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摘要：近年来，随着科学技术的高速发展，人民的生活水平与生活质量日益提高，人民的活动对环境以及全球化的气候变化的影响也在增大。由于内涝问题日益严重，给人们带来了很大经济损失，逐渐进入人们的视野。因此本文基于海绵城市建设思路提出了城市内涝检测的运用以及相对有效的治理改进措施，希望可以为我国海绵城市建设的发展提供一些参考。
关键词：海绵城市;城市内涝;治理
Abstract： In recent years， with the rapid development of science and technology， people's living standards and quality of life have been improved day by day， and the impact of people's activities on the environment and global climate change has also increased. Due to the increasingly serious waterlogging problem， it has brought great economic losses to people and gradually entered people's field of vision. Therefore， this paper proposes the application of urban waterlogging detection and relatively effective improvement measures based on the idea of ??sponge city construction， hoping to provide some references for the development of sponge city construction in my country.
Keywords： sponge city; urban waterlogging; governance
1 引言
我國目前正处于不断发展的阶段，同时也是城市化建设不断推进以及深入的时期。伴随着城市化发展进程的不断推进，我国面临的水资源、水安全等问题日益显著。人们的生产生活以及不断变化的全球气候每时每刻都在影响着水循环要素的时空分布特征，使得城市的特大内涝灾害问题日益严重，而对于我国的城市内涝问题就需要结合我国的现状进行讨论，以促进城市内涝问题的解决。
2 我国城市内涝问题的现状及其影响
2.1 我国城市内涝问题的现状
我国水资源空间分布不均匀，大致体现在“南方水多北方水少”。水资源的时间分布也极其不均匀，我国的降水时间分配上呈现明显的雨热同期，夏秋多雨而春冬少雨。而且水资源量中有2/3左右是洪水径流量，形成江河的汛期洪水和非汛期洪水。其中最明显的表现是上海、广州、深圳、杭州、武汉、广西、重庆等地5到8月洪涝灾害频发。另外，人类活动对内涝问题的产生也有着巨大的影响。快速的城市化建设导致的下垫面变化、不透水水泥地面的增加也使得降雨难以渗入地面而集聚在不透水地面上，城市热岛效应以及区域性气候变化等多方面因素导致的城市强降雨频率上升，围湖造田使得水系结构简化以及湖泊沼泽化进程的加快使得调蓄能力弱化，结果是汇水加快以致内涝的发生。另外我国的水利工程是重地上而轻地下，基本上较大的水利工程都是经由地上调蓄洪水，而城市地下管道工程还远远赶不上我国如今的发展需求，其中还有一个重要原因是建设投入的不足，使得排水滞后而产生内涝。
2.2我国城市内涝问题的影响
城市内涝的影响是表现在多方面的。其对自然环境的影响是使得各种生物的栖息地变迁从而打破原有的生态平衡;其对城市经济的影响是城市内涝会淹没农田导致减产甚至无产，淹没房屋使得因地基积水而产生损坏以及财产进水导致直接经济损失;另外内涝还会破坏水电煤气，堵塞甚至使得交通系统瘫痪，影响居民正常生产生活而导致间接损失。据应急管理部通报，截止7.22日，6月1日主汛期以来，洪涝灾害造成江西、安徽、湖北、湖南等27省市区4552.3万人次受灾，142人死亡或失踪，3.5万间房屋倒塌，直接经济损失达1160.5亿元。其对水源也会产生一定的污染，供水设施和污水排放条件遭到不同程度的破坏，厕所、垃圾堆等被积水长时间浸泡后以及农药残留等都可以造成水源污染。
3基于SWMM的城市内涝监测技术
SWMM模型是美国环保局开发的降雨径流管理模型，可以对单场暴雨或连续降雨产生的暴雨径流进行动态分析，可以模拟城市降雨径流各个方面，包括地表径流、雨虹调蓄处理等等。主要原理是将研究区域划分为若干子汇水区、概化节点、排放口、管段，确定子汇水区后计算每一子汇水区坡度面积等。建立模型后模拟设计降雨下各子汇水区LID的排水效果，通过比较海绵措施对该区域产流和峰值流量以及径流控制的影响。
4 以海绵城市为核心的治理技术
4.1 何为海绵城市
所谓的海绵城市，即指的是城市能够像一块海绵一样，在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的弹性。在不需要水的时候蓄水，而在需要用水之时就可以对前期蓄积的水进行充分利用，故海绵城市也可以称为水弹性城市。建设海绵城市，就需要将城市中的若干土地通过吸水材料建设为吸水利用水的海绵体。通过修建滞留池、雨水箱以及下凹雨水花园等具体措施以缓解积水问题。
4.2 海绵城市的治理
对于海绵城市的治理可分为渗、滞、蓄、净、用、排六个方面。
第一是渗水。由于当前城市化进程的加快，越来越大范围的地面铺上了不透水的水泥沥青材料，再加上部分道路因年久失修导致的地面沉陷，雨水很难通过渗透作用进入地层被吸收掉，这就使得相当量的雨水滞留在地面上形成积水，若降雨时间长或者降雨强度大则容易形成大规模的积水，从而给城市运作带来很大的麻烦，另外由于地面铺设有大面积的混凝土，地面雨水只能通过下水管道排出，而大流量的雨水往往容易携带许多枯枝残叶以及各种垃圾，当排污口被这些杂物堵塞住，排放雨水的速度会大大降低，而导致积雨的增多。对于这个问题，我们认为较好的方案是通过模型预测以及实地勘察确认，找到最容易积雨的路面，因为那些路面大多由于长久失修导致地面沉陷的略微变形使得其比周围的混凝土低1到2厘米，在道路施工当中易于积水路面，因此可用透水混凝土替代不透水混凝土，而找到易于积水的路面并只将此处路面材料替换成为透水混凝土是为了保证经济效益最大化，因为透水混凝土相比不透水混凝土的材料费用会高出很多。而对于人行路道可以去除不透水混凝土的铺装并采用聚氨酯橡胶等材料来进行替换，就如同跑道材料相比混凝土来说一般透水效率要大大提高。而对于停车位的改造可以铺设植嵌草砖，如若只使用草坪停车的话会使得草坪长久承受重量导致不同程度的塌陷，而只使用不透水砖的话透水效率又极低，使用嵌草砖使得在满足承重和停车功能要求的同时可以大大加快雨水渗入地下的速度。 第二是滞水。通过微地形的调整，我们可以建设整体下凹的生态滞留池、人工湿地等，而生态滞留池在降雨产生时可以当作暂蓄雨水的地方，而滞留池并不只能作闲置用，还可以在滞留池上建设健身设施，在无雨期间为居民提供娱乐空地以避免土地浪费。此外人工湿地除了汇集雨水还承担着增加绿地面积、改善和美化生态环境的职责。当降雨发生时，由于微地形的调整，雨水会顺着我们预设的路径源源不断地汇集到生态滞留池、人工湿地等处，以避免雨水在人行道或交通道路上汇集，减少降雨对城市运作的影响。
第三、四是蓄水和净水。降雨过程产生的雨水如果短时间内大量累积会形成内涝从而产生很大的影响，而如此之大的水量如果想办法蓄起来就可以达到调蓄和错峰的效果。除了利用生态滞留池以及人工湿地等来蓄水，在一些没有条件建造生态滞留池的地方可以在透水路面下设置3层（基质层、过滤层、排水层）。其中雨水经由透水砖或透水混凝土进入基质层再透过土壤进行雨水的第一步过滤，而后经由过滤层进行更加深层的过滤。之后经过二次过滤的雨水进入排水层，并通过排水管网进入蓄水池。如果降雨量太大超过了地表渗流的速度，此时雨水则通过溢流式雨水口排入蓄渗设施，而超过了雨水蓄渗设施承载能力的雨水将流经排水管网再到蓄水池当中。
第五、六就是用水和排水了。每次降雨时通过各种方法收集的雨水经过土壤渗滤净化、人工湿地净化、生物处理多层净化、污水厂处理等一系列步骤，达到符合要求的水质后，可用作洗车用水、公园和小区浇灌用水、道路清洁用水等以最大化得利用这些雨水。另外部分城市由于降雨过多、过频繁，使得城市内涝极易发生，而如果生态滞留池以及蓄水池等都已经蓄满了承载能力内的水量，便不能承受更多的雨水而導致大量雨水依然滞留在地表导致内涝。故还应结合天气情况进行预测，在下次降水来临之前应通过地面排水与地下雨水管渠相结合的方式将超标的雨水排入河流和海洋中去，从而为下次降水提供足够的蓄水空间。
5 结语
随着城市现代化的建设以及人口的增多，城市内涝问题逐渐被人们所关注，经历过太多因为城市内涝导致灾害损失的教训，人民迫切希望城市内涝问题得到改善甚至解决，因此海绵城市概念被提出来，而海绵城市的建设和完善可以从根源上改善或解决城市内涝问题，让内涝的发生变少甚至消失，从而推动水弹性城市的建设，使城市既有“面子”，更有“里子”。
参考文献
[1]王瑜.基于Arc GIS的SWMM模型在海绵城市规划中的应用[J].城市道桥与防洪，2020（06）：242-245+251+28-29.
[2]戴立峰，陈雄志，金溪.基于SWMM模型的城市下穿隧道排水设计及校核[J].中国给水排水，2014，30（08）：45-48.
作者简介：
谢一铭：（1998.08—），男，汉族，宁夏省银川市，郑州市中原区郑州大学，水利水电工程专业，本科生
柴森友：（1998.11—），男，汉族，河南省郑州市，郑州市中原区郑州大学，环境工程专业，本科生
王俊洋：（2000.03—），男，汉族，湖南省衡阳市，郑州市中原区郑州大学，地理信息科学专业，本科生
张新宇：（1999.06—），男，汉族，河南省信阳市，郑州市中原区郑州大学，环境工程专业，本科生
（1.郑州大学水利科学与工程学院 河南 郑州 450001;2.郑州大学水利与环境国家级实验教学示范中心 河南 郑州 450001）
关键词：海绵城市;城市内涝;治理
Abstract： In recent years， with the rapid development of science and technology， people's living standards and quality of life have been improved day by day， and the impact of people's activities on the environment and global climate change has also increased. Due to the increasingly serious waterlogging problem， it has brought great economic losses to people and gradually entered people's field of vision. Therefore， this paper proposes the application of urban waterlogging detection and relatively effective improvement measures based on the idea of ??sponge city construction， hoping to provide some references for the development of sponge city construction in my country.
Keywords： sponge city; urban waterlogging; governance
1 引言
我國目前正处于不断发展的阶段，同时也是城市化建设不断推进以及深入的时期。伴随着城市化发展进程的不断推进，我国面临的水资源、水安全等问题日益显著。人们的生产生活以及不断变化的全球气候每时每刻都在影响着水循环要素的时空分布特征，使得城市的特大内涝灾害问题日益严重，而对于我国的城市内涝问题就需要结合我国的现状进行讨论，以促进城市内涝问题的解决。
2 我国城市内涝问题的现状及其影响
2.1 我国城市内涝问题的现状
我国水资源空间分布不均匀，大致体现在“南方水多北方水少”。水资源的时间分布也极其不均匀，我国的降水时间分配上呈现明显的雨热同期，夏秋多雨而春冬少雨。而且水资源量中有2/3左右是洪水径流量，形成江河的汛期洪水和非汛期洪水。其中最明显的表现是上海、广州、深圳、杭州、武汉、广西、重庆等地5到8月洪涝灾害频发。另外，人类活动对内涝问题的产生也有着巨大的影响。快速的城市化建设导致的下垫面变化、不透水水泥地面的增加也使得降雨难以渗入地面而集聚在不透水地面上，城市热岛效应以及区域性气候变化等多方面因素导致的城市强降雨频率上升，围湖造田使得水系结构简化以及湖泊沼泽化进程的加快使得调蓄能力弱化，结果是汇水加快以致内涝的发生。另外我国的水利工程是重地上而轻地下，基本上较大的水利工程都是经由地上调蓄洪水，而城市地下管道工程还远远赶不上我国如今的发展需求，其中还有一个重要原因是建设投入的不足，使得排水滞后而产生内涝。
2.2我国城市内涝问题的影响
城市内涝的影响是表现在多方面的。其对自然环境的影响是使得各种生物的栖息地变迁从而打破原有的生态平衡;其对城市经济的影响是城市内涝会淹没农田导致减产甚至无产，淹没房屋使得因地基积水而产生损坏以及财产进水导致直接经济损失;另外内涝还会破坏水电煤气，堵塞甚至使得交通系统瘫痪，影响居民正常生产生活而导致间接损失。据应急管理部通报，截止7.22日，6月1日主汛期以来，洪涝灾害造成江西、安徽、湖北、湖南等27省市区4552.3万人次受灾，142人死亡或失踪，3.5万间房屋倒塌，直接经济损失达1160.5亿元。其对水源也会产生一定的污染，供水设施和污水排放条件遭到不同程度的破坏，厕所、垃圾堆等被积水长时间浸泡后以及农药残留等都可以造成水源污染。
3基于SWMM的城市内涝监测技术
SWMM模型是美国环保局开发的降雨径流管理模型，可以对单场暴雨或连续降雨产生的暴雨径流进行动态分析，可以模拟城市降雨径流各个方面，包括地表径流、雨虹调蓄处理等等。主要原理是将研究区域划分为若干子汇水区、概化节点、排放口、管段，确定子汇水区后计算每一子汇水区坡度面积等。建立模型后模拟设计降雨下各子汇水区LID的排水效果，通过比较海绵措施对该区域产流和峰值流量以及径流控制的影响。
4 以海绵城市为核心的治理技术
4.1 何为海绵城市
所谓的海绵城市，即指的是城市能够像一块海绵一样，在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的弹性。在不需要水的时候蓄水，而在需要用水之时就可以对前期蓄积的水进行充分利用，故海绵城市也可以称为水弹性城市。建设海绵城市，就需要将城市中的若干土地通过吸水材料建设为吸水利用水的海绵体。通过修建滞留池、雨水箱以及下凹雨水花园等具体措施以缓解积水问题。
4.2 海绵城市的治理
对于海绵城市的治理可分为渗、滞、蓄、净、用、排六个方面。
第一是渗水。由于当前城市化进程的加快，越来越大范围的地面铺上了不透水的水泥沥青材料，再加上部分道路因年久失修导致的地面沉陷，雨水很难通过渗透作用进入地层被吸收掉，这就使得相当量的雨水滞留在地面上形成积水，若降雨时间长或者降雨强度大则容易形成大规模的积水，从而给城市运作带来很大的麻烦，另外由于地面铺设有大面积的混凝土，地面雨水只能通过下水管道排出，而大流量的雨水往往容易携带许多枯枝残叶以及各种垃圾，当排污口被这些杂物堵塞住，排放雨水的速度会大大降低，而导致积雨的增多。对于这个问题，我们认为较好的方案是通过模型预测以及实地勘察确认，找到最容易积雨的路面，因为那些路面大多由于长久失修导致地面沉陷的略微变形使得其比周围的混凝土低1到2厘米，在道路施工当中易于积水路面，因此可用透水混凝土替代不透水混凝土，而找到易于积水的路面并只将此处路面材料替换成为透水混凝土是为了保证经济效益最大化，因为透水混凝土相比不透水混凝土的材料费用会高出很多。而对于人行路道可以去除不透水混凝土的铺装并采用聚氨酯橡胶等材料来进行替换，就如同跑道材料相比混凝土来说一般透水效率要大大提高。而对于停车位的改造可以铺设植嵌草砖，如若只使用草坪停车的话会使得草坪长久承受重量导致不同程度的塌陷，而只使用不透水砖的话透水效率又极低，使用嵌草砖使得在满足承重和停车功能要求的同时可以大大加快雨水渗入地下的速度。 第二是滞水。通过微地形的调整，我们可以建设整体下凹的生态滞留池、人工湿地等，而生态滞留池在降雨产生时可以当作暂蓄雨水的地方，而滞留池并不只能作闲置用，还可以在滞留池上建设健身设施，在无雨期间为居民提供娱乐空地以避免土地浪费。此外人工湿地除了汇集雨水还承担着增加绿地面积、改善和美化生态环境的职责。当降雨发生时，由于微地形的调整，雨水会顺着我们预设的路径源源不断地汇集到生态滞留池、人工湿地等处，以避免雨水在人行道或交通道路上汇集，减少降雨对城市运作的影响。
第三、四是蓄水和净水。降雨过程产生的雨水如果短时间内大量累积会形成内涝从而产生很大的影响，而如此之大的水量如果想办法蓄起来就可以达到调蓄和错峰的效果。除了利用生态滞留池以及人工湿地等来蓄水，在一些没有条件建造生态滞留池的地方可以在透水路面下设置3层（基质层、过滤层、排水层）。其中雨水经由透水砖或透水混凝土进入基质层再透过土壤进行雨水的第一步过滤，而后经由过滤层进行更加深层的过滤。之后经过二次过滤的雨水进入排水层，并通过排水管网进入蓄水池。如果降雨量太大超过了地表渗流的速度，此时雨水则通过溢流式雨水口排入蓄渗设施，而超过了雨水蓄渗设施承载能力的雨水将流经排水管网再到蓄水池当中。
第五、六就是用水和排水了。每次降雨时通过各种方法收集的雨水经过土壤渗滤净化、人工湿地净化、生物处理多层净化、污水厂处理等一系列步骤，达到符合要求的水质后，可用作洗车用水、公园和小区浇灌用水、道路清洁用水等以最大化得利用这些雨水。另外部分城市由于降雨过多、过频繁，使得城市内涝极易发生，而如果生态滞留池以及蓄水池等都已经蓄满了承载能力内的水量，便不能承受更多的雨水而導致大量雨水依然滞留在地表导致内涝。故还应结合天气情况进行预测，在下次降水来临之前应通过地面排水与地下雨水管渠相结合的方式将超标的雨水排入河流和海洋中去，从而为下次降水提供足够的蓄水空间。
5 结语
随着城市现代化的建设以及人口的增多，城市内涝问题逐渐被人们所关注，经历过太多因为城市内涝导致灾害损失的教训，人民迫切希望城市内涝问题得到改善甚至解决，因此海绵城市概念被提出来，而海绵城市的建设和完善可以从根源上改善或解决城市内涝问题，让内涝的发生变少甚至消失，从而推动水弹性城市的建设，使城市既有“面子”，更有“里子”。
参考文献
[1]王瑜.基于Arc GIS的SWMM模型在海绵城市规划中的应用[J].城市道桥与防洪，2020（06）：242-245+251+28-29.
[2]戴立峰，陈雄志，金溪.基于SWMM模型的城市下穿隧道排水设计及校核[J].中国给水排水，2014，30（08）：45-48.
作者简介：
谢一铭：（1998.08—），男，汉族，宁夏省银川市，郑州市中原区郑州大学，水利水电工程专业，本科生
柴森友：（1998.11—），男，汉族，河南省郑州市，郑州市中原区郑州大学，环境工程专业，本科生
王俊洋：（2000.03—），男，汉族，湖南省衡阳市，郑州市中原区郑州大学，地理信息科学专业，本科生
张新宇：（1999.06—），男，汉族，河南省信阳市，郑州市中原区郑州大学，环境工程专业，本科生
（1.郑州大学水利科学与工程学院 河南 郑州 450001;2.郑州大学水利与环境国家级实验教学示范中心 河南 郑州 450001）