基于歷史內澇調查的深圳市海綿城市建設策略
改革開放以來，深圳市在經濟發展、城市建設等方面取得了巨大成就。但由于城市化速度過快、原特區內外發展差異等因素，城市水問題卻日趨嚴重，其中城市內澇災害尤為突出。2014年“3·30”、“5·11”、“5·20”三場大雨造成深圳市各區普遍發生不同程度的內澇，局部區域積水嚴重，給人民生產生活造成較大影響。海綿城市建設通過對雨水“滲、滯、蓄、凈、用、排”等方式的處理，在系統層面、全過程對雨水徑流進行管控，使城市具有吸水、持水、釋水的水力特性。筆者通過對深圳市歷史內澇點的調查與成因分析，構建具有針對性的海綿城市建設體系和策略，以期統籌解決城市內澇風險問題。
1 深圳市概況
深圳市位于廣東省南部沿海，境內河流眾多、水系短小，根據水系及地形特點分為9大流域：深圳河流域、深圳灣流域、珠江口流域、茅洲河流域、觀瀾河流域、龍崗河流域、坪山河流域、大鵬灣流域和大亞灣流域。
深圳市降雨豐沛，多年平均降雨量為1837mm。降雨量時空分布不均勻，汛期占全年的84.8%，且東部地區降雨量（超過2000mm）大于西部（約為1700mm）。產流量較大，多年平均年徑流深為981mm，綜合徑流系數達0.53。
2 歷史內澇調查
2.1 總體情況
內澇災害標準是確定一個積水點是否構成內澇災害的判斷依據。根據2014版《室外排水設計規范》（GB 50014—2006）、《深圳市排水（雨水）防澇綜合規劃》及深圳市本地實際，從積水深度、范圍和積水時間三個方面明確內澇災害的標準，即道路積水時間>30min，積水深度>15cm；下凹橋區積水時間>30min，積水深度>27cm。
本次歷史內澇調查以深圳市具有多年記錄的易澇區、重要積水點為基礎數據庫，并重點參考2014年三場大雨形成的內澇點，同時按照流域、行政區劃、內澇成因等要素對內澇點進行分區和分類。根據以上內澇災害標準，深圳市共有內澇點446處，最大內澇面積為50×104 m2，最大內澇深度為2.5 m，最大內澇持續時間為4 h。
2.2 內澇點分區分類
對內澇點發生的行政區位進行分析，原特區內（福田區、羅湖區、南山區、鹽田區）的內澇點較少，共有77個（4個區分別為18、28、16、15個），占內澇點總數的17.3%；內澇點主要集中在原特區外的六個行政區（寶安區、龍崗區、光明新區、龍華新區、坪山新區、大鵬新區），共有369個（6個區分別為107、80、26、69、33、54個），占內澇點總數的82.7%。原特區內外的內澇點數量差異較大，與兩者長期差異化的發展和建設有較大的關系。
對內澇點發生的流域區位進行分析，見圖1。
圖1 深圳市各流域的內澇點數量與管網覆蓋率
由圖1可知，內澇點主要集中在觀瀾河、珠江口和茅洲河流域。將各流域的內澇點數量與雨水管網覆蓋率進行對比分析，可以看出，管網覆蓋率高的流域，其內澇點數量相對較少；而內澇點較多的流域，其管網覆蓋率也相對較低。雨水管網的覆蓋度與內澇的發生有著較大的相關性，雨水管網的完善程度是影響區域內澇發生的重要因素之一。
根據產生的原因對內澇點進行分類，見圖2。由于管網老舊、管徑設計標準過低，導致排水能力不足而產生的內澇點共149個，占總數的33%，主要集中在原特區外；其次是地勢低洼導致排水不暢而產生的內澇點，共85個，主要集中在一些城中村及部分地勢低洼的道路。其余原因還包括洪潮頂托造成雨水倒灌、周邊山體截洪溝不完善導致山洪直接匯入市政雨水管網而造成管網溢流等。管網或雨水箅子堵塞、道路場地施工造成管網改線等管理因素引起的內澇也占有一定比例，需引起重視。
圖2 內澇產生原因分類
3 成因分析
通過對深圳市歷史內澇點的現場調查及分區分類分析，認為深圳市內澇成因主要有以下幾方面：
① 深圳市降雨事件多以短歷時、高強度為特征，峰值出現時間早。如圖3所示，深圳市降雨雨型的雨峰系數約為0.35，為前峰型降雨，雨峰持續時間較短，為15~25 min。此類雨型會導致城市雨水管網瞬時峰值流量大，極易造成管網的滿流和溢流。同時深圳大部分河道屬于山溪性河道，河床縱比降較大，且流程短，河道水位瞬時高，易形成內澇災害。
圖3 深圳市2~10年重現期雨型分配比例示意
近年來隨著氣候的變化，局地極端暴雨的現象頻發。以深圳市2014年“5·11”暴雨為例，全市平均最大24h降雨量為233.1mm，約為20年一遇，其中龍華站為暴雨中心點，最大24h降雨量為458mm，約為125年一遇。特大暴雨引發的城市內澇災害出現的頻次越來越高。
② 深圳市濱海岸線長度約為230km，受潮水位頂托而造成的城市內澇情況較多。深圳河流域、深圳灣流域、珠江口流域、大亞灣流域、大鵬灣流域均受潮位影響，其中以珠江口流域最為嚴重。根據深圳市赤灣站和舢板洲站的統計，珠江口流域多年平均最高潮位為2.28m，現狀城市地面高程在1.5~4.5m之間，城市管道排水及洪水排泄不同程度受到潮水位的影響。當暴雨與相對高潮水位遭遇時，增加了洪澇災害發生的頻率。
③ 雨水管網的建設滯后于城市發展，標準偏低。深圳自特區成立以來，城市規模不斷擴張，建成區面積從1990年的120km2增至2014年的1024km2，增長了近10倍。城市開發建設導致下墊面類型改變，滯、蓄空間減少，不透水地面面積增大，直接表現為地表徑流系數的大幅度增加，如圖4所示，從1980年到2015年，深圳市徑流系數增加了32%，導致地表徑流和洪峰流量增大。深圳市快速的城市發展，導致市政設施的建設無法跟上城市擴張，尤其在原特區外，建成區雨水管網的覆蓋率僅為3.0~4.0 km/km2，仍處于較低水平。
圖4 深圳市徑流系數的年際變化
雨水管道設計重現期標準是雨水管建設的重要標準，隨著國家排水管道設計標準的提升，深圳市也進行了相應的調整，并一直以來執行國標的高值，如表1所示。但深圳市2007年之前建設的排水管道標準，特別是原特區外（寶安區、龍崗區）作為“一般地區”，排水管網統一按1年一遇設計，已不能滿足國家最新標準和區域排水需求，是部分舊城區排水管道建設標準偏低而引發內澇的重要原因。
表1 歷年來深圳市排水管道設計標準與國家標準對比
④ 城市規劃對于雨水徑流的管控較弱，缺乏可持續的雨水綜合管理。目前城市規劃中對雨水的管控仍集中在傳統的雨水工程規劃、防洪規劃、水系規劃等專項規劃中，忽視了雨水徑流全過程中與之相關的城市豎向規劃、綠地規劃、道路規劃、景觀規劃等，這些規劃在構建全過程的雨水管控中占據著重要位置。雖然深圳市于2004年在全國率先引入并推行低影響開發模式，但實施范圍較小，大部分規劃中對雨水的處理仍采取快速排除的方式，對低影響開發、可持續排水等理念的落實不足。
⑤ 日常管理維護不足，對城市排水管理的薄弱是造成城市內澇的一個重要原因。2010年，深圳特區一體化方案獲國務院批準，深圳經濟特區范圍擴大近5倍，引發了寶安、龍崗兩區由“關外”變為“特區”之后的新一輪建設高潮。同時，軌道交通二期工程和城市更新項目的全面展開，城區內大量施工場地的余泥渣土、泥漿偷排等行為引發管道堵塞，嚴重破壞了排水管道的排水能力和防洪能力。
4 深圳海綿城市建設
基于深圳市歷史內澇成因分析，構建深圳市海綿城市建設策略如下：
① 因地制宜制定目標，明確控制指標
《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建（試行）》對我國近200個城市多年日降雨量進行了統計分析，得到各城市年徑流總量控制率及對應的設計降雨量值，并將大陸地區分為五個分區，深圳市屬于Ⅴ區，年徑流總量控制率為60%~85%。考慮到深圳市年降雨總量超過1800mm、臺風暴雨場次較多、降雨量不均衡等因素，結合深圳市建筑密度等現狀特點，根據示范工程監測評估的結果，綜合確定深圳市年徑流總量控制率不低于70%，對應的設計降雨量為25mm，即要實現70%年徑流總量控制率的目標，海綿城市各項設施需容納單位面積用地上不低于25 mm的降雨量。
在總體目標的指導下，量化具體的控制指標。在建設項目規劃設計時，通過對下沉式綠地建設比例、綠色屋頂覆蓋比例、不透水下墊面徑流控制比例以及人行道、停車場、廣場透水鋪裝比例等4個指標的控制，削減城市地表徑流和峰值流量，體現海綿城市的“滲、蓄、滯、凈、用、排”建設程度。
表2 建設項目低影響開發控制指標推薦值
② 規劃引領細則，加強各規劃的管控和銜接
充分發揮城市規劃的先導作用，在總體規劃、詳細規劃及其他專項規劃編制過程中融入低影響開發理念，在規劃層面統籌解決海綿城市建設涉及的各項控制指標、設施布局、設計要求等內容，全面落實海綿城市建設。
城市總體規劃應編制基于海綿城市—低影響開發雨水系統構建的有關專題研究，明確城市低影響開發策略、原則與目標要求，并在市政、生態環境等相關專業規劃中協調落實海綿城市建設要求，落實低影響開發的編制要點。
城市詳細規劃應落實上層次規劃確定的低影響開發徑流總量控制目標、徑流污染控制目標和雨水資源化利用目標，并結合用地功能和布局，制定具體的地塊綜合徑流系數目標，細化確定可滲透面積比例、綠色屋頂比例、下沉式綠地比例、不透水下墊面徑流控制比例等控制指標，因地制宜地配套建設雨水滯、滲、蓄、用收集利用等設施。
豎向、水系、綠地、排水、道路、生態環境保護以及市政基礎設施等其他專項規劃應當與海綿城市建設的相關目標、指標進行對接，按照低影響開發的指引要求進行規劃和設計，落實和布局與之相關的低影響開發設施。
③ 合理銜接城市內河與外部水系
海綿城市建設中一項重要內容是要處理好城市排水設施、城市內河以及外部水系之間的關系，即在城市排水管網與內澇設施的規劃設計或水力模型搭建過程中采用的重現期標準，需要與河道水位、潮位進行合理銜接，以保障排水通暢。深圳市內澇設施設計標準與防洪潮標準銜接如下：a.非感潮河段地區采用同頻率銜接，即50年一遇降雨遭遇河道50年一遇防洪水位設計內澇防治設施；感潮河段地區采用不同頻率銜接，即50年一遇降雨遭遇20年一遇潮位設計內澇防治設施。b.對于部分河道防洪標準較低區域，采用20年一遇降雨遭遇20年一遇洪水位（或20年一遇潮水位）設計內澇防治設施。
④ 工程建設與管理并重，完善城市排水系統
雨水管網是城市雨水綜合管控的重要組成部分，是妥善處置年徑流總量控制率之外部分（深圳即為30%的年徑流總量）地表徑流的關鍵設施和手段。完善城市排水系統對解決城市內澇至關重要。
結合城市更新、道路新改建等項目，逐步對不滿足標準的雨水管網進行改造，提升管網的排水能力及管網覆蓋率。同時，加強對雨水管網的日常維護和施工場地監管，杜絕泥漿偷排現象，以保持雨水管網良好的運行狀況。
⑤ 建立應急機制，減輕超標暴雨災害損失
對于發生超過城市排水設施設計標準的局地暴雨，應以人為本，在保證城市運轉正常以及人民群眾生命財產安全的目標下，制定完善城市排水與暴雨內澇防范應急預案，明確預警等級及相應的處置程序和措施，健全應急處置的技防、物防、人防措施，有效應對超標暴雨。
重視對排水防澇突發事件的宣傳、培訓與演練。加強相關技術人員日常應急培訓、重要目標工作人員的應急培訓和管理，從實戰角度出發，切實提高應急處置能力。
5 結語
隨著極端氣候發生的頻率增加以及城市不斷擴張，城市內澇災害的防治成為一個長期、復雜且艱巨的系統工程，深圳市的內澇問題在南方濱海和快速發展轉型的城市中具有一定的典型性。海綿城市理念的提出，為城市內澇問題提供了一個有效可行的解決方案。
海綿城市建設在國內仍處于起步和探索階段，隨著全國首批16個海綿城市建設試點城市的確定，海綿城市建設將在全國范圍內鋪開。在試點建設過程中，對于目標和指標制定、示范項目選取、機制體制建設等方面必須結合本地實際需求和自然特征，因地制宜地建設“自然積存、自然滲透、自然凈化”的海綿城市。
（本文發表于《中國給水排水》雜志2015年第23期“城市雨水管理”欄目。作者為深圳市城市規劃設計研究院有限公司張亮、俞露、任心欣；深圳市水務規劃設計院孫翔）
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