城区排涝与管网排水问题初步探讨

城区排涝与管网排水问题初步探讨城区排涝体系与市政管网排水系统是城市水安全保障网络中两个层级衔接、功能互补但又边界清晰的核心子系统，二者的协同运行效率直接决定城市面对极端降雨时的韧性水平。根据国家统计局公开数据，我国城镇化率从2012年的52.57%提升至2023年的66.16%，全国建成区总面积从4.55万平方公里扩张至6.45万平方公里，伴随建成区下垫面硬化率从平均45%攀升至68%、部分核心城区超过85%，传统“以排为主、快排优先”模式下的管网排水与城区排涝体系错配问题逐步凸显。据住建部2023年全国城市内涝治理专项排查公开数据，2018-2022年全国共有638个城市发生过不同程度的内涝，其中积水深度超过15厘米、积水时长超过30分钟的易涝点共11128个，因管网排水能力不足导致的内涝占比42.7%，因排涝体系与管网衔接不畅导致的内涝占比31.2%，两类问题合计贡献超过七成的内涝诱因。系统梳理两类系统的功能边界、现存短板与协同路径，对提升城市排水防涝能力、保障城市运行安全具有重要现实意义。要准确识别城区排涝与管网排水的现存问题，首先需要明确两类系统的功能定位、设计标准与覆盖边界，避免因概念混淆导致建设方向偏差。根据《室外排水设计标准》（GB50014-2021）与《城市防洪标准》（GB50201-2014）的规范界定，市政管网排水系统属于城市排水防涝的“小系统”，核心功能是排除城市建成区范围内汇水面积相对较小（通常单个排水分区汇水面积不超过2平方公里）、短历时、重现期较低（一般地区1-3年一遇，重点地区3-10年一遇）的降雨产生的地表径流，覆盖范围从屋面、路面雨水口到支管、干管、中途提升泵站，最终接入排涝通道的“最后100米到1公里”输导网络，设计目标是实现常规降雨条件下的“路面不积水、交通不中断、住户不进水”。城区排涝体系属于城市排水防涝的“大系统”，核心功能是承接管网排水系统输送的转输径流，同时承担汇水范围更大（通常在数平方公里到数百平方公里）、长历时、重现期更高（一般城区20-30年一遇，重点防涝区50-100年一遇）的极端降雨产生的地表行泄任务，覆盖范围包括城市内河、湖泊、行洪通道、蓄滞洪区、大型排涝泵站、防洪闸门等组成的“中圈层-外圈层”行蓄网络，设计目标是实现极端降雨条件下的“不漫溢、不决堤、不伤人、少损失”。从水力联系上看，管网排水系统是城区排涝体系的“源头收集端”，排涝体系是管网排水系统的“出路承接端”，二者只有在高程设计、汇水范围、能力匹配、调度协同上形成闭环，才能实现雨水“收得进、输得出、排得走、蓄得住”。但长期以来，国内部分城市在建设中存在两类认知误区：一是用管网排水标准替代城区排涝标准，仅靠加大管网管径提升排水能力，忽视排涝通道、调蓄空间的配套建设，导致“小管接大渠”变成“大管接小渠”，极端降雨时排涝通道水位顶托管网，管网再粗也无法发挥作用；二是用排涝标准倒推管网建设要求，盲目追求过高的管网设计重现期，忽视源头减排、蓄排结合的作用，造成建设成本大幅攀升但实际排涝效率提升有限。据2022年住建部对全国297个地级及以上城市的排水防涝设施普查结果，有121个城市存在管网设计重现期高于排涝通道过水能力的错配问题，占比40.7%，典型案例为某中部省会城市2021年7月的内涝事件：核心区主干道下新建的5年一遇标准排水干管，因接入的内河排涝通道仅能承接10年一遇来水，且河道因违建侵占导致过水断面缩减37%，降雨发生后河道水位快速上涨，高于管网出水口高程1.2米，形成总长12.7公里的管网顶托段，沿线32个路口积水深度普遍超过40厘米，最长积水时长达6小时，新建管网的排水能力因排涝通道“卡脖子”仅发挥了设计值的28%。从当前全国城市的建设运行实际看，管网排水系统自身的能力短板是导致常规降雨积水的首要原因，主要体现在三个维度：一是管网建设标准偏低、老化破损与淤积问题突出。根据《2023年中国城市建设统计年鉴》公开数据，全国城市建成区排水管网总长度达到91.3万公里，其中2000年以前建成的老旧管网长度约12.8万公里，占比14.0%；这部分管网中有近60%采用平口混凝土管材，管径普遍在300-600毫米之间，原设计重现期大多低于1年一遇，且运行年限普遍超过20年，存在不同程度的错接、漏接、破裂、变形问题。据全国城镇燃气管道等老化更新改造专项行动的排查数据，目前已完成检测评估的58万公里排水管网中，存在结构性缺陷的管网共12.3万公里，缺陷率21.2%，其中破裂、变形、错位等直接影响过流能力的严重缺陷占结构性缺陷总量的38.4%；存在功能性缺陷的管网共9.7万公里，缺陷率16.7%，其中淤积、堵塞问题占功能性缺陷总量的67.2%，部分老旧城区管网淤积深度达到管径的50%以上，实际过流能力不足设计值的40%。尤其是城市下穿式立交等重点易涝区域，管网配套与抽排能力短板更为突出：据2023年全国易涝点台账统计，全国城市范围内下穿式立交易涝点共1426个，占全部易涝点总量的12.8%，其中62%的下穿路段排水管网设计标准低于3年一遇，51%的配套抽排泵站设计重现期低于10年一遇，远低于下穿立交30-50年一遇的防涝要求，部分泵站甚至未配备双回路供电系统，极端降雨时一旦停电就完全失去抽排能力，2021年郑州“7·20”极端降雨事件中京广路下穿隧道的严重积水事故，核心诱因就是泵站抽排能力不足、供电中断导致雨水快速汇聚，造成了重大人员伤亡与财产损失。二是雨污混流与截流设施挤占排水过流空间。目前全国城市建成区雨污合流制管网仍有20.1万公里，占排水管网总长度的22.0%，即使在已完成雨污分流改造的区域，也存在大量沿街商铺、老旧小区的污水管错接入雨水管网的问题。据2023年全国城市黑臭水体整治“回头看”公开数据，已完成治理的地级及以上城市黑臭水体中，有32%的河段存在雨季污水溢流问题，核心原因就是雨污混接导致雨水管网长期携带旱季污水。为解决这一问题，部分城市在雨水管网入河口设置固定高度的截流堰、截流闸，将旱季混接污水截流至污水处理厂，但这类固定截流设施会大幅缩小雨季时雨水管网的过流断面：经水力模型测算，常规截流倍数n0=1-2的固定截流设施，在降雨时会造成雨水管网过流能力下降15%-30%，一旦降雨强度超过截流设施的泄流阈值，就会导致上游管网排水不畅、路面积水。部分城市甚至为了减少污水溢流，在雨季时关闭雨水排口闸门，导致管网完全失去排水通道，降雨时雨水只能从检查井漫溢到路面，这一问题在南方水网城市的老城区尤为突出。三是雨水口收水能力不足、日常运维缺位。雨水口是管网系统的“毛细血管”，其收水能力直接决定径流能否顺利进入管网。按照《室外排水设计标准》要求，道路雨水口的间距应根据降雨强度、道路坡度、积水宽度确定，一般为25-50米，低洼易积水路段应适当加密，采用双篦或多篦联合雨水口提升泄流能力。但从实际排查情况看，部分老旧城区道路雨水口间距达到80-100米，且单篦雨水口占比超过70%，单篦雨水口的实际泄流能力仅为15-20L/s，远低于双篦30-40L/s、四篦60-80L/s的泄流标准。同时，日常运维中对雨水口的清掏不及时，落叶、生活垃圾、施工弃土堵塞雨水篦子的问题普遍存在：据北京市2023年城区防汛排查数据，降雨前排查出的易积水点中，有41%是因雨水口堵塞导致的；在2023年7月29日-8月2日的极端降雨过程中，主城区临时处置的积水点里，近六成是因为杂物封堵雨水口造成的短时积水，这类积水本可通过及时运维完全避免。在管网自身短板之外，城区排涝体系与管网排水系统的衔接错位，是极端降雨时发生大面积内涝的核心诱因，主要体现在四个层面：一是竖向高程衔接错位，重力流排水条件被破坏。正常的排水竖向梯度应当满足“雨水口高程低于路面2-3厘米，支管高程低于雨水口，干管高程低于支管，排涝通道常水位低于管网出水口管底高程0.5米以上”，从而形成全程重力流的顺畅排水路径。但据2022年全国内涝点排查数据，全国共有3247个易涝点是因为竖向设计不合理导致的，占易涝点总量的29.2%。这类问题主要分为两类：一类是城市开发建设中竖向管控失序，部分地块开发、道路改造时随意抬高场地高程，导致周边老旧小区、原有道路形成相对低洼地，雨水无法自然汇入管网，甚至出现地块径流倒灌道路管网的问题；另一类是排涝通道水位管控不合理，部分城市为了打造内河景观、保障通航水位，持续抬高河道常水位，导致沿河敷设的雨水管网出水口被淹没在水下，管网长期处于满管承压状态，完全失去重力流排水能力。比如长三角某水网城市，为打造中心城区滨河景观带，将内河常水位从1.2米抬升至1.8米，导致沿河敷设的273公里雨水干管出水口全部被淹没，管网排水能力平均下降57%，2021年台风“烟花”影响期间，沿河区域共出现127个积水路段，其中72个路段积水深度超过30厘米，积水时长最长达9小时。二是汇水分区衔接错位，排水出路不匹配。市政管网的排水分区通常是按照道路坡向、街区边界划分的小尺度汇水单元，而排涝分区是按照流域地形、河网布局划分的大尺度汇水单元，两者需要逐一对应才能确保管网收集的雨水有顺畅的排涝通道承接。但据中国城市规划设计研究院2023年对全国45个样本城市的排水防涝规划评估结果，有28个城市的排水分区与排涝分区存在重叠、遗漏、边界不一致问题，占比62.2%，部分城市甚至出现管网将雨水排入未纳入排涝规划的小型沟渠，或者排涝通道的设计汇水范围未覆盖新建城区管网汇水范围的问题。比如某西南山地城市在新区建设中，仅按照道路坡向划分管网排水分区，将3个总计汇水面积7.2平方公里的片区雨水通过主干管排入城区上游的一条支流，但在排涝专项规划中，该支流的排涝汇水范围仅包含上游2.8平方公里的山地，河道过水断面按10年一遇标准设计，仅能承接3.2平方公里汇水范围的来水，实际汇水范围超出设计值125%；2022年6月一场重现期仅3年一遇的降雨中，该支流因来水量过大发生漫溢，倒灌进入周边雨水管网，造成新区核心区11个地块被淹，直接经济损失超过1.2亿元。三是调蓄空间衔接错位，削峰错峰能力不足。按照“源头减排、管网排放、蓄排并举、超标应急”的内涝治理体系要求，源头海绵减排设施、管网中途调蓄池、排涝体系末端蓄滞空间应当形成梯度调蓄网络，逐层削减降雨洪峰，降低管网和排涝通道的行泄压力。但当前多数城市的调蓄设施建设存在“重末端、轻源头，重工程、轻生态”的错位问题：一方面，源头海绵设施的实际滞蓄能力不足，据2023年全国海绵城市建设评估公开数据，全国达到海绵城市建设要求的建成区面积占比为28.7%，其中70%的海绵设施年径流总量控制率仅能达到60%左右，远低于规范要求的70%-85%的设计标准，源头滞蓄能力不足导致大量硬化地表产生的径流直接进入管网，大幅缩短了汇流时间——经实测，硬化率达到80%以上的城区，降雨产流时间仅为自然地表的1/6，汇流时间缩短40%以上，管网峰值流量比自然状态下提升2-3倍；另一方面，天然末端调蓄空间被大量侵占，据遥感卫星监测数据，2000-2022年，全国地级及以上城市建成区范围内的河湖、坑塘、低洼地等天然水面面积总计减少1732平方公里，占原有水面总面积的22.3%，被侵占的调蓄空间容积超过50亿立方米，相当于减少了3300多个标准容积150万立方米的排涝调蓄池，直接导致排涝体系对管网来水的削峰能力下降30%以上。此外，多数城市未规划建设地表超标行泄通道，当降雨量超过管网排水能力时，地表径流只能沿道路无序漫流，无法通过专用行泄通道安全排入排涝河道，极易涌入地下空间、低洼建筑等风险区域。四是调度体系衔接错位，部门协同效率偏低。当前国内多数城市的排水防涝管理仍存在部门分割问题：市政管网、雨水口的运维归属于城管或市政部门，排涝河道、水闸、大型排涝泵站归属于水务或水利部门，应急处置、人员疏散归属于应急管理部门，降雨预报归属于气象部门。不同部门之间的监测数据、调度指令、应急力量缺乏有效协同，甚至出现调度方向矛盾的问题：比如水务部门为了防洪需要提前降低河道水位，但未及时告知市政部门，导致管网排水流量短时大幅增加，下游市政提升泵站抽排能力跟不上；或者市政部门在巡查中发现管网排水不畅，但未掌握河道水位顶托、闸门调度的信息，无法及时采取针对性处置措施。据2022年全国城市防汛应急能力评估结果，全国仅有37%的地级及以上城市建立了市政、水务、应急、气象等部门共享的排水防涝监测平台，能够实现管网液位、河道水位、泵站运行状态的实时联动调度，其余城市的排水防涝调度仍以部门分治为主，应急响应的协同时间平均滞后20-30分钟，在极端降雨情况下，这一滞后时间足以导致积水范围扩大40%以上。针对上述问题，需坚持系统观念，从标准衔接、设施提标、系统协同、机制保障四个层面发力，构建管网排水与城区排涝深度协同的城市水安全保障体系。首先要统一标准基准，开展全链条底数排查。一方面要理顺两类系统的标准衔接关系，坚持“小系统服从大系统、排水服从排涝”的原则，修正过去仅用短历时降雨公式计算管网排水能力的方法，将排涝体系在对应降雨重现期下的河道设计水位作为管网水力计算的边界条件，比如在核算5年一遇标准的管网排水能力时，需叠加20年一遇排涝标准下的河道水位顶托影响，复核管网的实际过流能力，避免出现“设计能力高、实际能力低”的问题；另一方面要开展“从屋面到排涝出口”的全链条设施普查，全面掌握三类核心底数：一是管网的管径、管材、建设年代、设计标准、结构性与功能性缺陷情况，雨水口的密度、泄流能力，提升泵站的抽排能力；二是排涝通道的过水断面、淤积厚度、常水位、设计洪水位，大型排涝泵站、闸门的调度规则与运行状态；三是全域地表竖向高程，包括路面、地块、管网、河道的高程关系，重点排查出水口低于河道常水位的管段、低洼易涝点的精确汇水范围。普查过程中可综合运用管道CCTV检测、机载激光雷达地形测绘、水文水动力耦合模型等技术手段，搭建城市排水防涝数字孪生底座，实现管网排水过程与排涝通道行洪过程的一体化模拟，精准识别系统卡脖子节点。比如深圳市在2022年完成的全市排水防涝模型建设中，将1.6万公里排水管网、310条河道、127个排涝泵站全部纳入模型范畴，耦合短历时和长历时设计雨型，模拟不同降雨情景下的管网液位、河道水位、积水范围与积水深度，排查出原有规划中17处管网与排涝通道标准错配的节点，通过优化管径、增设抽排泵站、拓宽河道断面等针对性措施，整体提升了城区应对50年一遇降雨的能力。其次要分类补齐管网排水短板，提升“小系统”输导效率。一是加快老旧管网改造与提标，按照“轻重缓急、分类施策”的原则，优先改造老旧城区、易涝点周边的低标准管网，对设计重现期低于1年一遇、管径不足600毫米的混凝土老旧管网，结合城市更新逐步替换为大口径、耐腐蚀的球墨铸铁或HDPE管材，将一般地区管网标准提升至3年一遇，核心商圈、交通枢纽、下穿立交等重点区域提升至5-10年一遇；对存在结构性缺陷的管网，根据缺陷等级采取非开挖修复或开挖更换的方式，确保管网过流能力不低于设计值的90%；建立常态化管网清淤运维机制，落实“汛前全面清、汛中重点清、汛后及时清”的要求，每年汛前完成全部管网的清淤疏通，确保管网淤积深度不超过管径的10%。根据“十四五”全国城市基础设施建设规划，“十四五”期间全国计划改造城市老旧排水管网8万公里，总投资约3200亿元，改造完成后可带动城市管网整体排水能力提升25%以上。二是优化雨污分流与截流设施设计，加快剩余合流制管网的雨污分流改造，对暂不具备分流改造条件的老城区，将原有固定高度的截流堰更换为带限流功能的可调式溢流堰或水力闸门，旱季时关闭闸门拦截污水，雨季时根据管网液位自动调整闸门开度，充分释放管网过流空间；持续开展管网错接混接排查整改，对居民小区、沿街商铺的错接管道逐一整改，从源头减少污水进入雨水管网，既降低雨季溢流污染，又减少截流设施对雨水行泄的阻碍。以上海市苏州河沿线合流制区域改造为例，改造中将原有固定截流堰全部更换为可调式水力闸门后，沿线区域管网排水能力平均提升22%，雨季污水溢流次数减少70%，实现了排水防涝与污染控制的双赢。三是提升雨水口收水能力，在道路交叉口、下穿立交、低洼路段等易积水点加密雨水口设置，将老旧单篦雨水口逐步更换为偏沟式双篦或四篦雨水口，配套设置沉泥槽减少杂物进入管网；严格落实雨水口运维责任，在降雨前重点清理落叶、垃圾集中路段的雨水口，降雨过程中安排专人对易积水点的雨水口进行值守，及时清理封堵篦子的杂物，确保雨水“进得快、收得进”。第三要强化系统协同，打通排涝与排水的衔接节点。一是优化竖向高程衔接，严格落实城市竖向设计管控要求，地块开发、道路改造的高程设计必须服从区域排水防涝整体规划，严禁随意抬高低洼区域周边场地高程，避免形成新的易涝点；对出水口被河道常水位淹没的管网，通过“工程+调度”的方式恢复重力流条件：汛期前通过预排降低河道常水位，确保管网出水口管底高于河道水位0.5米以上；对无法降低河道水位的区域，在管网出水口设置防洪拍门、止回阀，配套建设专用排涝泵站，在河道水位高于管网水位时启动抽排，防止河水倒灌。比如杭州市在运河沿线排涝治理中建立了汛期水位动态调整机制，每年4月15日至10月15日汛期将运河主城区段常水位从1.35米降至1.15米，预留0.2米的调蓄水深，既满足日常景观需求，又保障了沿线200多公里雨水管网的重力流排水条件，2023年台风“杜苏芮”影响期间，运河沿线积水点数量比2022年同期减少82%。二是优化汇水分区衔接，打破部门规划边界，将小尺度管网排水分区与大尺度流域排涝分区逐一校核对应，确保每个管网排水分区的雨水都有明确的排涝通道承接，每个排涝通道的设计汇水范围与管网实际汇水范围一致；对山地城市、水网城市等特殊地形区域，要按照“高水高排、低水低排、高低分家”的原则划分汇水单元，避免高区雨水进入低区管网加重低洼区域排水压力。三是优化调蓄体系布局，构建“源头-中途-末端”三级梯度调蓄网络：源头层面系统化推进海绵城市建设，结合老旧小区改造、公园绿地建设，通过透水铺装、下沉式绿地、雨水花园等设施实现30%以上降雨的就地滞蓄，据测算，年径流总量控制率达到70%的区域，可降低管网峰值流量20%-30%，延缓汇流时间10-15分钟；中途层面在管网干管节点、易涝点周边合理布局地下调蓄池，调蓄池规模与管网峰值流量、下游排涝通道能力匹配，配套智能控制闸门，根据管网液位和河道水位自动调整进、出水节奏，实现削峰错峰；末端层面严格保护河湖、坑塘、低洼地等天然调蓄空间，严禁随意侵占填埋，对已经被侵占的调蓄空间要结合城市更新逐步恢复，同时依托城市道路、公园绿地、开放空间规划建