城市内涝防治中市政排水管网与调蓄设施协同优化研究

引言

近年来，城市内涝频繁发生，成为困扰城市发展的重要问题。暴雨天气下，城市排水系统不堪重负，大量积水导致交通瘫痪、房屋被淹等灾害。市政排水管网作为城市排水的主要通道，其排水能力直接影响着城市应对暴雨的能力。然而，仅依靠排水管网难以满足极端降雨条件下的排水需求，调蓄设施的合理设置和有效利用显得尤为重要。市政排水管网与调蓄设施的协同优化，能够充分发挥两者的优势，提高城市排水系统的整体性能。

一、城市内涝防治现状与问题分析

1.城市内涝的危害及现状

城市内涝不仅会造成交通拥堵，影响居民的日常出行，还会对城市的基础设施造成严重破坏。积水长时间浸泡道路、桥梁和地下管线，会加速其结构老化和腐蚀，缩短使用寿命，增加维护成本。内涝还易引发污水倒灌、雨水混入生活排水系统，导致水质污染，威胁居民健康，破坏城市水生态平衡。目前，许多城市都面临着内涝的困扰，尤其是一些老城区，由于排水系统设计标准低、管网老化、淤积堵塞严重，排水能力严重不足。在暴雨季节，强降雨频发，部分低洼区域经常出现严重积水，甚至淹没车辆和地下空间，严重影响居民生活安全与城市正常运转。

2.市政排水管网存在的问题

市政排水管网存在布局不合理的问题。部分老旧城区管网管径偏小，难以承载日益增长的排水负荷，暴雨期间极易发生溢流。管网系统连通性差，部分区域形成排水死角，雨水汇集后无法有效导排，加剧内涝风险。日常维护管理薄弱，清淤不及时，垃圾、泥沙淤积导致管道过水能力下降，堵塞问题频发。更突出的是，一些城市在规划建设中缺乏长远眼光，未充分预估城市扩张速度和极端天气频发趋势，排水标准偏低，雨洪调蓄能力不足。面对短时强降雨等极端气候事件，现有管网体系承载力不足，排水不畅，严重影响居民生活与城市运行安全。

3.调蓄设施的不足

调蓄设施的建设相对滞后，数量不足且分布不均。一些城市虽然建设了部分调蓄设施，但在选址和规模设计上不够科学，无法充分发挥其调蓄作用。部分调蓄设施与排水管网的衔接不够紧密，导致雨水无法及时有效地进入调蓄设施。而且，调蓄设施的运行管理缺乏规范，在调蓄过程中可能会出现排水不畅等问题，影响了调蓄效果。调蓄设施的建设成本较高，一些城市由于资金限制，无法大规模建设调蓄设施。

二、市政排水管网与调蓄设施协同工作原理

1.协同工作的基本概念

市政排水管网与调蓄设施协同工作是指在城市排水系统中，两者相互配合、相互补充，共同完成雨水的收集、输送和调蓄任务。排水管网通过管道、检查井等设施将雨水从道路、建筑等区域快速汇集，并输送至调蓄池、地下蓄水空间或自然水体。当遭遇强降雨时，管网输送能力可能接近饱和，此时调蓄设施发挥关键作用，临时储存超出管网承载能力的雨水径流，避免内涝发生。待雨峰过后，再通过泵站或重力排放将蓄存雨水有序排入管网或河道。这种“平时输排、雨时调蓄”的协同机制，不仅提升了排水系统的运行效率，还增强了城市对极端天气的韧性，有效缓解城市内涝，保障公共安全与生态环境。

2.协同工作的优势

协同工作能够有效提高排水效率。在暴雨期间，调蓄设施可迅速储存大量雨水，延缓径流峰值进入管网的时间，避免因瞬时流量过大导致溢流或管网超载。调蓄池还可配备沉淀、过滤等设施，对雨水进行初步净化处理，有效削减污染物负荷，减少对河流、湖泊等受纳水体的生态影响。此外，调蓄与管网的联动调控增强了系统应对极端天气的弹性，提升了城市排水系统的整体可靠性和运行稳定性，大幅减少内涝发生的频率与影响范围，为城市安全运行提供有力支撑。

3.影响协同工作的因素

降雨量和降雨强度是影响协同工作的重要因素。不同的降雨情况对排水管网和调蓄设施的运行要求不同。在降雨量较小的情况下，排水管网可以独立完成排水任务；而在降雨量较大时，调蓄设施则需要发挥更大的作用。城市地形地貌、土地利用类型等也会对协同工作产生影响。地形起伏较大的城市，雨水的流动速度和方向会受到影响，需要合理规划排水管网和调蓄设施的布局。土地利用类型的不同，如建设用地、绿地等，对雨水的渗透和汇流也有不同的影响。

三、市政排水管网与调蓄设施协同优化策略

1.管网布局优化

对现有排水管网进行评估，根据城市的地形、地貌和雨水汇流情况，对管网进行合理布局调整。增加管网的连通性，消除排水死角，确保雨水能够顺畅地流动。根据城市的发展规划，对新建区域的排水管网进行科学规划，采用合理的管径和坡度，提高排水能力。在管网建设过程中，要注重与其他地下设施的协调，避免相互干扰。还可以采用雨水收集利用系统，将部分雨水收集起来用于城市绿化灌溉等，减少进入排水管网的雨水量。

2.调蓄设施选址与规模确定

调蓄设施的选址应综合考虑城市的地形、土地利用和排水管网布局等因素。选择地势低洼、易于收集雨水且对周边环境影响较小的区域建设调蓄设施。在确定调蓄设施的规模时，要根据城市的降雨量、排水管网的排水能力和城市的发展需求等进行科学计算。可以采用数学模型等方法，对不同规模的调蓄设施进行模拟分析，选择最优的规模方案。

3.协同运行管理机制

建立健全协同运行管理机制，明确排水管网和调蓄设施的管理职责和运行流程。加强对排水管网和调蓄设施的实时监测，及时掌握其运行状态。根据降雨情况和水位变化，合理调度排水管网和调蓄设施的运行。例如，在降雨初期，优先利用排水管网排水，当降雨量增大时，及时启动调蓄设施进行雨水储存。要加强对调蓄设施的维护管理，定期清理设施内的杂物和沉积物，确保设施的正常运行。

结语

城市内涝防治是城市发展过程中必须解决的重要问题，市政排水管网与调蓄设施的协同优化是解决这一问题的关键。通过对城市内涝防治现状与问题的分析，我们认识到市政排水管网和调蓄设施各自存在的不足，而协同工作能够充分发挥两者的优势，提高城市排水系统的整体性能。在协同优化策略方面，管网布局优化、调蓄设施选址与规模确定以及协同运行管理机制的建立都具有重要意义。然而，目前在协同优化研究和实践中还存在一些问题，如相关技术还不够成熟、管理机制还不够完善等。未来，需要进一步加强相关研究，不断完善协同优化理论和方法。要加大对城市排水系统建设和管理的投入，提高城市应对内涝的能力。

参考文献

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