城區(qū)丘陵地段內(nèi)澇成因分析范文
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《四川建筑雜志》2014年第四期
1.1自然因素
1.1.1雨島效應(yīng)引發(fā)強(qiáng)降雨南京屬亞熱帶季風(fēng)氣候，雨量充沛。隨著城市化進(jìn)程大規(guī)模推進(jìn)，城市人口工業(yè)集中，汽車保有量劇增，鋼筋混凝土覆蓋面增大，城市生態(tài)環(huán)境被改變，城市“雨島效應(yīng)”作用突出［6］，導(dǎo)致城市上方空氣結(jié)層不穩(wěn)定，延長了降雨時間，增大了降雨強(qiáng)度，特別是在6月、7月往往容易出現(xiàn)極端暴雨天氣。據(jù)中國統(tǒng)計年鑒記載，南京從2000年至2012年6月、7月降水量隨著年代有微弱的增加趨勢，尤其是近5年7月份降雨量相比之前明顯增加。
1.1.2特殊地形地勢的影響加速水流匯集山洪災(zāi)害易發(fā)地區(qū)的地形往往山高、坡陡、谷深，切割深度大，其地質(zhì)大部分是滲透強(qiáng)度不大的土壤，極有利于強(qiáng)降雨后地表徑流迅速匯集，一遇到較強(qiáng)的地表徑流沖擊時，從而形成山洪災(zāi)害。鎖金村片區(qū)地處主城區(qū)東北部，位于紫金山北麓，西鄰玄武湖。地形上以紫金山為高點，玄武湖為低點。地塊整體走勢順應(yīng)紫金山的山脈走向。板倉街西北側(cè)地勢較為平坦，沒有復(fù)雜的地形起伏;板倉街東南側(cè)地勢較陡，且有相對復(fù)雜的地形起伏。其中，主要有三條垂直地塊的谷溝。強(qiáng)降雨發(fā)生時，山上的水快速匯集并流向山腳，由于排水能力較弱，山上的水不能完全通過排洪渠道排入就近的水體———玄武湖，山洪繼續(xù)流向地勢低的地方，最終作為客水進(jìn)入城市。城區(qū)排水管徑是根據(jù)地表徑流來計算的，很多沒有考慮客水的流入，其排水能力不能承受客水的侵入，因而造成了城市內(nèi)澇。
1.2城市規(guī)劃建設(shè)失誤導(dǎo)致內(nèi)澇加劇
1.2.1用地選址不當(dāng)導(dǎo)致建設(shè)區(qū)位于內(nèi)澇高風(fēng)險區(qū)南京大規(guī)模的城市開發(fā)建設(shè)，也是內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)的重要誘因。改革開放以來，當(dāng)南京市老城區(qū)的用地?zé)o法滿足其日益增長的用地需求時，便開始向四周快速擴(kuò)張，環(huán)紫金山地區(qū)也基本上都變成了城市建設(shè)用地［7］。鎖金村位于紫金山的北麓，處于山洪內(nèi)澇高風(fēng)險區(qū)。雨量較大時，已有的排洪管道不能完全接納山洪，地面徑流過大，部分直接沿著坡地沖到山腳，進(jìn)入城市建成區(qū)，從而造成內(nèi)澇。
1.2.2城市用地權(quán)屬變更導(dǎo)致排水路徑改變由于用地權(quán)屬的變更，原來所屬權(quán)相同的一個大地塊被分割成幾塊所屬權(quán)不同的小地塊，各地塊的業(yè)主單位為了自己的利益，未能協(xié)調(diào)處理整體的排水問題，導(dǎo)致了部分地塊受山洪影響嚴(yán)重。例如，鎖金村片區(qū)原南京電影機(jī)械廠地塊，隨著電影機(jī)械廠的遷址，原工廠地塊被賣給了南京鴻興達(dá)房地產(chǎn)開發(fā)有限公司、南京新麗都房地產(chǎn)開發(fā)有限公司和南京順天實業(yè)集團(tuán)有限公司三家開發(fā)商，分別建設(shè)了紫鑫城小區(qū)、南京新世界花園和世界之窗產(chǎn)業(yè)園。這一系列用地權(quán)屬變更造成了紫鑫城小區(qū)逢暴雨必澇的現(xiàn)狀，其內(nèi)澇形成過程如下:2006年之前，大雨引起的山洪都是從紫鑫城和產(chǎn)業(yè)園南面的空地排出的，因此未受到山洪的嚴(yán)重影響。到2006年，新麗都房地產(chǎn)開發(fā)有限公司在此空地上建造新世界花園，為了防止小區(qū)內(nèi)部受到山洪侵襲，在小區(qū)四周筑起圍墻，致使原有的排水路徑被截斷。由于圍墻的阻截，從紫金山傾瀉而下的山洪無處可泄，最終對圍墻形成強(qiáng)大的壓力，導(dǎo)致流水路徑再次被迫改變。一到雨季，洪水無法從原路徑排除，便直接沖向產(chǎn)業(yè)園。由于產(chǎn)業(yè)園與紫鑫城之間有圍墻隔斷，雨水無法順著重力作用往下流便積聚在圍墻邊，到一定程度便沖垮了圍墻。2011年時就發(fā)生過圍墻被沖垮事件。順天集團(tuán)為了防止這類事情再發(fā)生，便在產(chǎn)業(yè)園新砌的墻上留了一個泄水口，以便山洪快速排出。此后山洪便被直接排入紫鑫城小區(qū)，于是，紫鑫城從2011年之后便成了此區(qū)域內(nèi)澇最嚴(yán)重的地塊。原本產(chǎn)業(yè)園的排水管道經(jīng)由空地下方的泄洪通道排出，由于新世界花園的建造，此排洪通道被切斷，產(chǎn)業(yè)園的排水管道只能改接到紫鑫城下的排水管道排出，排水系統(tǒng)的整體性被破壞。紫鑫城的地下排水管道原本主要用于小區(qū)排水，管道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低，管徑較細(xì);產(chǎn)業(yè)園的地下管道主要適用于工業(yè)排水和泄洪通道，其排水標(biāo)準(zhǔn)較高，管徑較粗。改建之后，暴雨發(fā)生時，紫鑫城下方的排水管壓力明顯增大，無法及時將雨水排除，最終導(dǎo)致小區(qū)的內(nèi)澇災(zāi)害。由此可見，用地權(quán)屬變更之后，相關(guān)管理部門未能協(xié)調(diào)好各地塊關(guān)系，開發(fā)商為了自己的利益，不惜將山洪引入其他地塊以免除本地水患，紫鑫城最后成為了這場權(quán)益之戰(zhàn)的犧牲品。
1.2.3建筑與道路布局影響山洪流速建筑與道路布局對內(nèi)澇的形成也具有一定的影響，這主要體現(xiàn)在山洪流速上。建筑與道路的布局，很大程度上決定了山洪的流徑，因此也就決定了山洪的流速。道路及兩側(cè)建筑形成的“線性”空間，對山洪的流向有強(qiáng)烈的引導(dǎo)作用，這時它們的組合就相當(dāng)于一個“排水渠”。這就出現(xiàn)了兩種極限情況的“排水渠”，一是道路垂直等高線布置，二是道路沿著等高線布置。在理想條件下，前者地面徑流流速最快，后者地面徑流流速最慢。一方面，丘陵地區(qū)的地面徑流速度決定了雨水在坡地上的停留時間，進(jìn)而影響了坡地排水系統(tǒng)的雨水接納量。因此在整個丘陵地段中，坡地排水系統(tǒng)若能在保證安全的前提下盡可能減緩地表徑流速度，就可以為下游低洼地區(qū)延長雨水匯入主管網(wǎng)的時間，分擔(dān)巨大的排水壓力。通過道路走向與建筑的合理布局，可大大緩解內(nèi)澇情況。建筑與道路的布局方式在一定程度上決定了地面徑流的流速，是內(nèi)澇形成的重要影響因素。鎖金村片區(qū)內(nèi)澇頻發(fā)的部分原因就在于不能合理處理二者的關(guān)系。因此，丘陵地段在城市建設(shè)過程中應(yīng)充分考慮道路與等高線的處理方式，并適當(dāng)通過建筑布局控制地面徑流流向與流速，以達(dá)到防治內(nèi)澇災(zāi)害的目的。
1.3城市排水系統(tǒng)方面
城市排水系統(tǒng)從雨水降落之后開始執(zhí)行其排水職能。地表作為第一受納方，是排水系統(tǒng)的源頭端;排水管網(wǎng)及排洪溝渠作為收集、輸送雨水、污水的設(shè)施，是城市排水系統(tǒng)的過程端;而雨水經(jīng)由管網(wǎng)輸送最終到達(dá)的受納水體作為城市排水系統(tǒng)的末端。
1.3.1源頭端城市用地的增加必然帶來大量的硬質(zhì)地面鋪裝，而硬化的地表及建筑屋面的增加，阻礙了水循環(huán)系統(tǒng)的蒸發(fā)和下滲過程，使得大量降水形成的地面徑流只有通過地下管道排除［8］。同時，城市被大量鋼筋混凝土覆蓋所帶來的雨島效應(yīng)，導(dǎo)致暴雨等極端天氣的頻繁發(fā)生，大大增加了地表徑流。地表作為城市排水的源頭端，其接納能力在此過程中受到阻礙，過大的地表徑流滯留地面，最終導(dǎo)致內(nèi)澇的形成。
1.3.2過程端(1)雨水管網(wǎng)排水標(biāo)準(zhǔn)偏低。在城市大跨度發(fā)展，城市區(qū)域快速擴(kuò)大，“重地表、輕地下”的思想觀念，使得決策者把投資的絕大部分用于地上設(shè)施的建設(shè)，而很少部分用于配套的地下管網(wǎng)的建設(shè)［9］。在實際工程建設(shè)過程中，大部分城市為了節(jié)約資金，普遍采取標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的下限、甚至低于最低設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。我國很多城市排水系統(tǒng)建設(shè)的設(shè)計暴雨重現(xiàn)期小于1年，老城區(qū)的重點區(qū)域甚至比規(guī)范規(guī)定的下限還要低。南京城市排水系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低下，僅抵御1年1遇暴雨。相比之下，歐洲、美國、加拿大和澳大利亞等地通過雙排水系統(tǒng)，可以較好地解決城市排水與內(nèi)澇問題，其常見降雨的城市小排水系統(tǒng)(管道排水系統(tǒng))的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)一般為2～10年一遇，以5年最為常見。以解決內(nèi)澇為目標(biāo)的大排水系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)一般為50～100年一遇，以100年最為常見。(2)排水設(shè)施運行管理不健全導(dǎo)致排水不暢。排水系統(tǒng)在建成后，仍然需要得到足夠的重視與維護(hù)管理［10］。有些排水設(shè)施原本擁有足夠強(qiáng)的排水能力，但由于后期維護(hù)管理不善，從而形成了城市局部性內(nèi)澇。以鎖金村片區(qū)為例，由于排水設(shè)施的管理維護(hù)不善而導(dǎo)致內(nèi)澇主要由兩種情況。第一種是河道行洪斷面變更。紫金山腳一條排洪溝，其行洪斷面隨著城市建設(shè)，被部分填埋，行洪斷面的縮窄，溝渠變淺，導(dǎo)致排水能力大大減弱，禁不起暴雨的考驗，致使板倉村小區(qū)內(nèi)澇。第二種是排水管道堵塞。由于紫金山山洪中含有的大量樹葉、泥土，極易對排水管道造成堵塞。再加上部分居民的不文明行為，垃圾的隨意傾倒，也加重了管道負(fù)擔(dān)，當(dāng)未能得到及時清淤時，暴雨侵襲，管道卻不暢，排水路徑受阻，內(nèi)澇隨之形成［11］。
1.3.3末端解放前，南京城內(nèi)水網(wǎng)密布，城塘相依，1950年代市區(qū)仍有大小湖泊、水塘300余個，對蓄積雨水和補(bǔ)充地下水起到巨大作用。到1990年代末只剩下幾個公園中的湖泊，眾多的池塘、小湖全部填為不滲水地面［12］。被填埋的河流20條，全長超過15km，池塘被填埋的更是不計其數(shù)。上新河、清溪河、進(jìn)香河、紫金山溝、九華山溝和城南的內(nèi)秦淮河北段等均被填埋或覆蓋，就連一些行洪河道，如鼓樓的內(nèi)金川河等也被填掉修路、蓋樓或建綠地。被填埋前的敞口河道，收水迅速，通過水網(wǎng)體系將雨水帶出主城。然而近年來伴隨著城市化的快速發(fā)展，城市擴(kuò)張使得原本具有自然蓄水調(diào)洪錯峰功能的洼塘、湖泊、河流、水庫等被人為地填埋覆蓋或是遭到污染破壞，降低了城市對雨水的調(diào)蓄分流功能，同時打破了原有的城市自然排水系統(tǒng)。鎖金村片區(qū)的天然調(diào)蓄水體主要是紫金山溝，匯水范圍東至紫金山水庫到蔣王廟一線，經(jīng)板倉街北緣至鎖金六村，匯水面積300ha左右，經(jīng)情侶園匯至玄武湖。然而近年來流經(jīng)居民小區(qū)和單位的污水溝已有部分被覆蓋，地表水面率的減少，導(dǎo)致其對雨水調(diào)蓄能力不足，成為了鎖金村片區(qū)內(nèi)澇形成的重要原因之一。
2結(jié)束語
本次調(diào)查選取南京紫金山周邊典型易澇點———鎖金村片區(qū)，從自然因素、城市規(guī)劃以及排水設(shè)施系統(tǒng)三個方面，調(diào)查分析地塊發(fā)生山洪內(nèi)澇的情況及現(xiàn)有問題，總結(jié)了城市發(fā)展用地選址、用地權(quán)屬變更、建筑和道路布局、城市排水系統(tǒng)等方面對內(nèi)澇形成的影響。筆者認(rèn)為，在未來的治理過程中，需要通過改善城市蓄水、排水、滯水系統(tǒng)，建設(shè)綠色屋頂，鋪設(shè)滲水磚，安置雨洪公園，治理河道等多方面提升，才能有效改善城市內(nèi)澇情況。
作者：王江波吳麗萍張茜王婕張宇杰茍愛萍單位：南京工業(yè)大學(xué)城市規(guī)劃系上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院園林系