城市防洪

刘栋等

目录

  • 1 单元一 城市防洪课程概述
    • 1.1 任务一 城市雨洪问题
    • 1.2 任务二 城市化对降雨和雨洪径流的影响
    • 1.3 任务三 城市防洪工程非工程措施
    • 1.4 任务四 本课程主要内容
    • 1.5 城市防洪课程概述PPT
    • 1.6 视频一 京杭大运河
    • 1.7 视频二 重庆:多个区县遭遇暴雨洪水袭击
    • 1.8 微课一 我国城市防洪工作的特点
  • 2 单元二 城市暴雨与洪水
    • 2.1 任务一 城市雨洪研究方法
    • 2.2 任务二 城市化对降雨和雨洪径流的影响
    • 2.3 任务三 城市设计暴雨和暴雨径流的计算
    • 2.4 城市暴雨与洪水PPT
    • 2.5 视频三 强降雨过程
    • 2.6 视频四 暴雨来袭 多地发生险情
    • 2.7 视频五 减少城市热岛效应
    • 2.8 微课二 城市洪水灾害
  • 3 单元三 城市防洪工程
    • 3.1 任务一 分洪工程
    • 3.2 任务二 防洪工程
    • 3.3 任务三 排水工程
    • 3.4 城市防洪工程PPT
    • 3.5 视频六 都江堰
    • 3.6 视频七 青岛城市排水系统
    • 3.7 视频八 老北京·明清积水那些地儿
    • 3.8 视频九 老北京的防洪暗号
    • 3.9 微课三 城市防洪工程
  • 4 单元四 城市河道整治
    • 4.1 任务一 城市河道整治规划
    • 4.2 任务二 城市河道整治措施
    • 4.3 任务三 城市河道整治多功能化
    • 4.4 城市河道整治PPT
    • 4.5 治河防洪工程PPT
    • 4.6 视频十 永川河道整治
    • 4.7 视频十一 永川:城区河道整治初见成效
    • 4.8 视频十二 朝阳河道整治
  • 5 单元五 水库防洪
    • 5.1 任务一 利用水库进行防洪调度
    • 5.2 任务二 利用水库群进行防洪调度
    • 5.3 任务三 利用水文预报进行防洪调度
    • 5.4 水库防洪PPT
    • 5.5 视频十三 98武汉抗洪
    • 5.6 视频十四 城市内涝何时休
  • 6 单元六 城市防洪排涝工程体系的规划建设管理
    • 6.1 任务一 城市防洪排涝工程体系的规划
    • 6.2 任务二 城市防洪排涝工程体系建设
    • 6.3 任务三 城市防洪排涝工程体系管理
    • 6.4 城市防洪问题讨论PPT
    • 6.5 城市防洪规划PPT
    • 6.6 视频十五 黄河内蒙古防凌防汛科泊尔滩应急分洪
    • 6.7 微课四 城市防洪策略与规划
  • 7 单元七 城市防洪的组织与实施
    • 7.1 任务一 城市防洪排涝的管理体制与机构
    • 7.2 任务二 制定防洪排涝预案
    • 7.3 任务三 水情测报与洪水预报
    • 7.4 任务四 行洪及排涝河道清障与管理
    • 7.5 任务五 政策法规措施
    • 7.6 任务六 其他非工程措施
    • 7.7 城市防洪的组织与实施PPT
    • 7.8 城市防洪特点及经验PPT
    • 7.9 视频十六 石阡5.25抗洪救灾专题片
    • 7.10 微课五 我国城市防洪工作的经验
  • 8 单元八 防汛抢险技术
    • 8.1 任务一 查险报险
    • 8.2 任务二 防漫溢抢险
    • 8.3 任务三 渗水(散浸)抢险
    • 8.4 任务四 管涌(翻沙鼓水、泡泉)抢险
    • 8.5 任务五 漏洞抢险
    • 8.6 任务六 滑坡 ( 脱坡 ) 抢险
    • 8.7 任务七 风浪抢险
    • 8.8 城市洪水PPT
    • 8.9 视频十七 印度洋海啸
  • 9 单元九 城市雨洪利用
    • 9.1 任务一 城市雨洪利用的必要性与可行性
    • 9.2 任务二 城市雨洪利用的途径与措施
    • 9.3 小流域及城市设计洪水PPT
  • 10 单元十 城市防洪新技术
    • 10.1 任务一 城市雨水径流模拟模型
    • 10.2 任务二 城市防洪决策支持系统概念与实例
    • 10.3 城市防洪排涝问题的规划思考PPT
任务一 城市防洪排涝工程体系的规划

任务一 城市防洪排涝工程体系的规划

一、城市防洪排涝工程体系规划的特性

城市规划是对一定时期内城市的经济和社会发展、土地利用、空间布局以及各项建设的综合部署、具体安排和实施管理。城市规划是统筹安排城市建设和管理的依据,是保证土地和空间资源合理利用的基础。编制城市规划一般分总体规划和详细规划两个阶段进行,大城市、中等城市在总体规划基础上可以编制分区规划。城市总体规划应当包括城市的性质、发展目标和发展规模,城市主要建设标准和定额指标,城市建设用地布局、功能分区和各项建设的总体部署,城市综合交通体系和河湖、绿地系统,各项专业规划,近期建设规划。城市详细规划应当在总体规划或者分区规划的基础上,对城市近期建设区域内各项建设作出具体规划。城市详细规划应当包括规划地段各项建设的具体用地范围、建筑密度和高度等控制指标,总平面布置,工程管线综合规划和竖向规划。

水利规划是为防治水旱灾害、合理开发利用水资源而制定的总体安排。水利规划是水利建设的一项重要的前期工作,也是水利科学的一个重要分支。其基本任务是,根据国家规定的建设方针和水利规划基本目标,并考虑各方面对水利的要求,研究水利现状、特点,探索自然规律和经济规律,提出治理开发的方向、任务、主要措施和分期实施步骤,安排水利建设全面、长远计划,并指导水利工程设计和管理。水利规划按治理开发任务可分为综合水利规划和专业水利规划。综合水利规划,即统筹考虑两项以上任务的水利规划,是指根据经济社会发展需要和水资源开发利用现状编制的开发、利用、节约、保护水资源和防治水害的总体部署。专业水利规划,即着重考虑某一任务的水利规划,是指防洪、治涝、灌溉、航运、供水、水力发电、水资源保护、水土保持、防沙治沙、节约用水等的单项规划。按研究对象又可分为流域水利规划、区域水利规划和水利工程规划。流域水利规划,即以某一流域为研究对象的水利规划。区域水利规划,即以某一行政区或经济区为研究对象的水利规划。水利工程规划,即以某一工程为研究对象的水利规划。流域范围内的区域规划应当服从流域规划,专业规划应当服从综合规划。

城市涉水专业规划包括城市防洪规划、城市供水水源规划、城市水系整治规划、城市排水规划、城市水景观规划、城市节约用水规划、城市水资源保护规划等。防洪规划是指为防治某一流域、河段或者区域的洪涝灾害而制定的总体部署,包括国家确定的重要江河、湖泊的流域防洪规划,其他江河、河段、湖泊的防洪规划以及区域防洪规划。防洪规划应当服从所在地流域、区域的综合规划;区域防洪规划应当服从所在流域的流域防洪规划。防洪规划是江河、湖泊治理和防洪工程设施建设的基本依据。城市防洪规划,由城市人民政府组织水行政主管部门、建设行政主管部门和其他有关部门依据流域防洪规划、上一级人民政府区域防洪规划编制,按照国务院规定的审批程序批准后纳入城市总体规划。由于城市防洪排涝工程体系规划既属于城市规划,又属于水利和防洪规划,因此城市防洪排涝工程体系规划具有城市规划和水利规划的双重特性。

二、城市防洪排涝工程体系规划的目标、依据和原则

1)指导思想及规划目标

城市防洪排涝工程体系规划的指导思想和目标是,全面贯彻国家和省、市、县(或区)关于防洪工作的指导方针,从战略高度认识和推进城市防洪排涝管理水平,以满足人民群众对防洪安全的基本要求为出发点,加强基础设施建设,提高防洪排涝管理水平。从保障经济社会发展的高度,在建设与管理、速度与效益、数量与质量相统一的基础上,构筑保障城市经济社会安全的高标准的防洪排涝工程体系。

2)编制依据

城市防洪排涝工程体系规划的编制依据为现行法律、法规、规章等规范性法律文件。我国的规范性法律文件有宪法、法律、行政法规、行政规章、地方性法规、特别行政区法、司法解释等七类。目前城市防洪排涝工程体系规划编制依据的主要现行法律、法规和规章如下:

(1)《中华人民共和国城市规划法》,自1990年4月1日起实施,共有总则、城市规划的制定、城市新区开发和旧区改建、城市规划的实施、法律责任和附则六章。

(2)中华人民共和国建设部《城市规划编制办法》,自2006年4月1日起施行,共有总则、城市规划编制组织、城市规划编制要求、城市规划编制内容和附则五章。

(3)《中华人民共和国水法》,自2002年10月1日起实施,共有总则、水资源规划、水资源开发利用、水资源水域和水工程的保护、资源配置和节约使用、水事纠纷处理与执法监督检查、法律责任和附则八章。

(4)《中华人民共和国防洪法》,自1998年1月1日起施行,共有总则、防洪规划、治理与防护、防洪区和防洪工程实施的管理、防汛抗洪、保障措施、法律责任、附则八章。

(5)中华人民共和国国家标准《防洪标准》,编号为GB50201—1994,自1995年1月1日起实施,共有总则、城市、乡村、工矿企业、交通运输设施、水利水电工程、动力设施、通信设施及文物古迹和旅游设施九章。

(6)《中华人民共和国河道管理条例》,1988年6月10日发布并实施,共有总则、河道整治与建设、河道保护、河道清障、经费、罚则和附则七章。

(7)《城市防洪工程设计规范》,编号为CJJ50—92,自1993年7月1日起施行,共有总则、设计标准、总体设计、设计洪水和设计潮位、堤防、护岸及河道整治、山洪防治、泥石流防治、防洪闸和交叉构筑物十章。

(8)中华人民共和国国家标准《室外排水设计规范》,编号为GB50014—2006,自2006年6月1日起实施。

除以上列出的法律、法规和规章外,还需要依据有关的现行法律、法规、规章、城市所在地的城市总体规划、防洪条例、水利工程管理条例、河道管理实施办法和城市防洪规划编制工作意见等。

3)编制原则

城市防洪排涝工程体系规划的基本原则是:“以防洪治涝为主,结合水环境治理,统筹规划,分期实施,统一管理,充分利用和改造现有工程设施,在加强城市防洪排涝工程体系规划的同时,兼顾非工程措施规划。”在规划过程中应注意以下几个方面:

(1)规划必须服从流域、区域总体防洪要求。城市防洪排涝工程体系规划是流域、区域防洪规划的组成部分,以流域、区域治理为依托,构筑防洪外围保障和外排出路体系。

(2)规划必须服从城市总体规划。城市防洪排涝工程体系规划是城市规划的一部分,城市防洪设施是城市基础设施的重要组成部分,规划要体现和满足城市经济和社会发展的要求,并与城市总体规划、城镇体系规划和国土规划相协调。

(3)规划要与治涝规划相结合。城市防洪设施是城市抵御洪水侵害的首要条件,城市排涝设施是减小城市内涝损失的必备基础。城市防洪排涝工程体系规划必须针对城市雨洪及内涝的特点,选取相应的治理模式,防洪结合治涝,防止因洪致涝。

(4)规划工程措施要与非工程措施相结合。工程措施是基础,非工程措施是补充。在工程规划的同时,要兼顾管理设施和机构体制的规划,要兼顾指挥系统、预警预报系统和决策支持系统的规划。

(5)规划要与交通、城建、环保、旅游相结合。城市防洪治涝工程设施要与城市设施建设相结合,充分利用各种基础设施的综合功能,新建项目要尽量结合城市景观等城市发展的其他要求。

(6)规划要与现状相结合,近期与远期相结合。城市防洪排涝工程体系规划要充分利用已有工程设施,近期防洪排涝工程的建设,要为远期提高标准、扩大规模留有余地,以有限的投资发挥最大的工程效益和社会效益。

三、 城市防洪排涝工程体系规划的内容及方法

城市防洪排涝工程体系规划就是在研究城市洪涝特性及其影响的基础上,根据区域自然地理条件、社会经济状况和国民经济发展的需要,确定防洪排涝标准,通过分析比较,合理选定防洪排涝方案。城市防洪排涝工程体系规划设计的任务为:分析计算城区各河段现有防洪工程的防洪能力及加高堤防和河道控制水位的防洪能力,分析城市洪水及排涝能力;调查研究洪涝灾害的历史、现状及其原因,根据防护对象的重要性,结合考虑现实可能性,选定适当的防洪标准和排涝标准;分析研究各种可能的防范措施方案,提出城市防洪排涝规划方案,并拟定工程设计的任务。

(1)防洪规划设计的方法步骤

①基本资料的收集、整理和分析。城市防洪规划设计所需要的基本资料,一般应包括历史资料(包括河道变迁和历史灾害等)、自然资料(包括地形、水文、气象、地质、土壤等)和社会经济资料。对收集的资料,应进行整理、审查、汇编,并对可靠性和精度作出评价。要对区域的河道、水文(特别是洪水)、气象、地形、地质及社会经济的基本特性有较深入的认识。

②防洪标准的选定及现有河段防洪能力的计算。防洪标准可按照国家标准和城市实际情况选定。现有河段安全泄量的计算,一般先选择防洪控制断面,然后根据拟定的各断面的控制水位,在稳定的水位—流量关系曲线上查得。各河段安全泄量确定后,即可根据各控制断面的流量—频率曲线,确定现有防洪能力。

③防洪设计方案的拟定、比较与选定。在拟订防洪方案时,应首先摸清区域内各主要防护对象的政治经济地位、地理位置及其对防洪的具体要求,根据区域基本特性和各国民经济部门的发展需要,结合水利资源的综合开发,拟订综合性的防洪技术措施方案。拟订方案时要抓住主要问题。防洪方案的比较与选定,是在上述拟订方案的基础上,集中可比的几个方案,计算其工程量、投资、效益等指标,然后通过政治、经济、技术综合分析比较予以确定。

(2)排涝规划设计的方法步骤

①收集资料。主要收集与排涝规划有关的各类资料,包括区域总体发展规划、航道建设规划、河道整治规划、河道及水利工程管理办法、土壤和地形特征、水文气象观测数据、原有水利工程设计资料、历史上该地区涝灾成因和灾害情况。同时应深入现场进行查勘和调查。

②确定标准。要根据保护区域的重要性、当地的经济条件、排涝工程建设的难易程度和费用、涝水造成的灾害损失程度、工程使用年限等因素综合考虑,确定相应的排涝标准。根据排涝工程分别定出不同的排涝标准。在同一区域中,如果土地利用性质差别较大,应根据不同的防护对象的重要性,采用不同的排涝标准。

③分析计算。根据收集的资料和排涝标准,按规划的原则拟订各类可能的排涝方案,采用水文、水力学等方法计算工程的规模,并采用合适的方法计算每一方案的投资和排涝效益。

④筛选方案。根据计算结果分析,主要从排涝净效益的角度评价方案的优劣,同时兼顾区域的发展要求和目前的经济条件,最终提出推荐方案,并撰写规划报告。

⑤上级审批。排涝规划需经有关部门组织评审,并经上级主管部门审批后生效。

(3)城市防洪排涝工程体系规划报告编制

各个城市的自然条件及洪涝特点不同,其防洪排涝规划的内容及侧重点也应有差异。城市防洪排涝规划报告一般应包括以下内容:前言,包括规划原因、理由、工作分工等;城市概况,包括自然概况、城市社会经济概况;防洪排涝现状和存在问题,包括历史洪涝灾害、防洪排涝工程体系现状和存在的主要问题;规划的依据、目标和原则;防洪排涝水文分析计算,包括设计洪水和排(治)涝水文计算方法及成果;防洪工程设施规划和治涝工程设施规划,防洪工程设施规划包括防洪规划方案和防洪工程设施,治涝工程设施规划包括治涝规划方案和治涝工程设施;环境影响分析;投资估算和经济评价,投资估算包括依据及方法、规划方案投资估计、资金筹措方案等,经济评价包括费用、效益和经济评价;规划实施的意见和建议;相应的附表和附图。

四、不同类型城市防洪总体规划

城镇防洪规划的首要目标是防洪保安,但是随着国民经济的持续快速增长、社会的不断进步,人们的环境意识日益增强,对水环境的要求越来越高。从城镇防洪规划来说,必须将城镇保安的建设与水环境的改造结合起来,将防洪堤、滩岸、水域有机结合,改造城镇中心区的水环境,使城镇防洪工程不仅是保证防洪安全的生命线,也是城镇不可缺少的景观线。

1)沿江河城镇防洪总体规划。

我国沿江河城镇的地理位置、流域特征、洪水特征、防洪现状以及社会经济状况等千差万别。在考虑总体规划时要从实际出发,因地制宜。一般注意以下事项:

(1)以城镇防洪设施为主,与流域防洪规划相配合。首先应以提高城镇防洪设施标准为主,当不能满足城镇防洪要求或达不到技术经济合理时,需要与流域防洪规划相配合(如修水库、分洪蓄洪等),并纳入流域防洪规划。对于流域中可供调蓄的湖泊,应尽量加以利用,采用逐段分洪、逐段水量平衡的原则,分别确定防洪水位。

(2)泄蓄兼顾,以泄为主。市区内河道一般较短,河道泄洪断面往往被市政建设侵占而减小,影响泄洪能力,所以城镇防洪总体规划按泄蓄兼顾,以泄为主的原则。尽量采取加固河岸、修筑堤防、河道整治等措施,加大泄洪能力。在无法加大泄量来满足防洪要求,或技术经济不合理时,才考虑修建水库和滞洪区来调控洪水。修建水库和滞洪区还应考虑综合利用,提高综合效益。

(3)因地制宜,就地取材。城镇防洪总体规划要因地制宜,从当地实际出发,根据防护地段保护对象的重要性和受灾后损失等情况,可以分别采用不同的防洪标准,构筑物选型要体现就地取材的原则,并与当地环境相协调。

(4)全面规划,分期实施。总体规划要根据选定的防洪标准,按照全面规划,分期实施,远近结合,逐步提高的原则来考虑。现有工程应充分利用,加以续建、配套、加固和提高。根据人力和财力的可能性,分期分批实施,尽快完成关键性工程设施,及早发挥作用,为继续治理奠定基础。

(5)与城镇总体规划相协调。防洪工程布置,要以城镇总体规划为依据,不仅要满足城镇近期要求,还要适当考虑远期发展需要,使防洪与市政建设相协调。滨江河堤防作为交通道路、园林时,堤距要充分考虑行洪要求,堤宽应满足城镇道路、园林绿化要求,岸壁形式要讲究美观,以美化城镇。堤线布置应考虑城镇规划要求,以平顺为宜。堤防与城镇道路桥梁相交时,要尽量正交。堤防与桥头防护构筑物衔接要平顺,以免水流强烈冲刷。通航河道应满足航运要求,城镇航运码头布置不得影响河道行洪。码头通行口高程低于设计洪水位时,应设计通行闸。支线或排水渠口与干渠防洪设施要妥善处理,以防止洪水倒灌或排水不畅,形成内涝。当两岸地形开阔时,可以沿干流和支流两侧修筑防洪墙,使支流泄洪通畅。在市区内,应不影响城镇的美观。当有水塘、洼地可以调蓄时,可以在支流出口修建泄洪闸。平时开闸排泄支流流量,当干流发生洪水时关闸调蓄,必要时还应修建排水泵站。

2)山区城镇防洪总体规划。

山区河流两岸的城镇,不仅受江河洪水威胁,而且受山洪的危害更为频繁。山洪沟一般汇水面积较小,沟床纵比降大,洪水来得突然,水流湍急,挟带泥沙,破坏力强,对城镇具有很大危害。山区城镇防洪规划,一般要考虑以下事项:

(1)与流域防洪规划相配合。山区城镇防洪一般包括临江河地段保护和山洪防治两个部分。临江河地段防洪规划,可参照上述沿江河城镇防洪规划注意事项进行。当依靠修建堤防加大泄量仍不能满足防洪要求时,可以结合城镇给水、发电、灌溉,在城镇上游河流修建水库来削减洪峰。但是,水库设计标准要适当提高,以确保城镇安全。

(2)工程措施与生物措施结合。对水土流失比较严重、沟壑发育的山洪沟,可采用工程措施与生物措施结合。工程措施主要包括沟头保护,修建谷坊、跌水、截水沟、排水沟和堤防等。生物措施主要包括植树和种草等,以防止沟槽冲刷,控制水土流失,使山洪安全通过市区,消除山洪危害。

(3)按水流形态和沟槽发育规律分段治理。山洪沟的地形和地貌千差万别,但从山洪沟的发育规律来看,具有一定的规律性。上游段为集水区,防治措施主要为植树造林、挖鱼鳞坑、挖水平沟、水平打垄、修水平梯田等,以防止坡面侵蚀,达到蓄水保土的目的。中游段为沟壑地段,水流在此段有很大的下切侵蚀作用,为防止沟谷下切引起两岸崩塌,一般多在冲沟上设置谷坊,层层拦截,使沟底逐渐实现川台化,为农牧业创造条件。下游段为沉积区,山洪沟坡减缓,流速降低,泥沙淤积,水流漫溢,沟床不定,一般采取整治和固定河槽,使山洪安全通过市区,排入干流。

(4)全面规划,分期治理。山洪治理应该全面规划,在以上步骤的基础上将各条山洪沟,根据危害程度分为轻重缓急,在治理方法上应先治坡,后治沟,分期治理。集中人力和物力,在实施工程措施的同时,做好水土保持工作,治好一条沟后,再治另一条沟。

(5)因地制宜选择排泄方案。当有几条山洪沟通过市区时,应尽量就近分散排至干沟。当地形条件许可时,山洪应尽量采取高水高排,以减轻滨河地带排水负担。当山洪沟汇水面积较大,市区排水设施承受不了设计洪水时,如果条件允许也可在城镇上游修建截洪沟,把山洪引至城镇下游排水干流。如城镇上游无条件修建截水沟,而有条件修建水库,可以用修建水库的方法来削减洪峰流量,以减轻市区防洪设施的负担。

3)沿海城镇防潮总体规划。

沿海潮汛现象比较复杂,不同地区潮型不同,潮差变化较大。防潮工程总体规划一般考虑以下事项:

(1)正确确定设计高潮位和风浪侵袭高度。沿海城镇不仅遭受天文潮袭击,更主要的是来自风暴潮,特别是天文潮和风暴潮相遇,往往使城镇遭受更大灾害。因此,必须详细调查研究,分析海潮变化规律,正确确定设计高潮位和风浪侵袭高度,然后针对不同潮型,采取相应的防潮设施。

(2)要尽可能符合天然海岸线。沿海城镇的海岸和海潮的特性关系密切,必须充分掌握这方面的资料。天然海岸线是多年形成的,一般比较稳定。因此,总体布置要尽可能地不破坏天然海岸线。不要轻易向海中伸入或作硬性改变,以免影响海水在岸边的流态和产生新的冲刷或淤积。有条件时可以保留一定的滩地,在滩地上种植芦苇,起到防风、消浪和促淤作用。

(3)要充分考虑海潮与河洪的遭遇。河口城镇除遭受海潮侵袭外,还受河洪的威胁;而海潮与河洪又有不同的遭遇情况,其危害也不尽相同,因此要充分分析可能出现的最不利的遭遇,以及对城镇的影响。特别是出现天文潮、风暴潮和河洪三碰头,其危害最为严重。在防洪措施上,除了采用必要的防潮设施外,有时还需要在河流上游采用分蓄洪设施,以削减洪峰;在河口适当位置建防潮闸,以抵挡海潮影响。

(4)与市政建设和码头建设相协调。为了美化环境,常在沿海地带建设道路、滨海公园以及游泳场等。防潮工程在考虑安全和经济情况下,构筑物造型要美观,使其与优美的环境相协调。沿海城镇码头建设要与港口码头建设协调一致,但应注意码头建设不要侵占行洪道,避免入海口受阻,增加洪水对城镇的威胁。

(5)因地制宜选择防潮工程结构形式和消浪设施。当海岸地形平缓,有条件修建海堤和坡式护岸时,应优先用坡式护岸,以降低工程造价。为了降低堤顶高程,通常采用坡面加糙的方法来有效地削减风浪。当海岸陡峻,水深浪大,深泓逼岸时,应采用重力式护岸,以保证工程效益和减少维修费用。当防潮构筑物上部设有防浪墙时,其迎水面宜做成反弧形,使风浪形成反射,以降低堤顶高程,节约工程投资。