治的作用非常重要。
城市防洪工程一般采用設(shè)計(jì)流量作為設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一般為50年以上，設(shè)計(jì)流量通過對觀測河流的洪峰流量進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法確定，設(shè)計(jì)水位是城市排水、防澇和排澇工程的重要設(shè)計(jì)參數(shù)。水位超過洪水設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)以后，所有的排水設(shè)施，包括城市排水、防澇和排澇工程都會失效，將產(chǎn)生嚴(yán)重洪澇災(zāi)害。對此，應(yīng)研究包括城市雨水排水工程在內(nèi)的所有影響因素的水力模型，全面評估各種情況下城市的防災(zāi)能力。
城市水災(zāi)防災(zāi)工程體系各個(gè)組成部分的相互關(guān)系
源頭控制工程、雨水排水管網(wǎng)工程（小排水系統(tǒng)）、內(nèi)澇防治工程（大排水系統(tǒng)上游）、排澇工程（大排水系統(tǒng)下游）和防洪工程這5個(gè)單項(xiàng)工程共同分擔(dān)防止內(nèi)澇災(zāi)害發(fā)生的責(zé)任，5個(gè)單項(xiàng)工程缺一不可。目前，我國內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)以及對內(nèi)澇災(zāi)害認(rèn)識混亂的根本原因是由于內(nèi)澇防治工程缺失和整個(gè)系統(tǒng)的不完善?？茖W(xué)構(gòu)建適合我國國情的城市水災(zāi)防災(zāi)工程體系，并建立各個(gè)組成部分的相互邊界關(guān)系，對于提高城市防災(zāi)能力來說十分重要。
城市排水（雨水）防澇系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)涉及到城市防洪排澇、內(nèi)澇防治、城市排水、低影響開發(fā)、雨水利用和合流制改造等多個(gè)研究領(lǐng)域，與水利工程、市政工程、市政道路工程和環(huán)境工程密切相關(guān)。目前，由于各個(gè)領(lǐng)域的交叉銜接等問題，造成很多概念混淆。為保證我國排水（雨水）防澇系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)工程實(shí)踐沿著正確的方向發(fā)展，筆者認(rèn)為應(yīng)通過學(xué)習(xí)國外發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國的實(shí)際技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，建設(shè)5個(gè)單元工程體系，依據(jù)中國國情建設(shè)城市水災(zāi)防御工程規(guī)劃的體系架構(gòu)。
內(nèi)澇防治工程是城市內(nèi)澇防災(zāi)的主體。城市排水（雨水）防澇系統(tǒng)包括城市洪水災(zāi)害的安全處置、城市內(nèi)澇災(zāi)害的安全處置和城市排水安全。城市化發(fā)展過程中片面追求發(fā)展速度以及地上、地下不和諧的發(fā)展傾向，導(dǎo)致了近年來中國城市區(qū)域內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)，這不僅嚴(yán)重影響城市居民的正常生活，也對城市的安全運(yùn)行和城市的良性可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了挑戰(zhàn)。在我國，城市防洪由水利部門負(fù)責(zé)，經(jīng)過幾十年的建設(shè)已經(jīng)形成比較完善的體系。城市內(nèi)澇災(zāi)害防治和城市排水由城建部門負(fù)責(zé)，已經(jīng)建成的城市排水管網(wǎng)只能排除小重現(xiàn)期條件下的降雨徑流，能夠應(yīng)對高重現(xiàn)期條件下內(nèi)澇災(zāi)害的防御體系幾乎是空白。城市雨水排水標(biāo)準(zhǔn)普遍偏低，雖然已經(jīng)制定了城市內(nèi)澇防災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)，但是缺乏相應(yīng)的工程體系建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)預(yù)警機(jī)制不夠健全、部門之間缺乏協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)等，暴露出了城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)管理體系的不完善。
各個(gè)單項(xiàng)工程的責(zé)任。由源頭控制工程、城市排水工程、城市內(nèi)澇防治工程、排澇工程和城市防洪工程共同組成應(yīng)對城市水災(zāi)的工程體系，應(yīng)明確它們之間的邊界條件，以便分清責(zé)任。
城市防洪工程的邊界條件是保證城市的過境河流和水系不泛濫成災(zāi)，即：防止外洪威脅城市的安全，從流域?qū)用姹ＷC河流行洪通道通暢，蓄滯洪區(qū)工作正常；從城市層面應(yīng)保證城市安全，防止外部洪水泛濫進(jìn)城。主要由地方政府的水利部門和國家水利部負(fù)責(zé)，國家和地方的防汛抗旱指揮部負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)防汛、搶險(xiǎn)和救災(zāi)事項(xiàng)。
城市排澇工程是城市防洪工程的重要組成部分，城市排澇工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是保證排除城市澇水的設(shè)計(jì)水平，是城市區(qū)域降雨徑流可能排入受納水體的限制性條件。
城市排水工程的邊界條件是保證在小重現(xiàn)期暴雨（一般地區(qū)2～5年）的條件下，城市區(qū)域不產(chǎn)生嚴(yán)重積水，不影響城市的正常運(yùn)行。主要由地方政府的城建部門（或水務(wù)局）和住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部負(fù)責(zé)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營和管理。
城市內(nèi)澇防治工程的邊界條件是保證在大重現(xiàn)期暴雨（一般20～100年）的條件下（與城市內(nèi)澇防治工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)），城市區(qū)域不產(chǎn)生內(nèi)澇災(zāi)害，不影響城市的正常運(yùn)行。城市內(nèi)澇防治工程的上游邊界條件是城市排水工程，即超過城市排水管網(wǎng)排水能力的降雨產(chǎn)生的地表徑流進(jìn)入城市內(nèi)澇防治工程，下游邊界條件是城市防洪工程（排澇工程），即城市河流水系等所能夠接納的城市區(qū)域的降雨徑流水量。因此，城市應(yīng)建設(shè)排除或蓄存超過排水工程排水能力、小于內(nèi)澇防治工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的暴雨徑流的工程設(shè)施，保證在發(fā)生城市內(nèi)澇防治工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)以下的暴雨事件時(shí)不發(fā)生內(nèi)澇災(zāi)害。筆者認(rèn)為，該項(xiàng)工程應(yīng)由地方政府的城建部門（或水務(wù)局）和住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部負(fù)責(zé)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營和管理。
源頭控制工程、城市排水工程、城市內(nèi)澇防治工程、排澇工程和城市防洪工程5個(gè)單元工程體系構(gòu)成一個(gè)完整的應(yīng)對城市區(qū)域洪、澇災(zāi)害的工程系統(tǒng)，它們相互聯(lián)系、相互影響，是一個(gè)有機(jī)的整體，缺一不可。由于我國缺乏足夠的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，無法效仿香港將排水、防澇、防洪三套工程合為一套，按照防洪工程標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)同時(shí)具有防洪、排水和城市內(nèi)澇防治功能的排水工程。我國現(xiàn)有的排水工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低，也學(xué)不了英、美等國建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)的城市排水工程和城市防洪工程，輔助建設(shè)部分城市內(nèi)澇防治工程設(shè)施的方式。我國可以參照澳大利亞建設(shè)三套工程體系的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國具體實(shí)踐，創(chuàng)新性地構(gòu)架中國防治城市區(qū)域洪、澇災(zāi)害的工程系統(tǒng)，科學(xué)規(guī)劃建設(shè)城市排水工程、城市內(nèi)澇防治工程和城市防洪工程三套工程體系，即5個(gè)單元工程。
各個(gè)單項(xiàng)工程的相互關(guān)系。源頭控制工程、雨水排水管網(wǎng)工程（小排水系統(tǒng)）、內(nèi)澇防治工程（大排水系統(tǒng)上游）、排澇工程（大排水系統(tǒng)下游）和防洪工程這5個(gè)單項(xiàng)工程共同承擔(dān)防止城市內(nèi)澇災(zāi)害發(fā)生的責(zé)任，5個(gè)單項(xiàng)工程缺一不可。其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會導(dǎo)致城市區(qū)域嚴(yán)重積水，并引發(fā)城市內(nèi)澇災(zāi)害或城市下游發(fā)生洪水災(zāi)害。
城市附近的水利工程是城市排水工程的下游受納水體，目前排水工程和水利工程的設(shè)計(jì)銜接關(guān)系是水利工程的設(shè)計(jì)水位，一旦水利工程的實(shí)際運(yùn)行水位超過設(shè)計(jì)水位，城市區(qū)域內(nèi)的雨水就無法順利排入下游水體，就會產(chǎn)生由洪水引發(fā)的城市內(nèi)澇災(zāi)害。在大暴雨期間城市區(qū)域產(chǎn)生的大量積水就相當(dāng)于流域的滯洪區(qū)，對削減下游河道的洪峰流量有一定好處。如果不加評估就增加向河流排放的洪峰流量，就會產(chǎn)生由城市內(nèi)澇導(dǎo)致的下游洪水災(zāi)害。
在規(guī)劃設(shè)計(jì)城市雨水管網(wǎng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)規(guī)劃用地地表情況確定徑流系數(shù)，因?yàn)樵搹搅飨禂?shù)決定了城市雨水管網(wǎng)的排水能力。如果在管網(wǎng)建成后改變了用地特性，增加了不透水地表的比例，就會出現(xiàn)由地表特性改變導(dǎo)致雨水排水管渠工程提前失效和實(shí)際排水標(biāo)準(zhǔn)變低的現(xiàn)象。
工程失效。當(dāng)實(shí)際運(yùn)行工況不能滿足設(shè)計(jì)工況條件，如實(shí)際的暴雨超過了排水和防澇工程設(shè)計(jì)的能力，或者下游受納水體水位超過了設(shè)計(jì)水位，都會導(dǎo)致排水（雨水）防澇工程失效。對此，應(yīng)該建立評估方法和評估程序?qū)Τ鞘挟a(chǎn)生內(nèi)澇災(zāi)害的原因進(jìn)行科學(xué)評估，分清責(zé)任，對城市內(nèi)澇災(zāi)害造成的損失建立追責(zé)和問責(zé)機(jī)制。
規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的銜接問題
在源頭控制工程、城市排水工程、城市內(nèi)澇防治工程、排澇工程和城市防洪工程5個(gè)單元工程體系中，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的表述方式不同，大體可以分為3類：源頭控制工程采用降雨量；城市排水工程、城市內(nèi)澇防治工程、排澇工程采用降雨強(qiáng)度，用重現(xiàn)期表示設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；城市防洪工程采用觀測洪峰流量的重現(xiàn)期。源頭控制工程只能計(jì)算出總調(diào)蓄水量，沒有數(shù)理統(tǒng)計(jì)的重現(xiàn)期設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)概念，也無法計(jì)算出設(shè)計(jì)流量，因此對于高重現(xiàn)期極端暴雨事件的應(yīng)對能力應(yīng)慎重對待。城市排水工程、城市內(nèi)澇防治工程、排澇工程都采用降雨的重現(xiàn)期來確定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范（2014版）》已經(jīng)推薦采用年最大值法采集暴雨樣本資料，為協(xié)調(diào)3個(gè)工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)奠定了基礎(chǔ)。如果采用相同的基礎(chǔ)暴雨資料，應(yīng)采用同樣的資料整理方法，則在相同設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)條件下，暴雨強(qiáng)度值應(yīng)該是相同的。城市防洪工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與其他工程的標(biāo)準(zhǔn)不同，沒有對應(yīng)關(guān)系。
采用年最大值法采集暴雨樣本資料，設(shè)計(jì)工況條件下假設(shè)有充沛的前期降雨，因此源頭控制工程設(shè)計(jì)調(diào)蓄水量對城市排水工程、城市內(nèi)澇防治工程和排澇工程的影響很有限。
城市防洪工程、排澇工程與城市排水工程和城市內(nèi)澇防治工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)銜接可以簡單地處理成設(shè)計(jì)工況的水位銜接，將來可以采用流量演算的方法進(jìn)行流量通行能力的銜接。
結(jié)論
為了科學(xué)構(gòu)架城市排水防澇工程體系，結(jié)合我國國情和現(xiàn)行的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)體系，本文提出了5個(gè)單元工程體系架構(gòu)的設(shè)想，并探討了5個(gè)單元工程的組成、分擔(dān)的任務(wù)、相互關(guān)系和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)銜接問題。
源頭控制工程以調(diào)蓄降雨量為設(shè)計(jì)參數(shù)，無法與排水工程的設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度相銜接。
城市排水工程、城市內(nèi)澇防治工程和排澇工程都采用設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)參數(shù)，并且采用相同的年最大值采樣分析方法，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)計(jì)算方法應(yīng)進(jìn)行協(xié)調(diào)，以保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。
在總體框架下，應(yīng)科學(xué)劃分5個(gè)單項(xiàng)工程的任務(wù)和上下游邊界條件，各個(gè)單項(xiàng)工程應(yīng)完善其設(shè)計(jì)計(jì)算方法，并建立完善的監(jiān)管體制，明確產(chǎn)生城市內(nèi)澇的工程原因。
在5個(gè)單項(xiàng)工程中，除城市內(nèi)澇防治工程是新的工程以外，其余4個(gè)單項(xiàng)工程都有比較完善的設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)方法，所以建立城市內(nèi)澇防治工程的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)方法體系是當(dāng)前的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
城市內(nèi)澇災(zāi)害防治工程的規(guī)劃建設(shè)是一項(xiàng)新的任務(wù)，應(yīng)多專業(yè)協(xié)同合作，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)的基礎(chǔ)上，合理利用資源和資金，構(gòu)建具有中國特色的城市水災(zāi)防災(zāi)工程體系。在新的城市水災(zāi)防治工程框架下，要分清工程責(zé)任和管理責(zé)任，確保城市安全運(yùn)行。
How to Scientifically Make Planning on the Urban Flood Control System
Zhou Yuwen
Abstract: In recent years, floods have constantly struck Chinese cities, seriously affecting the security of the city. There are many causes of inner-city floods, constructing high-standard disaster prevention system is the most important measure. The city flood prevention system includes a complete set of engineering facilities for city rainwater management and clearing and for preventing water intrusion or the spread of floods. Our country divides the city flood prevention system into five modules: source control, rainwater drainage pipe network, inner-city flood prevention, drainage and flood control. The five modules constitute a whole work process, each one of them quantitatively sharing the responsibility to prevent inner-city flood disaster. Among the five modules, setting the standards and technical method system for inner-city flood prevention is the key and also the difficulty. For this, we should promote the multi-professional cooperation, make rational use of resources and funds to build a city flood prevention system with Chinese characteristics, differentiate responsibilities over engineering and management, and ensure the safe operation of the city.
Keywords: inner-city flood, planning and construction, disaster prevention system, scientific framework
