韧性城市下的区域雨洪控制系统构建

【摘要】本文以韧性城市、雨洪调蓄及雨洪控制等相关概念剖析入手，简要地分析了区域雨洪控制系统构建时所必须面对的降雨量增大、行洪能力减弱、地表径流加强的不利局面，并提出了以河道水系治理、城市绿地调蓄、改善城市地表径流态势等方面的改进建议。

【关键词】韧性城市；雨洪控制；系统构建；改建建议

1相关概念

1.1韧性城市

韧性城市是由“Resilientcity”一词翻译未来，而韧性“Resilient”原本常见于物理学领域，其通常表示材料在受到正面压力或侧方剪力过程中所能吸收的能量大小，而所吸收的能量每种材料或以塑性形变的方式进行消耗。1973年加拿大的学者将韧性一词引入生态学领域，并将其定义为某一生态系统受到外界干扰和破坏后，通过自身调节能力重新恢复至原状的能力。随后，韧性城市这一理念逐步在西方国家被学术界认可，目前城市规划行业将其定义为城市或城市中部分区域在受到外界各类负面影响后，在其城市环境、产业结构等要素发生不可逆恶化前所展现的应对突发事件能力，其中的负面影响包括地质灾害、雨雪洪涝、干旱、传染性疾病等。

1.2雨洪调蓄与雨洪控制

雨洪调蓄是指城市在降水来临期间通过河道等自然水体排放或调蓄，亦或是通过雨水管网系统外排的降水量大小。雨洪控制则是城市通过各种措施来降低雨洪对于城市正常生产生活的影响的能力，雨洪对于发达国家的城市而言不仅是威胁更是宝贵的资源，其能够通过多种技术手段对降水进行充分的收集和利用，而在我国由于降水期间的地表径流未能得到妥善的净化处理，大量降水中污染物质超标从而降低了其资源性，为此我国的雨洪控制则更多地体现在了水量管控方面。

2区域雨洪控制系统所面临的困境

2.1区域短时降水量不断增加

通常情况下城市雨水管网及河道的排水量仅可保证城市在面对5年一遇的降水期间不受淹，但是由于全球气候的不断恶化，各种突发性气候灾害的频率和影响程度不断加大，我国部分城市短时间的面雨量可以猛增至几十甚至上百毫米/平方米，其大大超出了城市雨水管网系统的承受能力，从而导致城市出现内涝灾害。

2.2区域内河道行洪能力不断减弱

在城市中河道水体会因城市开发建设的需要受到较大的影响，大量河道因违章搭建或清淤不及时而出现堵塞和淤积，从而导致河道的水域面积和所对应的河道水体库容量大幅下降，大量降水无法通过河道组织排放。

2.3区域内地表径流流速与流量大幅上升

由于城市建设导致区域内地表的不透水大大增加，部分可在区域内进行下渗、消纳的地表径流无法正常下渗，大量雨水不得不完全依靠雨水管道向河道排放。地表径流不断在区域内汇集，而其所对应的流量与流速也急速增加。

3区域雨洪控制系统构建改进策略

3.1加强水利建设，提升城市雨洪防御能力

城市中的各类水体不仅对于雨洪有着十分显著的调蓄作用，而且河道也是城市行洪排涝的骨干通道，城市建设往往会为了提高区域内中土地利用的从而采取大量填埋现有水域亦或是肆意改变河道走向，虽然在短时间内获取了较高的土地收益，但对河道水域的改变对于区域雨洪控制系统而言是致命的，许多城市出现的城市内涝问题都是由于原本通畅的水体受到侵占，河道原有的调蓄和行洪能力大幅下降而导致的。因此，通过加强区域内水利设施建设，恢复或提高区域河道行洪、蓄洪能力对于区域雨洪控制而言是首要任务。为了进一步完善区域河网水系体系布局情况，可先结合区域降水量、地表径流系数、现有水面率等因素进行水力模型计算，从而计算出符合区域现状及未来发展需求的区块规划水面率控制目标。随后，结合区域空间布局和土地利用情况确定每条河道的具体走向、河道宽度等相关指标。最后，根据水利工程建设计划以及区块开发情况落实区域内规划河道的建设工作。为了达到规划水面率控制目标除了安排资金新开挖部分河道外，通过对现有河道开展一系列的整治工作也能起到提升水面率的作用，例如拓宽现有河道、打通关键节点、扩大过水断面等形式。扩宽河道是指对现有河道水域进行拓宽，拆除原本搭建在河道两侧的各类违章建筑物、废弃码头平台等一系列阻水设施，同时对部分淤积严重的河道边滩进行清理，并在河道两侧重新砌筑护岸，进而使得河道水面宽度增加。上世纪五六十年代由于经济和技术条件的限制，我国城市中的桥梁建设往往会通过填筑部分河道水域来缩小桥梁跨径，但跨径的缩小导致许多河道在桥梁处出现了卡口，河道在桥梁处的阻水率突然上升至30%以上，部分节点甚至能够达到50%左右。而打通关键节点便主要针对上述河道“梗阻点”，通过对桥梁的拆复建来降低桥梁所产生的阻水率，进而起到改善河网行洪能力的作用，这一举措在部分区域内承担着行洪排涝能力的骨干河网有着至关重要的意义。扩大河道过水断面不仅能通过增加河道水面宽度来达到，而且利用对河道开展日常清淤工作，及时地清理淤积在河道底部的淤泥与垃圾，从而增加河道水深也可起到扩大过水断面的目的。河道的蓄洪能力对于城市雨洪控制系统也能起到较大的改善作用，例如在强降水来临前通过预排预泄提前将区域河网的水位控制在降低的水平，从而在降水期间河网在达到警戒水位线能够储存更多的水量。同时，在行洪河道上建设强排泵站可进一步提高河道在降雨期间的调蓄能力。

3.2充分利用城市绿地，增强城市雨洪调节能力

虽然通过扩大城市河网水面率能够起到较好的雨洪控制效果，但是由于城区区域内建设用地数量极其有限，如区域内将规划河网水面率制定的过高则势必会造成大量的城市空间的浪费及开发利用受限。根据我国城市规划控制要求，城市绿地指标通常都被控制25%以上，我国南方地区甚至可以高达30%，如能通过各类改造技术使其能够增加调蓄雨洪的功能，势必会大大增加区域的韧性。首先，我国城市中河道的两侧布置了带状的防护绿地，但是由于河道和绿地分属城建和水利两个部门，其在绿地的防护指标上存在诸多差异，许多河道防护绿地由于地坪标高过高而失去了部分调蓄功能。为此，河道两侧防护绿带建设前，住建部门可征求水利部门相关意见，适当降低河岸两侧一定范围内绿地的地坪标高，使其能够在水位暴涨时承担起扩大河道行洪断面的作用。同时，针对河道两侧绿带存在短时间过洪的需求，园林部门在绿地内苗木品种选择上也应当考虑其能够承受短时间的水淹，而在苗木布局上河岸两侧的植物密度不宜过大、高度不宜过高，不然其将影响到河道行洪，可以灌木、地被及水生植物为主共同营造出和谐的景观效果。其次，发挥绿地的空间优势，采用人工湿地、雨水花园、生态塘等低影响开发技术进一步缓解区域雨洪调蓄压力。目前城市绿地中往往会设置部分景观水体，但由于景观水体未能与城市河道进行沟通，从而导致大量景观水体的调蓄能力被浪费。因此，在公园景观水体设计可尽量与城市河道相沟通，亦或是采取区域调蓄的原则利用植草沟、排水渠等形式的排水设施将公园及周边一定范围内区域降水引导至景观水体内进行临时储存，从而降低城市雨水管网的排水压力。雨水花园则是一种新兴的景观设计模式，其在平时是一处可供游客游览参观的花园，但其内部的植物和其他景观设施均可承受短时间的水淹，在降水期间承担部分雨洪调蓄功能，待到了降水结束后雨水花园内的积水可自行通过管渠或采取人工外排等方式外外部雨水管网排放。最后，通过发挥城市绿地在迟滞、吸收、下渗等方面的功能可减少流经城市绿地中地标径流的流量与流速，并以此来达到区域雨洪管控的目的。其一，绿地内的植物均有发达的根系组织，降水期间地表径流流经绿地时植物能够吸收大量的水分，并通过根系组织像海绵一样储存部分水分，这对降低地表径流量有着极大的帮助。其二，绿地的透水性较高，地表径流可缓慢地透过绿地上的植物渗透入地下空间，而种植在地表上的植物能够起到减缓地表径流流速的效果，从而使得更多的地表径流能够通过绿地渗透入地下空间，即减少了区域雨洪调节量，又能充分补充日益下降的地下水位。其三，初期雨水中含有大量的杂质，地表径流在经过植物表面时，其中所大量杂质能够被植物枝叶上的微绒毛组织所吸附和阻隔，从而降低雨水的污染物质含量。

3.3改善建设用地透水性，消减开发建设对于区域雨洪控制的影响

通过对部分城市内涝的成因分析，除了区域内水域面积和雨洪调蓄能力降低这一诱因外，各类建设用地中雨洪调蓄能力的降低也给区域雨洪控制造成了巨大压力。由于城市开发的过程中将原本透水率较高的农田变成了硬化的地坪，从而使得原本可在区块内进行下渗或调蓄的雨洪必须通过区域雨水管网系统组织外排，最终造成了区域市政雨水管网系统即便是一再对现有管网进行改造也会不堪重负而出现内涝问题。为此，通过各种技术手段来降低因城市开发所产生的区域雨洪增量，也成为了区域雨洪管控的一项重要举措。日本东京在面对城市开发过程中所产生的巨大雨洪管理压力时，采取了建设大规模地下调蓄池的做法，在东京地区遍布着数十处总调蓄量近200万方的地下调蓄设施，其在降雨期间能够临时储蓄大量的地表径流，而在降水过后调蓄池内的雨水亦可被用于市政养护、园林绿化灌溉等方向，大大提升了雨水的利用率。如在我国城市中推广类似的雨洪调蓄池，虽然所耗费的资金成本较大，但一旦上述设施建成后其所体现的社会和生态效益将会惠及子孙。目前，市政道路和广场铺装上所使用的沥青、混凝土、石材均为不透水铺装，从而在建设用地表面构成一道厚厚的防渗层，几乎所有雨水都不能及时地下渗。近年来各类透水沥青、透水混凝土的相继研发成果，如采用上述透水材料进行铺装，材料内部结构中的孔隙组织能够迅速地引导雨水向下部土壤中渗透，进而达到消减地表雨洪量的目的。同时，在各类建筑物的屋顶在建筑物承重和防水性能达标的前提下，可适当布置屋顶花园等形式的特殊区域绿化，使得降雨期间建筑物顶部说收集的雨水也能得到有效的存储和吸纳，进一步减少建设区域中雨洪外排量。

3.4出台相关政策法规，使区域雨洪管理“赏罚分明”

上文中已经就改善区域雨洪管控的部分技术性措施进行了简要论述，但任何改进措施的推广必须依赖政府出台相关的激励或强制性条文，从而弥补因技术升级所造成的资金缺口。政府应当在建设用地出让时明确区域内出让用地所能够外排的雨洪总量，并按照这个一张表设置雨水接口，而出让地块内剩余的雨洪量必须由开发商在出让地块内采用各种技术手段进行内部消化。对于不能够完全消化雨洪调蓄量的开发商，政府有权向其征收一定的“区域雨洪调节费”；对于部分能够超额完成雨洪调蓄量的地块开发商，政府还可从罚没的“区域雨洪调节费”中给予一定的奖励。同时，对于采用透水铺装、屋顶花园、地下调蓄池的建设单位可按照每种类类型雨洪管控技术的实际调蓄量给予一定的工程造价补贴。鉴于区域雨洪管理涉及水利、市政、住建、园林等多家政府职能部门，其在绿地规划、设施建设等方面都有所关联，故在许多区域雨洪管控的技术和规范需要上述部门共同进行探讨和拟定，并报请上级人民政府发文批准以便后续部门推进。

结语

基于韧性城市的区域雨洪控制体系的构建不仅提高了城市在面对雨洪灾害时的应急处置能力，而且其对于提高雨洪的资源化利用率也有着积极的作用。通过水域与陆域同治、多家政府职能部门联动势必将进一步提高城市雨洪韧性，为创建可持续的社会主义城市化发展之路再立新功。

【参考文献】

[1]余轩.韧性城市理念下豫北地区雨洪适应性城市水系规划设计研究[D]郑州大学,2019.

[2]周艺南，李保炜.循水造形——雨洪韧性城市设计研究[J]规划师,2017.（02）：90-97.

[3]余轩，汪霞.城市水系雨洪韧性规划设计路径与策略探究——以浚县中心城区水系专项规划为例[J]城市建筑,2019.（01）：76-81.

作者：郑英 单位：日照市规划设计研究院集团有限公司