基于海绵城市的城市排水系统，自然径流形成过程，普通城市排水系统有什么特点

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近年来，国内多个城市发生了不同程度的内涝灾害。2011-2012年，北京、上海、武汉、广州、南京、杭州、海口、南昌、潍坊、莆田等多个大城市发生内涝，城市积水严重，造成交通瘫痪，给人民生活和生产带来了极大影响。特别是2012年7月21日北京市遭遇近年来最大一次降雨袭击，全市平均降雨量170mm，城区平均降雨量215mm。其中暴雨中心房山区河北镇日降雨量达541mm，最大小时雨量95mm。中心城区63处主要道路因积水导致交通中断，全市受灾人口119.28万人，因洪涝灾害造成的直接经济损失118.35亿元。其实城市内涝灾害近年来一直困扰着各个城市，特别是特大城市。住房和城乡建设部2010年对32个省的351个城市的内涝情况调研显示，自2008年，有213个城市发生过不同程度的积水内涝，占调查城市的62%；内涝灾害一年超过3次以上的城市就有137个。内涝灾害最大积水深度超过50mm的城市占74.6%，积水深度超过15mm的超过90%；积水时间超过半小时的城市占78.9%，其中有57个城市的最大积水时间超过12小时。城市内涝灾害频发，暴露出城市规划建设中存在的问题。究其原因，有观念体制问题，也有排水系统本身的问题，城市大规模开发建设更是推波助澜，放大了内涝灾害的影响。造成城市内涝的原因很复杂，本文主要从城市排水系统的现状所存在的缺陷来进行分析，主要有两方面的原因。首先是原有管网规划设计标准偏低。雨水系统安全可靠性与规划设计标准直接相关。在排水设施的规划设计标准中，重现期是一个重要的参数，其表示设计暴雨强度出现的周期，它是根据城市的社会经济发展水平、积水后财产损失的程度等多方面因素决定的。由于历史原因，我国的城市雨水系统设计重现期一直比较低，以前建设的城市雨水排水工程绝大多数为一年或低于一年重现期的设计标准，甚至有一年两遇、一年三遇，一年四遇的设计标准。这大大低于一般发达国家的设计标准。其次是水循环系统遭到破坏。随着城市向周边扩展，以往城外的行洪河道演变成城市的内河，行洪能力缩减。而城市中原有的河湖水面经过大规模改造，已所剩无几，幸存的河流水面也大幅度减少，土地高强度开发引发的城市地区地形地貌变化、改变了原有的自然排水体系、破坏了原来的水循环系统。原有的湖泊水系改变了，原有的排洪通道填掉了，不仅调蓄容量变小了，洪水出路也减少了。在西方某些发达国家，城市排水系统都分为大排水系统和小排水系统。小排水系统的规划设计应考虑公众日常生活的便利，并满足较为频繁的降雨事件的要求。当地表径流超出次要排水系统的能力时，大排水系统将被启用。值得注意的是，大排水系统除了人为设计的排水路径，例如巴黎、东京的如地铁通道般的排水道之外，还有一种是由自然地形地貌形成的天然排水系统，由整个城市的地形走向加上城市河流，湖泊，绿地等的辅助形成的一整个不以人的意志为转移的排水系统。由于我国现状的排水系统主要以管道为主，是前文所提的小排水系统，小排水系统的排水不通畅加之大排水系统的缺失导致城市遭受内涝灾害，但同时城市近郊或邻近城市又再遭受干旱或缺水之苦，这样的矛盾和尴尬的现状让我们对排水的最初思路有了一个新的转变，那就是不要一味的想如何将水排出城市，而是应该去思考如何在利用这些水资源的同时就能解决城市排水问题，达到一个双赢的效果。所以我们提出建立海绵城市，既使城市的排水系统像海绵一样能够随时吸收多余的水分，也能够在缺水时释放之前的存水，通过“海绵体”的下渗、滞蓄、净化、回用，雨水的剩余部分径流通过管网、泵站外排，从而有效提高城市排水系统的标准，缓减城市内涝的压力，减轻水质污染。使城市的排水系统达到一个健康的可持续的循环。美国的一些城市在若干年前就开始了“海绵城市”的尝试。例如西雅图在其“街道边缘新方案”计划中，通过降低柏油路面的宽度（即减少不渗水面积），在道路两侧设置生态草沟，以及开展关于自然排水系统的生态教育等手段，实践城市排水的可持续性设计。数据显示，“以一般降雨强度（一年中发生几率为50%的暴风雨）来设计的街道，可以成功吸收98%的雨水径流量。”这个数据意味着自然排水系统在设计、维护良好的情况下，甚至有可能达到传统的排水效率。同时生态草沟中的植物和土壤可以有效吸收一部分污染物。借鉴西方国家的成功经验，我们也可以从大排水系统和小排水系统两个方面来实施海绵城市的排水系统改革。由于城市的基础设施一旦建设完成就很难轻易的改动，所以排水系统的改造应该充分尊重或利用现有的设施来进行升级。我国城市现有的排水系统大多数是铺设管道，属于小排水的范围。高密度的路面硬化以及高强度的城市开发导致的河、湖水面面积的减少使大排水系统缺失。一下就分这两个层次来探究排水系统的“海绵式”改革措施。首先是小排水系统，小排水系统主要是在社区或城市小片区的范围内进行细部的改造，通过对细部排水方式的改进来辅助大排水系统减少雨水在路面的滞留，同时提高雨水收集、利用、储存的容量和效率。