利用山谷蓄滞举措提升城市防洪能力研究——以福建省龙岩市主城区为例

利用山谷蓄滞举措提升城市防洪能力研究——以福建省龙岩市主城区为例

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（1龙岩市海绵城市建设服务中心  龙岩3640001    2中国市政工程华北设计研究总院有限公司 北京分公司  北京 100044）

摘 要：近年来城镇化建设快速发展，导致有关“城市病”问题日益凸显，尤其是城市防洪排涝设施的建设远落后于城市化的进程，城市内涝已成为许多城市遭遇强降雨后的普遍状态。2021年6月龙岩市被国家列为第一批全域推进海绵城市建设示范城市，结合海绵城市建设这个契机，本课题根据我市主城区山地丘陵地区的地形特征，以及山地城市现存水安全存在问题进行研究，提出利用南方河谷冲沟等地貌设置山洪蓄滞设施，提高城市防洪安全的对策建议。

关键词：山谷蓄滞；海绵城市；防洪排涝建设；城市水安全

1 城区山水格局基本情况

龙岩市主城区是指包括东城、南城、西城、北城、中城、西陂、曹溪、东肖、龙门、铁山等十个街道和红坊、江山两个镇的规划城市建设用地范围，外围第一重山汇水范围面积263.62平方公里，主城区城镇开发边界围合区域面积164.26平方公里，建成区面积65.73平方公里。

龙岩市主城区位于龙岩盆地内，为山间盆地地貌，盆地呈近南北向椭圆形展布，地面标高大部分在318～336米之间，地形平缓开阔，总体地势较为平坦，地形坡度小于5°。盆地中多为建筑物，部分为空地。规划范围内最低点位于东北端铁山约305米。山体最高为1325米，485米以上为禁/限建区；四周群山环绕，依托楔形渗透，东边为东宝山、翠屏山，南边为奇迈山，西边为紫金山，城中有天马山、莲花山、登高山、大锦山、邦山、龙背山、谢洋、张白土、仙宫山、北山等多座山体。

盆地内呈龙门溪、红坊溪、东肖溪、陈陂溪、小溪河共同汇入龙津河的山水格局。龙岩市地势西南高东北低，中心城区总体地势较为平坦，高程均在290米以上，五条河流形成五条水域生态廊道，其山水格局图如图1所示：

图1 龙岩主城区山水格局示意图

2 山地城市水安全存在的主要问题

在水安全方面，龙岩市主城区现状整体生态环境较好，主城区水系发达，总体上防洪排涝体系较为完善，但是由于局部基础设施仍有短板，且台地向河道倾斜坡陡，同时城市开发管理建设模式较欠缺，仍存在一定水安全隐患问题。主要包含如下四点：

2.1市政雨水管渠排水能力总体上偏低

早期建设市政管网标准较低，主城区部分河段现状防洪标准不高（30年一遇），在极端天气下仍有局部地势低洼积水点，山洪发生时，泥石俱下，容易堵管，隐患突出，存在内涝风险。

2.2.抵御山洪内涝能力不强

由于地形的高差变化，水系水位落差大，水流速度快，河道源短坡陡，且地势陡峭、坡度较大，地表径流流速快，缩短了暴雨时期主干河流洪峰时期，表现出水位涨幅大、流量大的特征，山洪直排入管入城、蓄存空间存在一定隐患，局部山体因开采砍伐造成一定水土流失，仍存在山洪风险隐患。

2.3.防洪工程体系有待进一步完善

原有生态基底遭到一定程度破坏，上游水库防洪能力不足，城市下垫面硬化程度较高，城市竖向及管网设计不够合理，河道淤积或空间遭侵占，存在易涝点，河道内陂坝等水工构筑物、截污沟、沿河栈道、跨河桥梁众多，部分区域还存在种菜等侵占河道现象，影响河道的泄洪能力，暴雨时将直接抬高洪水水位。

2.4存在内涝点问题

以龙岩为例，根据市政维护部门提供的内涝资料，结合现场调研结果，龙岩市主城区截至2020年底仍存在易涝积水点15处（如图2），经过整改，龙岩市2021年累计完成4处易涝积水点的整治，2022年累计完成3处易涝积水点的整治，目前龙岩市主城区目前仍存在8处内涝点，如解放北路与保安路交叉口、南环路饲料城旁、东肖北路与乘风路交叉口、东肖南路红房子医院北侧、解放南路等。形成内涝的成因有很多，主要包含防洪堤标准偏低；城市存在下垫面硬化程度高；相关设施排水能力不足，管道铺设不合理；管理层面相关机制不健全等，都与城市内涝与排水有着紧密的联系作用。

图2 龙岩中心城区易涝点分布图

3 借鉴国内山地城市防涝案例

山地城市水系在水位、流量以及季节性变化上都表现出明显的山地特色。山地城市防洪受起伏变化的地形地貌及山地气候的影响，地形的高差变化，水系水位落差大，水流速度快，容易形成山涧、瀑流等特色水系；地势陡峭、坡度较大，地表径流流速快，缩短了暴雨时期主干河流洪峰时期，表现出水位涨幅大、流量大的特征。山地水系还表现出明显的季节性特征，随着枯水期到丰水期的过渡，河流生态系统和水系景观表现出不同的状态，最具有代表性的是山地城镇消落带[1]的空间特征。

山地城市水系的关键问题大致可以分为三点[2]：首先是河湖堵塞、系统破碎。山地城市水系统破碎化主要表现在两个方面。一方面是山地城市湖库系统复杂多样，上游区域河流性水库及坑塘虽然在一定程度上提高了河湖调蓄功能，但是也加剧了水系统的片段化，导致下游河道脱水、水量不足，影响水系纵向连通度。第二方面是城市化的发展对自然水系的破坏，尤其是用地局促的山地城市，许多径流通道、湖库坑塘被改道、截弯取直、封闭化甚至是填埋，造成系统破碎、阻碍水系连通。

其次是水系关联区用地割裂不均。水系关联区是对水系产生最直接影响的空间。山地城市受地形条件的限制，城市用地被山脉、江河所分割，建设用地结构呈有机分散的布局模式。由于雨水的冲刷，以冲沟为地貌特征的山地城市用地被割裂，影响城市土地的集约利用与功能之间的衔接。

三是河岸生态功能不足。一方面，山地城市为了满足建设发展的需求，河岸用地蚕食、湖库坑塘围筑现象严重，防洪护岸工程多以硬质化建设为主；另一方面，山地城市河岸空间极易受到暴雨、洪水的侵蚀，脆弱性较明显。

山地城市重庆市主城区与龙岩市主城区发生内涝的原因非常相似，两城市均存在地形高程相差较大，雨水源头减排措施少、排水设施的信息化水平低等问题，且局部凹点、城市排水系统尚存较多短板（雨水管道排水能力不足、雨水管网系统收水能力不足、雨水管网系统堵塞、部分地区仍存在雨污合流和雨水排水分区不合理）。

重庆市是山地地形典型城市，其主城区防涝的成功做法是[3]-[4]：一是通过模拟分析城区在10年、50年和 100年重现期下的积水分布情况，发现研究区域中出现内涝情况的地方较为分散，多位于局部地势低洼的道路上；二是优化道路的竖向设计，充分利用山城地形优势规划泄流通道，通过在局部低洼区域进行调蓄、上游汇水径流进行源头削减、改造超负荷管网等综合措施降低其内涝风险。三是通过软件建立研究区域的雨洪模型，主要是通过一维管网模型评估雨水管道排水能力，提出山地城市雨水管网改进措施；通过二维洪涝淹没模型做出内涝风险评估，借助 LID（低影响开发）设施水文模块做出 LID评估，分析山地城市内涝成因。除此之外，济南也是有着独特地貌、水文特点的山地城市，同样结合城市化过程的新城区建设和老城区改造进行海绵城市建设，提出相应对策[5]，包括注意灵活多样的雨水收集、蓄存方式相结合以降低海绵城市的建设成本；科学设计集、蓄水设施以防止城市雨水污染；充分利用城郊空间以破解海绵城市建设用地紧张的问题等。目前，重庆市主城区与济南市地区的防涝举措都取得明显成效，这些地方做法非常值得龙岩学习借鉴。

4对策措施

围绕《龙岩市系统化全域推进海绵城市建设示范城市实施方案》的目标要求，新建城区雨水管 (渠)网设计达标率应达到 100%，老城区雨水管 (渠)网设计达标率应在 50%以上，城市建成区内易涝积水点全部消除。针对上述目标要求，围绕龙岩市山地河谷型“山、水、田、湖、城”的空间格局，结合龙岩市地形高差较大、山水资源丰富、降雨集中、径流形成速度快、水土保持能力差等地形地貌和水文特点，为实现山地城市对径流的有效控制，提高洪涝灾害防治、水土流失控制、水资源高效利用等，基于龙岩市海绵专项规划主城区汇水分区划分结果，不同类型片区有着不同的特点以及建设思路，针对各片区水系与地形特征，结合存在问题，因地制宜地提出以下对策措施：

4.1利用山地拦截消纳山洪

该类型通常周边山体较多，地势起伏较大，山体高差明显，暴雨时城区排水系统需承受大量山洪水，导致内涝风险较大，可利用建设的山体公园消纳山洪，可以提高片区防洪能力。以谢洋生态环境整治、张白土公园为例：首先，利用公园中的山体对雨水进行拦蓄，以山体天然沟壑，沿着山体等高线设置山地拦蓄，积蓄雨水，自然下渗，减缓雨水对山体的冲刷；其次，在公园利用山体自然地形改造生态水平阶，雨季时可蓄水，结合生态截洪沟建设，形成片区山体山洪径流削减工程体系；其三，在公园中设置海绵设施，在地势较低的区域设置雨水花园，通过植物、土壤和微生物系统蓄渗、净化径流雨水；用植草沟对径流雨水进行预处理，减缓流速，对超额雨水通过溢流井排出；通过卵石铺装形成旱溪，起到逐级拦蓄和增加下渗的作用，削减雨水径流峰值。结合公园地形地势，可以有效构建山地拦截海绵体系，优化水系通廊，强化“滞、渗、蓄、净、用、排”海绵体的构建。

4.2实施山谷调蓄山洪

该类型通常地处山谷之中，天然的溪流湖体、冲沟能有效调蓄山洪。以仙宫山生态环境整治提升项目（一期）建设为例（如图3）：首先，充分利用场地内低洼地地形，设置水塘、洼地、滞水塘等设施，保证其连通，并与规划设计的梯级生态滞水池、沟谷等结合，将山体雨水汇合至低洼水塘，在一定程度上取得截洪缓排的效果，并形成连贯的雨水排放系统，有利于延缓径流时间，降低洪峰流量，滤除有害物质，恢复自然水循环并从源头上缓解周边社区的内涝问题。其次，充分利用山体天然沟壑、山坳，根据地形设置山谷拦蓄、人工湿地、雨水台地、植被缓冲带等海绵设施，降低山体洪峰流量对周边社区的影响。山水通过山间的生态滞留塘层层消纳拦蓄，多余的雨水汇集至山谷低点的调蓄池处缓冲、储存。其三，结合当地实际情况设置生态调蓄池汇集径流雨水及缓冲山体瞬间暴雨，滞留山洪并沉淀泥沙，同时种植半湿生植物，雨量大时可形成叠溪小瀑效果，雨量小时形成池塘水景效果，旱季形成湿地景观；通过层级设计将山体大流域雨水尽可能长时间滞留，保证雨水下渗回补，同时净化水体缓冲

流速，减少山体水土流失。

图3仙宫山雨水设施与海绵手法示意图

4.3实施湖体蓄排并举调蓄疏解洪水

该类型优先考虑利用片区内湖体的调蓄能力，山洪水优先进入调蓄体中，基于自然水文路径恢复的山洪疏解思路，利用湖体蓄排并举，减轻河道排涝压力。以邦山-志高湖生态建设为例：依托邦山山体修复环境提升，设置山体拦蓄、雨水台地、自然护坡、生态旱溪、山塘、植被缓冲带等设施，同时与志高湖串联成片区滞蓄排系统，减缓山洪入城，收集的雨水也可进行回用，改善生态环境，整体上提升邦山地块的开发价值。同时通过地块海绵化建设或改造、雨污水管网完善等措施，控制地块雨水径流。此外通过东肖溪生态环境流域整治三期改直立式驳岸为生态驳岸，将河道防洪标准提至50年一遇。整体上邦山片区通过源头减排、蓄排并举、末端排放进行径流控制和排放，可有效应对30年一遇降雨。

4.4实施自成一体综合治理

该类型通常周边有完整的生态环境与建设基础，与外围区域高差较大，包含山湖脉络，自有一定调蓄能力，片区存在山洪汇流的现象，通过一定范围统筹治理，可以提高片区防洪能力。以紫金山片区综合治理为例：其做法在于通过对场地竖向及本底情况的梳理，结合地形及建筑小区分布，发挥自然水体坑塘的调蓄功能。可在上游调蓄片区范围将紫金山片区划分为四大蓄排片区，通过将雨水截留至片区内自然水体及下沉绿地，形成分散式雨水调蓄系统。对于紫金山片区其余区域，主要以加强雨水排放为主，在特大降雨发生前，可通过对上游调蓄片区内水体进行预降水位，达到洪涝应急调蓄高度，充分发挥自然水体、绿地的洪涝调节能力。在源头减排方面，可采用透水铺装、下沉式绿地、雨水断落接等措施充分发挥建筑与小区对雨水的源头消纳、调蓄作用。

4.5实施高水高排疏解洪水

该类型通常周边多面环山，溪谷发育，坡陡流急，山洪容易涌入城区内造成城市内涝，采用高水高排，可以提高片区防洪能力。以北山生态环境整治为例：先对北山地形现状高程及坡度等进行模拟分析（图4），实施山洪外排，即高水高排，将山洪截取后流至新建截洪渠传输雨水至龙津河，减轻内河排洪压力，提高内河排涝能力。其中对源头减排是城区防洪的重要手段，在源头水量削减及湿地调蓄的基础上，可通过高标准建设及完善雨水管网设施，增强场地雨水的排泄能力。在实施高水高排的同时，可通过内河河道清淤、拆除或改建阻水的桥梁及跨河管道等建筑物、河道清障及拓宽局部低洼地应急抽排，结合海绵城市等系列措施，使城区的排涝全面达到标准。

图4现状高程及坡度坡向分析图

4.6实施生态工程修复调蓄山洪

该类型以海绵生态工程设施与建设为主要手段，利用生态修复方法对山体进行修复，减少山洪对下游的冲击。以麒麟山、翠屏山片区生态修复为例：麒麟山、翠屏山片区有多个属于历史原因灭失的闭坑矿山，存在严重的生态环境隐患，通过山体生态修复建设，契合山水林田湖草项目，打造地质环境治理恢复工程、林相修复工程，实现“山更绿、林更茂、环境更美”的建设目标。首先，对山体进行修复，将现状裸露边坡覆绿和挡墙相结合，并在坡地设置植草沟，传输雨水。其次，在源头削减中建设雨水花园、透水铺装、生态草沟、生态植被。其三，在中段控制中建设生态边沟、生态截流沟、植被缓冲带。其四，在末端截流调蓄中建设下沉绿地、旱溪、台级花池，综合各段进行雨水的有效调蓄。通过串联现存的沟渠、坑塘、湿地和溪流，构建一个完整的湿地保护系统和生态净化系统。

针对龙岩市不同类型片区有着不同的特点以及建设思路，结合存在问题，因地制宜提出以上六种对策提升龙岩市中心城区防洪排涝能力，利用城市山水林田湖草生态空间，充分发挥山体、绿地、水系等对雨水的吸纳和缓释作用，减少暴雨给城市带来的行洪排涝压力。进一步打造龙岩典型山地河谷城市防洪排涝特色模式，突出“龙岩特色”，形成可复制借鉴的“龙岩经验”，形成示范效益，为海绵建设贡献我市的探索和经验。

5针对管理层提出具体建议：

5.1加强领导统筹体系，强化主体责任落实

成立以市主要领导任第一组长的海绵城市建设工作领导小组，不定期督促检查。明确市发改委、市财政局、市自然资源局、市住建局、市水利局、市城市管理局、市交通局、市生态环境局、市应急管理局等单位职责分工，下辖各县（市、区）各司其职，在市海绵城市建设工作领导小组的调度下形成高效工作合力，协同推进海绵城市建设。

5.2强化政策配套，健全系统管控制度

出台一系列改革性文件和规范性文件，抓紧编制龙岩中心城区海绵城市专项规划，通过在规划建设、设计施工、工程质量控制、验收管理、运行维护等“全过程”，建筑与小区、市政道路、城市绿地、河道水系等“全行业”的闭环管控，全方位指导和保障海绵城市建设工作顺利推进，统筹推进地下空间开发利用、城市防洪排涝设施建设、河湖范围划定管理以及城市绿地管理等相关工作。

5.3加强执法监管力度，完善联合执法机制

市政、水利、环保、规划等部门每年应开展一次专项执法行动，严格查处随意侵占、渠化、盖化泄洪通道等违法建设，加强违法建设的监督检查和管理，加大查处难点、热点问题的力度。确定近期建设安排项目类型，划分相关管理部门的分配原则，根据具体的工程改造情况，确定适宜城市发展的近期建设规划。

5.4推进融资多措并举，拓展资金渠道机制

统筹维护税费、配套费、土地出让金、债券资金等各类财政资金，大力支持建筑小区类、公园绿地类、道路工程类、水务工程类等方面相关海绵城市的项目建设。建立多元化投资机制，充分发挥市场机制的调节作用，有力拓宽融资渠道，高效引入社会和企业资本等。通过特许经营、投资补助、政府购买服务等多种方式，鼓励社会资金投资城镇污水处理、污水提质增效、城市生态修复等海绵城市相关建设项目。

参考文献

[1]陈灵凤. 山地城市水系规划方法研究[D].重庆大学,2015.

[2]陈灵凤.海绵城市理论下的山地城市水系规划路径探索[J].城市规划,2016,40(03):95-102.

[3]孙黎.山地城市的泄洪系统规划与保障思路研究——以重庆市主城区泄洪通道专项规划为例[J].四川建材,2011,37(04):56-57+60.

[4]丁兰馨. 山地海绵城市建设机制与规划方法研究[D].重庆大学,2016.

[5]郑昭佩,宋德香.山地城市海绵城市建设的对策研究——以济南市为例[J].生态经济,2016,32(11):161-164.