本稿件来自于 “2014 全国智慧管线与地下空间管理高峰论坛”中作者的主题演讲《排水管网与城市内涝》整理而成。
北京，2013年“七二一”暴雨事件，全市受灾人口160.2万人，公路中断4万余条次，因灾造成直接经济损失116.4亿元。
上海，2013年9月13日特大暴雨，造成浦东、黄浦、杨浦、长宁等区80多条(段)道路短时积水20-50厘米，部分老小区内道路积水10-30厘米。
广州，2012年5月5日，广州气象台发布广州市暴雨黄色预警信号，市三防总指挥部同时启动防暴雨内涝三级响应。
而今年，由暴雨引发的城市内涝事件呈多发态势：2014年3月30日，佛山禅城区海口村竹巷街最深积水达70厘米;2014年3月30日，深圳首场大暴雨造成内涝200处， 2人因灾死亡;2014年3月31日，105国道佛山顺德陈村段路面严重积水;2014年3月30日东莞多处内涝， 1 女大学生被冲入下水道死亡。
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由于全球气候变化，我国在近三年里城市内涝的问题越来越频繁，强度越来越大，严重影响城市居民生活，几乎每一次重大内涝都导致伤亡事件，严重威胁到人民群众的生命财产，制约着整个城市的经济社会发展。
分析我国内涝的主要成因，主要有五大类：气候条件、地形条件、城市化、城市排水工程设计、管网维护和排水应急管理。以广东省番禺为例，来分析这五类成因对城市内涝的影响。
首先是气候条件，但什么样的标准才是50年一遇，假如以历史数据来设置这个标准，那可能会遇到50年一遇的暴雨是年年都有的情况，因为现在全球极端气候变化下，降雨的模式和规律都在发生变化。对于降雨量较大的南方地区来说，主要就是两类的气候条件导致的强度暴雨：第一类是极端强对流天气产生的短历时强暴雨主要集中在4-6月份，会引发突发性山洪、城市内涝;第二类就是强台风造成的，集中在7-10月份，引发流域性大洪水、河口风暴温潮和城市内涝，而且强台风暴雨的历史比较长。根据佛山市提供的材料，每年的开讯期都不一样，总体而言在3月底，4月初开始的，晚的到5月初。
番禺前汛期为每年的4-6月份，以短时强降雨居多，而后汛期在每年的7-9月，主要受台风影响，以长时间连续强降雨为主。一小时最大的雨量，前汛期比后汛期大。
前汛期不同年份对比
后汛期不同年份对比
第二类因素是地形条件，GIS的三维地形图图分析，可以直观看到番禺有很多地方都是地势低洼的，如番禺石桥、大北路，积水主要集中在最低洼的地方，如果降雨强度大，山洪的倾泄，地下管线不够畅通的话，雨水口的倒灌及沿海城市的潮涨潮落倒致江河倒灌，其高压可以使水从低水口喷出来引发城市内涝。
第三个成因就是城市化的发展。中国改革开放30多年，几乎走过了西方国家300多年的道路。换而言之就是我们在用跑百米的速度跑万米。经济快速的增长伴随着城市病：交通拥堵、水污染、包括地表、地下，土壤污染以及城市内涝等新问题。高速城市化直接的影响就是城市的地面透水性差，原有乡村的土地及鱼糖等补充蓄水设施被城市建筑代替，使城市产流率增加，回流速度加快，城市的蓄水能力差，水系的循环能力降低。另一个就是老城区的管网很小，没有考虑到现在的高增长率的紧凑式发展，地表水增多，内涝是必然性的。
第四个成因就是现有的城市排水工程的设计。一方面是管网设计标准偏低，而且各地方对多少年一遇的标准数据也不一样;二是排水沟渠设计不合理，普遍偏小，没有综合考虑路面和广场的排水量;三是立交桥底排水能力欠缺;我们需要在做城市规划的时候就把管线规划同步来做，做好部门间的协调，才能做出符合标准需求的城市排水工程。
最后一点就是管网维护和排水应急管理。如雨水口堵塞及管网日常维护工作不到位，造成的管道淤积，都可能引起城市内涝。所以降雨产流、回流、地下管网的排水是一个复杂的系统工程，做单一模型是解决不了城市内涝问题。
基于上述五个成因进行城市内涝的模拟，形成了我们的内涝模拟技术路线：首先内涝模型通常需要强大的数据支持，建立城市内涝分析数据库，主要包括了数字高程模型、土地利用数据、水文参数、管道普查数据，所有数据需实时监测，在此基础上形成城市内涝模型，进行模型校准及多情景模拟后，最终形成分析结果，包括：内涝点分布、内涝点时长、管道承载力等各类数据，最后形成一个城市内涝点的预案。
大北路/富华东路积水和车流量连续变化过程
通过对多个城市的内涝模型的分析，我们发现了在排水管网建设中存在的一系列问题：排水体制混乱，雨污管线错接、混接，上下游管线不匹配，管线逆坡，断头排水管网。
一是排水体制混乱的问题，以莞城街道的排水管网数据为例，主要包括三种类型的管道：雨水管道、污水管道和雨污合流管道。雨污合流管道覆盖了莞城街道的大部分，合流制排水管网占据了较大比例。
二是上下游管线的不匹配，按理论说，管线的口径下游比上游大才比较合理，但事实上，根据我们的分析主要是因为不同时期分批建成;不同权属单位建设标准不一致。这种上下游接口不匹配的将近7%了。还有就是管线逆坡，如莞城街道现状排水管网中出现下游管底高程大于上游管底高程。
还有就是混接，错接情况发生。由于排水管网建设零散和缺乏整体规划，存在一定程度的雨污错接现象。雨水管道和污水管道的错接可能引起水质的污染，也可能会导致暴雨时雨水进入污水管而引发内涝。
四是断头排水管网。我们可以做情景分析，排水能力分析，排水管网现状，以及排水能力评估，我们可以设置各种预期的模拟分析，以及预期以后有什么样的改进，这里头就不给大家看具体的例子了。
市桥河商业街管线数据缺失 温南路管线数据缺失
针对上述的一些问题，我们主要从以下几个维度进行模拟研究：
1、 洪涝情景模拟和排水能力分析，设置了3种除雨情景进行模拟分析；
2、 排水管网现状排水能力评估，分析一年一遇降雨情况下主干管道充满度；
3、 排水管网淤积模拟分析，分析一年一遇降雨情况下主干管道淤积；
4、 内涝整治工程完成后的作用分析，评估扩大管径对城市内涝的整治效果；
综合上述的成因和模拟模型研究，智慧水务的建设要从以下几点着手：
1、 基础数据获取；
2、 城市洪涝实时监测，包括建立降雨和水位远程无线实时监测系统、建立降雨和水位远程无线实时监测系统等，进行实时监测；
3、 实时数据集成分析与预警；
4、 洪涝模拟和风险评估；
5、 城镇排水系统规划设计；
6、 日常管理与应急处置；
城市内涝是中国快速城市化过程的通病, 中国大部分城市建设的排水设计管理较粗、排水设施标准过低等各种因素造成，及时应对是一个复杂的系统工程，我们要加强地下排水基础设施规划建设，加强市内排涝设施管理，进一步强化暴雨预警和应急处置，从源头收集雨水，减少内涝灾害发生，除了专业的水务管理部门外，还需要广大公众的参与。另外，我们需要学习国外的先进经验，从排水过程的每一步着手，减少城市建设对自然排水过程的干扰，增加雨水下渗量和地表蓄洪量，降低产流量和迟滞汇流峰值。(柳林)
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