浅议暴雨洪涝灾害及城市排水系统设计

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浅议暴雨洪涝灾害及城市排水系统设计

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-12-08 2138 0


浅议暴雨洪涝灾害及城市排水系统设计

  摘要:暴雨洪涝灾害是气象灾害中造成损失最为严重的气象灾害,减轻气象灾害造成的影响和损失是各级政府关心的问题,也是气象部门面临的一项重要任务。笔者就萧县2010年9月出现的暴雨引发的一系列问题,结合城市防涝工程建设的实践工作,对城市内涝的原因和对策进行分析,便于指导以后的实践工作。

  关键字:暴雨,洪涝灾害,城市排水系统

  1.萧县2010年内涝情况简介

  2010年9月6-8日,我县出现一次暴雨天气过程,强降水主要出现在7日下午,全县境内普降大暴雨,平均降雨量100㎜以上,其中,孙圩孜乡达到186.8㎜

道路老化、裂缝形成后,大部分雨水就会进入断面中。在这种情况下,把复合排水网直接铺设在路面下,代替可排水地基。排水网可以在水分进入地基/底基层之前将其先行收集。而且还可以在排水网的底端包上一层膜,进一步防止水分进入地基。对刚性道路系统来说,这种结构允许用较高的排水系数Cd来设计道路。这种结构的另一个优点是可能能使混凝土更均匀地水合(有关这个优点的程度研究正在进行中)。不管是对刚性道路还是柔性道路系统,这种结构都能够延长道路的使用寿命。

。全县境内多数乡镇降雨量在130㎜以上。特别是7日15~16时,1小时之内降雨量达到91.2㎜,这是造成短时积水,诱发灾害的重要因素。本文主要以萧县内涝为例,对城市内涝的原因和对策进行分析。

  民政部统计,截止9月9日,萧县所辖23个乡镇均受灾,受灾面积46.67万亩;因灾倒塌房屋251间,损毁房屋387间,其中,形成危房116间;因灾受伤人员1人,被水围困自然村2个,围困群众3520人,转移安置群众756人;全县基础设施损失严重,冲毁大小桥梁45座、水闸1座。

  住建部2010年对351个城市的专项调研显示,2008年~2010年,有62%的城市发生过内涝,其中内涝超3次的城市有137个;57个城市的最大积水时间超过12小时。

  2.城市内涝形成原因

  2.1极端天气增多

  宿州市以平原为主,地面平缓,地势自西北向东南倾斜。降水量年际变化较大。由于本市受季风气候的影响,多雨的年份易发生洪涝,少雨的年份易发生干旱。年最大和最小降水量相比,相差3倍左右。降水量年内分布不均。萧县6~9月份降雨量占全年平均降水量的70%,时间主要分布在6月中旬至8月下旬,这个时期是产生洪涝灾害的主要时段。多年来暴雨经常引起洪涝灾害,给城市社会经济和居民生活造成极大的危害和损失。

  2.2城市排水系统建设不完善

  从目前暴雨造成的灾害情况初步分析,主要原因是暴雨雨量多、雨强大、范围广,超出了排涝体系的标准。城市排水系统管道老化,排水标准比较低,排水设施不健全、不完善。另外,城市大量的硬质铺装,如柏油路、水泥路面,降雨时水渗透性不好,不容易入渗,也容易路面积水。大量沟塘的消失,原有自然水系遭到破坏、切割、萎缩,使得区间产生暴雨的径流无法及时下泄,导致自然排蓄雨水、径流的能力大力减弱,造成县城大面积严重内涝。

  3.城市排水系统存在的问题

  我们很多城市缺乏规模大的排水体系,所以面对50年甚至百年一遇的暴雨时,显然是无能为力的。

  3.1城市规划建设不合理

  近年来,城市大拆大建,高楼大厦、硬底道路越建越多,对雨水吞吐不及,消化不良。排水设施不足,自然就容易发生淹浸。

  3.2排水系统功能不完善

  城市的排水管道不成系统,破损严重的老城区道路排水系统建设较早,设计标注低,排水能力差,城市的地下排水管道口径小,管道老化、年久失修,形成严重的“肠梗阻”。使得管道排水能力下降和丧失,随着城市发展,城区汇水面积及排水量不断增大,原有管道已经不能满足要求。

  3.3排水系统建设标准低

  我国大部分城市的最低排水标准,基本上是一年一遇。而所谓一年一遇,是指每个小时可以排36毫米的雨量。面对暴雨,这样的标准显然过低。

  3.4不规范建设影响排水设施功能

  一些城市道路建设排水系统时,由于某些原因,未能按照设计和施工标准实施建设,存在排水井中穿管及排水管道平坡、反坡等现象,排水能力差。由于设计不合理、不规范,建设后甚至无人进行维护和保养,年久失修,淤堵更为严重。

  4.城市排水系统合理规划建设

  按照2011年最新修订的《室外排水设计规范》的要求,城市一般地区排水设施的设计暴雨重现期为1~3年(即抵御1~3年一遇的暴雨),重要地区3~5年。但在实施过程中,大部分城市普遍采取标准规范的下限。调查显示我国70%以上的城市排水系统建设的设计暴雨重现期小于1年。城市排水设施和排水能力决定了积水的程度,目前相关部门正在研究,希望将最低排水标准从最低一年提高到最低3年,达到3至5年一遇的标准。暴雨造成道路积水是城市排水系统通病,积水的主要原因是道路排水不畅,由于受多方面因素制约,该问题在一定时期内还难以彻底解决,本人结合自身实践,对城市排水做简要分析。

  4.1保留、恢复和增加雨水的入渗

  由于城市范围扩大,城市不透水面积不断增加,雨水入渗到地下的面积不断减少。其结果是城市地表的径流系数加大,排水管渠的负担增加。所以,城市规划的时候必须规定保留绿化地应占的比例。有些城市绿化不是种植在土地上,而是把花草种植在混凝土基础板上面的覆盖土上,只有美化环境的作用,对生态环境、特别是雨水入渗作用不大。寒冷地区的城市,花草难以生长,为了保留土质地面维持雨水入渗,在土层上面铺装碎石子也很美观,而且保护了表土不会扬尘。有些城市研究建造地下水库蓄水,既可以充分利用雨水又减少了排水量,值得提倡。

  4.2关于城市排水管渠设计标准

  现行《室外排水设计规范》的雨水管渠设计重现期是0.5a至5a。有不少人建议提高标准,我认为不必。雨水管渠和城市排涝设计重现期是两个不同的概念,不可类比。雨水管渠的排水范围很小,越短时间暴雨出现的范围也越小,因此出现超过设计标准造成的损失也小。所以雨水管渠比城市排涝设计重现期短是合理的。如果提高标准会增加很多城市建设投资(不光是管渠本身)。希望多着眼于解决本文提到的其他问题,而不要匆匆提高设计标准。

  4.3核实排水管渠的汇水面积

  城市排水管渠设计的主要指标是雨水管渠汇集降雨的面积。下雨的时候市区的雨水过于集中,很容易出现淹浸。一般设计都是分区排水,排水管渠设计的汇水面积都不会太大。在城市建设的过程中,由于房屋道路或其他公共与私有建筑的增加和改变,特别是建设穿越原有地面的下沉式立交、隧道等工程,使原有排水管渠的汇水面积产生变化,但是没有重新调整或扩建排水管渠,势必造成排水能力不足。因此有必要对城市排水设计进行一次复查,从核实排水管渠的汇水面积开始,如果排水能力不足就要考虑排水系统的改建、扩建。

  4.4排洪与排水标准衔接问题

  城市排水是解决较小汇流面积上短时暴雨产生的排水问题,采用的是暴雨公式,暴雨时段控制在5~120 min,选用暴雨样本是年超大值法;而排洪考虑汇水面积大,目前多采用水文公式(也是暴雨推理公式),使用某重现期(如10年一遇)24 h暴雨量为基本数据,其选用暴雨样本是年最大值法。因此进行防洪排洪规划时,应充分考虑排洪与排水重现期标准衔接问题。排洪规划重现期应根据城市重要性以及排洪流域面积的大小因素综合考量后确定。排洪汇水面积越大,重现期标准越高,大中城市排洪标准不宜小于20年一遇(防洪标准gb50201—94)。

  5.结论

  城市内涝既有气候变化,暴雨强度加大的客观原因,更有城市规划统筹考虑不周,防洪标准确定不够科学,基础设施系统性不强等主观因素。要改变城市内涝频发的现象,我们首先必须重视基础设施的建设,统筹规划好城市竖向及防洪排涝系统,加强雨水的综合利用,加强排水设施的建设管理,留足生态空间,减少洪涝隐患。城镇不允许长时间积水,道路积水将影响城镇正常运行。因此,有条件的地区应规定城镇排涝系统的建设,确定排涝标准,保证城镇安全运行。

  参考文献:

  [1]城市规划应该重视让城市与雨水和谐相处 中国青年报 2010.8.5.

  [2]《室外排水设计规范》GB50014-2006.

  [3]我国城市防洪排涝安全研究 方国华 钟淋涓 苗苗 《灾害学》2008.


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