专家谈丨7月的二次强降雨为什么会造成西安城市内涝?该怎么办?

时间:2020-09-01 08:52:42  来源:西部网-陕西新闻网  ©原创

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专家谈丨7月的二次强降雨为什么会造成西安城市内涝?该怎么办?


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西安“7.10”暴雨致涝点




1

金花隧道(下穿式通道)

11

西安市第三医院门口(地势低洼处)

2

辛家庙立交(下穿式通道)

12

文景路凤城一路(十字路口低洼区)

3

太华路立交(下穿式通道)

13

文景路凤城九路(十字路口低洼区)

4

文景立交北(高架式立交桥下)

14

开元路凤城七路(十字路口低洼区)

5

北二环大明宫桥(高架式立交桥下)

15

未央路凤城七路(十字路口低洼区)

6

东元桥由北向南(高架式立交桥下)

16

未央路凤城三路(十字路口低洼区)

7

玄武路(地势低洼区)

17

明光路凤城三路(十字路口低洼区)

8

未央路凤城五路(十字路口低洼区)

18

运动公园北门(地势低洼区)

9

开元路凤城三路(十字路口低洼区)

19

凤城北凤城十路(十字路口低洼区)

10

凤城八路十字(十字路口低洼区)

20

北二环明珠家具城(地势低洼区)

a. “7.10”短历时强降雨致涝点分布图。

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西安“7.30”暴雨致涝点




1

北广场(地势低洼区)

12

西二环梨园路(地势低洼区)

2

公租二院(地势低洼区)

13

大庆路家世界门前(地势低洼区)

3

西影路(地势低洼区)

14

丰庆路-桃园路(十字路口低洼区)

4

育才路(地势低洼区)

15

丰庆路-劳动路(十字路口低洼区)

5

西延路华润万家附近(地势低洼区)

16

大兴西路白家口(地势低洼区)

6

公园南路-西影路(十字路口低洼区)

17

南稍门(十字路口低洼区)

7

中铁一院科技园门口(地势低洼区)

18

枣园东路丝绸群雕附近

8

岳家寨一路(地势低洼区)

19

长安路立交(高架式立交桥下)

9

新开门路(十字路口低洼区)

20

纬二街(十字路口低洼区)

10

曲江转盘(十字路口低洼区)

21

昆明路(地势低洼区)

11

“西快速”干道(地势低洼区)

22

西南城角附近(地势低洼区)

b. “7.30”短历时强降雨致涝点分布图。

2020年7月10日下午,西安市突现“强对流”降雨天气,西安市气象台10日14:56发布暴雨橙色预警信号。据V8870西安站监测数据显示,西安自14:30-19:00降雨历时4.5小时,累计降雨量达71.4mm,降雨重现期约为30年一遇,峰值降雨时段重现期达50年。西安多处下凹式立交桥和下穿通道成为积水的重灾区,部分地区下穿通道积水十分严重,达成人腰部以上,部分车辆在积水里熄火,导致阻塞无法通行,给交通出行造成不利影响。

2020年7月30日下午,西安市气象台再次发布暴雨橙色预警信号,降雨范围主要集中在西安南部地区。V8801丰庆路空管局站监测数据显示16-18时总降雨量为66.9mm,是继“7.10”暴雨以来又一次突发特大暴雨事件。该短时强降水再次引发西安市多处内涝积水,曲江新区、莲湖区、灞桥区等地积水十分严重,达成人膝盖以上。值得一提的是,2016年7月24日积涝严重的小寨区域,此次也位于暴雨中心区,但经海绵城市项目改造后,核心区未出现内涝现象。

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资料图。

造成西安7月二次强降雨的原因何在?

水文气象及下垫面因素

(1极端降雨频发

气候变化结合城市“热岛效应”使得城市大气层结构不稳,对流性极端降水频发,暴雨强度有明显增大趋势。继2016年7月24日遭遇总降雨量为123mm的超百年一遇特大暴雨以来,2020年7月短时间内连续出现两场极端暴雨事件。“7.10”暴雨4小时累计降雨量达71.4mm(V8870西安站),暴雨中心位于西安市市辖区西北部(图.a)。降雨重现期约为30年一遇,其中峰值时段降雨量为68.2mm,重现期达50年一遇。“7.30”暴雨2小时累计降雨量达66.9mm(V8801丰庆路空管局站),暴雨中心位于西安市市辖区西南部(图.b),降雨重现期约为50年一遇(以上重现期均由西安市气象局制定的西安暴雨强度公式计算得出)。

“7.10”暴雨主要降雨量集中于1.5小时内,期间累计降雨量为68.2mm,而“7.30”暴雨2小时累计降雨量为66.9mm,两场暴雨的峰值降雨历时及降雨量相近,均呈现出历时短、瞬时降雨强度大的特点,按两小时降雨历时计算,重现期均约为50年一遇。两场暴雨时空分布趋势明显,降水均呈现以市区为中心向外依次减小的态势,致使城市雨水径流量显著增加。

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a. “7.10”特大暴雨

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b. “7.30”特大暴雨

图.西安市2020年7月二次特大暴雨累计降雨量图

2)市区下垫面不透水面积占比大

西安城市化进程快,下垫面不透水面积占比大,不仅会减少下渗水量、增加地表径流,且硬化地面导致汇流速度更快,极易在地势低洼路段和下穿通道形成内涝积水。

市政工程及排水设施因素

1)局部地区地势低洼

城区局部区域如下穿通道地势低洼,周边汇流区域的地表径流通过主干道及辅道快速汇聚于此,短时间内形成积涝。且地表径流缺乏蓄滞过程,峰值流量大,峰现时间短,致灾程度严重。

2)自排及抽排能力不足

①部分片区尤其是老旧城区管网排水设计能力不足,汇入雨水自排不及,且存在管道混接、错接现象,影响其排水效果。此外,排水过程中,树叶、生活垃圾等漂浮物严重堵塞了雨水篦子进水口,影响雨水入流量,从而在道路中形成积水。

②在下穿通道和下凹式立交桥下,由于抽排泵站设计排水能力不足,强降雨导致的积水无法及时强排至市政管网。且配套调蓄池容积及进出口管径偏小,也严重影响了抽排效果。

3)城市排水管网系统雨污合流

合流管道、纳管截污设施造成排水管道局部封堵,汛期排水不畅,且污水中的垃圾容易堵塞管道,加上维护不及时,不能及时清理,导致雨污合流制易造成管网淤积现象,影响排水能力。

设施管理因素

(1)前期建设缺乏对排水系统的长远、系统规划,未修建超标准大容量雨水泵站,导致管道系统和泵站排水能力难以与大流量排放要求相符合,从而导致积水现象的发生。

(2)极端暴雨事件中,落叶、垃圾等杂物易堵塞雨水篦子。且排水管道未能及时清淤,造成了排水不畅。

(3)因环境水质原因,部分蓄洪空间无法收纳水质较差的雨水,故已有调蓄空间的调蓄功能未全面发挥作用。例如西安市主城区现有蓄洪池6座(曲江池、兴庆湖、护城河、汉城湖、观音庙、桃园湖),总调蓄水量313万立方米,调蓄面积150平方公里。

(4)强降雨期间部分道路积水,导致交通瘫痪,流动泵车等应急抽排设备无法及时赶赴内涝积水点进行抽排作业。

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资料图。

该如何治理?建议如下

(一)开展暴雨致涝预报预警工作

建立洪涝灾害预报预警平台,一方面耦合气象降雨预报,利用雨洪过程数值模型来开展暴雨致涝的预报工作,提高内涝灾害的预见期和精度。从而在降雨未到来前指导防灾工作,如市民出行、道路积涝预警及交通疏散。

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洪涝灾害预警预报平台

另一方面,在易涝点处,布设水深、流速等传感器,实时接收积涝点的积水信息,通过在十字路口及下穿通道入口处的电子显示屏实时显示积涝程度,并利用现场警报设备、手机短信、微信公众号等形式发布道路积水信息,提醒市民安全出行。同时将积涝信息和风险分析数据传输至与车辆导航系统、城市管理系统、交通指挥系统及其他相关政府决策辅助系统,以指导智慧防汛工作的有力开展。

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洪涝灾害预警预报平台。

(二)加强防洪排涝基础设施改造

1)提高积涝易发片区抽排泵站排水能力

在内涝积水易发的下穿通道内,进行抽排泵站的提标改造,提升其应急排水能力。增设或扩容排水暗渠,最低点处加密雨水篦子,扩大泵站进水管管径及蓄水池容积,满足调蓄立交桥范围积水能力,增加排水泵机组容量。

2)优化整体城区排水及调蓄系统

通过优化整体城区的排水管渠,进行系统化提标改造,避免错接、漏接和混接现象。同时合理利用城区雨水调蓄空间,有效进行削峰错峰,降低排水峰值负荷,提升整体城区的排水能力。

3)进行城市排水管网雨、污分流改造

雨水系统进行“溯源调查+混接改造”,污水系统采取“顺流调查+混接改造”。雨污分流改造改接原有管道、新设雨污管道,实现雨、污水分类收集处理,雨水排入河道,增强城市蓄水能力,污水纳入污水处理厂处理再利用。不具备改造条件的城区,在暴雨时期应去掉合流管网截污堰板,避免排水阻滞。

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下穿通道“自动挡水墙”示意图。

4)设置道路反坡和临时挡水设施,阻止高处水流汇入

设置道路反坡和临时挡水设施如挡水墙,阻挡桥区外的路面积水汇入桥区低处汇水区域,从而降低了低洼区积水量,减轻了桥区排水负荷,为泵站和应急抽水泵车能够及时抽排积水提供缓冲时间。

(三)提倡系统治理及灰绿协同并举

1)加强径流源头与过程控制,建设灰绿设施协同作用的海绵城市

在居民小区、公建片区、道路、建筑物屋顶等区域,建设雨水花园、植草沟、透水铺装、绿色屋顶等小规模、分散多样的涵盖“渗、滞、蓄、净、用、排”六大类型的海绵城市功能和绿色基础设施,减少不透水面,增加可渗透、能蓄滞的设施。

径流形成初期,可充分利用上游汇水区域的排水设施,减少上游来水,实现径流总量源头控制;当水流向汇水区域过程中,通过各类海绵设施进行洪峰流量控制,减少路面水流的汇合量,实现过程削减作用;同时,实施工程措施,如修建地下大型缓冲区,内涝时缓解内涝,干旱时充分利用该部分水源。在内涝严重区域加强灰色设施建设,例如修建地下综合管廊,提升排水能力。

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城市深层隧道系统。

2)开展城市深层隧道系统工程建设

将深隧工程纳入城市规划编制中,深隧建成后,当雨季来临时,深隧将作为流域合流溢流污水和初期雨水的调蓄和转输通道,经污水泵组提升后输送污水处理厂处理。如果遇到大型暴雨,深隧将作为雨水排涝通道,行使排涝功能,大大减少内涝灾害的发生。

(本文由西安理工大学水模拟及灾害管理研究中心、陕西省气象服务中心 西安市气象台、中建水务环保有限公司、中电建西北勘察设计研究院提供)

编辑:李为涵


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