学术报告 | 刘广奇：城市蓄排协同治涝研究

导读

2024年9月8日，2024中国城市规划年会在安徽省合肥市隆重开幕。在专题会议七“城市防灾，规划赋能”上，中国城市规划设计研究院城镇水务与工程研究分院副院长，教授级高级工程师刘广奇作题为《城市蓄排协同治涝研究》的报告。

本文字数：2834字

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刘广奇

中国城市规划设计研究院城镇水务与工程研究分院副院长，教授级高级工程师

刘广奇从京津冀暴雨启示、蓄排模式研究和蓄排治涝案例三个方面分享了城市蓄排协同治涝的研究思考。

1

京津冀暴雨启示

01

降雨特征

2023年7月29日至8月1日，受台风“杜苏芮”影响，京津冀地区迎来强降雨。其特征一是累积雨量大，局地的降雨600毫米以上，个别县甚至超过了1000毫米，近60年来最大的降水；二是持续时间长，北京持续降雨达到83小时；三是影响范围广，本次降雨波及5省市，京津冀鲁豫80%的气象站达暴雨级别。本次累计降雨在华北地区达到了一个极值，持续的时间之长，影响范围之广，在近些年以来是非常少见的。

02

流域概况

自1963年的8月京津冀特大降雨洪水后，根据毛泽东主席“一定要根治海河”的批示，海河流域从原来的潮白河、永定河、大清河、子牙河、南运河、北运河六大水系，陆续增加了潮白新河、永定新河、独流减河、子牙新河等，疏解上游来水通过天津城区周边入海，同时设置了用于流域洪水蓄治的空间，对整个流域防洪起了积极作用。

03

洪水特征

从流域洪涝治理来看，蓄滞空间起到了很好的缓解作用，上游的兰洼沟等调蓄空间，其下泻的流量通过新盖房枢纽的控制，对下游防洪进行了有效的保护；另一个是白洋淀水库下泻的控制，对周边区域防洪也起到了关键的保护作用。可以看出，流域性洪水采用蓄滞洪区调蓄洪水缓解洪峰的效果明显。

目前，我国建设了大量的蓄滞洪区，但约一半以上启用频率非常少，部分蓄滞洪区里面可能有一定的城镇建设。因此，需要考虑流域大尺度和城市小尺度防洪工作的衔接，对于城市内涝治理来说，蓄排结合的理念借鉴非常有意义，并且强降雨带来的流域洪水和城市内涝，都需要部门间的强力协作。

2

蓄排模式研究

01

相关概念

海绵城市引领现代雨水综合管理：海绵城市的理念把城市降雨和防洪治涝的问题分阶段进行了表征，把城市雨水的管理按照不同的降雨等级，相应给出不同的应对措施。对于小雨，主要依靠低影响开发等源头措施进行解决；对于中到大雨，需要发挥城市排水管渠的作用；对于大到暴雨，则需要内涝防治系统协同工作，更多的是依靠城市的河湖水系还有调蓄空间；对于极端降雨，就需要发挥应急管理的作用。因此，海绵城市更强调不同规模的降雨由不同的设施或措施发挥作用，这样就能更好的应对城市的排水防涝的问题。

关于蓄和排的不同的说法：一是蓄排并举，此说法属于口号型话语，而不是常用的技术语言；二是蓄排平衡，是指一定降雨条件下，城市建设范围内雨水径流量与城市雨水管渠蓄排能力和蓝绿空间蓄滞水量之间达到平衡，从而实现不发生内涝积水的目标；三是蓄排协同，是指一定降雨条件下，城市蓝绿空间蓄滞水量和城市外排水量之和，满足城市建设范围所在的汇水片区内雨水径流量，从而实现不发生洪涝的目标。

02

外排量的研究

模式一：农业传统、区域限量。以荷兰为例，荷兰在水管理问题上成立了水董事会，协商确定水管理原则（“不转移问题”）和决定区域排水定额。农业排涝受到排水技术的限制与区域规定，常见的外排量为13-14mm/d。荷兰城镇发展基本延续圩田形式，城市外排设计中采用与周边农村地区的设计流量接近的1.5升/秒/公顷（13mm/d），使得城市化不会对整个流域系统的流量产生影响。

模式二：生态水文、前后一致。以美国为例，《2007能源独立和安全法案》(EISA2007)第438条支持雨水对受纳水体影响的整体观点，要求“联邦开发和重建项目时应在技术可行的最大程度上，维持或恢复到开发前的水文特性，包括温度、流速、流量和水流持续时间”。雨洪管理注重控制径流峰值流量，要求使用低影响开发策略模拟开发前的水文特征，以实现城市开发对自然水文循环影响的最小化。

模式三：区域定下、流域限上。以我国江苏省为例，在城市内涝治理上提出了“排水模数”的概念，即城市建成区每平方公里实现多大规模的排水能力。如江苏省《省政府办公厅转发省住房城乡建设厅关于加强全省城市排涝设施建设管理意见的通知》(苏政办发〔2011〕20号)要求：排涝泵站达20年一遇标准，河道排涝达20年一遇标准，城市排涝模数不低于4立方米/秒•平方公里。但是流域管理上有不同的要求，比如说长江委在整个大流域发生洪水对城市向长江中排水是进行限制的，缓解上游城市的强排对下游城市造成的风险。因此二者之间需要有一个量的协调的问题。

03

调蓄量研究

方式一：开发前后径流量不变。《科罗拉多州丹佛市的暴雨排水标准手册》（USDCM）规定，全谱调蓄量=底部容积（径流总量控制）+顶部容积（洪峰流量控制），其中底部容积是指调蓄和缓慢释放的过量城市径流量EURV，是开发前后径流体积的差值，通常是水质控制量（WQCV）的2-3倍；顶部容积是指将开发后百年一遇洪峰流量减少至90%的开发前百年一遇洪峰流量值，进而使得下游受纳河流接近开发前状态。

方式二：防涝标准达到特定重现期。基于水量平衡原理的水文模型（UWBM）模拟长历时降雨序列下开放水体水位上涨的变化，将其与目标水位的差值转换为整个区域面积上的调蓄量深度，制作蓄排能力在不同径流重现期情况下的平衡关系曲线（SDF curves）。根据不同城市规划建设标准，可以采取不同的蓄和排的方式，通过合理的蓄和排达到整个片区的内涝防治要求。

3

蓄排治涝案例

01

北京立交桥

北京从2016年的7.21大暴雨开始，陆续把容易出现内涝的点进行了以调蓄和强排为主的方案进行解决。北京市地方标准《下凹桥区雨水调蓄排放设计规范》（DB11/T1068-2014）规定：新建下凹桥区雨水蓄排系统，能力应达到50年重现期校核标准；改建下凹桥区雨水蓄排系统，能力应通过综合工程措施逐步达到50年重现期校核标准等要求。

02

武汉汤逊湖流域

武汉市汤逊湖水系具备闸、泵、湖、港渠、河流、外江等各类典型防洪调蓄设施，水力联系较为复杂。为了降低该片区内涝灾害风险，需要提高该区域的调蓄能力，因此设定了优化目标和约束条件，保证与城镇关系紧密的调蓄水体的最高运行水位最低且持续时间最短。从结果来看，常规调度下，在部分时段涝水会倒灌入湖，优化后大大减少了这一现象的发生，且在整个调度期内的排出水量大于常规调度的排出水量。

03

杭州滨江区

对整个片区采取了蓄排结合的方案，包括低影响开发的措施和泵站、闸门等一系列措施的优化，实现了整个片区的内涝积水有了明显的缓解，增加了调蓄能力。从数据上来说，内涝面积减少约40%，片区的内涝的水量也有明显的降低。该方案在不进行管网进行大规模改造条件下满足了30到50年一遇的内涝防治的要求。

4

结 语

传统的多龙治水，缺少对水的自然规律的考虑，缺少对水的系统治理对策；

蓄排结合是我国传统营城理水的智慧，也是国际上应对洪涝的常用做法；

借鉴流域蓄滞洪的概念，城市内涝治理应坚持蓄排结合。

供稿单位：中国城市规划学会城市安全与防灾规划专业委员会

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