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从源头控制到系统治理,解读北京中心城防洪防涝系统
发布日期:2017/7/26 16:11:15 作者:  浏览次数:

本文原载于2017年第2期中国城市规划协会会员半月刊,介绍了由北京市城市规划设计研究院编制的《北京市中心城防洪防涝系统规划》。为加强会员之间的交流,半月刊的“会员专区”开放给所有会员单位,多方位宣传优秀会员单位,促进会员单位之间的沟通和行业内的交流。

《北京市中心城防洪防涝系统规划》是在北京市极端降雨事件明显增多,城市内涝积水现象频发的背景下编制的。目的在于评估北京的洪涝积水风险、分析传统排水防洪体系存在的缺陷、构建更全面的防洪防涝体系,提升北京防洪防涝能力。规划按照近远期相结合的原则,分层次、分重点和分时序开展近期建设规划。

项目由北京市规划委员会基础二处徐咏梅、薛飞组织协调,由北京市城市规划设计研究院教授级高工王强总负责,组织马洪涛、刘京、黄鹏飞、孟德娟、崔硕、付征垚、姜其贵、杨东方、刘琳燕、杨舒媛、张义、郭海斌等多位高、中级工程师参与编制完成。该项目获得“2015年度全国优秀城乡规划设计奖”一等奖。

2011年出现了“6•23”,大雨导致全市堵车,机场大面积的航班延误。此后,北京市规委立题开展中心城防洪防涝研究。2011年底确定2012年要改造当时全市问题最严重的20座下凹桥,要把这些下凹桥的泵站、雨水管道系统都梳理清楚。结果万万没有想到2012年,“7.21”还是造成了严重的灾害。当然大部分人员伤亡是在房山,不是城市内涝的问题,而是山洪导致的。

“从那开始,2012年我们做了一年的工作,当时主要做了通惠河,从东到西,包括了二环以内、石景山、朝阳、CBD等主要的城区。很多同事连续几天都在加班加点的梳理当时的情况,很多的精力都放到了对“7.21”这个灾害的分析上。那年做完了以后,水务局和规委很重视,要系统研究。所以2013年又做了一年,一共做了三年才把这个事做完了。”

——黄鹏飞 

北京市城市规划设计研究院 城市规划师

近年来,北京市极端降雨事件明显增多,对居民生命财产和城市安全运行构成了较大威胁,反映出传统城市排水和防洪体系存在缺陷。《北京市中心城防洪防涝系统规划》旨在利用先进模型工具评估北京的洪涝积水风险、构建更全面的防洪防涝体系应对极端降雨,提出具体规划方案以提升北京防洪防涝能力。

规划构思

开展国内外调研、防洪防涝基础理论、降雨特征研究和水文水力学模型构建,为后期规划和研究工作的开展奠定基础;编制防洪防涝工程及非工程系统规划。在对现状洪涝设施能力评估基础上,开展河道、蓄滞洪区等工程系统和法规、管理等非工程系统规划工作;从规划实施后洪涝风险程度和规划的经济效益两方面进行评估分析。

现状分析 

北京市中心城现有清河、坝河、通惠河、凉水河等4条主干排水河道,以及70余条支流河道,排水河道总长近500公里。本次规划对中心城建成区内72条主要河道进行评估。经评估,34条河道经治理基本达标,13条河道已经治理尚未达标,25条河道未经过治理。

中心城现有主要雨水管道总长约2500公里,在参与评估的2291公里主要雨水管道中,未达到0.5年一遇(不含)的长约1164公里,占比51%;达到5.0年(含)一遇的长约407公里,占比18%。

利用中心城内涝模拟模型,对中心城内涝风险进行分析,总结出中心城主干以上道路积水风险点共有377个。

“这三年的工作一个是排水系统,我们提出把管道加大,提高到三五年一遇,把调蓄的地方做大。基本上就是按照北京最早提的防洪思路:西蓄东排、南北分洪,这八个字其实是北京几十年来一直坚持的策略。原来我们研究排水只看管网,但是事故的原因不光是管网的问题,所以我们提出排水系统和传统的河道防洪系统中少一个“防涝系统”环节。真正雨大了,管排不了的,要通过一些路面或者利用绿地,让它进到绿地里面,进到河边的调蓄区里面。去年西郊砂石坑建成了,调蓄能力已经开始发挥作用。”

构建排水防涝规划体系

在城市总体规划原有的“西蓄、东排、南北分洪”防洪排水格局基础上,构建“两纵四横、一环双网”的洪涝防治总体格局。“两纵”即永定河和北运河;“四横”即清河、坝河、通惠河和凉水河;“一环”即以中心城第一道环状绿化隔离带为主的海绵城市系统;“双网”即中心城的排水河网和雨水管网。

规划体系包括源头控制与利用系统、排水系统和防涝系统三部分。源头控制与利用系统主要集中在建设小区内部和市政道路两侧。排水系统主要包括雨水管道系统、排水河道及蓄涝区系统。防涝系统主要包括行泄通道和雨水调蓄区。

编制源头控制与利用规划

总用地面积为5公顷(含)以上的新建工程项目,应先编制雨水源头控制与利用规划,再进行工程设计。用地面积小于5公顷的,可直接进行雨水控制与利用工程设计,且应按照相关规划指标要求执行。

编制雨水管道系统规划

中心城雨水排除流域规划可分为以下四个层次:(1)主干河道流域:清河、坝河、通惠河和凉水河四大主干河道流域。(2)支流河道流域:四大河道约有120条支流河道流域。(3)主干管道雨水分区:根据地形和路网结构等,在120个支流河道流域范围内又可以细划出约660个主干管道雨水分区。(4)支线管道雨水分区:在每个主干管道雨水分区内,可以再细划出各自的排水子分区,总计近万个。

中心城规划新建和改扩建主、次干雨水管道总长约1253公里。其中,清河流域212公里,坝河流域128公里,通惠河流域438公里。凉水河流域475公里。

中心城现有雨水泵站105座,已经治理和正在治理的雨水泵站79座,其余26座按照“中心城下凹桥区防涝工程规划”的思路方法开展雨水泵站改造和综合治理。

排水河道及蓄涝区规划

中心城规划需治理河道38条,总长度144.8公里。此外,需规划治理乡镇排水沟渠63条,总长度137.9公里。规划改建现状桥梁261座,新建南旱河限流闸、分洪枢纽及改建现状闸坝29个。

为维持河道不拓宽,规划采用蓄涝区滞蓄涝水的方针。规划蓄涝区原则上利用规划绿地、低洼地及现状水面等有利条件。

中心城原规划蓄涝区8处,本次规划新增蓄涝区34处,规划新增蓄滞水量1215.6万立方米,规划新增蓄涝区611.6公顷。

防涝设施规划

雨水调蓄区规划利用城市防涝系统模型计算调蓄规模。中心城规划在雨水管道系统提标改造基础上,利用城市绿地,新建各类生态调蓄区约99处,调蓄容积约108万立方米。

我们这次防洪防涝系统规划做完后,最大的亮点就是“蓄”的设施。比如说我们提了几种叫法,一种叫“雨水调蓄区”,街上积水了,边上找一个绿地蓄上。还有就是河道里的水太多了,往下游走,下游接不住了,在河边弄一个大的“蓄洪区”。整个系统的方案我们在规划做完了以后在逐步的落实。2016年“7.20”实现了首次的分洪蓄水。

模型的应用方面,原来可能就是局部的用一点,小范围的用。这次在城市这么大的尺度很精细的模拟都做了一遍。

2012年“7.21”事件以后每次汛期只要一有预警,水务局马上开闸放水,这很重要。我们和防汛办有过很多的沟通和交流,他们说现在防汛办每次汛前所有的施工现状都要检查。如果上面有可能泄洪,整个河道沿线要全部走一遍。凡是施工的工地,都要求绝对做到没有生命安全危害、没有工程灾害。

规划特点

突破传统旧理念,采用海绵城市和生态文明建设等先进理念,充分利用雨水资源,全面提升传统防洪排水规划思想。

建立雨水新标准,利用分钟降雨资料首次推导北京小时间尺度(5min)间隔的设计雨型,率先修订地方雨水标准,为国标修订提供参考借鉴。

广泛持续深调研,调研了国内11个大城市的排水标准,以及国外6个国家近10个大城市的防洪防涝体系和标准,因地制宜地借鉴国外先进理念。

首次建立新体系,新增防涝系统规划内容和方法,首次编制形成北京市防洪防涝系统规划,建立系统全面的洪涝防治体系。

构建城区大模型,建立北京市中心城区下垫面、雨水管网、泵站和河道的数据库,为现状设施能力评估、洪涝风险图绘制、规划方案编制和实施效果分析提供了技术基础平台。

耦合模型创新意,首次将城市防洪防涝模型与交通动态模型耦合,解决了城市内涝积水情景下交通经济损失定量计算的关键技术。

规划协调重实施,规划编制中,规划部门、设计部门和实施管理部门全程配合,保障了规划的可实施性。

软硬结合做保障,以提高规划、审批、建设、应急等精细化管理水平为目的,深入开展相关非工程措施规划研究,为洪涝防治规划实施提供保障。

目前,水利部门在牵头做全国各地城市的洪水风险图。以后北京投了很多钱在防洪防涝设施上,前前后后大概对将近90个下凹桥进行了改造。还有北京中小河道治理,三年投了两三百亿,相当于把需要工程改造的内容全部落实了。改造后,我们和北京市规委建议成立了一个模型动态维护的机制。我们将持续跟进北京的洪涝风险,每年把这几情,雨情、水情、灾情等形成一本报告给规委,成果汇报的时候也邀请防汛办、气象局、水文总站等等相关部门,以便他们制定下一年工作计划的时候有一些侧重。

规划实施

指导北京市中心城防洪防涝设施工程建设

利用数学模型对中心城防洪防涝设施进行能力评估和风险分析,为北京市防洪防涝的治理和建设实施提供了指导。

指导北京市中心城内涝积水点治理

本次规划在应用模型模拟分析积水原因的基础上,结合历年积水点统计情况,分近、中、远期提出重点建设任务。对中心城区已经编制79套系统综合治理规划方案。

支撑北京市其他规划编制

规划上报北京市人民政府,市政府主管领导已经批示,为北京市其他相关规划的编制提供了重要支撑。本规划的全部内容被纳入《北京市防洪排涝系统规划》;同时为《北京市落实海绵城市建设实施意见(代拟稿)》等政府文件提供了支撑。

(文章来自中国城市规划协会  网络)


 
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