城市防洪排水能力是保障城市安全运行的重要屏障,直接关系到居民生命财产安全、城市经济发展与生态环境稳定。随着极端暴雨天气频发,部分城市因防洪排水能力不足导致内涝灾害频发,暴露出评估体系不完善、评估方法滞后等问题。科学评估城市防洪排水能力,需从 “防洪” 与 “排水” 两大维度出发,结合城市地形地貌、管网布局、气候特征等实际情况,构建多指标、多方法的评估体系,为能力提升与工程改造提供精准依据。本文将系统拆解城市防洪排水能力评估的核心逻辑,详细阐述评估指标、方法、流程及优化方向,助力城市构建更可靠的防洪排水安全网。
一、城市防洪排水能力评估的核心意义与基本原则
在极端天气常态化背景下,城市防洪排水能力评估的重要性日益凸显。从现实需求看,科学评估能精准识别城市防洪排水系统的薄弱环节,如管网过流能力不足的路段、防洪标准偏低的河道、易积水的低洼区域,为针对性改造提供数据支撑;从长远发展看,评估结果可指导城市规划建设,避免新建区域重蹈 “重开发、轻防洪” 的覆辙,确保城市发展与防洪排水能力相匹配;从风险防控看,通过评估可预判不同暴雨强度下的城市内涝风险,为应急预案制定、应急资源调配提供科学依据,降低灾害损失。
开展城市防洪排水能力评估需遵循三大基本原则,确保评估结果的科学性与实用性。一是系统性原则,防洪与排水是有机整体,评估需统筹考虑河道防洪、管网排水、调蓄设施、防洪堤等多个环节,避免 “单打独斗”;例如,若仅关注管网排水能力,忽视河道行洪能力不足的问题,暴雨时仍会因河道水位过高导致管网倒灌,引发内涝。二是因地制宜原则,不同城市的地形(平原、山地、滨海)、气候(多雨区、少雨区)、发展阶段(新建城区、老旧城区)差异显著,评估指标与标准需结合实际调整;如平原城市需重点评估管网坡度、调蓄容量,滨海城市还需考虑风暴潮与暴雨的叠加影响。三是动态性原则,城市防洪排水系统会随时间推移出现设施老化、管网淤积、城市开发导致的不透水面积增加等变化,评估需定期开展(通常每 3-5 年一次),及时更新数据与结论,避免 “一评定终身”。
二、城市防洪排水能力评估的核心指标体系
城市防洪排水能力评估需通过多维度指标量化系统性能,指标体系需涵盖 “防洪能力” 与 “排水能力” 两大板块,同时兼顾硬件设施与软件管理水平,形成全面且可操作的评估框架。
(一)防洪能力评估指标:抵御外洪与内涝的双重保障
防洪能力聚焦于城市抵御外部洪水(如河道洪水、山洪、风暴潮)与内部积水(内涝)的能力,核心指标包括防洪标准、河道行洪能力、防洪工程设施状况等。
防洪标准达标率是防洪能力的基础指标,指城市各区域(如中心城区、郊区、工业园区)实际防洪标准达到国家或地方规定标准的比例。我国根据城市重要性、人口规模将防洪标准分为不同等级,如直辖市、省会城市的防洪标准通常不低于 100 年一遇,地级市不低于 50 年一遇,县级市不低于 20 年一遇。评估时需对照标准,核查城市防洪堤、河道、水库等设施的设计防洪标准与实际达标情况;例如,某地级市防洪堤设计标准为 50 年一遇,但经检测部分堤段因沉降、裂缝导致实际防洪能力降至 30 年一遇,则该区域防洪标准达标率需相应下调。
河道行洪能力指数用于评估城市河道宣泄洪水的能力,通过计算河道实际过流能力与设计过流能力的比值得出。评估需重点关注河道断面尺寸(宽度、深度)、河床坡度、河道淤积情况、两岸建筑物侵占河道情况等因素;如某城市内河因长期淤积导致河床抬高 1.2 米,过流能力较设计值下降 40%,则河道行洪能力指数为 0.6,属于 “较弱” 等级。此外,还需评估河道与支流、水库的衔接能力,避免因支流来水过快、水库泄洪调度不当导致主河道行洪压力骤增。
防洪工程设施完好率反映防洪硬件设施的运行状态,涵盖防洪堤、水闸、排涝泵站、山洪沟等设施。评估指标包括设施老化程度(使用年限超过设计寿命的比例)、破损率(如防洪堤裂缝长度、水闸闸门损坏数量)、正常运行率(排涝泵站在降雨时能正常启动的比例);例如,某城市有 20 座排涝泵站,其中 5 座因电机老化、设备故障无法正常启动,则防洪工程设施完好率为 75%。对于滨海城市,还需增加 “海堤防风暴潮能力” 指标,评估海堤高度、结构强度对风暴潮的抵御能力,避免海水倒灌加剧内涝。
(二)排水能力评估指标:管网与调蓄系统的协同效能
排水能力聚焦于城市雨水管网、调蓄设施将雨水快速排出或储存的能力,核心指标围绕管网性能、调蓄能力、积水状况展开,直接反映城市应对暴雨的 “排涝效率”。
管网过流能力达标率是排水能力的核心指标,指雨水管网实际过流能力达到设计标准的比例,设计标准通常以 “重现期” 表示(如 1 年一遇、3 年一遇、5 年一遇),即管网能应对对应重现期下的暴雨强度。评估时需通过水力计算软件(如 SWMM、InfoWorks ICM)模拟不同重现期暴雨下的管网运行状态,统计过流能力不足的管段长度占比;例如,在 3 年一遇暴雨模拟中,某城区有 15% 的管网管段出现满管、溢流,说明该区域管网过流能力达标率为 85%。需注意的是,老旧城区常因管网管径偏小(如早期建设的 Φ300mm 管道)、管道淤积(淤泥厚度超过管径 1/5)导致过流能力下降,评估时需结合实地检测数据修正计算结果。
调蓄设施有效容量利用率评估城市雨水调蓄系统(如蓄水池、人工湖、绿色屋顶、透水铺装)的实际效用,计算调蓄设施实际可利用容量与设计总容量的比值。调蓄设施能在暴雨时暂存雨水,缓解管网排水压力,其利用率高低直接影响排水效率;例如,某城市新建的雨水调蓄池设计容量为 10 万立方米,但因日常维护不当导致池底淤积、进水口堵塞,实际可利用容量仅为 6 万立方米,利用率则为 60%。评估时还需关注调蓄设施的分布合理性,若调蓄设施集中在地势较高区域,无法覆盖低洼积水区,即使容量充足,也难以发挥作用。
内涝风险发生率是排水能力的 “结果导向” 指标,通过统计一定时期内(如近 5 年)城市发生内涝的次数、影响范围、持续时间评估实际排水效果。具体可细化为三个子指标:一是内涝频次,即年均发生内涝的次数(如某城市近 5 年年均内涝 3 次);二是内涝影响面积占比,即内涝区域面积占城市建成区面积的比例(如某老城区内涝影响面积占比达 20%);三是内涝持续时间,即单次内涝从发生到积水消退的平均时长(如某路段内涝平均持续 4 小时)。内涝风险发生率越高,说明城市排水能力越弱,需优先开展改造。
(三)管理能力评估指标:保障系统高效运行的 “软实力”
除硬件设施外,城市防洪排水的管理能力也是评估的重要组成部分,直接影响设施效能的发挥,核心指标包括应急预案完善度、监测预警能力、日常维护水平等。
应急预案可操作性评估城市防洪排水应急预案的实用性,重点关注预案是否明确部门职责(如应急管理、水务、城管、交通等部门的分工)、应急响应流程(如不同暴雨预警级别下的启动条件、处置措施)、应急资源调配方案(如抽水泵、救生设备、临时避难所的分布);例如,某城市应急预案虽明确了部门职责,但未制定具体的积水点抽排方案,导致暴雨时各部门协同混乱,应急预案可操作性评估为 “较差”。
监测预警准确率反映城市对暴雨、内涝的预判与感知能力,评估指标包括气象预警准确率(如暴雨预警与实际降雨强度的吻合度)、内涝监测覆盖率(如积水监测点覆盖易积水区域的比例)、预警提前时长(如能提前几小时发布内涝预警);例如,某城市在易积水路段安装了 50 个积水监测仪,覆盖 80% 的高风险区域,气象预警准确率达 90%,能提前 3 小时发布内涝预警,监测预警准确率评估为 “优秀”。
设施日常维护频次评估城市对防洪排水设施的养护水平,包括管网清淤频次(如每年清淤次数、清淤管段比例)、防洪工程巡检频次(如防洪堤每月巡检次数、水闸季度检修次数)、调蓄设施清理频次(如雨水花园每年植被修剪、淤泥清理次数);例如,某城市雨水管网年均清淤 1 次,清淤管段比例仅为 60%,导致管道淤积严重,设施日常维护频次评估为 “不足”。
三、城市防洪排水能力评估的常用方法与实践流程
科学的评估方法是确保评估结果可靠的关键,常用方法包括实地检测法、数值模拟法、综合指数法等,需根据评估需求与数据条件选择合适的方法组合。同时,评估需遵循规范的流程,从数据收集到结果应用形成闭环,确保评估落地见效。
(一)三大核心评估方法:从实地检测到模拟分析
实地检测法是获取设施实际状态的基础方法,通过现场勘查、设备检测掌握防洪排水系统的真实情况,适用于管网淤积、防洪堤破损、调蓄设施堵塞等硬件问题的评估。具体手段包括:采用 CCTV 管道检测机器人探查管网内部淤积、破损情况;使用超声波测厚仪检测防洪堤混凝土厚度与裂缝宽度;通过水位计、流量计实地测量调蓄设施的进水速度与容量;对易积水区域开展雨后积水深度、消退时间的现场记录。例如,某城市通过 CCTV 检测发现,老城区 30% 的雨水管网存在严重淤积(淤泥厚度超过管径 1/3),20% 的管段有破损渗漏问题,为后续管网清淤与修复提供了精准定位。实地检测法的优势是数据真实可靠,缺点是覆盖范围有限、耗时耗力,通常需结合其他方法使用。
数值模拟法是评估系统整体性能的核心方法,通过构建数学模型模拟不同暴雨情景下城市防洪排水系统的运行状态,预测内涝风险、管网溢流情况,适用于宏观层面的能力评估与方案优化。目前主流的模拟软件包括 SWMM(暴雨管理模型)、InfoWorks ICM(综合城市排水模型)、MIKE URBAN(城市水文水力模型)等,建模时需输入基础数据(如地形高程、管网拓扑结构、土地利用类型、暴雨强度公式),设置不同重现期暴雨情景(如 1 年一遇、3 年一遇、10 年一遇),模拟输出管网过流能力、积水深度、积水范围等结果。例如,某省会城市利用 SWMM 模型模拟发现,在 5 年一遇暴雨下,中心城区有 12 处低洼区域积水深度超过 750px,主要原因是周边管网管径偏小(Φ400mm)与调蓄设施不足,据此制定了 “管网扩容 + 新建调蓄池” 的改造方案。数值模拟法的优势是能快速模拟多种情景、覆盖范围广,缺点是对基础数据精度要求高(如管网数据缺失会导致模拟误差增大),需专业技术人员操作。
综合指数法是量化评估结果的常用方法,通过对各评估指标赋予权重,计算综合评估指数,实现城市防洪排水能力的等级划分(如优秀、良好、一般、较差),便于直观对比与决策。权重确定可采用德尔菲法(邀请水务、规划、应急领域专家打分)与层次分析法(通过指标间重要性比较计算权重)结合的方式,确保权重合理;例如,对防洪标准达标率、管网过流能力达标率等核心指标赋予较高权重(如 0.2-0.3),对日常维护频次等辅助指标赋予较低权重(如 0.05-0.1)。计算综合指数后,根据预设阈值划分等级,如综合指数≥85 分为 “优秀”,70-84 分为 “良好”,55-69 分为 “一般”,<55 分为 “较差”。某地级市通过综合指数法评估,综合得分为 62 分,处于 “一般” 等级,其中管网过流能力达标率(58 分)与内涝风险发生率(55 分)得分较低,明确了后续改造重点。
(二)城市防洪排水能力评估的规范流程
完整的城市防洪排水能力评估需遵循 “数据收集 - 现状分析 - 指标计算 - 问题诊断 - 方案建议” 的闭环流程,确保评估工作有序推进,结果落地可行。
第一步:基础数据收集与整理,这是评估的前提,需收集四类核心数据:一是地理与规划数据,包括城市地形图(1:500 或 1:1000 精度)、土地利用规划图、排水管网系统图、防洪工程布局图,明确评估范围与设施分布;二是设施参数数据,包括雨水管网的管径、长度、坡度、设计重现期,防洪堤的高度、长度、设计防洪标准,调蓄设施的容量、位置、运行方式,需通过查阅设计图纸、实地检测补充完善;三是气象水文数据,包括近 30 年的降雨数据(如最大日降雨量、不同重现期暴雨强度)、河道水文数据(如多年平均流量、洪峰流量),滨海城市还需收集风暴潮数据;四是运行管理数据,包括近 5 年的内涝记录、设施维护记录、应急预案文本、监测预警系统运行数据。数据收集需确保真实性与完整性,对缺失数据可采用插值法、类比法补充,对错误数据(如管网管径记录与实地不符)需及时修正。
第二步:现状分析与问题梳理,基于收集的数据,从防洪、排水、管理三个维度分析城市防洪排水系统的现状。防洪方面,重点分析河道行洪是否畅通、防洪堤是否存在安全隐患、防洪标准是否达标;排水方面,通过实地检测与模拟分析,识别管网过流能力不足的管段、调蓄设施利用率低的区域、易积水的低洼地段;管理方面,评估应急预案是否完善、监测预警是否及时、日常维护是否到位。例如,某城市通过现状分析发现,老城区存在三大问题:一是 80% 的雨水管网为 20 世纪 90 年代建设,管径偏小且淤积严重;二是河道两岸有 12 处违章建筑侵占行洪断面;三是内涝监测点仅覆盖 30% 的高风险区域,预警提前时长不足 1 小时。
第三步:指标计算与综合评估,采用前文所述的指标体系与方法,逐一计算防洪标准达标率、管网过流能力达标率、综合评估指数等指标,划分城市防洪排水能力等级。计算过程中需注意数据的准确性与方法的适用性,如采用数值模拟法时需校准模型(用历史降雨与内涝数据验证模型,确保模拟结果与实际一致);采用综合指数法时需多次征求专家意见,确保权重合理。评估完成后,形成评估报告,明确城市防洪排水能力的整体水平、优势领域与薄弱环节,例如,某城市综合评估指数为 78 分,等级为 “良好”,优势是防洪堤达标率高(90%),薄弱环节是管网过流能力不足(达标率仅 70%)与内涝风险较高(年均内涝 2 次)。
第四步:问题诊断与方案建议,针对评估发现的薄弱环节,深入分析问题成因,提出针对性的优化建议。成因分析需结合城市实际,避免 “一刀切”,例如,管网过流能力不足可能由管径偏小、淤积、地形平坦导致流速慢等多种原因造成,需逐一排查;方案建议需兼顾短期应急与长期规划,短期可通过管网清淤、增设临时抽水泵站缓解内涝,长期需推进管网扩容、调蓄设施建设、防洪工程改造。例如,针对某老城区管网问题,评估报告提出三项建议:短期内每年开展 2 次管网清淤,清除淤积物;中期内对 50% 的老旧管网进行扩容改造,将管径从 Φ300mm 提升至 Φ600mm;长期内结合城市更新,建设海绵设施(如雨水花园、透水铺装),提升雨水下渗率。
四、城市防洪排水能力评估的优化方向与未来趋势
随着城市发展与技术进步,城市防洪排水能力评估需不断升级,适应新需求、新挑战。从技术层面看,智慧化评估工具将成为主流,未来可融合物联网(IoT)、大数据、人工智能(AI)技术,构建 “实时监测 - 动态模拟 - 智能评估” 的一体化系统:通过分布在管网、河道、路面的传感器实时采集流量、水位、积水深度数据;利用 AI 算法优化数值模拟模型,提高模拟精度与速度;基于实时数据与模拟结果,动态更新评估结论,及时发现设施性能下降、内涝风险上升等问题,实现 “被动评估” 向 “主动预警” 转变。例如,某试点城市已建成智慧评估系统,通过 AI 模型可在 10 分钟内完成全市 3 年一遇暴雨的模拟评估,较传统方法效率提升 10 倍。
从评估维度看,生态化指标将逐步纳入评估体系。传统评估多聚焦 “排” 与 “挡” 的硬能力,忽视防洪排水工程对生态环境的影响,未来评估需新增生态友好性指标,实现 “安全” 与 “生态” 的平衡。例如,在河道防洪能力评估中,需增加 “河道生态基流保障率” 指标,评估河道行洪时是否预留足够生态用水,避免因过度截流导致河道干涸、水生生物死亡;在排水设施评估中,新增 “海绵设施生态效益指数”,通过监测透水铺装的下渗率、雨水花园的污染物去除率,评估其对城市水循环、生态环境的改善作用。某生态城市在评估中引入 “防洪排水生态影响系数”,将河道硬化率、生物多样性变化等因素纳入计算,若防洪工程导致河道硬化率超过 50%、生物多样性下降 10%,则综合评估指数下调 10 分,倒逼工程建设兼顾生态保护。
从评估主体看,多元化参与机制将逐步完善。传统评估多由政府部门或专业机构主导,公众、企业等主体参与度低,导致评估结果可能与实际需求脱节。未来需构建 “政府主导、专业机构支撑、公众参与、企业协同” 的评估模式:政府负责制定评估标准、统筹评估工作;专业机构提供技术支持,开展实地检测与模拟分析;公众通过线上平台(如评估意见征集 APP)、线下座谈会等方式,反馈日常感受到的内涝问题、设施缺陷(如某路段频繁积水但未被评估识别);企业(如排水设施运营企业)提供设施运行数据,协助评估设施实际性能。例如,某城市在评估中引入 “公众满意度调查” 指标,通过问卷调查收集居民对防洪排水效果的评价,若满意度低于 60%,则需重新核查评估结果,补充薄弱环节改造建议,确保评估更贴合民生需求。
从评估成果应用看,与城市规划深度融合将成为趋势。传统评估成果多停留在 “问题报告” 层面,未充分指导城市规划与工程建设,未来需推动评估成果转化为规划约束条件与工程改造依据。例如,将评估确定的 “高风险内涝区” 纳入城市规划 “禁建区” 或 “限建区”,禁止在该区域建设地下室、低洼地带建筑;将 “管网过流能力不足的路段” 作为城市更新的优先改造区域,在道路翻新时同步实施管网扩容;将 “调蓄设施缺口” 转化为土地规划指标,在新建居住区、公园时预留调蓄设施建设空间。某省会城市将防洪排水能力评估结果纳入 “城市总体规划修编”,明确规定新建城区调蓄设施容量需达到总降雨量的 20% 以上,老城区更新时管网改造覆盖率需达到 80% 以上,实现评估与规划的 “无缝衔接”。
五、结语
城市防洪排水能力评估是保障城市安全、提升治理水平的关键环节,其核心价值不仅在于 “发现问题”,更在于 “解决问题” 与 “防范风险”。随着极端天气常态化、城市发展精细化,评估工作需不断创新:在指标体系上,兼顾安全、效率与生态,构建更全面的评估框架;在技术方法上,融合智慧化工具,实现动态评估与主动预警;在参与主体上,推动多元协同,让评估更贴合实际需求;在成果应用上,深度对接城市规划,将评估结论转化为实实在在的治理成效。
未来,科学的防洪排水能力评估将成为城市 “韧性建设” 的重要支撑,帮助城市在应对暴雨灾害时既 “守得住安全”,又 “护得住生态”,既 “排得走雨水”,又 “留得住民生”,最终构建起 “小雨不积水、大雨不内涝、生态不破坏、民生有保障” 的城市防洪排水安全体系,为城市高质量发展筑牢安全屏障。