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【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(hào)】 TU984.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A
【DOI】10.16619/ki.rmltxsqy.2016.21.004
近年來(lái)，我國(guó)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(shù)。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(huì)和市民的期望值等社會(huì)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(shí)等多方面因素。目前來(lái)看，政府的重視和投入、社會(huì)和市民的期望值等社會(huì)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(guò)科學(xué)的預(yù)測(cè)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(guò)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(wèn)題。
我國(guó)城市水災(zāi)的二元體系架構(gòu)
人類從農(nóng)耕社會(huì)逐步發(fā)展到現(xiàn)在以城市為中心的現(xiàn)代化社會(huì)，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(huì)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(guó)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(kù)、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(lái)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(guò)程中對(duì)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(guó)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(huì)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(méi)有對(duì)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(méi)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(guó)法律、機(jī)構(gòu)、技術(shù)和投資等方面存在的問(wèn)題，并提出了解決問(wèn)題的建議。研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)城市雨水排水設(shè)施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，超過(guò)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(méi)有對(duì)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(guó)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(wèn)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(duì)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(guó)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(guó)家行列，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)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(wèn)題呢？
我國(guó)一直以來(lái)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(lái)解決城市的水災(zāi)問(wèn)題。2011年以前，主要采用排水管網(wǎng)工程排除城市雨水，沒(méi)有對(duì)超標(biāo)雨水做出工程安排。傳統(tǒng)的思維方式是通過(guò)提高地下雨水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)解決城市內(nèi)澇問(wèn)題，可以學(xué)習(xí)的范例有我國(guó)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(guó)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(méi)有理論和技術(shù)方法方面的困難，而缺點(diǎn)是大范圍開(kāi)挖對(duì)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(wèn)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(guó)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(wèn)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(lái)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(guó)務(wù)院2013年的《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(hào)）》的基礎(chǔ)上，全國(guó)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(guó)務(wù)院辦公廳2015年出臺(tái)的《關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》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(guò)海綿城市工程建設(shè)逐步完善城市內(nèi)澇防治工程體系?！?/p>
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(huì)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(guó)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(guó)參考國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)和本國(guó)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(kāi)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(guò)程，可以有效地控制進(jìn)入雨水管網(wǎng)的流量過(guò)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(kāi)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(guò)該工程的設(shè)計(jì)值后，該工程會(huì)失效，將產(chǎn)生向源頭控制工程以外的排水過(guò)程。
從原則上講，通過(guò)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(guò)源頭控制工程解決城市內(nèi)澇問(wèn)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(guò)雨水排水管網(wǎng)能力的雨水外排問(wèn)題，還應(yīng)對(duì)有關(guān)問(wèn)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(lái)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(guò)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(guó)稱城市雨水管網(wǎng)為小排水系統(tǒng)（minor drainage system）。在我國(guó)的規(guī)劃設(shè)計(jì)理念中，超過(guò)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(guò)后或管網(wǎng)有富余排水能力時(shí)再排出，所以在超過(guò)管網(wǎng)排水能力的大暴雨條件下，一定會(huì)產(chǎn)生城市區(qū)域內(nèi)積水問(wèn)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(wèn)題需要探索，尤其是對(duì)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(wèn)題是一種自然現(xiàn)象，超過(guò)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(kāi)放以后經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的新問(wèn)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(guó)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(guó)、日本、歐盟等國(guó)家均對(duì)內(nèi)澇設(shè)計(jì)重現(xiàn)期做了明確規(guī)定。我國(guó)在此之前沒(méi)有專門針對(duì)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(guó)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(guó)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(guó)行政管理和專業(yè)分工與國(guó)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(guò)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(guò)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(guò)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(cè)，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(guò)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(huì)對(duì)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(guò)高就會(huì)通過(guò)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(lái)，排水時(shí)間等設(shè)計(jì)參數(shù)還應(yīng)該從城市的需求來(lái)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(kù)、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(duì)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(guò)對(duì)觀測(cè)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(guò)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(huì)失效，將產(chǎn)生嚴(yán)重洪澇災(zāi)害。對(duì)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(píng)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(guó)內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)以及對(duì)內(nèi)澇災(zāi)害認(rèn)識(shí)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。科學(xué)構(gòu)建適合我國(guó)國(guó)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(duì)于提高城市防災(zāi)能力來(lái)說(shuō)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(kāi)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(wèn)題，造成很多概念混淆。為保證我國(guó)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(guò)學(xué)習(xí)國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)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(guó)國(guó)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(guò)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(lái)中國(guó)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(duì)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(guó)，城市防洪由水利部門負(fù)責(zé)，經(jīng)過(guò)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(duì)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(duì)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(guò)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(guó)家水利部負(fù)責(zé)，國(guó)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(yíng)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(guò)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(guò)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(yíng)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(duì)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(guó)缺乏足夠的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，無(wú)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)具體實(shí)踐，創(chuàng)新性地構(gòu)架中國(guó)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(wèn)題都會(huì)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(guò)設(shè)計(jì)水位，城市區(qū)域內(nèi)的雨水就無(wú)法順利排入下游水體，就會(huì)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(duì)削減下游河道的洪峰流量有一定好處。如果不加評(píng)估就增加向河流排放的洪峰流量，就會(huì)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(huì)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(guò)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(guò)了設(shè)計(jì)水位，都會(huì)導(dǎo)致排水（雨水）防澇工程失效。對(duì)此，應(yīng)該建立評(píng)估方法和評(píng)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(píng)估，分清責(zé)任，對(duì)城市內(nèi)澇災(zāi)害造成的損失建立追責(zé)和問(wèn)責(zé)機(jī)制。
規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的銜接問(wèn)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(cè)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(méi)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(wú)法計(jì)算出設(shè)計(jì)流量，因此對(duì)于高重現(xiàn)期極端暴雨事件的應(yīng)對(duì)能力應(yīng)慎重對(duì)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(lái)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(méi)有對(duì)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(duì)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(jiǎn)單地處理成設(shè)計(jì)工況的水位銜接，將來(lái)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(guó)國(guó)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(wèn)題。
源頭控制工程以調(diào)蓄降雨量為設(shè)計(jì)參數(shù)，無(wú)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)。