胡紅亮，譚 覺

（1.湖南水利水電職業(yè)技術學院水利工程學院，湖南 長沙 410199；2.長沙市城區(qū)排水事務中心，湖南 長沙 410023）

1 研究區(qū)概況

長沙市是典型的山前平原型城市，降雨豐沛，且主要集中在汛期。區(qū)內水系發(fā)達，外部來水豐富。境內河流水系大多屬湘江流域，少數外流河屬南洞庭湖水系。長沙航電工程位于長沙城區(qū)下游的湘江干流，于2012年10月開始下閘蓄水，蓄水水位達26 m，正常蓄水位29.70 m。從防洪排澇角度，長沙市承擔了“區(qū)內降水、外部來水”的雙重壓力。

長沙中心城區(qū)內水域總面積21.85 km2，總調蓄能力約11萬m3，主要為河流、湖泊、水庫、撇洪渠、防洪垸和濕地。

2 極端氣候水文條件識別

暴雨是湖南最主要的災害性天氣之一，也是洪澇災害、地質災害和城市內澇的主要誘因。湖南處于季風影響區(qū)，主汛期暴雨過程頻繁，而極端降雨、持續(xù)強降雨則多出現在6—7 月，致災性尤為嚴重。

根據《極端降水監(jiān)測指標》，極端降水是指統計降水量達到極端狀況的臨界值的降水量，采用第95百分位作為極端閾值。

湖南省2013 年頒布地方標準《湖南極端降水事件監(jiān)測方法與判別指標》，利用百分位法選取長期降水序列高于90%的百分位值作為閾值，當指標值達到或超過對應閾值時，認為該值是極端值，所表征的事件為極端事件。湖南省極端強降雨閾值為32.80 mm/d，自1991-2011年連續(xù)20 a湖南全省極端強降雨的平均強度高于多年平均值，且2017、2019、2020 年連續(xù)出現極端降雨事件。以長沙（三）站實測降雨數據統計，2015 年以來，長沙市主城區(qū)統計極端暴雨場次及最大日降水量統計見表1和圖1。

圖1 長沙（三）站極端降水統計及變化趨勢圖

表1 長沙（三）站極端降水統計情況表

從近7年極端降水事件統計結果看，長沙市城區(qū)極端降水事件呈增多趨勢，且極端降水量超極端閾值大。以2017 年極端降雨為例，2017年6月22日8時至7月2日8時，湖南省大部分地區(qū)發(fā)生持續(xù)性強降雨過程（簡稱“7·2暴雨”），暴雨過程持續(xù)時間長達11 d，影響范圍、降水強度、累計雨量均為歷史罕見，導致城市內澇與流域性大洪水。7月3日0時12分，湘江長沙站水位達39.51 m，超歷史最高水位0.33 m。

3 內澇防治問題及成因分析

3.1 “7·2”內澇問題統計

2017年內澇災情中，長沙市五區(qū)出現了洪災內澇點58處，其中涉及芙蓉區(qū)（7處）、天心區(qū)（12處）、岳麓區(qū)（20處）、開福區(qū)（9處）、雨花區(qū)（10處）。各區(qū)域具體災情統計情況如下。

在2017年7.2暴雨事件中，長沙市主城區(qū)全面統計出58處內澇點，其中僅2017 年極端暴雨條件下發(fā)生內澇的位置有19處，其余39 處為易澇點；內澇集中分布在地勢低洼的道路區(qū)域，僅5處為地勢低洼的居民小區(qū)或者建筑區(qū)域。極端暴雨條件下長沙市災情數量統計見圖2。

圖2 2017年“7·2暴雨”內澇災情統計圖

根據各個災情點原因統計，所有的內澇點均地勢低洼，50%的內澇點存在管網或者排水系統設計標準偏低；24%的內澇點存在排澇設施管理維護不足問題，主要表現為管道淤積；22%的內澇為臨河的地勢低洼點，由現有的泵站排漬能力不足產生，另有7%的內澇點由于外河雍水或者倒灌引起，且該部分點內澇嚴重。發(fā)生0.50 m 及以上積水的點有15 處，占比約26%，主要發(fā)生在外河雍水處。此外，由于市區(qū)大部分區(qū)域仍采用的雨污合流制管網，在發(fā)生暴雨時加大了排水流量，加劇了排澇壓力。7.2暴雨中內澇災情成因統計分析見圖3。

圖3 2017年7.2暴雨內澇災情成因分析圖

3.2 內澇問題與防治典型案例分析

在“7·2暴雨”中，道路區(qū)是內澇數量最多的部位，其中雨花區(qū)花侯路橋下涵洞積水最為嚴重，大雨時積水深度達0.60 m。該區(qū)位于武廣新城區(qū)，是新城的典型代表區(qū)域。2017年以前，該區(qū)域排水設施布置見圖4。經分析，該次嚴重積水的原因如下。

圖4 2017年排水設施布置圖

①京珠高速輔道的排水管涵正在實施，但其高排管暫未按規(guī)劃修建到位，造成京珠高速區(qū)域的高排雨水進入香樟路、支12路與支13路，造成香樟路、支12號路、13號路積水。②香樟路、支12號路與13號路雨水管道設計采用老暴雨公示，設計標準偏低。③香樟路花侯路橋下泵站、平陽路橋下泵站有大量客水涌入，高于其最大排水容量，同時泵站存在開啟不及時的問題；且香樟路下穿部分未按設計設置截水溝，導致大量高水進入下穿部分。④李家山泵站設備尚未安裝到位（規(guī)劃8 臺，現狀僅6 臺），現有排漬能力低于設計。⑤片區(qū)高鐵雨水存在散排、亂排現象，東北角雨水接入香樟路污水系統，導致暴雨期間污水外冒，高鐵段雨水攜帶泥沙進水管網，造成堵塞。

2017年內澇事件后，進行了如下改造，改造方案設計見圖5，主要措施有：一是按規(guī)劃采用長沙新暴雨強度公式核算，進行片區(qū)排水提標，優(yōu)化了11 段管道管徑。二是香樟路下穿部分起終點位置按原設計設置截水溝，對泵站自動化控制系統進行維護檢修。三是完善京珠高速路段高低排系統建設，避免高水進水低排系統。四是李家山泵站按規(guī)劃設計裝機容量建設。五是對高鐵雨水有規(guī)律截流，邊溝排水接入雨水系統，避免排水亂排、散排，對淤堵管段清淤。六是引入信息化平臺，設置內澇監(jiān)控設施。經排水改造完善后，在此后2019年、2020年及2021年極端暴雨事件中，該易澇點積水深度最大為0.20 m，積水深度明顯降低，但遇極端暴雨時積水仍無法避免。因此，從內澇建設與管理角度，排水設施建設標準提高不是內澇管理的唯一出路。

圖5 改造方案布置圖

3.3 內澇成因分析

氣象水文條件變化，表現為極端天氣頻發(fā)，外河排水條件變化。極端暴雨趨于頻繁，城市“熱島效應”和“混獨島效應”共同加劇了城市“雨島效應”，使得高度城市化區(qū)域更易成為暴雨的中心，增加了內澇風險。2003 年以來，長沙航電工程運行后，長沙城區(qū)外河排水條件發(fā)生變化，對非汛期城區(qū)排水有一定頂托影響。

城市規(guī)劃與建設造成硬質表面增多，地表徑流峰高量大，而排水設施設計標準偏低，建設水平不均。首先，長沙雨洪同期，內澇發(fā)生的同時外河水位高，泵站是唯一的排水出口，應對極端暴雨時暴露出設計標準不足。第二，管網設計標準不能滿足極端暴雨需求。公路是主干排水管網所在區(qū)域，其承接的雨洪超過了排水能力，一方面反映出周邊地面硬化程度高，水系、綠化區(qū)縮減，雨水自然調蓄能力不足；另一方面現有的以“雨污合流”加劇了管網的運行壓力。此外，新老管網建設標準不統一，以前設計的一些主干管后來成為下游地區(qū)，加劇了老管道的排水壓力。

3.4 排水系統運維管理需優(yōu)化

隨著行政管理機構職能的劃分，日常排水管理和應急管理隊伍相對穩(wěn)定，權責更加明晰；主城區(qū)排水綜合管理平臺的啟用，市區(qū)的排水應急監(jiān)測、應急管理水平得到極大的提升。但長沙市城市排水系統管理分屬不同部門進行維護管理，其中城區(qū)雨污水管網系統為各級城管部門進行維護管理，而城區(qū)管網末端以及泵站、污水廠、涉堤涵閘、排放口、城市主截污系統則由水務部門進行管理。城市排水系統作為一個系統性、完整性的基礎設施，其運行管理是相互關聯和影響的，而管理上的分區(qū)劃分在一定程度上將造成系統管理維護及監(jiān)管的不協調、不統一。管網淤積、涵閘損壞等影響了排澇能力。

雨水利用措施不完善，蓄、滲能力不高。長沙城區(qū)水域及綠地比例不低，但低影響開發(fā)雨水利用規(guī)劃未全面落實，對于綠地的蓄滯空間的利用卻并不充分，主要原因是沒有結合綠地進行系統的蓄滯規(guī)劃，比如：街頭綠地和小片公園綠地沒有設置為低洼綠地，不能承接道路及周邊雨水；綠地中沒有進行蓄、滲管道的設計，蓄、滲能力不高。

4 內澇防治對策

《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃》（2014-2020），要求加強防洪設施建設，完善城市排水與暴雨外洪內澇防治體系，提高應對極端天氣能力。需要將城市看作一個需要在各種影響和干擾下應對問題、解決問題并恢復自身動態(tài)的具有彈性的有機體，城市系統是否具有彈性成了能否解決問題和化解危機的關鍵。結合長沙市內澇產生主要原因，從城市彈性角度提出如下防治對策：

更新并落實低影響開發(fā)的城市建設理念。對已建城區(qū)，進行硬化區(qū)透水改造，合理利用城市綠地及水域，調整成下凹式的綠地空間，以增加雨水的積存、滲透和凈化空間。

開展雨污分流，完善排澇設施的建設、系統升級與有序改造。排澇設施的升級是系統工程，對于老城區(qū)已建排水管道管徑不夠、排水系統建設標準較低的問題，應按照最新的設計規(guī)范及建設標準，系統規(guī)劃，進行排水設施的提標改造，新改造方案采用雨污分流方案。重視泵站排水能力保證，進行設施升級，保障安全運行。采用數值模型模擬預測獲得內澇產生的降雨閾值、區(qū)域內澇范圍、內澇程度及對交通、生產生活帶來的影響等，進而得出有針對性的排澇設施改造方案。根據內澇的嚴重程度、上下游的關系合理安排改造順序。

優(yōu)化排水設施運行日常管理與應急管理。優(yōu)化管理主體，盡量進行歸口管理，不能統一管理的應明確管理責任、優(yōu)化調度運行方案。加強排水設施的監(jiān)控與維護，對于管道堵塞、淤積或破損引起的系統局部澇點，應加強排水系統管涵的清淤疏浚，保證排水通暢。汛期，利用已有的信息化內澇管理平臺，加強應急排水措施，提高局部應急排澇能力。

開展雨水管理。優(yōu)先開展大型公共機構、大型居住區(qū)的雨水利用與管理研究與應用推廣，建設海綿小區(qū)、進行屋面雨水利用，減少雨季進入市政管網的流量，削減洪峰，實現雨水的就地利用。

5 結語

極端降水是導致現代城市內澇的直接原因，采用閾值法統計了近7年的長沙城區(qū)極端暴雨事件頻次，結果顯示極端降水呈現增加趨勢。通過真實極端內澇事件區(qū)域統計調查研究，明確了地勢低洼的道路和居民小區(qū)是內澇事件的主要影響區(qū)域，且排水設施設計標準偏低、管理問題及外河排水條件影響是內澇的主要成因。典型區(qū)域內澇處置措施評價發(fā)現，極端降水頻發(fā)的條件下，排水設施建設標準提高不是內澇管理的唯一出路。新型城鎮(zhèn)化建設背景下，從提高城市彈性角度提出了更新并落實低影響開發(fā)的城市建設理念、開展雨污分流、優(yōu)化排水設施運行日常管理與應急管理、開展雨水管理的四大應對策略。

研究結論為新型城鎮(zhèn)化建設背景下城市內澇的治理提供了方向參考。下階段研究中應基于更長系列的降雨資料和典型內澇，進一步優(yōu)化降雨閾值，從而明確更科學的排水設計標準。