[摘 要]城市化過程改變了城市區(qū)域暴雨徑流條件,使徑流總量增大,峰線時間提前;城市建設中基礎設施的不足,特別是供給水建設發(fā)展不平衡和城市防洪設施不重視,這些問題對洪水災害的加劇都有顯著影響。針對以上情況,本文提供了有益的對策和建議。
[關鍵詞]城市化 徑流 城市防洪
改革開放特別是20世紀90年代以來,隨著中國工業(yè)大發(fā)展和經(jīng)濟的迅猛增長,中國城市化進程特別迅速,城市本身的發(fā)展對洪水災害的發(fā)生和加劇都有一定的影響,例如城市地面結構的變化不僅改變城市局地氣候,而且改變當?shù)厮乃畡,城市建設中基礎設施的不足,特別是供給水建設發(fā)展不平衡和城市防洪設施不重視,這些問題對洪水災害的加劇都有顯著影響,這是中國城市化過程中的薄弱點。
1 城市快速發(fā)展對城市防洪的影響
1.1 城市地面結構的變化對水文水勢的影響
隨著城市發(fā)展,樹木、農(nóng)作物、草地等面積逐步減小,工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)和居民區(qū)規(guī)模、面積不斷增大,使徑流系數(shù)增大,城市化過程使相當部分的流域為不透水表面所覆蓋,減少了蓄水洼地。圖1為城市化地區(qū)徑流系數(shù)和透水率關系示意圖。
地面結構的變化改變了天然水的循環(huán)過程和分配方式,天然降水落到地面以后大約有10%形成地表徑流,約有40%左右消耗于陸面的蒸發(fā)和沖填洼地,約有50%的降水通過滲蓄存在于地下水位之上的包氣帶,后又在重力的作用下補償?shù)叵滤,在城市化高速發(fā)展的今天,城市地面不透水層可達70%~90%,這樣對于洪災的發(fā)生和強度有著很大的影響。根據(jù)美國文獻報道,如果當不透水地面占20%,平均洪水流量為17.8m3/s時洪水匯流時間為3.5h。當不透水地面為40%,平均洪水流量為57.8m3/s時,洪水匯流時間為0.4h,這一信息表明城市地面硬化對洪災發(fā)生有直接影響,高徑流系數(shù)使得雨水匯流速度大大提高,從而使洪峰出現(xiàn)時間提前。
1.2 城市化過程中的防洪設施嚴重滯后
隨著經(jīng)濟的迅猛和穩(wěn)定增長,中國城市化的發(fā)展步伐很快,但普遍存在的重要問題是基礎市政建設和防洪基礎建設速度非常慢。
在中國現(xiàn)有的642座有防洪任務的城市,在1998年的大洪水前,約有80%的城市防洪標準低于50年一遇,100年一遇的城市只有少數(shù)城市,如北京、上海、沈陽、長春、哈爾濱等,50年一遇及以上的只有88座,只占據(jù)全部的18%,而約有21%的城市不到10年一遇。
這樣看來中國的城市防洪設施的建設與城市化的發(fā)展進程不一致且滯后,另一個比較突出的問題就是已經(jīng)建設的防洪設施質(zhì)量很差,譬如中國現(xiàn)有的堤防有3個不足表現(xiàn):①已有的堤防堤基條件太差,大多堤防是依河、依湖或依江而建,基礎巖性多為沙質(zhì)的基地,而且大多堤基沒有經(jīng)過處理。②已有的堤身質(zhì)量較差,不少堤防是在原來已有民堤的基礎上逐漸加高和培厚而成。③已有的堤防堤后多為坑塘,多年來堤防的建設大多是就近取土,更有甚者是堤后直接取土,而取土后的土塘又大多沒有深處理,只是薄土覆蓋,因此當洪水來臨時面臨的洪水威脅就更大,經(jīng)常出現(xiàn)管涌、滑坡、岸崩等險情。
2 防洪對策
2.1 收集雨水
盡可能收集樓頂、屋面產(chǎn)生的徑流,將雨水收集起來,用于消防、植樹、洗車、沖洗廁所和冷卻水補給等,也可以經(jīng)處理后供飲用。以此減少地下水的用量。據(jù)統(tǒng)計,日本目前已擁有雨水利用設施的建筑物100多座,屋面集水面積20多萬m2。此外,雨水利用在日本顯示出獨特的商業(yè)價值,他們正在著手向阿拉伯國家出口雨水。
2.2 采用透水路面和透水鋪裝系統(tǒng)
在不影響交通的情況下,可以采用透水路面和透水鋪裝系統(tǒng),使雨水進入路面結構和下面的土壤。
透水路面按其排水方式可分為全透式路面和半透式(排水式) 路面。主要起到貯蓄雨水并延緩徑流的作用。
透水性鋪裝系統(tǒng)是由一系列的混凝土塊和塑料網(wǎng)狀結構, 填以沙子、礫石及土壤組成,具有孔隙通透性。Watanabe對日本橫濱布設的滲透性鋪裝開展徑流控制研究, 結果表明該設施削減了15%~20%的徑流洪峰。
2.3 增加城市綠化面積
在進行城區(qū)建設規(guī)劃時,一般要求城市綠化覆蓋率應大于市區(qū)用地的30%。在城市區(qū)域植樹和增加綠地面積,不僅可以美化環(huán)境,而且在減小城市區(qū)域徑流量、削減洪峰流量、改善徑流水質(zhì)方面有很大的作用。
2.4 增加滲水池、雨水調(diào)節(jié)池和濕地面積
滲水池是在地面池中種植一定的水生植物,通過池中植物根系凈化水質(zhì);通過水位變化來調(diào)節(jié)地表徑流量。滲水池即可作為野生動物的棲居地,又有利于改善生態(tài)環(huán)境,一般利用天然低洼地作為地面滲水池是非常經(jīng)濟的。
調(diào)節(jié)池一般可以截留約40%~90%的固體和相關的污染物以及約20%~70%的溶解性污染物(尤其是營養(yǎng)成分),從而達到有效減緩地表徑流的目的。此外雨水調(diào)節(jié)池還具有地下水補充、給水和娛樂的作用,能夠體現(xiàn)出其美學和親水價值。
濕地在雨季時成了水位的調(diào)節(jié)庫,由于水位比陸地低,附近雨水就匯聚到這里,它可調(diào)節(jié)水的流量,濕地和森林一樣,可大大減輕洪水災害,在洪水泛濫時能減小洪水流速,面積較大的濕地還起到滯洪、調(diào)蓄的作用。
2.5 完善雨水管理方面政策法規(guī)
此外,在采用降雨徑流控制措施的同時,也應不斷完善雨水管理方面的政策法規(guī)。其措施主要包括城市發(fā)展的資源規(guī)劃(例如控制不滲透地表面積、積極植樹種草增加綠地面積、充分利用城市水面蓄水等)、自然水體的保護和利用(如嚴禁填埋河道)等。
3.結論
總之,城市化的發(fā)展對洪水災害的發(fā)生和破壞程度有著很大的關聯(lián)。城市化過程改變了城市區(qū)域暴雨徑流條件,使徑流總量增大,洪峰流量提高,峰現(xiàn)時間提前;城市化的發(fā)展不僅使城市周圍的生態(tài)、河湖環(huán)境惡化,同時城市化的本身發(fā)展改變了城市地表結構,大量的城市生活垃圾加大了洪水災害的破壞程度。為了減小城市化的影響,在發(fā)展城市的同時,既要合理地進行建設規(guī)劃和生產(chǎn)布局,又要采取相應的措施,加大對水資源、水環(huán)境的保護。
參考文獻
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