沧州市降雨积水影响因素分析

　　1 沧州市自然地理及降雨量基本情况

　　 沧州市地处河北省东南部，东临渤海，南界山东，北与廊坊、天津为邻，西、西南与保定、衡水相接。位于北纬37°28′～38°57′、东经115°42′～117°50′之间，南北长约165km，东西宽约187km　，全市总面积　14056km²，海岸线总长95.3km　。沧州市全境均为平原区，是河北平原的一部分，南运河以西属低平原区，以东属滨海平原区。地形自西南向东北倾斜，地面坡降平缓，一般为1/8000—1/15000。宏观全境，地势低平；微观各地，岗坡洼地，形态各异。西部地面高程一般在14.0m　左右（黄海），最高达16.7m　；东部多在　2.0m　左右；境内河流沟渠纵横交错，呈网格状分布。地貌基本分为岗、坡、洼、淀四大类。沧州市土壤共分为褐土、潮土、沼泽土、盐土、滨海盐土、碱土和风沙土7个土类，隶属于半淋溶土、半水成土、水成土、盐碱土和初育土5个土纲。其中潮土比例最大，约占全市面积的94.9%，其他土类只有点片分布。　　

　　 由于研究的是城区降雨积水，各汇水面面积不大，可以忽略点雨量与排水面均匀雨量的差别，即不考虑雨量在空间上分布的不均匀性。另外，虽然一场实际暴雨的空间分布是不均匀的，雨量在空间分布的梯度可能相当大，但由于暴雨中心的位置是不确定的，使得点雨量之间的差别不很明显。在小面积中，具体一次暴雨，可能点雨量大于面雨量，也可能相反，两者的差值大小也不确定，所以在平均情况下，定点、定面雨量相差不大。由于同样的原因，同频率的定点、定面雨量关系，折减系数接近于1.0，考虑到上述城区暴雨空间分布特性，就可以点代面。　　　

　　2 降雨积水成因分析　　

　　相对传统的农田排水而言，城市排水系统要求高，管网规划、建设和运行管理要求更高。一般情况下，引起城市积水主要是在强降雨条件下，地面径流通过管网来不及排出所致，而其积水甚至成灾原因，是多因素的综合作用。由近几年城市水文实践分析，造成沧州城区积水主要有以下几方面原因。　　

　　2.1 水文气象因素　　

　　城市特征之一是具有高密度钢筋混凝土的建筑群体，是人类高密度居住生活区。城市形成的“热岛效应”，使夏季大气对流活动在城区附近得以加强，大大增加了局部暴雨发生的几率。这主要是由于：(1)“城市热岛”效应使市区及其下风方向的对流强度加大；(2)城市地面粗糙度较大，所产生的阻滞作用使降水系统移速减缓，雨时增长；(3)城市空气污染严重，凝结核丰富，易促使水汽凝结成云致雨，于是常产生市区降水比郊区偏多的现象[4]。目前沧州城市“热岛效应”虽不明显，但是随着城市化进程的加快，这一效应会越来越显著。从发生时间看，暴雨造成的市区积水多发生在汛期的7、8月份。在降雨强度上，沧州市区1h超过　30mm或2h超过50mm，就会对市区造成较大影响，甚至因积水成灾。如　2008年7月6日8～10时，2h降水量56.4mm，致使市区大范围积水。　　

　　 除了气象上的城市“热岛效应”之外，城市水文因素更为重要。城市大规模建设和快速扩展，使得不透水面积成比例增长，显著改变了城区原有的下垫面条件，使得可通过土壤调蓄的部分水量直接变成了径流，至城区暴雨径流系数大增。据相关分析，目前沧州市城区暴雨径流系数已高达0.75左右。在城市化进程中，城区内坑塘沟渠大量填埋，取而代之的是鳞次栉比高楼大夏，河渠水系遭到破坏，降低了对城区暴雨洪水的滞蓄和宣泄能力，增大了城市排水系统的压力，增大了城区内涝的可能性。如市区水月寺大街，该处原有相当规模的坑塘，水月寺大街及周边区域的雨水主要由改坑塘调节、滞蓄，而80年代中期被坑塘填平，并盖起了一栋栋楼房，形成了今天该区域每逢大到暴雨必定积水的现状。　　

　　2.2 排水设施建设不合理，标准偏低　　

　　 首先是老城区排水管网不配套、排水标准偏低。老城区排水管网建于上世纪70年代前后，排水方式均为雨污合流，设计是以排放生活污水为主，因此排水管径细（Φ800mm），随着城市化进程的加快，不透水面积成倍增加，原有管道排水能力明显不足，近些年对老城区排水管道仅进行了局部改造，对整个老城区排水管网系统的排水能力提升并不大。同时受城市热岛效应影响，短历时强降雨频率和强度有不断增加的趋势，过去设计用的数值偏小，不足以解决短历时强降雨的排水问题。在重点区域，排水标准明显偏低，如市区文明路市医院段、维康路等，排水管网为不但雨污合流，且管道直径仅为800mm　。　　

　　 二是局部区域排水管网高低不分。市区内地势低洼区域，在城市建设过程中，其排水管网如与周边“高地”管网相连，高水下压，大大超出洼地管网排水标准，往往引起洼地积水。市区南运河两侧均存在这种情况，积水较严重的水月寺路段，该区域排水管网与地势比之高出1m有余的华信小区、华北商厦一线的排水管网相连；解放路清真北大寺区域排水管网与比之高出近1m的南北大街的排水管网串通，这种管网布局高低不分的连通方式，致使地势低洼区域小到中雨时排水尚可，遇有大到暴雨，造成严重积水在所难免，这是目前城区积水最重要的原因之一。　　

　　 三是管网无序接入，降低排水标准。某一区域按照一定排水标准建设管网，区域周边城市化后后续管网接入已铺就的干管，干管管径没有扩大，实际降低了整个区域的排水标准。新建地域及城郊结合部大面积积水主要是这种因素作用的结果。如运西排水区域，由于御河西路建设将三排干截断，原三排干上游区域署西街一带的排水管网改道并入光荣路管网，增加了其他管网的排水压力，降低整个区域的排水标准，也是目前光荣路、御河路积水的主要原因。　　

　　2.3 地势低洼，自然排水不畅　　

　　 沧州市水资源短缺，为解决水资源不足问题，上世纪70年代以来大量开采深层地下水。由于长期超采，形成了以市区为中心的深层地下水降落漏斗，造成了地面沉降、河道行洪能力降低等不良后果。到2003年市区沉降中心累计沉降量达2236mm，地面沉降量大于2000mm的范围已经覆盖了整个沧州市区。从地形上看，沧州市区形成了形同“锅底”的地势，使河流的坡降减缓甚至形成倒坡，增加了排水难度，延缓了市区雨期排水时间，加剧了市区积水严重程度。地面下的排水管网，在地面下沉的同时，管道高程也发生相应变化，改变了原来的管道设计坡度，甚至使局部区域排水管道形成倒坡，降低了排水管网设计标准，是市区宜形成积水的原因之一，也是市区内排水管网年年改造，成效不大的主要原因。　　

　　2.4 市内、市外防汛排水系统衔接不畅，部门之间协调不足　　

　　目前市区内的排水系统和市区外河道防汛分属两个部门，市内排水由城市管理局负责，市区外的河道防汛管理则有水利部门负责，两部门之间缺乏足够地协调，影响城区排水能力的充分发挥，致使暴雨期间市区排水不畅。如运西代家园泵站下游的代家园排水渠，市区外村民挤占渠道、私筑拦水坝阻水现象较为普遍，原10余米宽的排水渠道，现在仅有3、4米宽，大大降低了渠道的泄水能力，即使遇有强降雨市内积水严重，该泵站排水也不能满负荷运转，否则渠道两岸雨水、污水四溢。类似情况的还有光荣路泵站下游的明水渠、运东的王希鲁干渠等。王希鲁干渠下游的小园排干，在小园村附近建有节制闸，汛期常因闸门开启高度不够或闸门关闭，至王希鲁排干汇水区域排水不畅引起积水。　　

　　3 结语　　

　　城市降雨积水是我国城市发展中不可回避的现实问题，给人民群众的生活和生产带来许多影响。以上分析了城市降雨积水问题的影响因素，为决策部门科学解决问题提供了依据。