唐 明 吳宇澤 謝千辰 李燕磊 鄒 鉒

（1.南昌工程學(xué)院水利與生態(tài)工程學(xué)院，南昌 330099；2.江西省水文水資源與水環(huán)境重點實驗室，南昌 330099）

1 研究背景

韌性城市是全球政治、經(jīng)濟(jì)、社會及規(guī)劃發(fā)展的產(chǎn)物[1]。從2002年“倡導(dǎo)地區(qū)可持續(xù)發(fā)展國際理事會”（ICLEI）提出韌性城市的概念，到2016年第三屆聯(lián)合國住房與可持續(xù)城市發(fā)展大會（人居Ⅲ）倡導(dǎo)將“城市的生態(tài)與韌性”作為新城市議程的核心內(nèi)容之一，城市韌性已成為全球環(huán)境變化和城市可持續(xù)性研究領(lǐng)域一種新的視角和分析工具[2]，學(xué)者們主要從城市適應(yīng)性治理[3]、氣候變化與城市韌性[4]、自然資源可持續(xù)管理[5]、防災(zāi)減災(zāi)與城市韌性[6]等方面進(jìn)行梳理，為城市韌性的深入研究奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)前國內(nèi)研究尚處于起步階段，2017年中國城市規(guī)劃年會設(shè)置專題論壇，就韌性概念、韌性城市建設(shè)等問題進(jìn)行討論，對美國、日本、荷蘭等國家韌性城市的建設(shè)經(jīng)驗進(jìn)行了總結(jié)[7]。

21世紀(jì)以來，在全球氣候變化和迅猛城市化的共同作用之下，江河洪水與城市內(nèi)澇問題交織；為了更好地應(yīng)對頻發(fā)的洪水和內(nèi)澇災(zāi)害，相關(guān)部門與專家學(xué)者亦調(diào)整了應(yīng)對洪澇災(zāi)害的思路。2014年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布了《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》，之后，國內(nèi)興起了研究和建設(shè)海綿城市的熱潮[8]；與海綿城市相關(guān)的韌性城市概念也越來越受關(guān)注[9]。2015 年，廖桂賢等[10]提出“韌性承洪”的理念，通過設(shè)置自然的洪泛區(qū)，增加城市承洪韌性。目前，國內(nèi)學(xué)者對韌性城市的洪澇安全觀也發(fā)生了變化，康征等[11]認(rèn)為韌性城市更加強(qiáng)調(diào)社會如何去適應(yīng)洪澇災(zāi)害；工程手段的目的應(yīng)該是為了使得洪澇災(zāi)害處于一種可控可預(yù)測的狀態(tài)中；洪澇災(zāi)害預(yù)警信息可以及時引導(dǎo)市民做出規(guī)避災(zāi)害的行為。湯鐘等[12]認(rèn)為，城市雨洪韌性系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)使城市能夠避免、緩解及應(yīng)對雨洪災(zāi)害，能夠迅速從災(zāi)害中恢復(fù)，對社會和經(jīng)濟(jì)的影響降至最低，屬于韌性城市中的重要環(huán)節(jié)，是應(yīng)對城市雨洪災(zāi)害的一種有效途徑。程曉陶等[13]認(rèn)為，防洪治澇工程體系的韌性提升，需要以流域為單元做好綜合治水的統(tǒng)籌規(guī)劃，以灰、綠、藍(lán)結(jié)合的手段，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)適度、布局合理、維護(hù)良好、調(diào)度運(yùn)用科學(xué)的體系，大力增強(qiáng)滯洪削峰、減勢消能、溢而不潰、蓄排有序的功能。

我國傳統(tǒng)的城市內(nèi)澇防治工程體系主要由城市水利排澇系統(tǒng)與市政排水系統(tǒng)組成。然而，由水利部門主管的水利排澇系統(tǒng)和住房建設(shè)部門負(fù)責(zé)的市政排水系統(tǒng)，涉及不同學(xué)科領(lǐng)域，依據(jù)的行業(yè)規(guī)范也不相同，采用的暴雨選樣方法、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、頻率分布模型、設(shè)計流量計算方法等都有各自的特點[14]。隨著城市內(nèi)澇災(zāi)害的加劇，國務(wù)院不斷出臺城市內(nèi)澇防治政策，先后推出《關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》（國辦發(fā)〔2015〕75號）、《關(guān)于加強(qiáng)城市內(nèi)澇防治的實施意見》（國辦發(fā)〔2021〕11號），提出系統(tǒng)構(gòu)建“源頭減排、管網(wǎng)排放、蓄排并舉、超標(biāo)應(yīng)急”的城市排水防澇工程體系，并明確“到2035年，總體消除防治標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)降雨條件下的城市內(nèi)澇現(xiàn)象”；水利、城建等部門加強(qiáng)了理念融合與技術(shù)協(xié)作，不斷出臺或修訂相關(guān)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，推動城市內(nèi)澇防治的系統(tǒng)化[15]。

綜合現(xiàn)行行業(yè)政策與技術(shù)規(guī)范，當(dāng)前的城市內(nèi)澇防治工程體系應(yīng)當(dāng)包括兩部分：一是與城市內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期相適應(yīng)的城市內(nèi)澇防治達(dá)標(biāo)工程體系（以下簡稱達(dá)標(biāo)工程體系）；二是針對超標(biāo)準(zhǔn)暴雨構(gòu)建的“平戰(zhàn)結(jié)合”的城市內(nèi)澇應(yīng)急工程體系（以下簡稱應(yīng)急工程體系），見圖1。達(dá)標(biāo)工程體系和應(yīng)急工程體系都包括源頭、中途與末端工程子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)又由承擔(dān)不同功能的藍(lán)、綠、灰色設(shè)施組成，共同完成凈雨的蓄積、轉(zhuǎn)運(yùn)與排放任務(wù)。

圖1 韌性背景下城市內(nèi)澇防治工程體系框圖

達(dá)標(biāo)工程體系的總體功能應(yīng)當(dāng)達(dá)到所在城市內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)，其內(nèi)部的各個子系統(tǒng)、具體排澇設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)可以不一樣，而是根據(jù)相應(yīng)設(shè)計規(guī)范來選擇，但組合起來，應(yīng)當(dāng)能夠適應(yīng)與城市內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的暴雨產(chǎn)匯流過程與排澇進(jìn)程，保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

目前，基于雨洪模擬的城市內(nèi)澇防治工程的系統(tǒng)性協(xié)調(diào)不足，大多數(shù)城市仍然在按照各個子系統(tǒng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)修建或改造單個工程，超出市政管網(wǎng)與水利排澇標(biāo)準(zhǔn)的凈雨蓄積與排放系統(tǒng)的工程建設(shè)主體不明、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不清、建設(shè)力度不大，城市蓄澇工程體系欠賬較多，是導(dǎo)致城市內(nèi)澇防治工程體系現(xiàn)狀處在“未達(dá)標(biāo)”水平的主要原因之一。另外，部分城區(qū)排水系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，城市內(nèi)澇應(yīng)急管理能力不足及城市雨洪管理理念滯后等，也是誘發(fā)城市內(nèi)澇的主要因素[16]。

因此，本文從城市內(nèi)澇防治系統(tǒng)的韌性內(nèi)涵入手，分析韌性城市背景下城市內(nèi)澇防治工程體系的功能需求與建設(shè)內(nèi)容，進(jìn)一步明晰城市蓄澇工程體系的具體架構(gòu)，提出城市蓄澇工程體系的規(guī)劃設(shè)計與運(yùn)行調(diào)度優(yōu)化思路，分“設(shè)計暴雨”與“超標(biāo)準(zhǔn)暴雨”兩種情形，尋找城市蓄澇工程體系中各個子系統(tǒng)之間的影響機(jī)制，討論正常運(yùn)轉(zhuǎn)的排澇系統(tǒng)對中途雨洪轉(zhuǎn)輸能力的需求，從而尋求城市蓄澇工程體系中的源頭、中途與末端系統(tǒng)的凈雨調(diào)蓄與排放規(guī)模的協(xié)調(diào)路徑。

2 韌性內(nèi)涵

2.1 定義

基于城市內(nèi)澇防治的特點和當(dāng)前城市韌性的相關(guān)研究成果[17-20]，可以認(rèn)為：城市內(nèi)澇防治系統(tǒng)的韌性，是指城市管理者能夠綜合運(yùn)用內(nèi)澇防治工程體系與相關(guān)的非工程措施，提升系統(tǒng)自身的組織、協(xié)調(diào)與適應(yīng)能力，抵御極端暴雨事件等各種不確定因素導(dǎo)致的城市內(nèi)澇，避免治澇標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的暴雨造成災(zāi)害，減輕超標(biāo)準(zhǔn)暴雨造成的災(zāi)害損失；同時，能夠合理調(diào)配資源，充分發(fā)揮治澇工程與自然環(huán)境的可塑性，從災(zāi)害中快速恢復(fù)過來，最大限度地減輕內(nèi)澇災(zāi)害對區(qū)域社會、經(jīng)濟(jì)與生態(tài)系統(tǒng)的沖擊。

2.2 城市內(nèi)澇防治工程體系功能需求

目前，相關(guān)行業(yè)在城市內(nèi)澇防治工程體系構(gòu)建方面基本達(dá)成共識，即：應(yīng)當(dāng)建設(shè)涵蓋源頭控制、中途傳輸與末端治理的藍(lán)、綠、灰色設(shè)施相結(jié)合的，具有與城市規(guī)模相適應(yīng)的內(nèi)澇防治工程體系。各地的城市內(nèi)澇防治也基本上是圍繞著上述3個環(huán)節(jié)展開的。

但是，實踐中，不少城市存在對海綿城市建設(shè)認(rèn)識不到位、理解有偏差，過于注重“可滲透地面面積比例”“雨水年徑流總量控制率”等指標(biāo)，偏重于“滲、凈、用”措施的落實，聚焦“緩解城市內(nèi)澇”不夠，針對“蓄、滯、排”的統(tǒng)籌規(guī)劃不足，雨水滯蓄空間、徑流通道和排水設(shè)施布局不協(xié)調(diào)，城市蓄澇工程體系不健全，雨水收集、傳輸與外排的銜接不順暢，導(dǎo)致海綿城市建設(shè)的治澇成效不顯著。

現(xiàn)階段的城市內(nèi)澇大多數(shù)還是因為達(dá)標(biāo)工程體系不完善而造成的，城市源頭減排與調(diào)蓄能力有限，常規(guī)市政排水設(shè)施中途雨洪轉(zhuǎn)輸能力不足，末端水利排澇系統(tǒng)能力有待提升等問題依然不同程度的存在，根本原因還是源頭、中途與末端3個環(huán)節(jié)之間的凈雨調(diào)蓄與排放規(guī)模協(xié)調(diào)路徑不清晰。另外，由于城市建成區(qū)可供挖掘的“蓄、滯、排”空間十分有限，達(dá)標(biāo)建設(shè)尚且不易，超標(biāo)準(zhǔn)暴雨形成的地表徑流的臨時蓄積與應(yīng)急排放基本上無暇顧及，針對超標(biāo)準(zhǔn)暴雨的應(yīng)急工程體系缺失，城市內(nèi)澇防治系統(tǒng)韌性不足。韌性城市建設(shè)背景之下，城市內(nèi)澇防治工程體系的功能至少滿足下面兩個需求：

首先，遇到城市內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期內(nèi)的雨洪，要切實做到源頭“蓄得住”、中途“送得出”、末端“排得掉”，就必須圍繞“城市內(nèi)澇達(dá)標(biāo)治理”，明確達(dá)標(biāo)工程體系中不同子系統(tǒng)的建設(shè)與運(yùn)行管理主體、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的計算方式，以及子系統(tǒng)之間的具體銜接要求，在此基礎(chǔ)上，再合理配置子系統(tǒng)內(nèi)部的具體治澇設(shè)施。

其次，遇到超過城市內(nèi)澇防治工程調(diào)控能力的雨洪，在加快達(dá)標(biāo)建設(shè)補(bǔ)短板的同時，要著力構(gòu)建“城市內(nèi)澇應(yīng)急工程體系”，為澇水留空間、留出路。在源頭，著手構(gòu)建非常規(guī)調(diào)蓄空間，在中途，著力加強(qiáng)應(yīng)急行洪通道的規(guī)劃與建設(shè)；在末端，亦要加強(qiáng)非常規(guī)蓄澇區(qū)的規(guī)劃與建設(shè)，同時解決應(yīng)急排澇機(jī)組的儲備、調(diào)運(yùn)與搶排事宜。

3 建設(shè)內(nèi)容

3.1 達(dá)標(biāo)工程體系

根據(jù)2021年發(fā)布的《關(guān)于編制城市內(nèi)澇防治系統(tǒng)化實施方案和城市內(nèi)澇防治項目中央預(yù)算內(nèi)投資計劃的通知》，到2025年，各城市要基本形成“源頭減排、管網(wǎng)排放、蓄排并舉、超標(biāo)應(yīng)急”的城市排水防澇工程體系，排水防澇能力顯著提升，內(nèi)澇治理工作取得明顯成效，有效應(yīng)對城市內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的降雨?！靶?、滯、排”是緩解城市內(nèi)澇的重要措施，但各自功效不一。

“蓄”是為了解決降雨時程分布不均導(dǎo)致排放需求加大的問題，可以通過合理調(diào)度調(diào)蓄設(shè)施，降低設(shè)計排澇歷時內(nèi)的待排總量，實現(xiàn)城市雨洪的錯峰排放。

“滯”可以坦化出口斷面的洪水過程線，延緩峰現(xiàn)時間，降低洪峰流量，減輕城市雨洪峰值區(qū)的蓄、排壓力。不能人為控制調(diào)蓄時機(jī)與調(diào)蓄量的蓄澇空間，只能起到滯洪的效果。

“排”是效能最明顯的城市內(nèi)澇解決措施。市政排水系統(tǒng)的管網(wǎng)及其他行洪通道的排放能力，決定了源頭產(chǎn)流能否順利輸送至末端，水利排澇系統(tǒng)的外排能力決定了排除雨洪的總用時。

因此，各地必須加強(qiáng)城市內(nèi)澇防治的系統(tǒng)化，明確源頭、中途及末端治澇工程體系的具體設(shè)施類別、設(shè)計規(guī)模、能力銜接、建設(shè)主體等內(nèi)容。

（1）城建部門要統(tǒng)籌源頭減排設(shè)施建設(shè)，綜合運(yùn)用“蓄、滯、滲”等減排措施，盡可能降低降雨集中期的地表徑流，減輕中途轉(zhuǎn)輸壓力。

在建設(shè)綠色屋頂和增加林地、綠地、自然地面、透水性鋪裝等軟性透水地面的基礎(chǔ)上，挖掘建成區(qū)低洼地的蓄、滯潛力，恢復(fù)坑塘等小微水體、建設(shè)雨水花園等藍(lán)色設(shè)施，結(jié)合城市微地形規(guī)劃可以調(diào)蓄雨洪的下沉式綠地、廣場等綠色基礎(chǔ)設(shè)施。通過“滲”減小雨洪總量，通過“蓄、滯”降低雨洪峰值，并核算出暴雨集中期的源頭減排總量。

（2）城市建設(shè)部門加強(qiáng)排水、園林、道路等多專業(yè)融合設(shè)計，依據(jù)暴雨集中期雨洪輸送需求，拓寬行洪通道，補(bǔ)齊中途轉(zhuǎn)輸能力不足的短板。

在復(fù)核常規(guī)市政排水設(shè)施降雨集中期轉(zhuǎn)輸雨洪能力的基礎(chǔ)上（受水利排澇系統(tǒng)豎向制約，高峰期的市政管網(wǎng)輸送能力可能降低），參考?xì)v史自然水系脈絡(luò)，因地制宜地恢復(fù)因歷史原因封蓋、填埋的天然排水溝、河道等，利用道路兩側(cè)的植草溝、旱溪等綠色基礎(chǔ)設(shè)施，構(gòu)建地表行泄通道，優(yōu)先利用自然力量排水；同時，建設(shè)淺層地下管網(wǎng)、深層隧道等灰色行洪通道，改造或增設(shè)雨水泵站，提升雨洪中途轉(zhuǎn)輸能力，確保與城市內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期相對應(yīng)的暴雨集中期雨洪能夠順利送出。拓寬行洪通道確實有困難的，可以通過興建調(diào)蓄池等灰色沿程調(diào)蓄設(shè)施，平衡雨洪的排蓄關(guān)系，保證城市內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期內(nèi)雨洪輸送不出現(xiàn)中途卡脖子現(xiàn)象。

（3）城市水務(wù)（水利）部門要擴(kuò)大城市骨干河湖調(diào)蓄空間，復(fù)核水利排澇設(shè)施的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，提升末端雨洪處置能力。

統(tǒng)籌考慮外洪內(nèi)澇，防止客水進(jìn)城。統(tǒng)一核算城市雨洪調(diào)蓄能力，合理評估暴雨集中期的城市骨干河湖水位對中途行洪通道輸送能力的影響，科學(xué)設(shè)置排蓄比，優(yōu)化達(dá)標(biāo)工程體系的綜合排澇效能，保證在設(shè)計排澇時間內(nèi)，及時排出調(diào)蓄之外的剩余城市雨洪。

3.2 應(yīng)急工程體系的建設(shè)

城市應(yīng)急管理部門應(yīng)當(dāng)基于“超標(biāo)應(yīng)急”的指導(dǎo)思想，牽頭組織相關(guān)部門評估不同等級超標(biāo)準(zhǔn)暴雨導(dǎo)致的內(nèi)澇范圍，科學(xué)設(shè)置應(yīng)急工程體系。在源頭，挖掘可能用于緊急蓄澇的低洼地帶與地下空間，并實施適當(dāng)?shù)姆浅Ｒ?guī)調(diào)蓄空間保護(hù)措施，在緊急情況下，可提供臨時蓄水空間；在中途，排查、規(guī)劃出綠地、林地、次要道路、低洼街區(qū)等可能用于應(yīng)急行洪的通道，并實施相應(yīng)的改造與保護(hù)措施，緊急情況下，可形成連續(xù)、流暢的應(yīng)急行洪通道；在未端，進(jìn)一步擴(kuò)展排澇泵站周邊的自然調(diào)蓄空間，按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)劃開展末端非常規(guī)蓄澇區(qū)和安全工程建設(shè)。同時，儲備適當(dāng)?shù)囊苿优艥吃O(shè)施，增加區(qū)域應(yīng)急外排能力。

城市應(yīng)急管理部門還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)城市內(nèi)澇監(jiān)測與預(yù)警網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。在規(guī)劃的應(yīng)急工程點位，以及超標(biāo)準(zhǔn)暴雨可能導(dǎo)致的內(nèi)澇區(qū)域內(nèi)，布設(shè)相應(yīng)的城市內(nèi)澇應(yīng)急監(jiān)測設(shè)施與預(yù)警網(wǎng)絡(luò)，從而能夠借助應(yīng)急管理平臺，適時采用各類非工程措施，將超標(biāo)準(zhǔn)雨洪的無序漫溢轉(zhuǎn)化為損失可以承受、風(fēng)險可以把控的有序消納，充分體現(xiàn)出城市在抵御暴雨災(zāi)害方面的韌性。

4 體系架構(gòu)與優(yōu)化思路

4.1 體系架構(gòu)

從蓄澇工程與排澇通道是否具有應(yīng)急特性，可以將城市蓄澇工程體系分為兩部分：一是由達(dá)標(biāo)工程體系當(dāng)中的源頭調(diào)蓄設(shè)施、沿程調(diào)蓄設(shè)施、未端城市骨干河湖和地表行洪通道組成的常規(guī)蓄澇體系。二是由應(yīng)急工程體系中的源頭非常規(guī)調(diào)蓄空間、末端非常規(guī)調(diào)蓄區(qū)和中途的應(yīng)急行洪通道組成的非常規(guī)蓄澇體系。源頭的調(diào)蓄量與末端的調(diào)蓄量比例，通過中途的行洪通道來平衡。

由此可見，城市蓄澇工程體系是待排雨洪的臨時存儲載體，它的蓄澇狀態(tài)，決定了城市是否產(chǎn)生內(nèi)澇，或者內(nèi)澇的程度?？梢哉f，城市蓄澇工程體系決定了城市防澇的韌性。特別是由非常規(guī)調(diào)蓄空間、應(yīng)急行洪通道組成的非常規(guī)蓄澇工程體系，是城市內(nèi)澇應(yīng)急工程體系的重要組成部分，亦是城市常規(guī)蓄澇系統(tǒng)的重要補(bǔ)充，是城市防澇韌性的重要來源之一。

因此，城市內(nèi)澇防治工程體系規(guī)劃時，一方面充分挖掘綠地、下沉廣場、濕地、河湖等常規(guī)蓄澇空間，合理配置藍(lán)、綠、灰色系統(tǒng)的規(guī)模，共同達(dá)到城市治澇標(biāo)準(zhǔn)，滿足城市內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期的要求。另外，還需要構(gòu)建非常規(guī)蓄澇體系，為超標(biāo)準(zhǔn)暴雨應(yīng)對方案的制定提供堅實的基礎(chǔ)。

4.2 優(yōu)化思路

包括源頭減排措施在內(nèi)的各類蓄澇工程在暴雨峰值區(qū)的功能，以及源頭、沿程與末端各自需要擔(dān)負(fù)的蓄澇任務(wù)決定了達(dá)標(biāo)工程體系中的常規(guī)市政排水設(shè)施、行洪通道和末端排澇泵站等灰色設(shè)施的建設(shè)規(guī)模，也決定了應(yīng)急工程體系的安排。

一場暴雨中，各時段的雨強(qiáng)存在較大的差異，城市設(shè)計暴雨均構(gòu)造出明顯的降雨峰值期。城市水利排澇系統(tǒng)設(shè)計傾向于整個排澇區(qū)域長歷時雨洪總量的調(diào)蓄與外排，暴雨重現(xiàn)期較高，一般為10 ～20 a。但是，因為市政排水分區(qū)的空間尺度較小，匯流時間較短，市政排水系統(tǒng)設(shè)計更傾向于分區(qū)內(nèi)短歷時雨洪峰值的排除，暴雨重現(xiàn)期偏低，一般區(qū)域為1 ～3 a，重要區(qū)域為5～7 a。

城市當(dāng)中的某個排澇區(qū)域，常常有多個市政排水分區(qū)，其治澇體系由水利排澇系統(tǒng)和市政排水系統(tǒng)共同組成。因此，城市內(nèi)澇程度不僅僅取決于一次暴雨過程產(chǎn)生的雨洪總量，還取決于峰值區(qū)暴雨強(qiáng)度。

眾所周知，不能基于長跑運(yùn)動員與短跑運(yùn)動員的絕對速度來評價他們的運(yùn)動能力。同樣，對于排水、排澇系統(tǒng)來說，單純基于重現(xiàn)期，或者根據(jù)各自重現(xiàn)期計算出來的設(shè)計流量進(jìn)行市政排水與水利排澇的能力比較，并沒有實質(zhì)性的意義。而是要基于與城市內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期相對應(yīng)的設(shè)計暴雨匯流與排水排澇進(jìn)程，依據(jù)雨洪峰值期的城市內(nèi)澇防治系統(tǒng)“排蓄關(guān)系”的銜接程度，來評估兩個系統(tǒng)的能力是否協(xié)調(diào)，要根據(jù)3個環(huán)節(jié)所承擔(dān)的“蓄澇量”，以及中途轉(zhuǎn)輸、末端外排是否順暢，來核定相關(guān)工程的設(shè)計規(guī)模是否合適。

為了更加直觀地展示蓄澇體系內(nèi)各類調(diào)蓄設(shè)施之間的關(guān)系，以及系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)對中途雨洪轉(zhuǎn)輸能力的需求，繪制城市暴雨的匯流與排澇進(jìn)程示意圖。

4.2.1 設(shè)計暴雨情況

基于城市水利排澇系統(tǒng)的匯流與排澇進(jìn)程計算排澇區(qū)域蓄澇總量（圖2），其中，0—t2為設(shè)計暴雨歷時，0—t3為設(shè)計排澇歷時，t0—t1為雨洪調(diào)蓄期；并且基于雨洪峰值區(qū)（t′—td）的“排蓄平衡”（圖3），設(shè)計各個環(huán)節(jié)的調(diào)蓄容量和中途轉(zhuǎn)輸流量。

圖2 水利排澇系統(tǒng)（標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)）示意圖

圖3 市政排水系統(tǒng)（標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)）示意圖

假定雨洪峰值區(qū)在t′時出現(xiàn)，則：

式中：Vbp為峰值區(qū)的外排量，m3；q為區(qū)域外排流量，m3/h。

式中：Vrp為峰值區(qū)所需的調(diào)蓄容量，m3；Vnp為雨洪峰值區(qū)的凈雨量，m3；Vhrp、Vmrp、Vtrp分別為峰值區(qū)所需的源頭調(diào)蓄量、沿程調(diào)蓄量、末端調(diào)蓄量，m3。

暴雨集中期中途雨洪傳輸所需要的標(biāo)準(zhǔn)流量，要保障峰值區(qū)所需的末端調(diào)蓄量Vtrp與外排流量Vbp的通過，并且需要基于排水分區(qū)逐一核定：

式中：qd為暴雨集中期中途雨洪傳輸所需要的標(biāo)準(zhǔn)流量，m3/s；qdi為各排水分區(qū)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)流量，m3/s；Vnpi為各排水分區(qū)的峰值區(qū)凈雨量，m3；Vhrpi、Vmrpi分別為各排水分區(qū)的峰值區(qū)源頭調(diào)蓄量與中途調(diào)蓄量，m3；ti為第i個排水分區(qū)設(shè)計匯流時間（一般等于常規(guī)市政排水設(shè)施的設(shè)計暴雨歷時，短歷時），h；ki為調(diào)節(jié)系數(shù)，計算時長ti越短，暴雨雨強(qiáng)變化越小，調(diào)節(jié)系數(shù)越小。

排澇區(qū)域的蓄澇總量由散布在源頭、中途和末端的調(diào)蓄空間承擔(dān)，待雨后排空。城市雨洪的中途轉(zhuǎn)輸能力，同樣約束峰值區(qū)前后的末端調(diào)蓄量。在雨洪調(diào)蓄期，不能送入未端調(diào)蓄區(qū)的超量雨洪，需要在源頭或中途進(jìn)行調(diào)蓄，二者的分配比例取決于源頭調(diào)蓄能力。其中，末端調(diào)蓄空間的最大能力：

式中：Vtr為排澇區(qū)域所需的末端調(diào)蓄容量，m3；Vtrb為峰值之前所需的末端調(diào)蓄量，m3；Vtra為峰值之后所需的末端調(diào)蓄量，m3。

式中：Vr為排澇區(qū)域的蓄澇總量，m3；Vhr、Vmr分別為排澇區(qū)域所需的源頭調(diào)蓄量、沿程調(diào)蓄量，m3。

可見，水利排澇系統(tǒng)的規(guī)模，取決于設(shè)計暴雨的凈雨量，與場次暴雨中的蒸發(fā)與下滲損失有關(guān)，需要在綜合考慮“滲、凈、用”等措施削減雨洪總量效果的基礎(chǔ)上，綜合考慮設(shè)計暴雨時程不均勻性對區(qū)域蓄澇的需求，合理安排排澇區(qū)域蓄澇總量與外排流量的比例。而“源頭調(diào)蓄設(shè)施”“沿程調(diào)蓄設(shè)施”的規(guī)劃與設(shè)計，需要關(guān)注設(shè)計暴雨的峰值區(qū)，綜合考慮中途雨洪輸送能力、源頭綠色基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)空間、“行洪通道”的拓展難度等因素，并與常規(guī)市政排水管網(wǎng)設(shè)計的較短歷時設(shè)計暴雨相適應(yīng)。

因此，水利部門要根據(jù)當(dāng)?shù)卦O(shè)計暴雨的時程不均勻程度，以及與市政排水系統(tǒng)的豎向約束，合理設(shè)置末端雨洪調(diào)蓄容積與設(shè)計蓄澇水位，在此基礎(chǔ)上計算外排流量。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部門要在合理估算源頭調(diào)蓄容量的基礎(chǔ)上，根據(jù)常規(guī)市政管網(wǎng)的排水能力，合理設(shè)置沿程調(diào)蓄容積與排泄通道，保障城市內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期內(nèi)超過常規(guī)市政排水標(biāo)準(zhǔn)的雨洪在中途轉(zhuǎn)輸環(huán)節(jié)能夠得到落實。

4.2.2 超標(biāo)準(zhǔn)暴雨情況

遇到超標(biāo)準(zhǔn)暴雨，排澇區(qū)域達(dá)標(biāo)工程體系中的常規(guī)蓄澇空間將提前到t′0時刻起蓄，提前到t′1時刻蓄滿，實際排澇歷時延長至t′3（圖4），超量的雨洪Ve需要通過設(shè)置非常規(guī)蓄澇空間、應(yīng)急排澇設(shè)施來解決。

本文假定常規(guī)蓄澇空間在超標(biāo)準(zhǔn)暴雨峰值之后蓄滿（圖5），則在超標(biāo)準(zhǔn)暴雨集中期，常規(guī)源頭調(diào)蓄空間、中途調(diào)蓄空間與中途轉(zhuǎn)輸能力均已達(dá)極限，但末端常規(guī)調(diào)蓄空間尚未用完，因此，可以拓展應(yīng)急行洪通道，減輕源頭應(yīng)急調(diào)蓄的壓力。

圖4 水利排澇系統(tǒng)（超標(biāo)準(zhǔn)）示意圖

圖5 市政排水系統(tǒng)（超標(biāo)準(zhǔn)）示意圖

應(yīng)急行洪通道所需要的過流能力，同樣需要基于排水分區(qū)逐一核定：

式中：q′d為區(qū)域應(yīng)急行洪通道所需要的總過流能力，m3/s；q′di為各排水分區(qū)應(yīng)急行洪通道所需要的過流能力，m3/s；V′npi、V′hrpi分別為各排水分區(qū)超標(biāo)準(zhǔn)暴雨峰值區(qū)的凈雨量、應(yīng)急源頭調(diào)蓄量，m3。

應(yīng)急行洪通道的過流能力，同樣約束峰值區(qū)前后的超量雨洪分配方式；在雨洪調(diào)蓄期（t′0-t″1），不能送入末端的超量雨洪，需要通過在源頭設(shè)置非常規(guī)調(diào)蓄空間（V′hr）來解決；送入末端的超量雨洪（Ve-V′hr），由非常調(diào)蓄區(qū)與應(yīng)急排澇機(jī)組分擔(dān)。

可見，在超標(biāo)準(zhǔn)暴雨峰值區(qū)，城市雨洪對調(diào)蓄設(shè)施與中途轉(zhuǎn)輸能力都提出了更高要求。應(yīng)急部門要牽頭組織相關(guān)單位，綜合考慮源頭非常規(guī)蓄澇空間與應(yīng)急行洪通道的設(shè)置潛力，確定源頭與末端的非常規(guī)調(diào)蓄量，核定應(yīng)急排澇機(jī)組的規(guī)模。水利部門負(fù)責(zé)非常規(guī)蓄澇區(qū)的規(guī)劃與安全設(shè)施建設(shè)，以及應(yīng)急機(jī)組的儲備、調(diào)運(yùn)與應(yīng)急排澇。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部門負(fù)責(zé)“源頭非常規(guī)調(diào)蓄空間”與“應(yīng)急行洪通道”的規(guī)劃與改造。

綜上所述，城市蓄澇設(shè)施涉及源頭控制、中途轉(zhuǎn)輸、末端處置3個環(huán)節(jié)。源頭、中途、末端的調(diào)蓄設(shè)施承擔(dān)的任務(wù)各不相同，起蓄與蓄滿的時間也不一致，但他們彼此影響，需要通過行洪通道等中途轉(zhuǎn)輸設(shè)施來協(xié)調(diào)。因此，城市蓄澇工程的規(guī)劃設(shè)計與運(yùn)行調(diào)度，需要借助城市雨洪模擬，在內(nèi)澇治理工程體系的總體框架下，基于各個環(huán)節(jié)不同類型的蓄澇工程在長歷時水利排澇進(jìn)程與短歷時暴雨峰值區(qū)的功能，及其之間的影響機(jī)制，統(tǒng)籌考慮城市雨洪調(diào)蓄空間與行洪通道的潛力，合理確定各自的建設(shè)規(guī)模。

5 結(jié) 論

城市內(nèi)澇防治是一項系統(tǒng)性工作，需要統(tǒng)籌發(fā)揮流域防洪體系、城市排水防澇工程體系與應(yīng)急管理體系的防洪治澇功能。基于城市韌性的發(fā)展理念與城市內(nèi)澇防治工程體系的分析，得出如下結(jié)論。

（1）現(xiàn)階段的城市內(nèi)澇主要還是因為達(dá)標(biāo)工程體系不完善造成的，城市源頭減排與調(diào)蓄能力有限，常規(guī)市政排水設(shè)施中途雨洪轉(zhuǎn)輸能力不足，末端水利排澇系統(tǒng)能力有待提升等問題依然存在，根本原因還是源頭、中途與末端3環(huán)節(jié)之間的凈雨調(diào)蓄與排放規(guī)模協(xié)調(diào)路徑不清晰。

（2）由于城市建成區(qū)可供挖掘的“蓄、滯、排”空間十分有限，基本無法滿足超標(biāo)準(zhǔn)雨洪的臨時蓄積與應(yīng)急排放，針對超標(biāo)準(zhǔn)暴雨的應(yīng)急體系缺失，城市內(nèi)澇防治系統(tǒng)韌性不足。城市蓄澇工程體系的韌性建設(shè)，是提升城市防澇能力的有效途徑，是韌性城市建設(shè)的重要一環(huán)；特別是由非常規(guī)調(diào)蓄空間、應(yīng)急行洪通道組成的非常規(guī)蓄澇工程體系，是城市防澇韌性的重要來源之一。

（3）要基于與城市內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期相對應(yīng)的設(shè)計暴雨匯流與排水排澇進(jìn)程，依據(jù)雨洪峰值期的城市內(nèi)澇防治系統(tǒng)排蓄關(guān)系的銜接程度，來評估市政排水與水利排澇系統(tǒng)的能力是否協(xié)調(diào)，即根據(jù)3個環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的蓄澇量，以及中途轉(zhuǎn)輸、末端外排是否順暢，來核定相關(guān)工程的設(shè)計規(guī)模是否合適。

（4）在城市蓄澇工程體系單項工程建設(shè)中，要統(tǒng)籌考慮市政、水利兩個系統(tǒng)在暴雨頻率計算方法、設(shè)計暴雨歷時、設(shè)計雨型時程分布等方面的差異，聚焦城市蓄澇工程體系中各個子系統(tǒng)之間的影響機(jī)制，最大限度地減輕子系統(tǒng)之間的相互制約。尋求各個環(huán)節(jié)不同類型的治澇設(shè)施之間的協(xié)調(diào)路徑，保證經(jīng)過源頭調(diào)蓄的雨洪順暢通過中途轉(zhuǎn)輸環(huán)節(jié)，末端的水利排澇系統(tǒng)亦要有合理的排蓄關(guān)系。