排水防涝 重任在肩 ——写给《城市排水(雨水)防涝综合规划大纲》颁布一周年

 
中国城市规划设计研究院水务与工程研究院 副院长    谢映霞
0  前言
      为了应对我国内涝灾害频发的严峻形势,全面落实国务院《关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》(国办发[2013] 23号)的要求;规范城市排水防涝规划编制的内容和深度;为各地提供技术支持和引导,2013年6月住房和城乡建设部颁布了《城市排水(雨水)防涝综合规划大纲》(以下简称“大纲”)。众所周知,做好城市排水防涝综合规划是一项长期的复杂的工作,“大纲”仅仅颁布一年,就写回顾还为时过早,但借此颁布一周年之际,回顾近年来行业发展的变化和动态,及时发现问题,总结经验,还是十分必要和有意义的。
      回顾过去的一年,应该说是我们行业蓬勃发展的一年,也可以说是行业发生巨变的一年,这一年注定是行业发展不平凡的一年。首先是中央政府高度重视排水防涝等基础设施建设,一年之内先是国务院办公厅颁布了《关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》(国办发[2013] 23号),接着国务院又出台了《关于加强城市基础设施建设的意见》和《城镇排水与污水处理条例(草案)》,其中不乏大量雨水管理与内涝灾害防治的内容,明确提出“用10年左右时间建成较完善的城市排水防涝、防洪工程体系”的建设目标。其次是中央预算内投资的导向,历史上第一次将城市管网建设纳入中央预算内投资的主要方向。并明确提出“进一步放宽市场准入,鼓励和支持社会力量参与,加快相关设施建设和改造。”
      一年之内,国务院颁布了一个“通知”、一个“意见”、一个“条例”,力度之大是前所未有的。在此背景下,《城市排水(雨水)防涝综合规划大纲》应运而生。一系列文件的公布、蓬勃开展的排水(雨水)防涝规划编制、多项研究的进行和标准的制定,标志着行业发展的变化和进步。“用10年左右时间建成较完善的城市排水防涝、防洪工程体系”,从防洪排涝到排水防涝,一字之差,反应了行业的发展动态。从国家管理层面来说有部门职能的变化,从工程技术层面来讲从农田排涝到城市防涝,从管网排水到综合排水、生态排水,涉及新的学科交叉领域,对技术人员来说,面临着新的技术要求和挑战。
1 回顾
      至2014年6月《城市排水(雨水)防涝综合规划大纲》颁布整整一年时间了。一年来围绕“大纲”的争论从来没有停止过,有积极落实的,也有怀疑观望的,当然也不乏看热闹的。这正说明了城市排水防涝工作的复杂性和艰巨性。近年来行业发展变化之快从《室外排水设计规范(GB 50014)》几年内连续三次修编就可见一斑。尽管争议不断,但也逐渐形成了业内的一些共识。
1.1新的规划理念得到普遍认同
      近年来国际上在排水规划的理论、技术、方法方面有了很大的发展。美国的低影响开发、最佳管理实践、英国的可持续发展排水系统以及澳大利亚的水敏感性设计等规划理念和设计方法,其核心都是基于源头控制和延缓冲击负荷的理念,构建与自然相适应的城镇排水系统,使区域开发建设后尽量接近于开发建设前的自然水文状态。这些理念和实践已得到我国很多城市的广泛响应,很多地方已付诸实践,其经验值得推广。
      多专业协调的防涝治水规划理念引起共鸣。城市内涝防治是一个复杂的系统工程,不能孤立地就排水论排水,就管道论管道。排水防涝规划和很多专业规划相关,因此要做好河道、管网、道路、绿化、竖向等多专业的协调衔接,协调城市排水用地和其他用地的关系。城市用地布局和道路规划要考虑雨水排水的出路,城市竖向设计和道路竖向设计要保证排水渠道畅通和雨水的综合利用,城市绿地规划要考虑接纳附近的雨水。多专业协调联动,综合排水、生态排水才是解决城市内涝问题的根本出路。
1.2对排水系统的构成基本达成共识
      从理论上讲,大小排水系统的理论已被大家接受,构建内涝防治体系基本达成共识。我国传统的排水系统大多由管网管渠组成,以往的排水规划更多的侧重于管道、泵站等排水设施的布置和设施规模的确定,而对超管网排水能力的暴雨径流的应对缺乏考虑。防洪规划主要针对区域、流域河流而言,所涉及的排涝主要针对区域的洪涝灾害,不是城市的内涝灾害,这两套系统之间缺乏衔接,管道和河道之间缺乏衔接。现在业内广大人员已认识到我国城市排水体系不完善、内涝防治系统缺失的现状,构建内涝防治体系的目标和任务非常明确。城市排水防涝规划不但要针对设计暴雨重现期为2~10年一遇的常见雨情,还要针对几十年一遇甚至上百年一遇的超常雨情;不但要关注由排水管网构成的小排水系统,还要重视由河湖水系及其他设施构成的大排水系统,即内涝防治系统。
1.3开展排水影响评价与内涝风险评估的工作得到广泛赞同
      现有的洪涝灾害风险分析,主要是针对外江外河洪水或潮水的袭击而言,针对城市内部涝水影响的评价很少,区域洪水风险评估的尺度不能识别不同暴雨和洪涝灾害情形下城市不同地区的风险程度。为了提高排水防涝规划的科学性和城市风险管理水平,“大纲”借鉴国外先进经验,提出了进行精细化风险评估和风险管理的概念,希望逐步建立排水影响评价与内涝风险评价制度,全面评估城市排水防涝设施现状能力和内涝风险,绘制城市暴雨内涝风险图,确定风险等级,从而科学划定风险管理区,为科学编制排水防涝规划和应急管理提供有效的技术支撑。这一观点已得到业内专家的普遍认可,在《城市内涝规划规范》编制启动会上,与会专家一致同意该规范要体现内涝风险评估与风险区划的内容。
1.4 标准在争议中逐步完善
      随着社会经济的发展,雨水管渠设计重现期的标准在逐步提高,《室外排水设计规范GB 50014-2006,2011年版)》、《城市排水工程规划规范GB 50317》在这方面都有所体现,《室外排水设计规范GB50014-2006,201,4版)》还按城市用地类型进行了细化,增加了内涝防治设计重现期,合流制系统截流倍数标准也有所提高。尽管业内有人认为标准提得太快,实际操作有困难,但就全国基础设施的现状建设水平来讲,还是起到了促进建设的作用。
      与城市内涝防治相关的标准正在编制中。《城市内涝规划规范》、《城镇暴雨与内涝防治技术标准》、《城市排水防涝设施普查数据采集技术标准》等新标准已经启动,这些标准的制定将填补我国城市排水防涝标准的空白,完善排水标准体系。其他与排水相关的规划标准,如《城市居住区规划设计规范GB 50180-93》、《城市用地竖向规划规范CJJ 83-99》、《城市绿地设计规范GB 50420-2007》等也在修订之中。
      同时,城市雨水径流控制与资源化利用的标准也在研究之中。已有城市出台了相关的地方标准。例如北京市地方标准《雨水控制与利用工程设计规范(DB 11/685)》已于2013年正式出台。
1.5 模拟新技术方法在困境中得到推广
      为了和国际上排水水文计算方法相衔接,也为了有效的评估城市现状排水系统能力、评估和展示不同重现期情况下城市的内涝风险、科学的进行风险区划和管理、优化规划方案设计,“大纲”推荐和建议在内涝规划编制过程中使用水文水力模型的技术方法。这一新的设计理念和方法的推出,对传统的排水行业产生了巨大的冲击和影响。其实关于模型的引进和使用,前几年就有学者陆续提出来了,但一直没有达成共识,这次全面推广应用自然面临很大的阻力。争论的焦点主要集中在三个方面,一是我们的基础工作薄弱,数据质量太差,有些城市既没有管网普查资料,也没有监测资料,排水系统历史档案也不完整,给模型应用带来很大困难;二是大部分市政专业技术人员没有经过模型训练,人才队伍跟不上;三是有关排水防涝的很多科学及技术问题还在研究过程中,因此,包括“大纲”在内的很多文件甚至标准规范,都不能明确给出明确具体的技术要求,给“大纲”实施带来了一定的困难。尽管对新技术方法认识不同,实施有一定的难度,但很多地方主管部门、设计单位及技术人员还是积极应对困难,开始了模型技术的应用和实践,通过引进、合作等多种形式,使本单位的技术水平大大提高,一批年轻的建模工程师脱颖而出。
2  展望
      关于城市内涝灾害的防治工作,无论从科学技术层面,还是工程实施方面,现阶段仍处于研究探索阶段。“大纲”提出了方向性的要求,给予了宏观的指导,但由于涉及新的领域,很多问题还在研究之中,所以没有明确的要求,实施起来有一定的难度。就目前研究而言大多只是一些初步的结论,清晰的成果还有待于进一步研究、探讨和实践,笔者认为以下几方面是今后需要特别关注和重视的方向。
2.1 加强对科学技术问题的研究
      排水(雨水)防涝综合规划不仅要考虑管网,还要考虑设计降雨、地表、河道等要素,这些都是以前我们并不熟悉的领域,需要我们进行更深入的研究,下面两个问题就是当前规划设计中需要研究解决的。
2.1.1  不同选样方法下重现期关系的研究
      借鉴国外经验,也为了统一水利部门和市政部门的计算方法。新颁布的排水标准规范已经明确要求有条件的地方暴雨选样要采用最大值法,而市政行业过去在管渠排水流量设计中采用的暴雨取样方法是多个样法。因为现在两种方法同时使用,而统计分析表明两种选样方法会造成相同重现期的设计暴雨数值出现很大差异,所以在规划设计中应该论证两种取样方法的差异。基于这两种选样方法的设计雨强及雨型,也会对城市管渠排水设计流量计算造成很大的影响。
      找出两种取样方法下重现期之间的关系,是保证系统评估和规划设计一致性的基础。受气象和水文特征影响,不同地区两种选样方法计算的暴雨重现期间并没有完全统一的理论或经验衔接关系,因此如何在不同地区分析二者之间的衔接关系不仅是当前城市排水规划设计的工作需求,同时也是新的规划标准制定时首先要解决的重要问题。
2.1.2 排水、防涝、防洪边界条件衔接关系的研究
      雨水管道排水最终要进入河道湖泊等受纳水体,管道出口设计标高是保证汛期雨水顺利排出的关键要素。一般情况下,管道出口高程应高于河道多年平均常水位,但受气象和水文特征、设计标准等因素影响,经常发生汛期河道水位超过管道出口设计标高的情况,导致顶托,甚至河水倒灌现象,内水不能顺利排出,形成内涝积水。这时城市管道排水系统和河道交界面的水文衔接条件的科学确定就十分重要,也就是我们常说的边界条件。由于管道和河道的设计重现期是独立的,二者间的关系并不稳定,且受暴雨时空分布特征变化的影响,因此难以科学确定。这一问题至今都是排水防涝规划中的难题。因此需要根据不同地区的情况做深入研究,具体的研究内容可分为:排水、防涝、防洪规划的衔接;管网与河道标准的衔接关系;外河洪水频率的选择,提出排水、防涝、防洪的边界条件和基本要求。
2.2重视行业信息化建设
2.2.1重视管网等基础设施普查
      摸清家底才能有的放矢的解决问题。而现在的情况是不少城市家底不清,这和我国经济社会发展水平有关,也和我国对基础设施长期的不重视,轻管理等原因有关。现在这种信息不准确的局面必须改变,否则再先进的技术手段也不能实现。管网埋在地下,看不见,摸不着,要掌握真实情况确实很困难,但这是我们开展一切工作的基础,因此必须从现在起重视这项工作。
2.2.2开展监测工作
      还要加强对管道径流、地表径流的监测工作,没有监测数据,对模型参数不能率定,就难以获得准确的模拟结果,结论的可靠性就会大打折扣。
2.2.3加快行业信息化建设步伐
      当今世界是大数据、信息化的时代,排水行业信息化的水平与其他行业相比还有一定的差距,各地区良莠不齐,不能适应行业发展的技术需求,需要提高对行业信息化建设的认识,加大投入,加快建设步伐。
2.3加快人才队伍的培养
      毋容置疑,在采用国际上通用的水文水力模型进行模拟计算过程中,我们遇到了很大困难,除了数据质量差外,人才的短缺,技术的储备不足也成为推广新技术方法的制约和瓶颈。城市开发前后的水文条件完全不同,特别是城市连绵地区和城市连片发展地区,其水文条件随着城市大规模开发建设会发生很大变化,而我们缺少城市水文学的专业知识;目前从业的大部分技术人员也缺乏水文水力模型方面的专业训练。要想熟练的掌握这一工具,合理的运用它解决问题,不是一蹴而就的事情,需要排水工程师们长期的学习、训练和实践。首先要乐于接受新事物,补上城市水文学这一课;其次,要学习模型的使用方法,了解不同模型、不同模块的应用条件,能够根据不同情况合理选择模型,增加分析的科学性和可靠性;再有,最重要的是要不断实践。熟练运用模型不是短时间内就可以立竿见影的,参数选取的经验和数据处理的技巧来自长期的实践和积累,这一点同行们也要做好充分的思想准备。在规划实践中不断学习,总结经验,掌握规律。
2.4加快国产化软件的研发
      现在比较好用的模型大都是国外的软件,使用成本高。因此,应尽快开发一批拥有自主知识产权的、针对性强的、简便可行的、实用的模型软件。既方便大家使用,也可降低成本。目前国内已开发出一些城市排水管网模拟系统的软件可用于管网系统的模拟与展示,有一定使用价值。但关于地表径流、河道等多要素的模拟和耦合模型国内还很少,特别是城市尺度的基本还是空白,有待于进一步研发、整合。期待不远的将来排水行业能有方便可行、针对性强的国产化模拟模型广泛应用。
3 结语
      我们正处在行业发展的关键时刻,要充分认识排水防涝工作的艰巨性、复杂性,做好长期作战的思想准备。在新的机遇和挑战面前,面对行业发展和技术进步,我们有责任、有义务,我们重任在肩。
 
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