1城市内涝产生的原因分析
1.1城市盲目扩张,水面率下降
大规模不科学的城市开发建设是内涝灾害频发的重要诱因。城市建设的扩张,使原本具有自然蓄水调洪错峰功能的洼地、山塘、湖泊、水库等被人为地填筑破坏或填为它用,降低了雨水的调蓄分流功能。例如,武汉市洪山区图书城片区,本来是武汉市南湖的一部分,后来被填平造地,进行城市开发建设,人为地破坏天然湖泊,削弱了天然水体的蓄水容量,导致该地区排水不畅,武汉主要干道之一。雄楚大道从这里经过,该路段逢暴雨必淹,最深的时候水深2m以上,武汉城市建设部门多次对该路段排的水系统进行改造,但都无济于事。究其原因,该片区虽然被人为填平,但仍然是该区域的低洼点,每逢暴雨,只要排水管网有堵塞的情况,无法及时排出的雨水必然流向该区域。据统计,由于大规模填湖造地,造成武汉市水面率急剧下降,武汉市湖泊调蓄地表径流的能力与40年前相比大约只剩30%。汉口后湖水系,原有水面超过20km2,可调蓄雨水7000万m3以上,目前仅剩不足原来面积10%的养鱼池,调蓄能力不到1000万m3。近几年来,只要遇夏季暴雨,该区域就有数平方公里地区渍水,一旦强降雨达到100mm以上,就会有10km2以上的地区渍水,由于受排水能力的制约,水渍地区经常历时数天才能排干积水,该区域受影响人口达到10万人以上。
城市建设的另外一个重要影响是导致城市可渗水地面逐渐减少,地表径流增加,汇集速度加快,从而导致城市低洼地方容易积水,根据GB50014-2006《室外排水设计规范》,雨水流量的计算公式为Q=фqA式中:Q为雨水设计流量;ф为地面径流系数;q为暴雨强度;A为汇水面积。
在汇水面积和暴雨强度相同的条件下,地面的径流系数越大,雨洪流量就越大。根据周玉文等在北京市百万庄小区所做的实验,在1h内新、旧沥青路面的降雨损失分别仅为草地的6%和12%,分别为裸露土地面的14%和26%;而屋面的降水损失量更小,一般都仅为1~2mm。据北京水利科学研究所的两次实测仅有0.70mm和0.94mm。根据以上数据可以做如下估计:如果流域内城市不透水面积达到城市面积的20%,只要在3年一遇以上降雨强度时,其产生的流量就可能相当于该地区原有流量的1.5~2倍。以某市为例,根据某市规划局2005年出台的雨水工程规划标准,建成区域雨水管道工程设计采用的地表径流系数已经达到0.7,较25年前增加了75%,在相同强度的降雨情况下,产生的流量就会增加75%,在老城区,由于排水管道最初设计是按当时的地表径流系数确定管道管径,在流量大幅增加的情况下,必然出现雨水不能及时排出,局部出现水涝灾害现象。
1.2 城市排水管网的问题
1.2.1 城市规划赶不上城市化步伐
城市管网的不完善也是导致内涝的重要原因,城市开发总是从中心区慢慢向周边辐射,城市规划部门也不能完全预料到城市发展的最终程度,在管道建设初期,周边区域没有完全规划好,导致排水系统的建设无法一步到位。后来,随着新开发区域逐渐成为城市中心区,以前的排水管网显然不能满足急剧膨胀的排水需求。因此城市前期整体规划必须对城市水系有较全面的调查,对城市未来发展走势有较准确的预测,从而达到合理布设排水管网的目的。
1.2.2 城市雨水污水管道错接严重
在雨污分流片区也经常出现管网错接,因为污水管道汇集到污水处理厂,而雨水管道直接排向城市河道。污水管道错接到雨水管道,就会使污水不经处理,直接排入天然水体,导致严重的城市水体污染。相反,如果将雨水管道错接到污水管道,暴雨来临时,就会导致严重内涝,因为一般同一路段城市污水管道设计流量要远小于雨水管道设计流量,污水管道管径也要小于雨水管道管径,暴雨带来的短暂大流量雨水通过较小的污水管道,显然无法顺利排出,只有囤积在低洼处形成内涝。
雨水管道错接到污水管道,即使在降雨不大的时候,也会造成负面影响,因为不需要经过处理的雨水,经由污水管道汇集到污水处理厂,也会增加污水处理厂的处理负荷,更为严重的是经过雨水稀释的污水,其化学需氧量COD会大幅度降低,过大的COD波动幅度会严重影响污水处理效果。例如,南方某污水处理厂COD数据是按照污水浓度设计的,结果运行时COD浓度要远低于设计值,究其原因就是大量雨水管道错接到污水管道上,极大地稀释了污水浓度,增加了污水量,对污水处理厂处理工艺造成冲击。
2007年,某市组织了一个“清源行动”,该项目出发点就是摸清某市目前给排水管网存在的主要问题,为相关部门治理水污染提供比较准确的资料。笔者在调查过程中发现部分区域给排水管道混接非常严重,例如2008年6月13日,某市遭遇百年一遇的暴雨,暴雨过后几个小时,笔者发现市区存在雨水、污水管道错接的地方积水严重,错接点附近雨水倒流,反灌路面,造成严重交通堵塞。
1.2.3 市民不文明的习惯
市民不文明的习惯也会导致周围排水管道堵塞,这主要是指一些人为图方便,将垃圾倾入排水管网,造成管网的人为堵塞。国内很多城市的老城区都是雨污合流排水体制,城市中最容易发生排水管道堵塞的地方是餐饮业集中地区,餐饮业清洗产生的废水含有大量菜叶、瓜果皮、动物毛皮等,这些物质和排放的油脂混合,经长期堆积,就会形成极为黏稠、发酵膨胀的物质,严重阻塞管道。笔者调查发现,在某市某区餐饮业集中的片区,垃圾堵塞了排水管道,导致排水管道基本丧失排水功能,雨水不是通过排水管道排出,而是直接沿着路面从高处向低洼区域汇聚,形成积水点,从而阻碍交通,影响市民出行。
1.2.4 城市建设及管理的缺陷
首先,给排水管网设计和建设没有跟上城市建设和人口迁移的步伐,给排水管网是城市最为基本的民生设施,其运行是否通畅直接关系到市民的生命财产安全。与城市宽敞的道路、漂亮的街心公园、引人注目的城市标志性建筑不同的是,给排水管道都是在地下,其畅通与否,在不出现暴雨的情况下往往对城市的美观不会造成影响,更为关键的是,城市给排水管网的建设投资巨大,并且这些投资并不能给所在地区带来后续GDP的增长。正因为如此,这些重要的民生设施往往会被各级政府忽视。其次,城市老城区管道改造由于牵涉到众多部门,电信、给水、燃气等管线都位于排水管道内,改造城市给排水管网需要众多部门协调合作,多部门协调也是一件不容易的事情,并且管道开挖会严重影响附近居民生活,所以在老城区进行管网改造是一项极为困难__的事情,也是一件吃力不讨好的事情,因此,多种原因导致政府主管部门对城市给排水管网建设的态度不积极。第三,给排水管道不像其他建筑,其质量检验难度较大,由于管线埋在地下,其设计施工监督比较困难,只有在出现多年一遇的暴雨时候才能证明工程质量的好坏,而等到出现多年一遇暴雨的时,或许已经过去多年,工程早就验收结束,这时候追究责任就变得困难重重。