赵迎春 刘慧敏什么是城市雨洪城市雨洪灾害是中国的很多城市发展和管理所面临的巨大挑战之一。

所谓城市雨洪，即对城市化地区的降雨产流、管网汇流与河道行洪过程中的径流的统称。

城市雨洪管理是针对城市中存在的洪水灾害、水资源短缺、水循环利用和环境优化等问题，全面统筹考虑雨水的资源价值，从简单地排洪发展为雨洪综合利用的现代管理理念。

近年来，随着我国城市化进程的不断加快，人口与城市规模的不断扩张，造成土地利用变化与河网水系的锐减，大面积的城市不透水地面取代了透水良好的林地、农田和湿地，市政排水设施的不健全、规划设计的不合理，导致城市水文循环发生剧烈变化，地表径流量增加，汇流时间缩短，水质恶化，城市雨洪灾害面临日益严峻的形势。

城市雨洪灾害频发，如2007年7月17日，重庆遭遇百年一遇暴雨，造成516.79万人受灾和多人死亡；2007年7月18日济南遭特大暴雨袭击，造成数十亿元损失和30多人人死亡；2009年8月，我国29个城市不同程度发生洪涝灾害，数百人死亡和失踪，直接经济损失711亿元。

1996年7月21日北京城区降雨60～100毫米，造成43处渍涝，造成机场高速公路交通中断，延误航班（乘客不能按时到达机场）的事件。

如果暴雨同时伴有大风，则不仅交通局部中断，还可能会造成停电事故。

2011年6月23日，在北京的大街上，在一场仅有63毫米的降雨之后，就引发洪灾，两个无辜的外地人竟然被雨水吞入幽暗的管道。

2004年7月10日下午15～21时北京地区遭遇了一场10年不遇的局地大暴雨天气。

10日下午16时到22时，城八区平均降水量超过70毫米，主城区降雨量最大，自动站观测记录显示，最大降水量达110毫米以上。

暴雨造成城区房屋倒塌、人员受伤、部分地区严重积水，东城、西城、崇文、宣武四个内城区道路积水严重。

北京市区有41处路段发生交通拥堵，21个路段严重拥堵，尤其是本市主要干线的立交桥下，由于瞬间积水严重，有的立交桥下积水甚至深达2米，至少8处立交桥行车瘫痪。

这些只是中国城市雨洪灾害的缩影。

除了近年来极端暴雨事件频发的自然原因外，城市化进程对城市雨洪灾害的影响值得反思。

城市内涝。

漫画/金艳/CFP2别策划城市中的小气候；城市化使各种废弃物增加，而处理废弃物的空间却在变小，使水质问题变得更加复杂。

近些年来，国内外许多专家学者就城市化对雨洪灾害的影响做了系统研究，研究结果表明：1、城市化增加了城市降雨频率和降雨量降雨过程主要受大气环流、地形条件、大气层结和大气凝结核（空气中的微小悬浮物等）影响。

美国Edwardsrille的研究指出，在城市的形成和扩大过程中，土地利用格局的变化对局地气候，尤其是对局部地区降雨及降雨机制产生显著影响。

一般认为，城市对城区和下风向有增加降雨的作用，使得城市区域降雨日数和雨量增加，形成城市特有的“雨岛效应”。

具体原因为：一是城市热岛效应（城内气温高于郊区的现象）使得城市上空的大气层结不稳定，有利于产生热力对流。

当水汽充足，凝结核丰富或在有利于对流性天气发生的气候条件下，容易形成对流性降雨；二是城市高大参差不齐的建筑物，形成迎风面，粗糙度比城郊大，不仅能引起机械湍流，造成降雨，而且对移动滞缓的降雨系统有阻碍效应，使其移动速度减慢，滞留时间加长，导致城区的降雨强度加大，降雨历时延长；三是城区由于污染大于郊区，凝结核也多于城郊，所以城区易形成降雨。

对上海1960—1986年30年的降雨资料分析表明，上海降雨量由中心城区向郊区递减。

李维亮研究指出长江三角洲地区城市化的迅速发展，改变了该区域的降雨格局，增加了该地区的降雨强度。

周翠宁等对北京近半个世纪的降雨资料分析后发现，城市化对北京降雨存在以下影响：一是城市化使年降雨量增大，城区年降雨量大于郊区，增雨系数为1.04；二是城市化降雨量等值线加密，中心值由450m m增加到550m m，市区降雨增幅是郊区增幅的2.5倍；三是城市化影响降雨频率，不同时期城区降雨量的变异系数均大于郊区，说明其受城市化影响。

2、城市化增加地表径流量 在天然水循环过程和分配方式中，大约有10%产生地表径流，40%消耗于陆面蒸发、植被蒸腾和地表填洼，50%通过土壤入渗蓄存在土壤包气带中或通过重力形式下渗形成地下径流补充给地下水。

而现城市化过程中，由于建筑物和地面衬砌的影响，铺设排水管网，不透水面积扩大，使得下垫面从原有状态转变为不透水层及下水管道汇流，截断了土壤水分入渗及补给地下水的通道，改变了降雨再分配的格局，导致地表径流增大，土壤含水量与地下水补给量减少，城市降雨径流过程演变成地表径流和排水系统水量传输的雨洪过程，地表径流洪峰流量大，历时短且涨落幅度大，雨洪灾害严重。

此外，城市化在影响土地利用格局的同时，也影响土壤质量，使土壤的生产功能、缓冲—净化功能和景观等自然功能大部分甚至完全丧失。

这种功能的丧失首先表现在土壤物理性状的破坏。

城市化过程中，机械搬运、压实、人为扰动与践踏等因素，造成土壤层次颠倒、粗骨化和裸露，土壤结构严重破坏，地表的硬化、封闭和压实，土壤容重增加，通气度和孔隙度降低，这些也会导致城市地区土壤雨水入渗和净化功能降低，使得地表径流和洪峰流量增加以及径流历时缩短。

研究表明，当一个地区20%的土地面积由下水道和不透水盖层时，溢岸洪水的发生频率增加1倍，河流流量增加0.6倍。

韦明杰等通过对北京市城市化进展的分析，发现在通惠河乐家花园站以上流域内，径流系数已超过0.5，汇流速度由20世纪50年代洪峰流速的0.3—0.5m/s增至0.6—0.7m/s。

当流域内城市不透水面积达到城市面积的20%时，3年一遇的降雨强度的产流量相当于该地区原有产流量的1.5—2倍。

高俊峰等在对太湖流域土地利用变化对洪城市化对雨洪的影响大暴雨考验城市下水排涝能力。

摄影/RICK/CFP早在1974年，联合国教科文组织的报告中就系统地指出了城市化对水文过程的影响，包括七个方面：伴随着人口和工业的不断聚集，人们对水的需求大大增加，需求程度往往超过一个地区的自然水资源量，废水的增加对湖泊河流造成了巨大的负担，威胁水生态健康；自然集水区面积的减少导致了洪峰流量的增加；城市地区的不透水地面取代了自然地表覆盖，减少了雨水的下渗；超采地下水导致地下水位不断降低，对农林业产生不利影响，减小了河流的基流，加剧了污染问题；改变了短，洪峰流量集中，同时由于不透水地表面积显著增加，地面阻力明显减少，暴雨径流产生的能量集中，加大了水流的侵蚀能力；另一方面，城市化基础建设产生的大量松散堆积物为径流侵蚀提供了丰富的物质基础，严重的水土流失不仅造成城市生态土层变薄，土壤功能下降，同时土壤侵蚀产生的大量泥沙淤积于城市排洪渠、下水道、河道等排洪设施中，大大降低了这些设施的排洪、泄洪能力。

此外，城市化过程中，由于过度开采地下水而使地面沉降，甚至低于河流水位，导致防洪设施功能降低，也是造成城市洪灾的一个重要方面。

4、城市化加重了对雨水径流的污染在点源污染受到控制后，雨水径流水质主要受到大气沉降物、生活垃圾、道路交通量和路面材料的影响，初期降雨径流对河流水体的污染非常严重，造成城市生态环境的日益恶化。

环保部门的监测表明，水体污染最严重的是久旱后大暴雨所形成的地表水。

雨水主要污染物是化学需氧量（C O D）和悬浮固体（S S），道路初期径流中含有铅、锰、酚、石油类及合成洗涤剂等成分。

近年来，由于大气污染严重，一些地区和城市出现酸雨。

随着汽车数量不断增加，汽车漏油与尾气排放、汽车轮胎磨损，加重了对降雨径流的污染。

人类赖以生存的水环境不断遭受污染是世界普遍存在的问题，过去人口少且分散，人类活动能力弱，排放的有机物和无机物量少且为易降解物质，水环境具有自净能力。

随着城市化的进程，城市人口增加和社会发展，人类活动所排放污染物不仅远远超过环境承载量和自净能力，而且大部分都是难以降解的物质，这样不可避免地造成水环境污染。

涝灾害影响的研究发现，在相同降雨类型条件下，由于城市化引起土地利用的变化，使得1996年流域产水量比1986年多10.18×108m 3，人类活动对径流影响最大的趋于主要集中于城市用地。

原因是流域部分地区为不透水层所覆盖，如屋顶、街道、停车场等，其下渗率几乎为零，增加了雨季径流；另外，城市中的天然河道往往裁弯取直、疏浚整治、设置管网和排水沟，使河槽流速增加，径流量和洪峰流量增大。

程江对上海两个不同土地利用类型的径流时间进行了计算，结果表明绿地覆盖率多20%的土地类型的径流的洪峰值滞后降雨峰值比另一个土地类型的滞后时间要多20m in，而且径流量减少30%。

陈静的研究表明，城市化前即自然状态下径流系数一般为0.2—0.3，而城市开发后径流系数则可达0.6—0.7。

3、城市化加剧水土流失和暴雨积水城市化过程中强烈的人为活动使地表植被和自然地形遭到严重破坏，由此产生的水土流失问题日益严重。

一方面，城市化导致自然地表特征发生彻底改变，土地经人工平整后，一些水塘、河流、湿地等天然水体消失或被改变，使暴雨径流在地面的滞留时间缩水循环示意图。

制图/神笔发达国家主要的雨洪管理体系传统的雨水排放模式和以管渠、水池、泵站等为主的灰色雨水基础设施，难以应对快速城市化带来的错综复杂的多重水的困境，难以为现代城市提供全面的水环境安全保障；“水脏”、“水少”、“水多”等问题突出的“病态”城市不仅不能让生活更美好，可能连城市的正常运转都难以为继。

因此，人们才提出了要建设低碳、生态、可持续的现代城市。

但是，靠什么来支撑低碳、生 31别策划和因地制宜的场地规划；⑨有助于从经济、环境和技术可行性方面对当前雨洪控制利用措施的适用性与合理选择方法方面展开讨论。

LID设计通常需要结合多种控制技术来综合处场地径流，主要分为保护性设计、渗透技术、径流存、径流输送技术、过滤技术、低影响景观等六部，具体情况见表1。

LID与BMPs体系的区别见表2. 低影响发展技术在美国已经有了很多成功的案例，其中比较著名的是马里兰州乔治王子县，华盛顿州西雅图市的自然排水系统规划(N a t u r a l Drainage System Program,NDS)，以及俄勒冈州的波特兰市。

3、SUDS体系概要英国在1999年5月更新的国家可持续发展战略和21世纪议程的背景下，为解决传统排水体制产生的多发洪涝、严重的污染和对环境破坏等问题，将长期的环境和社会因素纳入到排水体制及系统中，建立了可持续城市排水系统(Sustainable Urban Drainage Systems, SUDS)。

S U D S主要综合考虑城市环境中水质、水量和地表水舒适宜人的娱乐游憩价值。

显然，S U D S由传统的以“排放”为核心的排水系统上升到维持良性水循环高度的可持续排水系统，在设计时综合考虑径流的水质、水量、景观潜力和生态价值等;由原来只对城市排水设施的优化上升到对整个区域水系统态、可持续的现代城市呢？怎么才能不让这些好的思想流于形式、停留于概念呢？从水或雨水的角度，发达国家早在20世纪70年代就开始对城市雨水污染等问题开展研究，经过数十年研究和工程应用已形成系统的雨洪管理体系，代表性的有美国的最佳管理措施(B M Ps)和低影响开发(LID)、英国的可持续排水系统(SUDS)、澳大利亚的水敏感性城市设计(WSUD)、新西兰的低影响城市设计与开发(LIUDD)。