王浩-新形势下我国城市洪涝问题-第九届城镇水务大会

新形势下我国城市洪涝问题中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室二零一四年十一月·广西南宁王浩院士第九届中国城镇水务国际研讨会2051015202530354045505518801900192019401960198020002020城市化率（%）年1948年1957年1977年1840年以来中国城市化发展变化规律2012年首度超过50%我国城镇化正在经历快速发展的过程31980年，中国首次规定城市人口100万以上为特大城市（全部非农业人口）2010年，《中小城市绿皮书》：市区（包括中心城区和近郊区）常住非农业人口300万至1000万以上为特大城市（市区常住总人口）2014年，《国家新型城镇化规划（2014－2020年）》对城市规模划定标准进行了重新设定。对超过500万人的城市认定为特大城市（市辖区常住总人口）我国城镇化正在经历快速发展的过程405001000150020002500上海北京重庆广州天津深圳武汉东莞南京佛山成都西安沈阳杭州哈尔滨汕头苏州常住人口（万人）根据2010年第六次全国人口普查，按市辖区常住总人口计算，2000万以上1座，1000-2000万5座，500-1000万10座我国城镇化正在经历快速发展的过程2013年我国城镇化率为53.7%，城镇水问题处于渐进累计到突变激增状态，已经进入城镇水安全问题的高风险期。今年3月，《国家新型城镇化规划(2014-2020年)》颁布实施，城镇发展要求由速度扩张转向质量提升，在这一阶段也是完善城镇水管理机制和基础设施的关键时期，城市洪涝应对是一个关键命题。2020年2月6汇报提纲一、我国城市洪涝现状二、城市洪涝灾害成因三、城市洪涝治理形势四、城市洪涝防治措施一、我国城市洪涝现状建设部2010年对351个城市的内涝情况调研显示:213个城市发生过不同程度的积水内涝，占调查城市62%；内涝灾害一年超过3次的城市就有137个，甚至扩大到干旱少雨的西安、沈阳等西部和北部城市。发生范围广、积水深度大、积水时间长建设部2010年对351个城市的内涝情况调研显示:内涝灾害最大积水深度超过50mm的城市占74.6%，积水深度超过15mm的超过90%；积水时间超过半小时的城市占78.9%，其中有57个城市的最大积水时间超过12小时。发生范围广、积水深度大、积水时间长积水深度积水时间101、交通瘫痪、工程受损。2、财产损失，人员伤亡。3、环境污染，生态破坏。4、可能引发次生灾害：瘟疫，区域防洪排涝能力下降等。洪涝频发，影响严重，损失巨大11从2007.7.18济南特大暴雨26人死亡，到2010.5.7广州洪涝死亡6人，2011.6.23北京暴雨全城瘫痪、2012.7.21北京暴雨造成79人死亡，再到2013年上海暴雨洪涝灾害，城市管理缺陷暴露无遗，造成巨大的经济损失，严重威胁城市安全洪涝频发，影响严重，损失巨大12洪涝频发，影响严重，损失巨大13洪涝频发，影响严重，损失巨大2012年7月21日，北京遭遇1951年有气象记录以来最持久的一次强降雨，造成79人死亡，导致山洪暴发、京广铁路断运，京港高速最深积水达6m，城区交通瘫痪、车辆被淹、供电中断等，160万人受灾，经济损失116亿元14洪涝频发，影响严重，损失巨大2013年9月11-13日，上海暴雨，近3年来首拉最高等级红色预警，地铁进水、小区积水、40多条道路积水超过50厘米、交通几乎瘫痪。2.城市洪涝灾害成因气候变化雨岛效应城市扩张地面硬化标准偏低立体交通内外不畅管理不善在快速城市化的背景下，城市洪涝是各种因素的综合作用：我国135个主要城市空间扩展度年代主城区面积（km2）面积扩展(%)平均单一城市面积（km2）面积扩展(%)1970S末427803201990S初76717957802000年145122391002172007年21821410162411我国正处在城市化的高峰期，人口和财富不断向城市集中，2012年城市化率首度超过50%，预计未来一段时间仍将保持每年2000万左右的城市人口净增长，城市空间面积也将持续扩张。快速城市化是中国城市洪涝频发广发的背景17(1)气候变化导致极端气象事件频发：城市暴雨观测事实表明，近50年来，全国最大1d、3d雨量增减不明显，但短历时暴雨强度增加、极端降水日数也在增加。这是城市洪涝频发的气象原因。1980年前后60mins降水变化极端降水天数变化18(2)城市雨岛效应增强了城市暴雨频率和强度观测事实表明，在市区及城市下风方的地区有降水量增多的现象。根据上海汛期（5~9月）平均降水量分布图，最大降水量中心位于市区，向外逐渐减小，市中心的降水比郊区多约60mm。其他城市也观察到相同的结果。19(3)城市建设侵占洪水通道和雨洪调蓄空间武汉1991年南湖、东湖等水域武汉2010年南湖、东湖等水域河道行洪能力减弱，雨水调蓄能力减小。比如北京，市区水面比例由5％降低到2％左右，历史上良好的水系和众多的湖泊，现在只能在名字上体现：水碓子、苇子坑、苇子沟、南洼子、北洼子、将台洼等。武汉近20年来南湖和东湖等水域变化也是城市化建设影响的缩影。20(4)城市下垫面硬化改变地表径流数量和过程天然植被覆盖状况40％蒸散发，25％浅层入渗，25％深层入渗，10％地表径流10-20%不透水面38％蒸散发，21％浅层入渗，21％深层入渗，20％地表径流30-50%不透水面35％蒸散发，20％浅层入渗，15％深层入渗，30％地表径流75-100%不透水面30％蒸散发，10％浅层入渗，5％深层入渗，55％地表径流(5)原有城市排水管网规划设计标准偏低《北京城市总体规划》规定雨水管道设计标准一般地区1-3年，重点地区3-5年，设计施工时往往都按下限进行，仅天安门广场和奥林匹克公园附近的排水管线能达到5年一遇标准。而北京近年经常出现大于70mm/h降雨，其重现期都在20年以上，可以看出城市排涝能力显然不足。纽约是10至15年一遇，东京是5至10年一遇，巴黎是5年一遇。东京伦敦巴黎(6)城市大量下凹式立交桥是洪涝易发频发点由于排水标准底、规划和建设过程中未与城市降水产流机制较好结合等原因，下凹式立交桥、涵洞等是最大隐患。如北京90座下凹式立交桥采取“一桥一预案”，24小时监控，巡查人员、抢险车辆到位仍然解决不了积水问题(7)城市内排与外排的不衔接城市外部排水河道泄水能力有限也是导致城市内涝的重要原因。例如北京7.21暴雨，丰益桥的桥下积水用水泵抽取后，排向两百多米外的丰草河，但丰草河尚未达到应对20年一遇洪水标准的要求，河水暴涨导致顶托出现倒灌，加剧立交桥下积水。排洪河道上修建的学校改造后变成只有三根管道的暗河2020年2月24(8)城市洪涝应对管理的不完善还存在管道淤塞加剧，人为堰堵排口，清通维护不及时。管道建设、维护、河道管理分属不同部门，存在职责不落实，管理协调等问题。应急预案不完善。预警体系不健全。三、城市洪涝治理的新形势国家重视：投资和政策保障自身需求：发展的内在动力国家重视：投资导向的杠杆力量2013年国务院政府工作报告：着力优化财政支出结构……中央预算内投资主要投向保障性安居工程，农业、水利、城市管网等基础设施，社会事业等民生工程，节能减排和生态环境等领域。城市管网的投资历来都是地方政府的事权，这是历史上第一次将城市管网建设作为中央预算内投资的主要方向。预计未来数年至少有1-2万亿的钱将投入到城市排水和内涝防治上.北京特大暴雨7.217.25国务院要求认真总结8.1总理批示建设部和发改委要抓城市排水和内涝防治工作起草2013.3.256.18文件起草征求意见国务院办公厅《关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》国办发[2013]23号住房城乡建设部关于印发城市排水（雨水）防涝综合规划编制大纲的通知2012年7月21日：北京特大暴雨2012年7月25日：国务院常务会议上，国务院要求有关部门要认真总结、深刻反思！2012年8月1日：总理批示建设部和发改委要抓城市排水和内涝防治工作2013年3月25日：国务院办公厅《关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》国家重视：投资导向的杠杆力量2014年底前，编制完成城市排水防涝设施建设规划力争用5年左右时间，完成雨污分流改造用10年左右时间，建成较为完善的城市排水防涝工程体系。发展改革委要会同有关部门督促地方做好建设项目前期工作，积极安排资金予以支持；(中央补贴预计可到35%)国务院明确了城市人民政府在城市排水防涝方面的主体责任，并将城市排水防涝工作纳入政府工作绩效考核范围《关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》（国办发[2013]23号）中国2012年城镇化率首次超过50%；城市发展对于“提质”的需求增加；经济社会发展已经到了要关注包括城市排水在内的城市设施水平的阶段01000200030004000500001020304050人均GDP城镇化率1960-2011年中国城镇化率（%）与人均GDP（美元）城镇化水平（%）人均GDP（美元）自身需求：城市健康发展的内在动力澳大利亚在1974年没有内涝工程体系，由于1974年的大洪水等原因，1975年开始规划建设城市内涝体系；香港在1989年成立排水署前也曾经饱受内涝困扰，后开始大力治理，成效显著。美国在1972年以前没有内涝防治体系，之后由于合流制的污染和城市内涝等原因，开始规划建设大排水系统。自身需求：城市健康发展的内在动力四、城市洪涝治理的措施①做好系统规划②构建排水系统③全新设计理念④完善规划标准⑤改进设计方法⑥建立预警系统⑦加强风险管理2020年2月32(一)做好排水规划是城市洪涝防治的关键环节现状排水缺乏系统规划，更多的侧重于管道、泵站等排水设施的布置和规模测算，对大小排水系统的衔接、管道和河道的衔接考虑不足，对城市用地布局、竖向设计和道路竖向设计对雨水综合利用和排放的考虑不足。城市内涝防治是系统工程，需要在总体规划阶段合理确定排水系统的布局，多专业协调联动，使规划能够顺应原有的自然水体，适应原有的自然蓄水和排水条件。2020年2月33小排水系统：针对常见雨情，设计暴雨重现期一般为2-10年一遇，通过常规的雨水管渠系统收集排放。大排水系统：针对超常雨情，设计暴雨重现期一般为50-100年一遇，由隧道、绿地、水系、调蓄水池、道路等组成，通过地表排水通道或地下排水深隧，输送极端暴雨径流。(二)构建城市大排水系统34(二)构建城市大排水系统我国有小排水系统（管道系统），在流域层面已经建设了一套防洪工程体系；但没有明确的城市内涝防治系统。对应对超过雨水管网排水能力的暴雨径流，既没有统一的设计方法，也没有相关的技术标准和规划设计规范，也缺乏相应的工程设施和综合手段。不同地区的选择要因地制宜。澳大利亚采用防洪、大排水系统和小排水相对独立模式，香港则采取防洪、大排水系统和小排水系统一体化模式35广州东濠涌深隧：全国首创，是广州深层隧道系统的试验段，全长1.7公里，深隧直径为6米，末端将设置一座提升泵站，收集容纳东濠涌中北段、新河浦涌沿线的污水。远期规划，广州将建1条临江主隧道和6条分支隧道，总长90公里，提高城市排水标准，由现在1年一遇提高至5~10年一遇标准；二是消除溢流污染和初雨污染，改善河涌水质(二)构建城市大排水系统：建设地下排水深隧解决北京西山洪水构想：如果7.21暴雨中心（全市平均降雨量215mm，暴雨中心达541mm）发生在北京西山地区，将是北京更大的灾难性事件。如何破解？沿西山开挖截洪沟，建设地下排水深邃系统，导入到永定河，避免山区洪水与城区内涝叠加冲击城区。隧道运行方式7.21暴雨中心(二)构建城市大排水系统：建设地下排水深隧2020年2月371.美国的低影响开发(LID)：采用源头削减、过程控制、末端处理的方法进行渗透、过滤、蓄存和滞留，防治内涝灾害、提高雨水利用程度2.英国的可持续发展排水系统(SUDS)3.澳大利亚的水敏感性城市设计(WSUD)4.一片天对一块地(三)树立新的设计理念2020年2月38城市排水、抗