上游沿江城市防洪規(guī)劃初探

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城市防洪規(guī)劃是城市防災(zāi)規(guī)劃的一個(gè)重要組成部份。我們一般所指的城市防洪規(guī)劃是一個(gè)廣義的概念，實(shí)際上它包括外排和內(nèi)排即江河防汛和城市排水排澇兩個(gè)方面的內(nèi)容，由于兩者既相對(duì)獨(dú)立，又互相影響，下面將其作為不同的對(duì)象進(jìn)行探討，進(jìn)而將兩者聯(lián)系起來提出綜合的城市防洪措施。

　　一．江河防汛

　　上游江河沿岸城市流域面積少則數(shù)百平方公里，一般為數(shù)千平方公里，多則數(shù)萬平方公里，流域越小，洪水量就越小，洪峰經(jīng)過城市的時(shí)間就越短，否則流域越大，洪水量就越大，洪峰流經(jīng)城市所需的時(shí)間就越長(zhǎng)。城市防汛則希望盡可能地削減和降低洪峰，使其最高洪水位低于設(shè)防洪水位，保證城市安全。通常采取的措施有下列幾種：

　　1.利用上游水庫(kù)調(diào)蓄洪水，削減洪峰

　　水庫(kù)的最低蓄水位與最高設(shè)計(jì)水位所能容納的水量之差即為水庫(kù)的有效調(diào)節(jié)容積，將汛期超過河流允許通行能力的洪水?dāng)r入水庫(kù)儲(chǔ)存起來，待河道洪峰過后，再將水庫(kù)攔蓄的洪水按一定的流量要求排入河道，這就是水庫(kù)調(diào)蓄洪水、削減洪峰的原理。

　　利用現(xiàn)有大中型骨干水利工程或新建上游水庫(kù)調(diào)蓄洪水，是保證下游城市安全度汛的最有效方法，同時(shí)還可將水庫(kù)攔蓄的水量用作農(nóng)田灌溉、水力發(fā)電、養(yǎng)殖等，是個(gè)一舉多得的工程措施，應(yīng)結(jié)合流域綜合治理規(guī)劃、本地社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃和技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性論證優(yōu)先考慮。

　　在一條江河干流沿線一般有多個(gè)水庫(kù)，這些水庫(kù)以串連的型式存在，同時(shí)某一級(jí)水庫(kù)還可能與其支流水庫(kù)相連，相對(duì)于江河干流來說，它們以并聯(lián)的方式運(yùn)行，所有這些水庫(kù)共同組成一個(gè)水庫(kù)群（如下圖），

　　為了在防訊期間使每個(gè)水庫(kù)科學(xué)合理地運(yùn)行，應(yīng)對(duì)串聯(lián)或并聯(lián)的每個(gè)水庫(kù)水位與每段江河的流量進(jìn)行適時(shí)探測(cè)，利用現(xiàn)代信息技術(shù)對(duì)每個(gè)水庫(kù)的進(jìn)、出水量進(jìn)行智能控制，聯(lián)合調(diào)度，使水庫(kù)群發(fā)揮其最大的調(diào)蓄功能，盡可能使江河以平穩(wěn)的流量宣泄，避免或減小洪峰，保證水庫(kù)下游城市的安全度汛。

　　2.修建防洪堤

　　在城市規(guī)劃區(qū)外圍建設(shè)防洪堤，防止外江洪水漫入規(guī)劃區(qū)，也是目前大多數(shù)江河沿岸城市的一種主要防洪措施。這種措施主要適用于城區(qū)部分或全部低于設(shè)計(jì)洪水頻率的洪水位，而又不能大面積提高規(guī)劃區(qū)地面設(shè)計(jì)標(biāo)高的情況。對(duì)于呈組團(tuán)布局的城市來說，每一組團(tuán)的防洪堤設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)并不是固定不變的，應(yīng)通過不同的防洪標(biāo)準(zhǔn)可減免的洪災(zāi)損失與所需的防洪費(fèi)用進(jìn)行對(duì)比分析，并考慮堤段的服務(wù)人口、在整個(gè)城市中的社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位以及服務(wù)面積等因素綜合論證確定。

　　防洪堤的斷面形式主要有斜坡式、直墻式以及直斜復(fù)合式三種。斜坡式占地較多，比較適合于土堤，有條件的城市可采用這種防洪堤，并植草護(hù)坡，實(shí)現(xiàn)河堤生態(tài)化。若城市用地有限，可采用直墻式防洪堤，但這種防洪堤缺乏親水性，景觀單一，因此可根據(jù)用地布局及城市景觀的需要，在不同的堤段使用不同的斷面形式，如濱江公園及其周圍采用生態(tài)河堤，居住及商貿(mào)區(qū)采用直墻式河堤。

　　3.整治河道

　　如果下游河段行洪不暢，就會(huì)致使上游河段雍水，抬高洪水位，整治河道的目的是為了水流順暢，增大流速，使江河的行洪能力得到提高，降低洪水位。河道整治主要包括以下三項(xiàng)內(nèi)容：

　?。?）清障：即清理河道行洪斷面上的淤積物、樹木、建（構(gòu)）筑物、阻水橋墩等；

　?。?）疏浚和擴(kuò)大行洪斷面：沿水流方向加寬改造瓶頸處的河床、清除兩岸局部凸起的坡腳、加深擴(kuò)寬河道，增加行洪流量。

　?。?）截彎取直：在地形條件允許的情況下，將“S”形、“Ω”形河道改造成“一”字形河道，以減小流程長(zhǎng)度，增大水力坡度，提高行洪能力。

　　4.小流域綜合治理

　　山區(qū)、丘陵農(nóng)村應(yīng)以水利建設(shè)為重點(diǎn)，堅(jiān)持“改土、改水、興林、建園、修路、辦電”綜合治理的原則，大力提倡新建小水庫(kù)、山堰塘或蓄水池，這不僅有利于農(nóng)村抗旱、水土保持，對(duì)江河洪峰流量也有一定的消減作用。

　　植樹植草，封山育林不僅有利于改善氣候環(huán)境，維護(hù)生態(tài)平衡，還有利于保持水土、涵養(yǎng)水源，通過土壤和植物根系對(duì)大氣降水的充分吸收，將地表直接徑流入江河的水量控制在最低的限度，使洪水總量得以減少。通過流域內(nèi)小環(huán)境的形成和氣候的改善，既可減少流域內(nèi)滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，還可降低下游城市的洪水位，因此植樹造林不僅是利國(guó)利民的生態(tài)環(huán)境工程，同時(shí)也是下游流域內(nèi)最有效的防洪工程之一。

　　二．城市排水排澇

　　城市排水（指雨水）和城市排澇是兩個(gè)相互聯(lián)系的不同概念。城市排水泛指城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)雨水及周邊小范圍山洪等雨水排除；城市排澇特指地勢(shì)平坦的低洼地區(qū)，由于排水不暢或外江水位高于規(guī)劃區(qū)，區(qū)內(nèi)雨水不能正常排除時(shí)需采取的工程措施。城市排水排澇規(guī)劃的目的就是要使規(guī)劃區(qū)內(nèi)的大氣降水和流入規(guī)劃區(qū)的山洪迅速排出規(guī)劃區(qū)，避免城市受淹、地面積水、地下水位升高、建筑物沉陷開裂、地面濕陷坍塌等現(xiàn)象。城區(qū)排水常見的兩種情況及解決方案如下：

　　1.周邊無山洪的城區(qū)雨水工程規(guī)劃，根據(jù)地形坡度大小主要有兩種排水方案：

　?。?）規(guī)劃區(qū)地形如果較周邊高，或者規(guī)劃區(qū)呈單面緩坡狀，將十分有利于城區(qū)雨水排除。為了保證城市用地的完整性，雨水管渠一般沿規(guī)劃道路布置。根據(jù)規(guī)劃的地形整治，將整個(gè)雨水系統(tǒng)劃分為若干個(gè)排水區(qū)域，每個(gè)區(qū)域即為一個(gè)獨(dú)立的管系，其干管應(yīng)與受納水體呈正交布置，使各管系以最短的距離排入水體，節(jié)省工程造價(jià)。

　?。?）當(dāng)城市地形向受納水體方向傾斜坡度較大，為避免排水干管大坡大流速而造成嚴(yán)重的管道沖刷，應(yīng)沿等高線平行方向劃分排水區(qū)域，使各管系的干管沿等高線方向布置，并在數(shù)條干管的末端敷設(shè)一條與等高線正交的主干管，主干管上設(shè)置跌水井以降低沿線流速。

　　至于雨水管系的水力計(jì)算，在《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》和多種教科書中已有詳細(xì)介紹，且筆者已編制有方便適用的工程規(guī)劃設(shè)計(jì)電算程序，此不贅述。

　　2. 規(guī)劃區(qū)周邊有山洪的排水方案

　　當(dāng)規(guī)劃區(qū)上游有流域面積數(shù)平方公里的山洪時(shí)，有條件者應(yīng)將山洪改道，避免流經(jīng)規(guī)劃區(qū)，因?yàn)樯胶榱鹘?jīng)規(guī)劃區(qū)時(shí)，將對(duì)規(guī)劃區(qū)產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)的或潛在的危害，輕者增加河道維護(hù)費(fèi)用，重者造成洪水滯留或淹沒，甚至將泥石流災(zāi)害帶入城市。如實(shí)在不行，也可將山洪引流經(jīng)規(guī)劃區(qū)邊緣通過。

　　當(dāng)規(guī)劃區(qū)外圍的山洪不可避免地要從規(guī)劃區(qū)穿過時(shí)，應(yīng)盡量利用原有河道，以減少不必要的工程量。若需改道則應(yīng)盡量使河道與受納水體正交，這樣及節(jié)省投資，又可減輕山洪的潛在危害。穿越城區(qū)的河道需結(jié)合城區(qū)雨水排除進(jìn)行斷面設(shè)計(jì)，同時(shí)進(jìn)行河道整治，如清障、穩(wěn)定河床、加固岸坡。

　　3.城市排澇

　　在平原或低洼地區(qū)，如因受納水體水位高于規(guī)劃區(qū)或因區(qū)內(nèi)雨水系統(tǒng)自身排水不暢，將導(dǎo)致規(guī)劃區(qū)長(zhǎng)期積水，產(chǎn)生澇漬災(zāi)害，并可能引起規(guī)劃區(qū)建筑物沉陷，危及城市安全，因此需采取排澇措施。當(dāng)澇漬區(qū)積水無法通過重力流排入受納水體時(shí)，最有效也是最直接而迅速解決辦法就是建設(shè)排澇泵站。但是排澇泵站投資大、維護(hù)費(fèi)用高、利用率低，除非迫不得已，否則盡可能避免設(shè)排澇泵站，為了最大限度地降低排澇泵站規(guī)模，規(guī)劃應(yīng)遵循以下原則：

　?。?）有條件將雨水通過重力流排入江河的所有地段或片區(qū)，在其低處設(shè)置截洪溝，均以自流方式排放；

　?。?）充分利用規(guī)劃區(qū)內(nèi)的容泄區(qū)（如公園水體、湖泊、坑塘和洼地等）的調(diào)節(jié)功能調(diào)蓄流量，以降低排澇泵站的設(shè)計(jì)流量。

　　三．最不利條件下的城市排水方案

　　最不利條件是指汛期時(shí)外江洪水位高于城市規(guī)劃區(qū)，而同時(shí)規(guī)劃區(qū)及其周圍又出現(xiàn)暴雨，山洪進(jìn)入規(guī)劃區(qū)的情況。對(duì)于周圍屬于山地的沿江城市來說，這種情況是比較普遍的。在這種情況下，沿江低洼地帶往往形成澇災(zāi)，在城市總體規(guī)劃和詳細(xì)規(guī)劃編制過程中，規(guī)劃設(shè)計(jì)人員的須引起高度重視，經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的工作實(shí)踐，筆者提出如下解決方案與各位同仁商權(quán)：

　　1.按規(guī)劃的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)防洪堤，防止外江河水對(duì)規(guī)劃區(qū)造成威脅。根據(jù)規(guī)劃區(qū)建設(shè)時(shí)序的安排及經(jīng)濟(jì)承受能力，防洪堤的建設(shè)可按近遠(yuǎn)期分步實(shí)施，比如遠(yuǎn)期50年一遇的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，近期可按20年一遇標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，遠(yuǎn)期按50年一遇標(biāo)準(zhǔn)改造，當(dāng)然如條件許可能實(shí)現(xiàn)一步到位是最為理想而一勞永逸的方案。

　　2.城市防洪部門應(yīng)提供必要的當(dāng)?shù)厮?、氣象及其它有關(guān)資料，并提出合理化建議。城市防洪系統(tǒng)需要綜合考慮的因素很多：比如外江的常年水位、設(shè)計(jì)頻率的洪水位、行洪時(shí)間長(zhǎng)短、規(guī)劃區(qū)地面與外江洪水位的高差、規(guī)劃區(qū)內(nèi)降雨與外江洪峰同時(shí)出現(xiàn)的概率、山洪的洪水過程線、規(guī)劃區(qū)地形、規(guī)劃區(qū)內(nèi)有無滯洪區(qū)及滯洪區(qū)大小等，因此城市防洪系統(tǒng)需要根據(jù)規(guī)劃區(qū)的實(shí)際情況并結(jié)合多種因素綜合考慮，提出幾個(gè)方案，再經(jīng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較決定。

　　3．城市防澇的措施主要有兩種：設(shè)置滯洪區(qū)和建設(shè)排澇泵站，或者是兩者的結(jié)合。一般說來，下游城市洪水過程時(shí)間較長(zhǎng)，滯洪區(qū)洪水的長(zhǎng)時(shí)間滯留可能引起規(guī)劃區(qū)的嚴(yán)重浸漬，有些低洼地區(qū)甚至低于江河常年水位，因此這些城市不僅需設(shè)滯洪區(qū)調(diào)節(jié)洪水流量，而且還須建設(shè)排澇泵站，及時(shí)將洪水抽升至規(guī)劃區(qū)外。而上游沿江城市的江河漲水歷時(shí)和峰頂時(shí)間較下游城市短，如嘉陵江干流一次洪水過程約2～7天，峰頂時(shí)間一般僅為2～5小時(shí)，并且規(guī)劃區(qū)往往都高于江河常年水位，規(guī)劃區(qū)內(nèi)滯留的洪水在較短時(shí)間內(nèi)即可自流排放，因此筆者認(rèn)為，西南地區(qū)大部分沿江城市，應(yīng)以滯洪為主，使洪水在滯洪區(qū)內(nèi)作短暫停留，待外江水位消減后將其以重力流方式排除，除極個(gè)別特殊情況外，盡量避免設(shè)置雨水泵站。

　　4.城市規(guī)劃區(qū)寸土寸金，滯洪區(qū)用地應(yīng)力求節(jié)約，而盡量減少滯洪量是最有效的措施，主要有兩種方法：

　?。?）上滯：如在規(guī)劃區(qū)上游有較大流量的山洪時(shí)，應(yīng)將山洪阻滯在規(guī)劃區(qū)上游，建設(shè)臨時(shí)或永久性的上游水庫(kù)（或堰塘），這類調(diào)節(jié)設(shè)施容量不大，一般在百萬立方米以內(nèi)，而且可以在城市排水最不利條件時(shí)啟用，平時(shí)仍可用作農(nóng)田。小型上游水庫(kù)不僅有利于城市防洪，節(jié)約城市用地，而且有利于農(nóng)田灌溉。

　?。?）側(cè)引：如在規(guī)劃區(qū)兩側(cè)有較大流量的山洪流經(jīng)規(guī)劃區(qū)時(shí)，應(yīng)設(shè)置截洪溝將山洪引至規(guī)劃區(qū)邊緣泄于外江，避免在規(guī)劃區(qū)滯洪。值得一提的是，采用這種方式還需考慮到外江行洪期間，山洪能否順利排泄，如若不行，則須在規(guī)劃區(qū)邊緣截洪溝一側(cè)修建防洪堤。見如下示意圖：

　　5．滯洪區(qū)有效容積的確定：進(jìn)入滯洪區(qū)城市雨水及山洪我們稱之為來水，從滯洪區(qū)流入外江的洪水稱為去水，計(jì)算時(shí)段內(nèi)來水量和去水量之差，就是滯洪區(qū)所需的有效調(diào)節(jié)容積。計(jì)算時(shí)段應(yīng)為外江洪水位高于滯洪區(qū)水位時(shí)規(guī)劃區(qū)的連續(xù)降雨歷時(shí)。當(dāng)外江洪水位高于滯洪區(qū)水位時(shí)，區(qū)內(nèi)城市雨水及山洪匯入滯洪區(qū)，當(dāng)外江洪水位低于滯洪區(qū)水位后，區(qū)內(nèi)雨水自然泄入外江，這需要依據(jù)來水的洪水過程線和外江的洪水過程線建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)然這樣計(jì)算得出的數(shù)據(jù)U是一個(gè)理論值，是最不利條件下的一個(gè)極端值，實(shí)際上，當(dāng)外江出現(xiàn)設(shè)計(jì)頻率洪水位的同時(shí)規(guī)劃區(qū)及周圍又出現(xiàn)暴雨的幾率是較小的，用上述方法計(jì)算出來的有效容積應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)折減，否則將造成一定的工程浪費(fèi)。折減系數(shù)K主要由規(guī)劃區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位、外江漲水與規(guī)劃區(qū)暴雨同時(shí)出現(xiàn)的概率、規(guī)劃區(qū)的地質(zhì)情況、澇災(zāi)區(qū)面積大小等因素決定。由洪水調(diào)節(jié)容積理論值U與折減系數(shù)K相乘求出設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)容積V.

　　6.滯洪區(qū)面積的確定及滯洪區(qū)布局：城市建設(shè)改變了暴雨洪水的產(chǎn)匯流關(guān)系，舊城市周邊或新規(guī)劃區(qū)原有的湖泊、水域本具有一定的排水和蓄洪的功能，但新規(guī)劃區(qū)建成以后，土壤滲透系數(shù)將比自然狀態(tài)下的滲透系數(shù)大為減小，徑流系數(shù)增大，洪量隨之加大，原有湖泊、水域的蓄洪能力就已經(jīng)不能滿足要求，然而由于城市土地資源有限，地價(jià)高，隨著城市的發(fā)展，原有的這些湖泊、洼地、池塘、河溝還將不斷被填平，河道泄洪排澇能力下降，對(duì)洪水的調(diào)蓄功能也隨之消失。這就要求在編制城市規(guī)劃時(shí)，特別是在建設(shè)防洪工程時(shí)，既要保證滯洪區(qū)足夠的用地，同時(shí)又要注意節(jié)約土地和綜合利用土地，科學(xué)計(jì)算滯洪區(qū)用地面積、合理進(jìn)行滯洪區(qū)布局：

　　（1）滯洪區(qū)總面積：首先根據(jù)規(guī)劃區(qū)設(shè)計(jì)地面標(biāo)高和安全超高確定滯洪區(qū)設(shè)計(jì)水位，再根據(jù)規(guī)劃區(qū)具體情況確定滯洪區(qū)有效水深，所謂有效水深是指設(shè)計(jì)水位與最低水位的高差，最低水位不能低于外江的常年水位。根據(jù)滯洪區(qū)有效容積和有效水深并考慮到庫(kù)（池）邊坡的因素，即可求出滯洪區(qū)總面積。

　?。?）滯洪區(qū)布局：城市用地布局規(guī)劃時(shí)，應(yīng)結(jié)合城市景觀的建設(shè)將滯洪區(qū)布置于地勢(shì)低洼地區(qū)如防洪堤附近、古河道，或利用現(xiàn)狀水體，盡量避開行政、商貿(mào)中心區(qū)，由于滯洪區(qū)是按照洪水設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的，設(shè)計(jì)水位理論上為諸如二十年、五十年或百年一遇，而實(shí)際上以一年一遇的水位最為常見，為了盡量利用滯洪區(qū)寶貴的土地資源，我們可考慮將其作為停車場(chǎng)、綠地或城市公園，但禁止在其中設(shè)置永久性建筑物，以免洪期到來時(shí)造成損失。

　　7.滯洪區(qū)匯水面積內(nèi)雨水管道及雨水出口布局：

　　滯洪區(qū)服務(wù)范圍內(nèi)，汛期由于規(guī)劃區(qū)內(nèi)雨水無法正常泄入外江，因此各雨水管道流向只能指向滯洪區(qū)，而且雨水管道須按上述最不利條件進(jìn)行水力計(jì)算。這也就是說，外江即使處于常年水位，區(qū)內(nèi)的雨水也只需排入滯洪區(qū)，防洪堤上就不再需要設(shè)置雨出水口了，因?yàn)榧词乖O(shè)了也是多余的，而且其運(yùn)行管理也很不方便。一般來說，一個(gè)獨(dú)立的滯洪區(qū)就需設(shè)一個(gè)雨水出口與外江相連，并在防洪堤的一側(cè)設(shè)置電動(dòng)閘板。當(dāng)滯洪區(qū)水位高于外江時(shí)，閘板開啟，而當(dāng)外江洪水位高于滯洪區(qū)設(shè)計(jì)水位時(shí)將閘板關(guān)閉，以防止外江洪水倒灌入規(guī)劃區(qū)，保證城市安全。

　　總之,城市防洪排澇直接涉及到城市安全問題，須引起有關(guān)部門特別是城市規(guī)劃和建設(shè)部門的高度重視。規(guī)劃應(yīng)在充分掌握流域內(nèi)河流洪水特征、規(guī)劃區(qū)及周圍山地地形和面積、本地氣象水文等第一手資料后，運(yùn)用科學(xué)的技術(shù)手段，分析制定出幾個(gè)近遠(yuǎn)期緊密結(jié)合的防洪排澇規(guī)劃方案。根據(jù)外排和內(nèi)排相結(jié)合，自流或滯流為主，泵站提升為輔的原則，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，優(yōu)化選定出經(jīng)濟(jì)合理的規(guī)劃實(shí)施方案?？茖W(xué)地計(jì)算滯洪容量，合理布局滯洪區(qū)用地，并盡量利用停車場(chǎng)、綠地、操場(chǎng)、公園等地勢(shì)較低的公共場(chǎng)所的調(diào)蓄洪水的功能。