关于内涝防治设计重现期的思考
近年来,内涝灾害给许多城镇造成了生命财产损失,为提高城镇内涝防治水平,我国参照发达国家的普遍做法,提出针对城镇超常雨情建设大排水系统
在实践中发现,我国大排水系统规划重现期的确定方法有待商榷,在此提出对此问题的理解和思考。
1 我国现行相关规定
1.1 内涝防治规范和排水设计规范的规定
“内涝防治规范”和“排水设计规范”对内涝防治设计重现期做了如下规定(2规范仅有个别名词表述有所差异,但含义基本一致)
表1 内涝防治设计重现期
Tab.1 Recurrence interval for local flooding design
城镇类型 |
重现期/年 | 地面积水设计标准 |
超大城市 |
100 | ①居民住宅和工商业建筑物的底层不进水;②道路中一条车道的积水深度不超过15 cm |
特大城市 |
50~100 | |
大城市 |
30~50 | |
中等城市和小城市 |
20~30 |
注:①表中所列设计重现期适用于采用年最大值法确定的暴雨强度公式。②超大城市指城区常住人口在1 000万以上的城市;特大城市指城区常住人口500万以上1 000万以下的城市;大城市指城区常住人口100万以上500万以下的城市;中等城市指城区常住人口50万以上100万以下的城市;小城市指城区常住人口在50万以下的城市(以上包括本数,以下不包括本数)。③本规范规定的地面积水设计标准没有包括具体的积水时间,各城市应根据地区重要性等因素,因地制宜确定设计地面积水时间。
1.2 其他标准规范的规定
水利行业标准《治涝标准》(SL 723-2016)对承接市政排水系统排出涝水的区域设定了排涝标准,按照城镇政治经济的重要性、常住人口或当量经济规模指标设定的城镇设计暴雨重现期分为3档,分别为10年、10~20年和≥20年
其他相关规范标准对内涝防治设计重现期的规定基本以“排水设计规范”为基础,一般均按照城镇规模划分设计重现期(见表2)。
2 其他国家和地区的相关规定
2.1 美国
美国土木工程协会对内涝防治重现期做了统一规定(见表3)
美国各地方政府对内涝防治重现期一般为100年,仅在细节处有所差异,但是均未按城镇人口加以区分。密歇根州Washtenaw县规定,再开发地区的雨量控制措施应满足100年重现期降雨的需求,场地开发单位须证明在泛洪区所进行的任何活动将不会减少其对100年重现期降雨的滞洪能力
表2 我国相关标准规范对内涝防治设计重现期的规定
Tab.2 The interprets of recurrence interval for local flooding design by relevant standards and specifications of China
序号 |
标准规范名称 | 对内涝防治设计重现期的规定 |
1 |
《城市排水工程规划规范》(GB 50318-2017) | 规定“设计重现期取值,按现行国家标准《室外排水设计规范》(GB 50014)中关于雨水管渠、内涝防治设计重现期的相关规定执行” |
2 |
《城市内涝防治规划标准》(征求意见稿) | 规定内容与《室外排水设计规范》(GB 50014-2006,2016年版)相同 |
3 |
《城乡建设用地竖向规划规范》(CJJ 83-2016) | 未对内涝防治做出具体规定,提出城乡建设用地竖向规划应符合“城市排水防涝、防洪以及安全保护、水土保持的要求” |
4 |
《城市居住区规划设计规范》(GB 50180-93,2016年版) | 未对内涝防治做出具体规定,提出居住区竖向规划设计应“满足内涝灾害防治、面源污染控制及雨水资源化利用的要求” |
5 |
《建筑给水排水设计规范》(GB 50015-2003,2009年版) | 仅对小排水系统中室外场地和屋面的设计降雨重现期做了规定,未对大排水系统做出规定 |
6 |
《建筑屋面雨水排水系统技术规程》(CJJ 142-2014) | 仅对小排水系统中屋面的设计降雨重现期做了规定,未对大排水系统做出规定 |
7 |
《城市道路工程设计规范》(CJJ 37-2012,2016年版) | 未对内涝防治做出具体规定,提出“城市道路排水设计重现期、径流系数等设计参数应按现行国家标准《室外排水设计规范》(GB 50014)中的相关规定执行” |
8 |
《城市地下道路工程设计规范》(CJJ 221-2015) | 规定“城市地下道路敞开段的暴雨重现期不应小于20年,集流时间宜为5 min~10 min”,这是根据“排水设计规范”的下限制定的 |
9 |
《地铁设计规范》(GB 50157-2013) | 仅对车站屋面及敞开式结构的暴雨重现期做出了规定,取值在“排水设计规范”的规定范围内 |
表3 美国土木工程协会推荐的设计内涝防治重现期(ASCE/EWRI45-05)
Tab.3 The recommend recurrence interval for local flooding design by ASCE(ASCE/EWRI45-05)
设计类别或区域 |
设计暴雨重现期/年 | |
大排水系统 |
100 | |
小排水系统 |
居民区 |
2~5 |
一般商业区 |
2~10 | |
繁华商业区 |
5~10 | |
机场(车站、道路、码头等) |
2~10 |
2.2 加拿大
加拿大一些地方政府将内涝防治重现期设定为100年。加拿大安大略省Barrie市规定,大排水系统设计应满足应对100年重现期降雨和飓风的能力,保证居民财产不会受到内涝影响。大排水系统通往雨水处理设施的路径应设计为可安全传输100年重现期的地表漫流,水流深度不超过0.3 m或流速不大于0.65 m/s
2.3 欧盟
欧盟按照地区的重要性设定了对应的内涝控制重现期(见表4),但是欧盟中的部分国家仍然设定了统一的大排水系统标准
表4 欧盟对设计洪水重现期的推荐值
Tab.4 The recommend recurrence interval for local flooding design by European Unio
地点 |
设计洪水重现期 |
|
重现期/年 |
任意一年的超标概率/% | |
农村地区 |
10 | 10 |
居民区 |
20 | 5 |
城市中心/工业区/商业区 |
30 | 3 |
地下铁路/地下通道 |
50 | 2 |
爱尔兰都柏林地区规定,新开发地区的地表漫流系统应保证在重现期不小于100年的降雨条件下不出现内涝;雨水涵洞应保证至少100年重现期的降水顺利通过。为了应对气候变化,降雨量应设置1.1的系数
2.4 英国
目前英国尚未规定统一的大排水系统重现期,建议大多数情况下采用30~100年甚至是200年的重现期,表5汇总了英国相关规定中的设计重现期
2.5 澳大利亚
澳大利亚各地方政府对大排水系统设计重现期取值为100年甚至更长年限。在新南威尔士州Ryde市的控制性规划中,根据本州洪涝设计手册的规定,按照重现期为100年的降雨强度设定洪涝水位。根据洪水影响的风险不同,规划对大排水系统按设施分类规定提出要求
表5 英国排水标准设计与性能汇总
Tab.5 Drainage design and performance standards of Great Britain
重现期 /年 |
适用条件 |
一般 原则 |
分区 标准 |
住宅 标准 |
标准 |
1 |
平均地面坡度大于1%的场地,满管流时的排水能力 | √ | 污水管线设计与安装手册(第5版) | ||
1 |
公路地面排水 | √ | 路桥设计手册(第4版) | ||
1~2 |
城市道路排水 | √ | 各地方标准 | ||
2 |
平均地面坡度小于1%的场地,满管流时的排水能力 | √ | 污水管线设计与安装手册(第5版) | ||
2 |
公路排水管线 | √ | 各地方标准 | ||
5 |
内涝可导致严重后果的地区(如地下室附近),满管流时的排水能力 | √ | 污水管线设计与安装手册(第5版) | ||
5 |
公路排水管线不发生溢流 | √ | √ | 公路管理局 | |
5 |
公路排水渠道 | √ | 公路管理局 | ||
10 |
乡村地区内涝防护 | √ | BS EN 752 (第4部分) | ||
20 |
水务办公室目前对洪涝的上报标准 | √ | √ | 水务办公室 | |
20 |
居住区内涝防护标准 | √ | BS EN 752 (第4部分) | ||
30 |
居住区任何位置均不受洪涝影响 | √ | 污水管线设计与安装手册(第5版) | ||
30 |
城市中心区/商业区洪涝防护标准 | √ | BS EN 752 (第4部分) | ||
30 |
现况系统不出现洪涝的标准 | √ | 具有代表性水务公司的标准 | ||
50 |
地铁和地下通道防护标准 | √ | BS EN 752 (第4部分) | ||
50 |
新建污水管线不出现内涝 | √ | 英国保险协会应对“为水留下空间”所做游说内容 | ||
75 |
洪涝防护一般标准 | √ | 英国保险协会为洪水保险条款所做声明 | ||
100 |
新开发地区导则,全部径流就地调蓄(气候变化调整系数增加20%后,重现期大于200年) | √ | 欧盟技术导则 | ||
100 |
小排水系统不发生洪涝 | √ | 具有代表性保险公司的游说内容 | ||
50~200 |
免受河流洪水影响 | 未知 | 农业渔业及食品部标准MAFF99 | ||
200 |
在“正常的承保条件下”为住宅提供最基本的保护 | √ | 英国保险协会的意向声明 | ||
100~333 |
沿海洪水保护标准 | 未知 | 农业渔业及食品部标准MAFF99 |
表6 昆士兰州大排水系统的推荐设计重现期
Tab.6 Recommended design average recurrence intervals for the major system of Queensland
设施类型 |
重现期/年 |
地表漫流 |
50或100 |
住宅的居住层和工商建筑临近河漫滩或地表漫流路径的楼层 |
100 |
应急疏散场所、警察机构、博物馆、图书馆、具有珍贵历史文化意义物品的存放地、高龄或行动不便人士居所、供排水中心、关键基础服务设施 |
200 |
医院、应急设施、洪水疏散建筑、民防总部 |
500 |
2.6 新西兰
新西兰用于评估内涝风险和保护居民住房免于进水的内涝设计重现期为50年或100年,建筑法采用50年的设计重现期,但是大部分地方政府将重现期定为100年。奥克兰地区政府对内涝峰值流量控制标准为:在2年和10年重现期降雨强度下,地块开发后的峰值流量不应大于开发前;若下游存在洪水风险,则地块开发后的峰值流量不应大于开发前100年重现期降雨时的峰值流量
2.7 南非
南非政府规定,房屋最底层地板高程应在预期最高洪涝水位之上,同时留有超高和气候变化的余地;不鼓励在重现期为100年的泛洪区内进行开发,而且开发不应提高周边地区产生洪涝灾害的风险
2.8 中国香港
中国香港的内涝设计重现期按照用地性质进行分级(见表7)。此外,排涝泵站按照200年重现期校核,规定要检查水泵及雨洪调蓄设施在50年和200年重现期降雨条件下正常工作时低洼处的积水深度,若积水深度达到了不可接受程度,则应增加调蓄设施容积
3 我国现行规定存在的问题
从发达国家和地区情况看,城区大排水系统的设计重现期一般设定统一标准,或者按照地区的重要性、人口的聚集程度等因素来设定数值,未发现按照城镇人口规模大小划分重现期的案例。我国现行规范标准对内涝防治设计重现期是按照城镇人口规模划分的,由此可能产生如下问题。
表7 中国香港的内涝推荐设计重现期
Tab.7 Recommend recurrence interval for local flooding design by Hong Kong of China
用地类型 |
设计重现期/年 |
高强度利用的农业用地 |
2~5 |
在圩区方案中设有内部排水系统的乡村排水系统 |
10 |
主要郊区排洪渠 |
50 |
城区排洪支管 |
50 |
城区排洪干管 |
200 |
3.1 不利于中小城镇保证防灾效果
从现况角度考虑,不论城镇规模大小,每座城镇都会有商业区、人口密集居住区、学校、地下通道等区域,内涝灾害发生时,各规模城镇中人民生命财产密集地区均存在安全风险。按照现行标准,人口规模较小但降雨量却较大的城镇,其抵御内涝灾害的能力就弱、人民生命财产安全所面临的风险就大,这就不符合当前提倡的城乡基础设施一体化和公共服务均等化的新型城镇化建设方针。
若以北京市和广西北海市为例,北京市现况人口2 000多万,属超大城市,年均降雨量570 mm,按照《室外排水设计规范》(GB 50014-2006,2016年版)的规定,其内涝防治设计重现期为100年;北海市现况人口65万人左右,属中等城市,其内涝防治设计重现期为30年(20~30年,假设取上限30年),而北海市年均降雨量为1 664 mm,是北京市年均降雨量的2倍多。
从发展角度考虑,大排水系统包括城镇水体、调蓄设施和行泄通道等设施,是一项涉及多专业的综合体系,若在中小城镇发展初期设置较低的内涝防治重现期,今后城镇规模增加后,将受现况行泄通道所限,难以进一步提高中心城区的排涝标准。
此外,由于中小城镇管网投资力度较小,小排水系统的雨水排除能力不足,更应该保证大排水系统的排涝能力,通过调蓄设施和行泄通道排除超标雨水。
3.2 不利于中小城镇按高标准进行基础设施建设
虽然现行内涝防治规范考虑到技术经济条件,对不同规模城镇的防涝标准设置了不同取值区间,但是我国城镇发展迅速,当前人口规模较小的城镇有按照高标准建设基础设施的需求,在进行项目报批时受限于规范限值规定,高于规范设计重现期的项目投资可能无法获得上级批准。
若以北海市和南宁市为例,北海市中心城区2020年规划人口为95万,属中等城市(50万~100万),按照排水设计规范,内涝防治设计重现期为20~30年,最大按上限取30年,年均降雨量为1 664 mm;
4 结论与建议
综合以上分析结果,得到以下结论并提出相应建议:
(1)发达国家的城镇一般采用统一的内涝防治标准,或者按照城市不同地区的重要性、人口聚集程度等因素划分重现期,并不考虑城市人口规模。
(2)人民生命财产安全不应因所在城镇人口规模而面临不同大小风险。
(3)当前的规定为提高防灾水平和按照各地实际情况建设防涝基础设施带来了一定困扰。
(4)建议取消目前按照人口规模划分重现期的做法,可按照城镇区域的重要性等指标制定内涝防治标准。
参考文献
[1] 谢映霞.城市排水与内涝灾害防治规划相关问题研究[J].中国给水排水,2013,29 (17):105-108.
[2] GB 50318-2017 城市排水工程规划规范[S].
[3] GB 51222-2017 城镇内涝防治技术规范[S].
[4] GB 50014-2006(2016年版) 室外排水设计规范[S].
[6] 缪世强.《治涝标准》与《室外排水工程设计规范》内涝治理标准比较研究[J].中国水运,2016,16 (11):208-210.
[7] ASCE/EWRI45-05.Standard guidelines for the design of urban stormwater systems[S].2005.
[11] Philadelphia Water Department.Stormwater Management Guidance Manual Version 3.0[R].2015.
[14] City of Mt.Juliet.Stromwater design guidelines[R].2004.
[16] Wood Rodgers.Yolo County City/County Drainage Manual[R].2010.
[19] BS EN 752:2008 (2013).Drain and sewer systems outside buildings [S].
[20] Dublin City Council.Greater dublin regional code of practice for Drainage Works[S].2006.
[22] CIRIA C635.Designing for exceedance in urban drainage-good practice[S].
[25] Gladstone Regional Council.Stormwater Management Guideline[R].2014.