中交第一公路工程局有限公司
摘要：据报道2016年7月6日武汉遭特大暴雨导致城市内涝严重，大坝溃堤，损毁严重，2016年7月9日夜里河南新乡遭大暴雨导致超市被大水淹没，损失惨重，2016年7月19日山西太原、运城，河北邯郸遭强降雨导致城市看海景观；2016年7月20至21日首度北京遭暴雨袭击，导致航班延误或取消400余架次，火车及汽车站大面积旅客滞留，城市轨道及地面交通受到严重影响等等。几乎每年雨季各大中城市都会有大雨及暴雨出现，同时都会出现不同程度的内涝灾害，即便是新建城区也难以幸免。在城市飞速发展的今天，留给人们的是每遇到大雨、暴雨城市交通瘫痪，出行困难，满城看海。在人们积极抗洪、为天灾抱怨的同时应该反思一下我们在高速建城的过程中对于排水系统的设计、施工、验收等程序的把控，是不是需要将该项工程提到更高的层次去设计、施工及管理？2016年暴雨过后我们是不是应该为在暴雨中所付出的一切做点什么？或者，2017年又会是怎样的一个看海境况？作为工程界一个小职员的我，将本人的想法及建议措施汇总如下，望业界的大师们给予指点及参考。
关键词：城市内涝；排水系统；措施；雨水收集装置；雨水利用
1.城市内涝现状
近年来每当雨季，各大中小城市均有“城市看海”的相关报道。
2016年7月5日至6日武汉全城集水，城市道路瘫痪，堤坝守护者曾打出了“人在堤在”的辛酸口号。
同时2016年7月19日太原、邯郸同时遭遇暴雨袭击，损失惨重；本次暴雨几乎从南至北碾压而过，给生活在这些城市的人们带来了严重的经济损失，在生活和工作方面带来了诸多的困难与不便。
2. 出现城市内涝的原因分析
2.1极端天气原因
2.1.1 每年7月正是中国区域内的仲夏时节，气候多变，尤其长江中下游地区在此期间出现梅雨季节，梅雨雨量过大将导致暴雨出现，台风的影响等原因造成暴雨的形成。
2.2 大力发展城市建设的原因
2.2.1随着城市的大力建设，城区裸露的土地极具减少，地面渗透能力趋近于“0”；
2.2.2城区钢筋混凝土结构增多，吸水性能也趋于“0”；
2.2.3混凝土、泥清地面占据了90%或者以上的面积，渗透及吸水性能全无；
2.2.4即便是人行道或者停车场使用了透水砖或者嵌草砖铺设，但为了保证路面的平整、不沉降塌陷及整体的稳定性在验收的时候能顺利通过验收等，在施工中铺砖时下层都会铺一层水泥砂浆找平层，该层水泥砂浆将面砖与基础土面完全隔断，使得透水砖将不能透水，嵌草砖里种植的草不能正常生长，同样不能起到透水的作用；
2.2.5再说绿化带及小区的草坪等，这些区域大多都是在施工中当材料堆放区、办公区或者工人生活区使用的地方，而作为这些用途的场区，安全文明施工都要求进行场地硬化（也就是在这些场区内浇筑一定厚度的混凝土，一般为15cm左右，主要防止雨天进场道路泥泞，天气干燥时减少尘土污染等）。在绿化施工时这些场区已经被当临建设施使用完毕，绿化作业时按要求应将表面的混凝土结构全部清除并换填一定厚度的种植土，而大多在施工时为了方便施工，节约成本，仅将表面的混凝土进行破碎处理，之后用部分种植土进行覆盖即可。在他们的验收要求中，植物成活率是首要条件，施工过程经常被淡化。因此，就绿化区域来说，能够渗透水的就只有表面一定厚度的种植土层；
2.2.6 目前各大中城市地下轨道交通正大量建设中，地下交通主要从城市主干道下面通过，整个地下交通的建设完全依赖于钢筋混凝土结构的支撑，在地下形成一个几乎完全封闭的大管道，这就完全阻断了路面及绿化带的渗透能力。
2.3地下排水管道原因
2.3.1老城区地下排水管网布设缺陷或者不具有排水功能。中国乃历史悠久的文明古国，文明古都遍布各大城市，大多都在城市核心区，这些古城的周边便成了商业、旅游等的繁华区域，而这些繁华区域建设较早，由于当时的建设施工条件及技术的限制，对地下排水系统未能进行较完备的设计及施工。在施工技术较发达的今天，人们想着对老城区地下排水系统进行改造，但是古建筑的价值让政府难以开工，导致老城区地下排水系统仍处于不利状态。
2.3.2新建城区虽然按规范要求设计了相应的市政管网，但施工完成投入使用后会出现各种问题，导致管网不能起到相应的作用。如：管沟回填未压实，出现不均匀沉降后导致预埋管断裂；预埋管道的质量问题，由于上部荷载过大导致预埋管压碎断裂等造成管网失效。
2.3.3 人为及雨水带入泥沙等杂物堵塞下水管道的原因，该原因为最主要原因。城市排水管网建成后会在道路两侧(或者单侧）设置雨水井，上部用井盖或者水篦子（一种用钢材焊接的有一定孔洞的网片）进行遮盖，防止阻碍行人及车辆通行。前些年经常会听到井盖被盗的新闻报道，当井盖被盗后不但为行人车辆带来安全隐患，同时更大体积的杂物经刮风或者流水一起进入到雨水井内。下雨时地面的水会经水篦子流进雨水井内，再经排水管道排向预定的地方。然而，水篦子上的孔洞在排水的同时，其他垃圾等杂物（如，路面的泥沙、塑料垃圾等）也会一起进入到井内，或者，一些临近雨水井边的住户将一些生活垃圾等杂物直接倾倒于井内。当暴雨来临后路面形成集水，一般首要的抢救方法为：将雨水井盖打开使得路面集水流入雨水井的流量增加到最大，但路面的杂物垃圾会一起流入到雨水井内，如此长期积累会导致管网堵塞。
3.城市内涝的治理措施
3.1对于极端天气来临前做好相关预报，同时要求市民提前做好应对措施，避免事发时因惊慌乱了阵脚。
3.2对于城市建设造成原因，应充分考虑施工工艺，以此来改变原本可以透水的地面能达到透水的目的。以下施工工艺仅供参考：
3.2.1在增大绿化面积率的同时，对于人行道及停车场内的铺砖工艺做严格要求，在进行铺砖前做找平层时，其参入的水泥用量进行控制，要求其必须具有透水性能。或者在找平层中预留一定数量的透水孔，使得地面的水能顺利通过透水砖及下部的找平层到达土层中，再通过土层进行吸收及扩散。
3.2.2在小区公园绿化的施工过程中严格把控，要求施工单位必须将残留的混凝土结构物及混凝土垃圾全部清理后再进行换填，将土层的渗透阻碍物全部清除，使地面水能顺利的通过土层渗透到地下。
3.2.3对于地铁建设路段，是否考虑在道路中央分隔带的下部设置排水导管，且分段设置排水交汇点，在交汇点再通过导管排至预定的位置。
3.2.4排水管道的原因，首先严格控制施工过程，管道基础回填必须按要求夯实，管道质量得到保证后再进行安装，尤其对于排水管与通信电缆管道位置重合的部位需进行严格的承载力验算，避免上部荷载过大导致压坏。
3.2.5对于下水管道堵塞问题，首先应对附近的居民进行指导，严禁将生活垃圾倾倒于下水管道。对雨水篦子的选用，是否考虑选用孔洞尺寸小，且单个面积较大的（同时要求雨水井的尺寸相应增大，此时需要考虑水篦子的承载能力，是否满足人行及车辆通行的最大荷载），以此来减少垃圾杂物的进入同时又增加了雨水流入井内的流量。同时需要对雨水管道流量进行验算，在暴雨持续多长时间后下水管道还能有排泄的能力，即对管径做足够的要求。或者是否考虑将道路横坡低点设置于中央分隔带处，此处基本不用考虑车通过的荷载。
4.对于目前的现状进行整改增加措施之后，为了能取得更好的效果，笔者提出以下设计方案：
4.1雨水收集利用
4.1.1 当今新建城区的房屋在设计时都在屋面或者地下室设置有水箱间及水泵房，水箱间一般分配有生活用水及消防用水（高层建筑尤其明显）。是否考虑在水箱间增设马桶用水，目前已经有部分城市形成了马桶用水专用管道。将屋面收集的雨水进行集中储存，再分别输送到楼层用户作为冲洗马桶使用。或者将收集的雨水注入消防水池中作为消防使用。如此便对雨水进行了很好的利用，在能源消耗上有了节能体现。
具体方案为：实行此方案需做如下假设，a.屋面承载能力足够（即能承受一定体积的雨水的重量），b.屋面的防水性能足够，在短期存水时不会发生漏水及渗透现象。当下雨时并且此时需要利用雨水，将屋面的雨水排水管道口暂时隔断，让雨水在屋面暂时存储，当有一定储量时，利用水泵将雨水输送到相应的水箱以备利用。当雨水收集足够时将雨水排水管道打开进行外排。当遇到暴雨时，地下排水管道不能及时排水时，可以再次将屋面水引排到雨水存储池中（此处，需要设计有一定容量的存水池），以此减小排水系统的压力及地面的集水。
4.2 增大雨水收集的面积（主要针对平屋面）
4.2.1 对于一占地面积5000平方米的小区来说，一般屋面的面积不足50%，相对于整个小区的占地面积来说较小。为此，是否考虑增大屋面的面积，以此来增加雨水收集的面积。（假设某地日降水量为100mm的大暴雨，若现增加100平方米的屋面面积，则在24小时可以多收集约318.5立方的雨水）考虑方案：a.屋面设计为悬挑结构，将屋面挑檐进行悬挑设计，此处需要考虑到相应的成本费用问题，是否可以作为国家强制性规范来实施。b.在主体结构以外增设雨水收集装置。
如斜板安装大样图，斜板的外挑尺寸由实际需要进行安装，但必须经过相应的受力验算，保证斜板安装后能承受足够风雪荷载，以及斜板支架的刚度及稳定性。
构造原理及结构形式：如图，在楼板及女儿墙一定位置安装斜板收缩储存装置，当遇到大风等极端天气或者某段时间内收集的雨水足够使用时，则应将斜板收回到斜板储存装置内，防止被大风刮坏；斜板收缩储存装置与楼板及女儿墙的固定必须牢固，且应沿屋面一周安装形成一个封闭的外伸结构；为防止斜板与女儿墙接触部位因接触面积过小在外力作用下容易破坏，则应该在两者接触部位增加一柔性材料的支垫；为保证斜板外伸部分的稳定性，应在外伸的端部向内30cm左右设置一支撑架，支撑架必须在女儿墙或者外墙上通过焊接等方式固定，同时，该支撑架也可以做城市内广告牌。斜板板面增加其悬挑斜长的投影长度，利用这部分长度来增加接收屋面以外部分的雨水，雨水通过斜板汇集到屋面上，通过一定量的汇集后再将水转存的屋面水箱间、地下水泵房或者消防水池等进行储存，再经过简单处理后反送回到楼层用户进行使用。
4.2.2安装该雨水收集装置需要考虑的因素
4.2.2.1斜板材料的需用，需要有足够的强度，防止刮风、冰雹及暴雨对其破坏，且破坏后会形成高空坠落伤人事故；
4.2.2.2斜板外伸的尺寸应根据受力验算及实际需要进行设置；
4.2.2.3在斜板支架安装时应充分考虑在大风荷载的作用下不会被破坏。
4.2.3屋面收集雨水的意义
4.2.3.1 可以充分对雨水的利用，如：将收集的雨水用于马桶冲洗，用于消防用水，用于小区绿化浇灌等，以此减小城市自来水系统供给的压力，充分利用水源，节能环保。
4.2.3.2 可以将屋面的雨水很好的引流，通过屋面下水管道有组织的引流到地下排水管道中，不经过地面直接排入地下排水管道中，以至于不会散流到室外，暴雨时会增加室外道路的集水，对路面集水有了一定的控制作用。同时对地下排水管道因地面流水引进的杂物垃圾也有一定的减少。当对收集的雨水进行利用时，则会大大减轻地下排水管道的排量压力。
5.雨水收集装置的前景
随着世界气候的变化，在今后的一段时期中，强对流天气可能会时有发生，人们在为城市抗洪救灾的同时不得不考虑整治的办法。在整治办法中除了提前防范就只能对人们的生产生活的基础设施进行改进。目前新建的城区都有较为健全的排水系统，在这基础上只能对地上雨水进行有组织的汇集，在需要汇集的雨水中屋面收集的雨水也是很重要的一部分。为了更多的将雨水汇集，则雨水收集装置将是一个较好的设计方案。同时，将收集的雨水再加以利用，在节能减排方面就更显得优越。为此，笔者将以上城市内涝形成的原因分析及整治措施向业界人士提出，望能得到指点与支持。
论文作者:杨后国
论文发表刊物:《基层建设》2016年36期
论文发表时间:2017/3/29
标签：雨水论文; 屋面论文; 城市论文; 暴雨论文; 内涝论文; 透水论文; 地下论文; 《基层建设》2016年36期论文;