新型城镇化下的城市排水防涝技术研究

摘 要：我国城镇化的推进让越来越多的人民群众享受到城市经济与文明，但近年来因极端暴雨事件引发的城市内涝灾害频发，已成为困扰我国城市可持续发展的瓶颈问题之一。本文分析了传统城镇化模式下城市内涝灾害及其成因，介绍了世界各国治理城市内涝的经验，探讨了在新型城镇化战略下的几种重要排水防涝技术，为全面推进海绵城市建设提供参考。

关键词：新型城镇化; 排水防涝技术; 海绵城市; 雨水利用; 可持续发展

中图分类号：TV121        文献标识码：A        文章编号：1006-3315（2021）8-179-002

1.城镇化与城市内涝灾害

改革开放以来，随着社会经济快速发展，我国城镇化进程不断推进，正在经历由追求高速度的粗放模式到追求高质量的精细模式的转变[1]。1978年到2019年[2]，我国城市人口从1.72亿增加至8.48亿，城镇化率由17.9%增长至60.6%。与此同时，我国城镇化在传统粗放模式下的快速推进中积累的一些问题逐渐凸显，水资源短缺、水体污染、供水安全、排水防涝等“城市水病”已成为困扰城市可持续发展的重要难题之一。

近年来，我国极端降雨事件频发。2015年汛期，全国共出现35次暴雨过程，较2014年同期偏多6次[3]。2016年，全国共出现暴雨8303站日，64站连续降水量突破历史极值，暴雨日数为1961年以来最多，南北洪涝并发，26个省（区、市）出现不同程度城市内涝[4]。2020年，全国共出现37次区域性暴雨过程，暴雨日数比常年偏多24.1%，为1961年以来第二多（仅次于2016年）[5]。不仅暴雨日数和降水量屡次达到或突破历史极值，且有增多、增强的趋势。由极端暴雨事件引发的城市内涝对社会管理、城市运行和人民群众生产生活造成的经济损失也日趋严重，防治城市内涝灾害，既是关乎民生的重要工程，也是关乎城镇未来发展的基础工程。

2.城市内涝成因

在自然条件下，降落至地表的雨水一部分渗入土壤，补给地下水，一部分通过蒸散发返回大气，另一部分则形成地表径流，直接汇入河流。而在城镇化过程中，越来越多的自然地表被路面、屋面或其他不透水硬质地表所覆盖，阻断了雨水的自然下渗，原有的水文平衡关系被打破。降雨期间，更多的雨水汇集形成地表径流，经由沟渠、管道等工程设施排至附近水系或滞留设施。遭遇短时强降雨时，地表径流产流增加、且排出受阻，形成大面积严重积水，进而引发城市内涝。从产生机制上来看，城市内涝是自然因素（持续性强降雨）、城市因素（防洪排涝能力）和人为因素（城市居民活动）共同作用的结果。其中，持续性强降雨是致灾因子，相对落后的城市防洪排涝体系为城市内涝发生提供了环境，而城市居民活动则决定了城市内涝灾害的损害程度[6]。

3.各国治理城市内涝的经验

发达国家的城镇化发展较早，很多城市也曾饱受内涝之苦。各国根据自身面临的水问题，探索出了适应各自地域环境条件的城市内涝治理技术（或措施）。其中最具影响力的有：水敏感城市设计（WSUD，澳大利亚）、低影响开发技术（LID，美国）、活跃美丽清洁水源计划（ABC Waters，新加坡）和可持续城市排水系统（SuDS，英国）。尽管名称各不相同，但上述技术和措施的规划与设计原理相似，均是要求从源头对雨水径流进行管理，以使其恢复到场地开发前的水文特征，最大限度减少对城市原有水生态环境的破坏。这就需要从维持径流总量和峰值流量两方面入手：一方面，采取渗透、储存等措施，确保场地开发后一定量的径流量不外排，以使径流总量维持在开发前水平;另一方面，采取渗透、积存、缓释等措施，起到削减径流峰值流量、延缓峰值出现时间的作用，以使峰值流量维持在开发前水平。此外，结合使用沉淀、渗滤等措施，可使储存的雨水径流得以充分再利用。

除提出具体的城市水环境系统解决方案外，美国、英国、德国、日本等国还颁布了法令，制定了与之配套的法规、政策，推动实施。例如美国早在1972年颁布了《清洁饮用水法》[7]，要求城市的排水防涝系统不仅能防涝，而且出流水质应达标。LID设计理念和技术兴起后，又与绿色建筑有机结合，使得环境友好和低能耗成为现代建筑的新方向。英国、德国很多城市不仅有庞大的地下排水管网作为防洪核心，而且公园、绿地、私人花园建设有大量的雨水收集系统，构成了较完善的防洪排涝体系。2009年，英国还建立首个洪水预警系统，民众可以订阅相关预警，信息每15分钟更新一次。日本多个城市在近年来开展的城市“再开发”，主要是建设地下超大规模的储水池群和与之配套的再利用系统，以提升城市的防洪排涝和利用雨水的能力。

4.我国城市排水防涝技术

随着“可持续发展”“人与自然和谐共处”等理念的逐渐深入，国内各大城市现阶段的排水防涝战略已转变为“管理洪水、人水和谐”[8]，促进雨水资源利用和城市生态环境保护。2013年以来，国家出台多项政策，大力推进海绵城市建设。

海绵城市是一种形象的表述，是指城市在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有像海绵一样的良好“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用[9]。主流技术包括生物滞留设施、透水铺装、储水设施、绿色屋顶、雨水花园、植草沟、渗沟等。

4.1生物滞留设施

生物滞留设施，是指在地势较低的区域，构建一个植物、土壤和微生物系统，用以蓄存、渗透和净化雨水径流。按照应用位置不同，又分为雨水花园、生物滞留带、生物洼地（或生态沟）等。生物滞留设施适用范围广，可根据周边已有建筑物情况和当地径流污染实际水平等进行有针对性的设计，充分与建筑物屋顶、露台、周边绿地的渗滤设施结合，最大限度发挥排水防涝功能，同时有效对雨水径流进行处理。

4.2透水路面

透水路面，是指由透水材料修筑、路表水可以进入路面横向排出，或渗入路基内部的路面总称，适用于广场、停车场、人行道以及车流量较小的小区道路、公园道路等。常用的透水材料包括透水沥青混合料、透水混凝土、透水砖等。为防止细颗粒进入路面结构，通常在路基之上和基层以下设置反滤隔离层。透水路面与道路及周边公共用地的地下调蓄设施协同工作，降雨期间不仅能实现路面雨水的快排，而且经过沉淀池、生物滞留设施处理后的雨水，可直接用作绿地喷灌或景观用水，有效实现了雨水的回收再利用。但此类路面易发生堵塞，且堵塞后清理困难，因而透水路面养护技术的开发刻不容缓。

4.3储水设施

储水设施多种多样，包括各尺寸、外形的蓄水池（或储水罐）、雨水罐（或雨水桶），可设于地面、屋顶或地下。屋顶的储水设施主要是简易式集蓄设施，用于储存一定量的雨水，另作他用;地面的储水设施多与建筑物的落水管直接相连，主要用于收集经由落水管排出的屋顶雨水;地下埋设的大型蓄水池一般与建筑物的落水管、周边绿地的排水管、道路排水沟渠等直接连接或经一级沉淀池后汇入，不影响地面以上的景观和既有建筑物。可见储水设施单独使用意义不大，需要与其他集、蓄、排设施协同工作，才能承担起城市排水防涝和雨水再利用等任务。

4.4绿色屋顶

绿色屋顶，也称植被屋顶、生态屋顶或屋顶绿化，是在传统屋顶上铺设一定厚度种植基质，种植不同类型绿植，适用于平屋顶或坡度在15°以下的坡屋顶。降落至屋顶的雨水依次被绿植、基质截留或吸收，多余的雨水则由落水管排入与之配套的地面或地下储水设施。干燥期内，被绿色屋顶吸收的雨水将通过土壤蒸发和植物蒸腾作用排出返回大气。按种植基质的厚度不同，绿色屋顶又分为普通型和集约型两种，普通型的基质层较薄，适合种植草和低矮灌木;集约型的基质层较厚，可种植较高树木，层次更丰富，节能减排作用也更好。

5.结语

“十四五”时期，我国城镇化步入快速增长的中后期，以人为核心的新型城镇化战略正在加快实施。与此同时，我国海绵城市建设尽管已取得一定成绩，但仍有很多亟待进一步解决的问题，如各类集蓄设施内雨水水质长期监测、城市洪水预警系统、区域内与区域间海绵设施协同工作等。此外，新型城镇化下的城市排水防涝体系建设不仅需要政策、技术和资金的支持，更需要全民参与。只有各方协同，才能真正建立起智慧型城市防洪排涝体系，最大限度提升城市的防洪排涝和利用雨水的能力。

基金资助项目：住房和城乡建设部科技计划项目（2019-K-140），南京林业大学青年科技创新项目（CX2019031）

参考文献：

[1]邓晰隆，叶子荣，郝晓薇.城镇化发展模式从“高速发展”向“高质量发展”的转变启示[J]西南民族大学学报：人文社会科学版，2020，12，114-121.

[2]国家统计局.中国统计年鉴2020[M]中国统计出版社，2020.

[3]中国气象局，国家气候委员会.2015年中国气候公报[OL].http：//www.cma.gov.cn/root7/auto13139/201705/P020170601594377185320，pdf

[4]中国气象局，国家气候委员会.2016年中国气候公报[OL].http：//www.cma.gov.cn/root7/auto13139/201705/P020170525594191586338.pdf

[5]中国气象局，国家气候委员会.2020年中国气候公报[OL].http：//www.cma.gov.cn/2011xwzx/2011xqxxw/2011xqxyw/202102/t20210209_571871.html

[6]何振东.城市内涝风险评估及应用[J]科技风，2021，8：115-116

[7]高伟东，王志远，蒋华栋，苏海河.城市防洪涝，各国有啥招[N]经济日报，2016-8-26.

[8]刘曙光，周正正，钟桂辉，方琦.城市化进程中的防洪排涝体系建设[J]科学，2020，72（5）：32-36

[9]住房城乡建设部.海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）[S]2014