一、 什么是城市内涝
城市内涝是指由于强降水或连续性降水超过城市排水能力致使城市内产生积水灾害的现象。造成内涝的客观原因是降雨强度大,范围集中。降雨特别急的地方可能形成积水,降雨强度比较大、时间比较长也有可能形成积水。
二、 城市内涝的成因
1、地形地貌
地势比较高的地区不容易形成积水,例如苏州、无锡等老城虽然是水乡城市,但是因为老城都选择地势比较高的地区,所以不怎么容易形成积水。而城市范围内地势比较低洼的地区,就容易形成内涝,城市建设用地选择什么样的地形地貌非常重要,如果选择在低洼地或是滞洪区,那降雨积水的可能性就非常大。
2、排水系统
国内一些城市排水管网欠账比较多,管道老化,排水标准比较低。有的地方排水设施就不健全,不完善,排水系统建设滞后是造成内涝的一个重要原因。另外,城市大量的硬质铺装,如柏油路、水泥路面,降雨时水渗透性不好,不容易入渗,也容易形成这段路面的积水。
3、城市环境
城市植被稀疏,水塘较少,无法贮存雨水,短期内大量降雨会导致“汇水”现象,形成路面积水。
4、热岛效应
热岛效应导致暴雨频繁出现,雨季降水集中,降水量大。
5、交通引起
城市汽车尾气排放过多,空气中粉尘颗粒物增加,容易产生凝结核,导致降水量增加。
三、 城市内涝的影响
中国正处在城市化建设的高峰期,人口和财富不断向城市靠拢,城市面积随之也越来越大。原本用于疏水排水的人工河渠和天然湿地被水泥地占用,可用空间大面积缩水。
随着社会生活水平的提高,市民对生活环境的要求也在不断提高。雨季带来的大量路面积水,导致交通瘫痪,习惯了快节奏的生活方式,市民对突如其来的变故无法容忍。在很多城市已经数见不鲜,一旦遭遇暴雨、强暴雨袭击,路面积水成倍增加,形成洪涝,骤然积聚的洪水无法及时排出,无处可去,自然在城市里肆意奔流,最后导致道路成“河流”,广场变“湖泊”。事实上,城市内涝本身就是各种“城市病”集中发威的结果。
四、 应对措施
(一)海绵城市角度
1、完善海绵城市规划体系
城市规划作为城市建设的重要依据,进一步将海绵城市理念融入到城市规划建设中,完善海绵城市规划体系有利于提高城市内涝灾害防控的系统性和科学性。从区域和流域的层面构建水环境生态安全格局、生态安全廊道及划定三区三线来控制城市生态格局,比如,联系城市公园广场、河道、湖泊等城市开放空间,构建“斑块—廊道—基底”雨洪安全生态系统,提高城市雨洪调蓄的系统性。根据城市实际情况和发展需求将海绵城市内涝防控规划融入城市各层次规划中,通过城市绿地系统规划、排水防涝规划、道路系统规划以及竖向规划等提高城市的排水防涝能力。在进行城市设计时,要进行城市内涝灾害风险区划和城市生态敏感性评价,尽量避开城市易涝区和生态环境敏感的区域,坚持生态保护、修复的城市设计理念构建城市蓝绿空间,如在规划过程中尽量避免在洪泛区、河滩湿地、山林田等区域建设建筑,提前有效地规避内涝灾害带来的损失。海绵城市的建设是一个投资大、周期长的任务,需要规划近远期建设方案,优先解决当前城市内涝灾害风险最为严重的地区,同时结合城市发展实际情况,对已建城区结合旧城改造、道路扩建等规划逐步推进,以达到资源的合理配置。
2、构建“灰绿”排水防涝工程系统
传统的城市排水防涝工程以快排理念为主,海绵城市内涝防控系统以生态理念为核心,在传统的排水系统的基础上构建区域、城市和街区的多层次“灰绿”排水防涝工程系统,提高城市应对内涝灾害的弹性,基本思路是采用源头减排、过程控制和末端调蓄三大工程技术手段实现城市“小雨不积水、大雨不内涝”的目标。源头减排在一般降雨中效果明显,主要是通过加强LID场地设施的建设,提高城市海绵体的覆盖率,可以有效地实现对初期雨水的净化,降低雨水径流和补充地下水,实现“小雨不积水”的目标。过程控制和末端调蓄是在面对强降雨或者持续性降雨排放时实现“大雨不内涝”的重要手段,在过程控制阶段应该加强传统排水设施与自然排水系统的融合,提升城市排水过程的系统性,结合水库、洪泛区等末端调蓄设施,推进有条件城市的大排水系统建设,加强对超标雨水的转输和调蓄,缓解城市防涝压力。
3、完善LID非工程措施
LID非工程措施作为海绵城市内涝防控系统的重要组成部分,通过构建城市内涝灾害应急管理体系,能够有效地提高城市内涝灾害的预警、响应和恢复能力。海绵城市建设有据可依,是指导海绵城市健康发展的首要条件,完善海绵城市规划建设相关法律法规和技术规范,紧密衔接相关规划标准,提高排水防涝规划实践操作能力。构建多元主体参与的城市内涝灾害应急管理体系,海绵城市内涝防控的建设需要多专业、多部门和多群体的共同参与,以政府主导,社会参与的合作体系,推动市场资金的参与,提高城市的防灾减灾能力。运用大数据,建立城市内涝灾害数据库,构建智慧海绵平台,加强管网运行管理、内涝监控机制,实现城市内涝灾害风险快速评估,提高城市内涝灾害预警能力及响应速度。进一步推动内涝灾害风险防控知识的宣传教育,树立内涝灾害风险防范意识,提升民众的自救能力。
(二)河网水系角度
一方面,在城市市政工程中加强城市雨污分离的处理能力,实现河网中水源不污染,以保证河网中接收地下管网中水资源总量。另一方面,修建闸泵以抵挡外江感潮河段洪水的侵入。通过这两方面的叠加作用保证河网中调蓄空间。
可通过加强河网水体的水力输送。在河网的水体流动中,为了预警洪涝灾害,根据控制指标预降内河水位,需要保障水体流动具有可驱动性。由于河网曲折蜿蜒、河床性质不稳定、水力坡度低,而导致水流方向不定。在水系连通基本条件下,只有通过排水闸泵站的调控,驱动河网中水体能够顺着一个方向自发排出,而且排出时间在一定范围内要短,保证水体置换完成速度要快。这样形成的河网外排能力才能保证河网中水力调控需求,即保证在一定范围、一定时间内河网的水力调控能力,实现根据控制指标预降内河水位的目的。
(三)数据治理应用模式角度
1、管网建设智能化
排水管网系统的智能化体现在其具有数据处理(采集、传输及分析等)、远程监控、内涝预警及灾情发布等功能。依托排水管网及其附属设施合理设置内涝监测点,在监测点安装兼具摄像头、流量计、雨量计、电子水尺等传感装置的监控模块,实现流量、流速、雨量、液位等数据的采集,并且采取电网供电、太阳能供电相结合的方式,确保监控模块运行稳定。把采集到的数据通过有线或无线的方式传送至监控终端,再通过GPRS移动网络传送至监控中心。监控中心可以实现对降雨期间的监测点的全天候、不间断的监控,对监测点重要参数进行集中显示,并在数据库支持下生成趋势曲线、统计报表等,为技术人员提供直观、动态、可高度个性化定制的数据可视化图标。当监控中心监测到排水管网出现异常数值时,操作界面上会自动显示报警信息并追踪异常数值的来源,从而实现内涝预警功能。利用GIS技术和气象、水文等方面的知识,在城市暴雨强度经验公式、DEM数据及水力模拟模型的基础上,构建城市雨水管理模型,将灾情信息及时传输到现场救灾人员的PDA手机上,并通过手机APP、电视、电台等及时向公众发布救灾信息。
2、数据共享高效化
首先,实现数据标准化,解决数据多源、异构问题。从技术角度来说,数据治理模式的应用并不是依赖于多源数据的简单罗列、堆积及筛选,而是需要对海量、异构、动态数据进行数据挖掘、分析、整合、可视化等技术处理,使数据资源效用最大化。基于SQL、NOSQL等数据库技术实现对结构化数据和非结构化数据的分离存储及标准规范,实现数据资源的快速读取、存储仿真及可靠度分析,并由专业人员对多源数据进行清洗筛选、脱敏加工,为各部门提供标准一致的数据访问接口,在高数据质量、高安全程度的基础上,确保各部门能共享规范、统一的标准化数据。
其次,依托监控中心将各部门分散的、独立的信息系统整合为一个互联互通、业务协同的数据共享平台。将来自于多部门的数据资源进行标准化处理,对数据进行分类存储;当城市面临内涝灾害风险时,对动态采集及静态存储的数据进行汇总分析,根据数据的走势趋向构建灾情模型;根据灾情模型及时调整应急救灾预案,并将预案及时下发给各单位及公众。以“分—总—分”的数据共享流程,发挥数据共享平台的中心枢纽作用,实现数据信息的快速流转,形成城市内涝灾害“监测—预警—模拟—评估”一体化平台,进而由“信息孤岛”建设为“信息共同体”。
最后,明确部门权责划分,打通数据共享“最后一公里”。详细划定数据的所有权、使用权、监管权,明确各部门负责的业务范畴和承担的责任义务,避免出现因责权不分而导致数据共享滞后、受阻、低效等现象的发生。政府可以依托数据共享平台,成立“城市防洪排涝应急指挥部”类似的组织,由指挥部专门负责数据共享平台的运营,同时由水务部门负责对平台监管,由气象、市政、城建、医疗等部门负责对平台提供数据。明确各方权力与责任,不仅消除了单一部门兼具“运动员”与“裁判员”双重身份的弊端,还便于城市内涝治理过程中的分工合作、利益协调和集中决策,从而保证在政府部门纵、横向之间的快速分享,解决“最后一公里”难题。
3、治理主体协同化
首先,要破除政府组织架构上纵向制约、横向隔阂的体制机制,培养跨部门的合作能力,即横向上与同等级的部门之间保持密切融合的业务合作关系,纵向上与政 府其他级别的部门之间保持持续贯通的沟通合作关系。围绕城市防洪排涝应急指挥部,以水务部门、气象部门、城建部门及交通部门等为骨干单位,建立“横向一个面,纵向一条线”的应急联动组织体系。其次,要充分发挥市场调节作用,引导企业参与数据治理模式中来。拓宽民间资本参与数据平台、数据中心等基础设施建设的渠道,鼓励企业研发和生产应对城市内涝的大型给排水设备、监测预警设备、应急救灾设备等必要物质,鼓励科研院所深入开发大数据、物联网、信息共享以及模拟演练等必要技术,必要时考虑出台财政补贴政策,以此促进数据产业健康发展。此外,政府要树立“以人为本,民生优先”的理念,及时向公众发布政务信息,以开通市长热线、召开听证会等形式倾听民声,表达民意。鼓励社区基层组织和社会公益组织参与城市内涝防治,通过这些第三方组织来全面掌握老弱病残居住点、易涝区域、危旧楼房位置等救灾过程中薄弱环节的数据信息,及时做好特殊群体的脱困、交通枢纽的疏散等工作。
4、体制机制规范化
完善法律法规保障机制,确保数据隐私安全并提高数据质量。在确定数据共享的范围边界和使用方式的前提下,建立健全数据资源安全管理制度和保密审查制度,并定期开展安全风险评估,消除数据安全隐患;发挥数据共享平台的中心枢纽作用,做好数据采集、处理、传输等各个环节的紧密衔接,对数据进行脱敏加工、全面筛选,切断错误数据、冗余数据的传播途径,从而保障数据质量的提升。
施行部门绩效评定机制,以切实利益作为部门更好履行自身职能的内在动力。通过建立“第三方评估”模式,委托专业机构制定评价指标体系和评价方法,对政府各部门在城市内涝治理过程中发挥的作用进行量化评估,倒逼各部门反思自身不足,提高自身能力。同时设立城市内涝防治基金,对在内涝防治过程中做出突出贡献的部门、集体和个人进行物质奖励。
完善人才培养机制,建立数据治理专业人才队伍。政府要推动高校建立健全多层次、专业化的数据人才培养体系,促进政产学研联合发展,着重培养兼具统计分析、工商管理、计算机技术等学科知识的复合型人才。
健全数据开放机制,编制数据信息共享目录,研究制定数据开放技术规范。明确数据资源开放目录,推动政府向社会提供具有原始性、准确性、可机器读取特征的标准化数据集,增加可用API接口下载的数据比重,逐步构建规范一致、动态更新、实时推送的数据资源目录体系,从而深度挖掘数据资源的潜在价值。
(四)治理过程角度
1、高标准,合理确定城市内涝防治标准
内涝防治体系涵盖从雨水径流的产生到末端排放的全过程控制,不仅仅包括传统的雨水管渠设施,因此,确定科学合理的内涝防治标准体系是制定科学方案的基础。根据内涝防治系统的组成,城市内涝防治标准可以分为三个部分:源头径流控制标准、雨水管渠设计重现期、内涝防治设计重现期。除以上三个标准之外,还需重点考虑将市政和水利两个专业在内涝防治系统中进行统一,即将城市防洪与排水防涝两个系统进行有效衔接,形成地表径流传输、调蓄与排放的整体系统。
2、重源头,合理的城市竖向、蓝绿空间管控
排水竖向管控体系顺应自然、顺应竖向的城市开发理念。在内涝防治体系规划中也需要对低洼地、蓝绿空间等进行保护,能否提供充足的雨洪滞蓄空间,将对缓解内涝灾害起到关键性作用。
3、全过程,促进“源头—过程—末端”全过程雨水管理
针对传统排水系统出现的问题,内涝防治体系应从单纯依靠城市排水设施外排雨水向城市雨洪全过程管理转变,遵循“源头控制、中途蓄滞、末端排放”的原则,构建囊括源头减排系统规划、排水管渠系统规划、排涝除险系统规划在内的三位一体综合规划体系,彼此相互协作,以保障城市科学有效地应对各种情况下的暴雨灾害,最终实现构建“雨洪韧性城市”的目标。
4、强评估,利用综合排涝模型评估风险,辅助制定方案
通过建立综合排涝模型,可实现由低影响开发措施对城市雨洪和面源污染控制效果的评估;通过动态模拟不同降雨情况下的地表积水范围和深度,进而评估城市的内涝风险等级,为城市的排水管理、内涝预警、防汛应急、运行调度提供决策依据和技术保障。
5、智慧化,通过大水务信息化平台建设驱动内涝防治
通过智慧城市建设进一步实现城市水务信息化平台的构建,完善城市暴雨预警及防涝协调联动机制。应用地理信息、全球定位、遥感应用等数字化技术,建设具有雨情分析、灾害监测、预报预警、远程监控、风险评估等功能的综合信息管理平台和指挥调度系统。联合气象、水利、交通、公安、消防、园林绿化、市容、环卫等相关部门进一步健全互联互通的信息共享与协调联动机制,通过制订和完善城市排水与暴雨内涝防范应急预案,提高城市排水防涝设施规划、建设、管理和应急水平。