山地小城鎮(zhèn)排水防澇解決方案和建設(shè)案例
文章來源:高均海、蔣艷靈、石煉 中國給水排水 發(fā)布時間:2016年08月30日
(更詳細內(nèi)容參見《中國給水排水》第14期:山地小城鎮(zhèn)排水防澇規(guī)劃與建設(shè)探析,作者:中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院 高均海、蔣艷靈、石煉)
編者按
小城鎮(zhèn)是城鄉(xiāng)發(fā)展的紐帶,對我國城鎮(zhèn)化建設(shè)、全面實現(xiàn)小康社會具有重要的影響和意義。山地小城鎮(zhèn)人地矛盾突出,隨著人類活動、氣候變化等多因素的影響,排水防澇壓力日益突出。因此規(guī)劃階段應(yīng)綜合考慮當(dāng)?shù)貧夂颉⑼寥、地理位置等特點,探尋內(nèi)澇形成的原因,結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的要求,對規(guī)劃方案精心系統(tǒng)布局,挖掘歷史民族特色,理順山水格局,銘記人文情懷,梳理脆弱的生態(tài)格局,適度保留山體、水系格局,明晰小城鎮(zhèn)排水防澇與建設(shè)的關(guān)系,合理選擇排水防澇標(biāo)準(zhǔn),將外河、內(nèi)河、場地排水、道路交通、豎向設(shè)計等問題統(tǒng)籌考慮,多角度、多層次進行研究,形成小城鎮(zhèn)特色,保證小城鎮(zhèn)安全。
作者簡介:高均海(1980-),湖北京山人,大學(xué)本科,工程師,中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院城鎮(zhèn)水務(wù)與工程研究分院生態(tài)環(huán)境研究所副所長,研究方向為城鎮(zhèn)水務(wù)、城市基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃與建設(shè)。
1山地小城鎮(zhèn)排水存在的問題
(1)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低
山地小城鎮(zhèn)一般依山臨水,緊鄰流域性河道,外來洪水的威脅大,地方政府較為重視,積極建設(shè)防洪堤保護城鎮(zhèn)安全,但受制于資金短缺,老城鎮(zhèn)多以10年一遇標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防,部分新建區(qū)域采用20年一遇。
小城鎮(zhèn)雨水設(shè)計重現(xiàn)期多采用0.3~1年一遇排放標(biāo)準(zhǔn)。由于技術(shù)條件有限,大多沒有自己地區(qū)的暴雨強度公式,直接取用周邊市(縣)的。但一般山地小城鎮(zhèn)受小氣候影響明顯,降雨較周邊市(縣)頻繁且雨峰值更高,導(dǎo)致排水防澇系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低。
。2)行洪空間被擠占
隨著中國城鎮(zhèn)多年快速的建設(shè)和發(fā)展,山地小城鎮(zhèn)有限的可用空間已基本開發(fā)完畢。城鎮(zhèn)建設(shè)對山體的進一步開發(fā),一來建設(shè)成本高,二來可能會誘發(fā)山體滑坡、崩塌和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的影響。因此建設(shè)過程中擠占過境河道的漫灘和山洪溝的行泄空間,成為了小城鎮(zhèn)發(fā)展的首選,但也加劇了城鎮(zhèn)的排水防澇安全隱患。
。3)缺乏系統(tǒng)規(guī)劃
小城鎮(zhèn)規(guī)劃建設(shè)過程中,排水防澇系統(tǒng)建設(shè)主要以總體規(guī)劃中的防洪規(guī)劃與排水工程為依據(jù),其中防洪規(guī)劃只對城鎮(zhèn)建設(shè)提出設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)要求,未明確道路交通、場地開發(fā)、內(nèi)河水系與防洪水位的銜接關(guān)系;排水工程主要明確雨水管道的走向與規(guī)格,但未明確管道出口與內(nèi)河水位的高程關(guān)系。由于缺乏全面、系統(tǒng)、詳細的專項規(guī)劃予以支撐,城鎮(zhèn)排水管道、內(nèi)部水系以及過境河道間的水位銜接關(guān)系不盡明確,排水防澇設(shè)施的系統(tǒng)考慮不周全,增加了內(nèi)澇風(fēng)險。
因建設(shè)用地有限,規(guī)劃對山洪水排泄通道、內(nèi)部雨水排放通道預(yù)留富余空間有限,一旦遭遇超標(biāo)降雨,城鎮(zhèn)將面臨不同程度的內(nèi)澇。
2山地小城鎮(zhèn)排水防澇解決方案
內(nèi)澇防治是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,不僅涉及河道、溝渠、管網(wǎng),還要做好與城市用地布局、道路、綠化、場地開發(fā)等多方面的有效銜接,并將灰色排水設(shè)施與綠色排水設(shè)施系統(tǒng)結(jié)合,兼顧超標(biāo)雨情的影響。
2.1構(gòu)筑防洪工程,避免外來洪水威脅
過境河道洪水對山地小城鎮(zhèn)內(nèi)部排水系統(tǒng)的頂托是內(nèi)澇形成的主要原因之一,如何根據(jù)小城鎮(zhèn)所處的地形地貌、自然地理位置以及過境洪水的特性,通過建設(shè)必要的防洪工程措施,提高小城鎮(zhèn)的防洪應(yīng)對能力,是小城鎮(zhèn)排水防澇安全的必要條件。
。1)規(guī)劃方案
小城鎮(zhèn)歷史內(nèi)澇災(zāi)害數(shù)據(jù)基本沒有專門統(tǒng)計,很多新建區(qū)域甚至無歷史內(nèi)澇資料。防洪工程規(guī)劃建設(shè)前,要全面收集當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)洪水的資料,從當(dāng)?shù)鼗蛑苓呏緯、譜牒、文藝作品等文獻資料中找到有關(guān)歷史上發(fā)生的洪水記錄。查閱各種年鑒、收集小城鎮(zhèn)所在地的江河流域(區(qū)域)規(guī)劃、防洪專業(yè)規(guī)劃等,全面了解當(dāng)?shù)貧v史上發(fā)生過的較大洪水,統(tǒng)計分析洪水的發(fā)生規(guī)律,更加深入了解當(dāng)?shù)厣胶槲:Φ某梢颉?/div>
防洪標(biāo)準(zhǔn)隨著城市的建設(shè)和發(fā)展要逐步提高,堤防系統(tǒng)構(gòu)建時,要考慮城鎮(zhèn)進一步發(fā)展的可能性,適度提高防洪標(biāo)準(zhǔn)。城市防洪工程建設(shè)要考慮外洪與周邊山洪的影響,其中外洪主要參照防洪規(guī)劃,防洪標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)城鎮(zhèn)等級及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展情況,一般按20~50年一遇選取。
小城鎮(zhèn)多位于山地溝谷區(qū)域,防洪規(guī)劃要與城市總體規(guī)劃充分溝通與協(xié)調(diào),工程措施與非工程措施相結(jié)合,充分考慮超標(biāo)降雨對小城鎮(zhèn)建設(shè)的影響,發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水時,應(yīng)有預(yù)案對策。
(2)建設(shè)案例
四川省康定縣新都橋鎮(zhèn),規(guī)劃人口3萬人,建設(shè)用地面積3.4平方千米,屬318國道上進入藏區(qū)第一鎮(zhèn)。鎮(zhèn)區(qū)建設(shè)用地主要集中于力曲河兩側(cè)漫灘地,鎮(zhèn)區(qū)以上流域面積為854平方公里。
鎮(zhèn)總體規(guī)劃編制過程中,將力曲河防洪規(guī)劃同步開展,防洪通道與規(guī)劃用地布局相協(xié)調(diào),為河道預(yù)留充足的行洪空間。
鎮(zhèn)區(qū)周邊的山洪水,根據(jù)地形地勢分區(qū)排放,即高水高排,低水低排。山洪通道沿線設(shè)置擋泥與疏通設(shè)施,并預(yù)留泥石流通道,兩側(cè)綠帶寬度均不小于20 m。同時鎮(zhèn)區(qū)建設(shè)保留近1平方公里高臺地,應(yīng)對過境河道力曲河發(fā)生超標(biāo)洪水時的緊急避險。新都橋鎮(zhèn)防洪工程規(guī)劃見圖1。
圖1 新都橋鎮(zhèn)防洪工程規(guī)劃圖
2.2構(gòu)建城鎮(zhèn)水系,保證內(nèi)部排水安全
城鎮(zhèn)水系主要指為保證小城鎮(zhèn)安全,規(guī)劃和建設(shè)過程中保留的天然或人工新建的城鎮(zhèn)內(nèi)部的排水河道、溝渠等,是城鎮(zhèn)總體空間框架的有機組成部分,是小城鎮(zhèn)排水防澇重要的大排水通道,是超標(biāo)降雨重要的行泄通道。
。1)規(guī)劃方案
在滿足排水防澇安全的前提下,充分營造河流水系的景觀效果,盡可能利用其自然形態(tài),注重連通性,保證生態(tài)完整性。山洪流速較快,沖刷能力強,人工硬質(zhì)護岸抗沖刷能力強,生態(tài)景觀效應(yīng)差;自然生態(tài)護岸生態(tài)效應(yīng)好,但抗沖刷能力差。山地小城鎮(zhèn)建設(shè)用地有限,一般采用緊湊型開發(fā)模式,須對河道斷面形式、水位、流速進行合理計算與判斷,以達到節(jié)省土地、節(jié)約投資、保證生態(tài)的要求。
(2)建設(shè)案例
四川省綿陽市北川新縣城,汶川大地震后唯一異地新建的縣城,原址為安昌河的山前沖積帶,西部典型的河壩地區(qū),規(guī)劃占地面積7平方公里,現(xiàn)狀建成區(qū)面積5平方公里。北川新縣城建設(shè)過程中,水系構(gòu)建以打造羌族特色的水系景觀為理念,利用其內(nèi)部天然水系與農(nóng)業(yè)灌渠規(guī)劃了8條主要水系,其中以防洪為主要功能的4條,以排水為主的2條,以景觀為主的2條,具體見圖2。
圖2 北川新縣城水系總圖布局圖
防洪河道以保證洪水順利排放為主,斷面按照5年一遇洪水位為分界線,5年一遇洪水位以下采用人工硬質(zhì)護岸,增強過流能力,防止堤岸被過度沖刷,節(jié)省建設(shè)用地;5年一遇洪水位以上采用生態(tài)自然護岸,滿足景觀要求。對主要承擔(dān)城市內(nèi)部排水功能和景觀功能的河道,全部采用生態(tài)護岸,雨水以蓄滯為主,緩釋慢排。北川新縣城河道建設(shè)實景見圖3。
圖3 北川新縣城河道建設(shè)實景
2.3加強管網(wǎng)建設(shè),提高雨水排放標(biāo)準(zhǔn)
雨水管網(wǎng)是場地雨水排放的重要載體,城市雨水管道的容量主要是根據(jù)設(shè)計流域內(nèi)城市本身產(chǎn)生的水體確定的,適度提高管網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),利于強降雨時場地內(nèi)部雨水的順利排放。管網(wǎng)規(guī)格的確定,與暴雨強度公式及其重現(xiàn)期有著重要的關(guān)聯(lián)。我國暴雨強度公式的編制主要經(jīng)歷兩輪熱潮,第一輪為20世紀(jì)70—80年代,所涉及的對象主要為地級市及以上城市和特殊地帶的縣城。第二輪是最近三年,以落實《國務(wù)院辦公廳關(guān)于做好城市排水防澇設(shè)施建設(shè)工作的通知》為主,根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與國家氣象局聯(lián)合發(fā)布的《城市暴雨強度公式編制和設(shè)計暴雨雨型確定技術(shù)導(dǎo)則》,編制確定各市(縣)暴雨強度公式。
。1)規(guī)劃方案
由于山地小城鎮(zhèn)一般經(jīng)濟條件較為落后,氣象監(jiān)測、分析設(shè)施匱乏,暴雨強度公式多利用周邊市(縣)的。但受當(dāng)?shù)匦夂蛴绊懀浣涤贻^周邊市(縣)頻繁且雨峰值更高,因此暴雨強度的選取及重現(xiàn)期的合理確定顯得尤為重要。設(shè)計的確定應(yīng)考慮多因素的影響,經(jīng)綜合分析比較以后確定。
山地小城鎮(zhèn)建設(shè)資金有限,老舊鎮(zhèn)區(qū)合流制管網(wǎng)、路邊排水溝渠現(xiàn)象較為普遍,建設(shè)過程中,應(yīng)在尊重歷史現(xiàn)狀的前期下,合理確定改造方案。對于路邊排水邊溝,應(yīng)分析其匯流面積、考慮是否容易淤塞的情況下,確定是否保留現(xiàn)狀、加蓋板或改造為排水管道;現(xiàn)狀合流制系統(tǒng),應(yīng)在充分了解老鎮(zhèn)區(qū)管網(wǎng)的復(fù)雜程度、資金保障情況下,提出合流制截流改造或雨水分流改造計劃;新建區(qū)域盡可能采用分流制排水體制。
(2)建設(shè)案例
北川新縣城位于四川盆地西北邊緣鹿頭山暴雨區(qū)的中心地帶,是綿陽北部降雨量較大的地區(qū)。由于北川新縣城范圍內(nèi)無氣象監(jiān)測站,選擇距離北川最近的綿陽市暴雨強度公式作為參考。為保證參數(shù)的合理性,結(jié)合北川新縣城的降雨特征,選取四川省兩個降雨量比較大(年降雨量分別為1400mm和1700mm)的城市雅安市和攀枝花市(原渡口)的暴雨公式來核算北川新縣城的設(shè)計重現(xiàn)期。通過對單位面積徑流量的計算,并與綿陽暴雨強度公式推算的結(jié)果進行比較,最終確定北川新縣城采用綿陽暴雨強度公式,暴雨重現(xiàn)期采用2年。新縣城建成至今已有6年,經(jīng)受了2010、2011年連續(xù)兩年百年一遇降雨,未出現(xiàn)內(nèi)澇現(xiàn)象。
2.4重視豎向規(guī)劃,合理組織場地有序排水
豎向規(guī)劃是基于排水模式,在滿足功能要求、保障城市防洪、排澇安全的前提下,對各類城市用地豎向標(biāo)高而做的安排。由于城鎮(zhèn)治澇規(guī)劃的最終實現(xiàn)是個長期的過程,而建筑物、城市道路一旦確定則很難改變,因此,在確定小城鎮(zhèn)豎向規(guī)劃前必須深入研究排水防澇規(guī)劃的近遠期關(guān)系。
(1)規(guī)劃方案
山地小城鎮(zhèn)受外洪水位、內(nèi)部排水、地下水位等多重因素的影響,小城鎮(zhèn)內(nèi)部排水防澇安全與道路、場地豎向規(guī)劃密切相關(guān)。小城鎮(zhèn)場地排水主要有以下三種處理方式:一是維持現(xiàn)狀地面高程,建設(shè)排水泵站;二是提高場地與道路地面高程,保證城鎮(zhèn)內(nèi)部雨水的順利排放;三是對周邊河道疏通、深挖,降低防洪水位高程,滿足防洪排澇要求。受制于自然因素如地理、水文、地質(zhì)、氣候等,以及考慮人文因素如歷史、經(jīng)濟、社會、文化等因素影響,道路和場地豎向宜采用多樣化的處理手法。
。2)建設(shè)案例
場地豎向充分考慮自然因素,以青川竹園鎮(zhèn)區(qū)為例。青竹江“S”型穿過鎮(zhèn)區(qū),形成梁沙壩和史家壩兩塊山前平壩灘地,承擔(dān)著汶川地震后青川老縣城喬莊鎮(zhèn)的大規(guī)模功能疏解的任務(wù),規(guī)劃區(qū)面積約3.2平方公里。為保證鎮(zhèn)區(qū)防洪安全,均建設(shè)高于現(xiàn)狀建設(shè)用地標(biāo)高的防洪堤防,避免過境河道外洪威脅,但內(nèi)部場地排水不暢。
規(guī)劃建設(shè)過程中,利用周邊丘陵場地平整時多余土方,將現(xiàn)狀場地整體高程提高3~4米,不低于青竹江20年一遇洪水高程,在合理開發(fā)鎮(zhèn)區(qū)周邊建設(shè)用地的同時,保證了土方的合理利用,保證了梁沙壩和史家壩排水防澇安全。竹園鎮(zhèn)區(qū)道路、場地土方工程量與洪水位的關(guān)系見圖4。
圖4 竹園鎮(zhèn)區(qū)道路、場地土方工程量與防洪水位關(guān)系圖
場地豎向考慮人文、宗教因素,以西藏某鎮(zhèn)區(qū)為例。西藏某鎮(zhèn)區(qū),雅魯藏布江支流尼洋河沖擊形成的灘涂,區(qū)域性行政、經(jīng)濟中心,建設(shè)用地面積約6平方公里。城鎮(zhèn)空間形態(tài)呈條帶狀,南北向長約5000米,東西向最大寬度約2000米,現(xiàn)狀地面高差12米左右,整體坡降約0.25%,外洪設(shè)防水位高于地面2~3米。當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境較為脆弱,且山體多為神山,不宜大面積開挖;鎮(zhèn)區(qū)內(nèi)雨水如采用泵站強排,造價及維護費用高。通過與規(guī)劃用地布局協(xié)調(diào),對現(xiàn)狀河道進行整理,使其南北向貫通鎮(zhèn)區(qū),并作為鎮(zhèn)區(qū)內(nèi)部雨水排放通道,河道出口位于最南端低洼區(qū)。規(guī)劃建設(shè)通過對河道疏通與深挖,降低鎮(zhèn)區(qū)地下水位,保證市政管網(wǎng)的安全埋設(shè);深挖后的砂石運至鎮(zhèn)區(qū)南部低洼區(qū),提高地面標(biāo)高至防洪水位以上。通過以上工程措施,避免了大量土方工程,保證了城市安全,西藏某鎮(zhèn)區(qū)建設(shè)用地規(guī)劃見圖5。
圖5 西藏某鎮(zhèn)區(qū)建設(shè)用地規(guī)劃圖
2.5推進海綿建設(shè),提高城鎮(zhèn)防災(zāi)彈性
目前我國開始全面推進海綿城市建設(shè),強調(diào)利用綠色、生態(tài)化設(shè)施,注重與傳統(tǒng)的排水設(shè)施有效結(jié)合,建立和完善城市的“海綿體”,強化對城市徑流的控制和管理,從而達到保護和修復(fù)水生態(tài)、改善水環(huán)境、提高排水防澇應(yīng)對能力等多重目標(biāo),構(gòu)建健康、可持續(xù)的水循環(huán)系統(tǒng),實現(xiàn)城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境的和諧發(fā)展,減少雨水的直接外排,減輕鎮(zhèn)區(qū)內(nèi)部排水防澇壓力,緩解下游地區(qū)防洪壓力。
(1)規(guī)劃方案
強調(diào)利用綠色、生態(tài)化設(shè)施,注重傳統(tǒng)的排水設(shè)施與生態(tài)的海綿設(shè)施有機結(jié)合,強化對徑流的控制和管理,從而達到保護和修復(fù)水生態(tài)、改善水環(huán)境、提高排水防澇應(yīng)對能力等多重目標(biāo),構(gòu)建健康、可持續(xù)的水循環(huán)系統(tǒng),實現(xiàn)城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境的和諧發(fā)展。
(2)建設(shè)案例
北川新縣城以建設(shè)生態(tài)城市為目標(biāo),在低影響開發(fā)、可持續(xù)排水系統(tǒng)等方面進行了有效探索,在改善城市水環(huán)境、保護和修復(fù)城市水生態(tài)的同時,提高了排水防澇的安全可靠性。以該縣城爾瑪小區(qū)為例。該小區(qū)內(nèi)部建設(shè)眾多雨水自然蓄滯、植草溝、雨水花園等低影響措施,人行步道、停車場、廣場全部采用透水鋪裝,小區(qū)內(nèi)部雨水管道采用穿孔管;所有公園、綠地均利用低影響開發(fā)措施,雨水自然匯入、滲透、溢流,全部摒棄了傳統(tǒng)的雨水管網(wǎng)系統(tǒng),節(jié)省大量投資。通過以上措施,有效避免了場地內(nèi)澇。該小區(qū)雨水花園和透水廣場見圖6和圖7。
圖6 北川新縣城某雨水花園實景圖
圖7 北川爾瑪小區(qū)透水廣場
利用河道構(gòu)建多功能、多層次雨水蓄滯系統(tǒng),加強雨水資源化利用,綠地澆灑水源全部為河道梯級蓄水體存儲的水量,有效攔截河道下泄水量,減輕下游城鎮(zhèn)的防洪、排澇壓力;同時采用多種濕地系統(tǒng)組合,增強水體自凈能力,保證了鎮(zhèn)區(qū)水環(huán)境質(zhì)量。北川順義河、永昌河河道實景分別見圖8~10。
圖8 北川順義河保留自然形態(tài)河道
圖9 北川永昌河自然濕地系統(tǒng)
圖10 北川永昌河水流自然曝氣系統(tǒng)
3結(jié)語
目前小城鎮(zhèn)排水規(guī)劃面臨多方面的難題,從技術(shù)角度上,現(xiàn)有排水防澇相應(yīng)規(guī)范與要求更多針對城市展開,對小城鎮(zhèn)的建設(shè)方式關(guān)注度相對欠缺,且城建系統(tǒng)和水利系統(tǒng)統(tǒng)計手段、計算方法不銜接,甚至存在概念定義不清的問題。從管理上,當(dāng)?shù)厝瞬艆T乏、可投入資金有限,規(guī)劃設(shè)計難以很好的執(zhí)行。而我國小城鎮(zhèn)發(fā)揮著城鄉(xiāng)紐帶作用,眾多小城鎮(zhèn)是歷史文化的積淀結(jié)果,因此規(guī)劃方案要精心系統(tǒng)布局,精細經(jīng)濟比較,理順山水格局,銘記人文情懷,梳理脆弱的生態(tài)格局,適度的保留山體、水系格局,明晰小城鎮(zhèn)排水防澇與建設(shè)的關(guān)系,合理選擇排水防澇標(biāo)準(zhǔn),將外河、內(nèi)河、場地排水、道路交通、豎向設(shè)計等問題統(tǒng)籌考慮,多角度、多層次進行研究,形成小城鎮(zhèn)特色,保證小城鎮(zhèn)安全。
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