国内外城市平急两用排水防涝系统
为应对超出源头减排和雨水管渠承载能力的超量径流，平急两用排水防涝系统作为城市大排水系统重要的组成部分，能够有效减轻城市内涝灾害并提升城市防涝韧性。明确了平急两用排水防涝的定义，详细分类并分析不同类型的平急两用排水防涝空间及其功能，总结国内外平急两用排水防涝系统发展现状，探讨相关政策、标准，指出当前平急两用排水防涝理论和技术体系中存在的不足，梳理平急两用排水防涝的理论框架。结合国内外的实践案例，总结经验并提出未来平急两用排水防涝发展的建议。
引用本文：张鑫男，李俊奇，李小静，等. 国内外城市平急两用排水防涝系统综述［J］. 给水排水，2024，50（10）：43-51，57.
内涝是国内外城市面临的突出问题之一，也是当前城市可持续发展的重大挑战。传统的城市开发方式形成了大量的不透水下垫面，降雨时径流产生能力强，且得不到充分的滞蓄和下渗，城市排水管渠无法满足实际暴雨径流量排放的需要，内涝隐患增大。然而，对管网进行全面提标改造不仅需要巨额的资金投入，还可能涉及复杂的施工和协调问题，其经济性和可行性受限。其次，高密度建成区普遍存在空间资源紧缺的问题，这些区域人流活动集中，建筑紧凑，路网密集，缺乏用于新建雨水调蓄设施的空间。在这种情况下，雨水调蓄空间不再作为单一功能，而是向着功能复合方向发展，平时正常发挥城市景观、公园绿地、停车场、体育场、休闲集会和娱乐等多种功能，发生极端降雨时可进行雨水滞蓄、调节，从而充分实现土地的价值。
当前，我国城市正处于从“以增量为主的外延扩张式粗放发展”向“以存量为主的集约高效内涵式城市更新”的发展方式转变，城市发展模式由“增量更新”转化为“存量更新”与“减量更新”。在此背景下，“平急两用”排水防涝设施结合城市开放公共空间，兼具游憩、生态、美学和雨洪控制等多种功能，成为实现“大雨不内涝、暴雨不成灾”，妥善处置超标降雨的重要手段。因此，在做好海绵城市规划和相关排水防涝工作的同时，进一步加强内涝风险分析和蓄排空间规划的可靠性，在城市建设管理中树立平急两用、平急转换的理念，提高对城市雨洪科学化管理与利用的水平和投资效益，着眼在急，立意在平。
01、平急两用排水防涝概述
1.1 平急两用排水防涝的定义
平急两用排水防涝是指在城市公共空间的规划与管理中，通过综合利用公园绿地、广场、道路以及下凹桥区等空间，使其在平时满足市民如休闲、娱乐、交通等日常永久性功能的前提下，在遭遇超标降雨或突发洪涝灾害时，临时转化为雨水调蓄、排水甚至是防洪功能的城市雨水韧性管理策略。这一策略通过对城市空间的多功能设计、竖向规划和空间布局，实现公共空间的多功能化利用，不仅优化了城市日常生态服务与景观价值，还增强了城市在面对极端气候条件下的防灾减灾能力，提高城市防涝系统的韧性，使其能够应对更复杂和极端的内涝情境。
1.2 平急两用排水防涝空间的分类
平急两用排水防涝空间的分类有多种，从功能角度可以分为雨涝调控和应急行泄两类，从竖向分布可分为地上和地下两类，按照平时有无水又可以分为干式和湿式两类，平急两用雨涝调控根据其雨水排放方式的不同，又分为滞蓄和调节两种方式，当然，也可以是两种方式的组合。基于此，常见的平急两用排水防涝空间可归纳为地上湿式雨涝调控空间、地上干式滞蓄型雨涝调控空间、地下干式调节型雨涝调控空间、地上湿式应急行泄空间、地上干式应急行泄空间和地下干式应急行泄空间等多种类型（图1）。
图1 常用平急两用排水防涝空间分类和比选
雨涝调控也称为雨水多功能调蓄，是指在平时承担景观、休闲、交通等功能的公共空间，如公园、绿地、广场、下凹桥区等，在暴雨情况下，通过设计和应急管理使其进行功能转换，临时发挥周围汇水区域雨水径流的调蓄功能，暂时储存超量径流，延缓城市排水系统负担，错峰排放或在雨后再通过利用、下渗、蒸发等方式恢复常态。
应急行泄则是指平时主要承担交通、灌溉等功能的设施或空间，如道路、隧道、沟渠、河道等，在暴雨情况下，由于地形低洼成为地表径流行泄通道，基于其位置、结构特性、径流路径和应急管控，由单纯的被动对抗转变为主动适应，可临时疏导和排放超量的雨水径流。
地上湿式雨涝调控空间常年具有一定的水位，在非雨季是城市水景，为城市创造亲水环境。雨季结合必要的临时措施，利用常水位和最高水位（专门设计的溢流口处）之间的空间调蓄暴雨峰值流量，缓解城市防涝压力，主要包括河流、湖泊湿地等。
地上干式滞蓄型雨涝调控大多采用透水性或渗透系数较大的空间，雨季用于调蓄雨水，雨后雨水继续下渗，并且设计在一定时间内（比如48 h或者更短的时间）完全下渗。这种空间能够补充地下水源，创造间接的经济利益，主要包括广场、体育场、公园绿地、下凹桥区、停车场等。
地下干式调节型雨涝调控利用结构稳固的池体和防水措施形成临时调节空间，在地下空间受限的区域，还可以敷设大口径的“调蓄管”以承担调蓄功能。根据调节空间与下游受纳水体水位的相对高程、位置等影响，选用管道重力排水或泵抽提升压力排水。该种类型在平时处于无水状态，主要包括地下车库、体育场馆、民防工程等。
地上和地下应急行泄空间上文已经提及，此处不再赘述。
平急两用排水防涝空间的选用，宜考虑不同空间的功能结构、竖向标高、耐淹程度、启用和恢复难度等特点进行风险评估，考虑到该空间一般是为了应对较高重现期的降雨而偶尔使用，因此应该坚持先自然后人工、先地上后地下、先浅层后深层的原则，蓄与排相结合，集中与分散相结合，因地制宜建设平急两用空间。常用平急两用排水防涝空间的特点及应急管控过程如图1所示。
1.3 平急两用排水防涝空间的功能
平急两用排水防涝空间将城市景观、生态和其他社会功能与内涝防治结合在一起，通过挖掘城市潜在的雨水调蓄能力，调控径流峰值流量，缓解城市建成区空间紧缺与防涝韧性不足之间的矛盾。其关键问题在于遭遇超标降雨时如何能够实现“平时”与“应急”功能的快速转换，这就要求在设施规划和设计时充分考虑功能转换的灵活性和可操作性，使其能够快速响应和适应不同的情况。以某城市片区在平急两种情景下公共空间的使用方式和布局调整为例（图2），对其功能转换、雨水排放方式进行推演和预估，有利于后续的科学规划，同时也为规划者和设计者更好理解“平急两用”设施的运行机制提供科学依据。
图2 城市片区公共空间平急两用功能转化示意
如图2所示，遭遇极端暴雨时，城市小排水系统能力不足，平急两用空间发生功能转换，行泄道路发挥径流行泄功能，同时使用片区的公园绿地、湖泊等自然调蓄空间和广场、停车场等地上调蓄空间进行雨水滞蓄。若还不足以应对极端降雨，可结合地下空间的功能结构，选取淹水耐受性高的地下空间进行雨水的应急调节。对于医院、城市基础设施生命线工程和文物古迹建筑等重点保护区域，应增设防汛设施降低其被淹风险。在上述措施用尽的基础上，经过分析计算确有必要时，可以考虑采用较为深层的地下隧道来应急行泄。通过构建灵活转换、应急防控的城市排水防涝体系，提升城市防涝韧性。
02、平急两用排水防涝的发展
2.1 概念探索与理论研究
英国建筑与建成环境委员会指出，设计良好、灵活的公共空间是降低城市脆弱性和小气候改善的有效尝试；德国弗莱堡市将扎哈伦广场区域设计为下凹的滞涝空间，结合生物滞留设施对雨水进行滞蓄和下渗；日本东京改造地下隧道和公共区域以缓解城市内涝问题；斯里兰卡科伦坡市利用湿地公园和高尔夫球场作为雨水滞蓄空间；车伍研究发现调蓄设施具有控制径流总量、径流峰值和径流污染等多重效益，从环境专业的角度定义了多功能调蓄公园；李俊奇详细阐述雨水调蓄的概念并归纳雨水调蓄的方式、特点及适用条件，基于雨水利用的不同功能提出调蓄设施的容积计算原理和方法；KIM等使用景观生态学指标，探讨绿地空间布局对城市雨水径流管理安全性的影响；柏蔚对调蓄设施的类型、用途和标准进行分析，从规划角度将其分为分散式和集中式两类；SCHUCH等综合考虑上游集水区汇入雨量和流经绿地减少雨量之和，确定公园绿地的调蓄容量和空间位置；DHAKAL等结合水文学与生态学理论，研究绿地与城市排水系统协同作用的实现机理；KELLY等将雨水调蓄与水景结合，使用过滤介质和植被对雨水进行收集利用。此外，一系列创新概念如开放式城市排水系统、可侵蚀走廊、景观基础设施公园等相继被提出，不断丰富平急两用排水防涝的内涵。
2.2 规划设计方法与策略
根据不同城市的气候、地形及排水管网现状，提出大量针对性的解决方案。何丹根据北京地区气候条件和城市排水管网现状，探索出以公园绿地作为应对较大规模雨水径流量的新路径；彭乐乐结合雨水径流的源头、中端、末端的雨洪路径，提出海绵城市目标下的公园规划设计方法；胡文韵从城市区域、社区、场地三个层面，结合公园、居住区、道路等多种类型绿地，探讨雨水利用与绿地规划的技术途径与优化策略；废弃的灰色雨水收集池通过蓝绿结合的措施改造为多功能的开放空间；WALDHOFF等利用现有街道的蓄水能力，并规划流动路径将超标雨水引导至附近的绿地；王鹏研究寒地居住区公共空间改造城市海绵体的模式与方法，总结为道路系统、绿地体系和水网体系三个部分；丁琦将进行景观设计的自然水塘作为控制城市内涝的雨水调蓄塘；焦健将雨水调蓄设施与空间景观规划相结合，运用滨湖空间进行调蓄；曾红舟等提出在硬质场地原位进行雨水调蓄的优化方法，实现高效调蓄雨水的同时节约场地和造价；田玥等指出地下空间规划布局应坚持“平灾结合、平战结合”的基本原则，通过连接周边广场、绿地等公共空间，在城市遇到突发状况时保障生命线设施正常运行；龚晓露结合平急两用理念，对多种应急雨水调蓄设施类型开展研究并分析其优缺点，提出应用场景、实施要点和运维建议。
2.3 空间布局与规模优化
国内外学者使用历史灾情数理统计法、指标体系法和情景模拟法等内涝评估方法对多功能雨水调蓄空间布局进行优化。美国科泉市借助Urban Drainage and Flood Control District发布的“Q-Allow worksheet”计算工具，评估不同降雨量、断面形式和纵坡情况下道路路面的排水能力；张嫣等借助遥感影像技术，发现自2000年至2015年间，武汉中心城区湖泊面积显著减少34 km²，通过将城市降雨汇水路径与渍水点、绿地系统及排水管网进行耦合，揭示湖泊对雨洪调节的作用；SANIEI等利用连续函数、水文模型和遗传算法识别最佳的调蓄池布局；黎小龙为解决武汉市内涝问题，研究公园绿地雨洪管理网络的构建方法与内容。众多研究利用内涝模拟软件，通过加强排水管网和地表之间的流量耦合机理、提升耦合方法的本地适用性，在科学控制场地径流总量方面取得进展。
2.4 标准规范与政策
美国交通部联邦公路管理局发布的《城市排水设计手册》，详细介绍道路等径流行泄通道的规划设计要点；英国建筑行业研究与咨询协会2006年重点针对道路径流行泄通道、地表调蓄设施的规划设计及内涝风险评估等开展了大量研究，并出版了相应手册。随着对排水防涝开展的大量基础理论研究，相关国家、地方及行业标准逐渐颁布（表1），然而我国关注城市公共空间作为平急两用排水防涝空间的标准研究较少，目前仅有2023年9月上海市水务局编制印发了《上海市平急两用雨水调蓄设施规划设计导则》（沪水务〔2023〕661号），对平急两用雨水调蓄设施的类型、设计要点等进行了阐述。因此完善平急两用排水防涝空间的优化布局和设计，确保设施的合理投入，减少资源浪费，并逐步推进标准化建设，解决好“建多少、在哪建、怎么建、用什么地、如何配套、如何管理”等问题成为提升我国城市应对内涝灾害能力的重中之重。
表1 我国现行标准规范中雨水调蓄相关内容
内涝灾害是“急”时重点防控对象之一，国家多次召开会议并发布了一系列政策（表2），为“平急两用”公共基础设施建设提供了明确的政策指导和实施路径，为超大特大城市的应急管理和公共安全体系建设指明了方向。
表2 平急两用国家政策一览
此外，北京、上海、郑州等多地出台了相应的地方规章制度和项目导则，积极探索“平急两用”工程的实施路径（表3）。在国家发改委未下发平急两用政策文件时，北京市在推进平急两用项目的大型公共建筑模式中，坚持标准先行走在了顶层设计的前列。北京市发布韧性城市建设等政策文件，为更高维度的规划提供了思路。宁波、重庆、沈阳、南昌等城市也积极响应政策，编制“平急两用”公共基础设施建设方案，争创国家“平急两用”公共基础设施试点城市。
表3 平急两用地方规章制度和项目导则一览
03、平急两用排水防涝实践案例
早在上世纪，日本、法国、荷兰等国家就已修建许多大型地下蓄水设施，能够容纳上千吨雨水，日常可作为休闲娱乐用，极端暴雨情况下，可有效缓解城市内涝压力。国外的研究与工程实践对我国发展平急两用排水防涝提供了有价值的参考，重点介绍结合河流、广场、体育场、地下车库、沟渠、道路、隧道等公共空间进行多功能调蓄的国内外典型案例（表4）。
表4 典型平急两用排水防涝应用实例
04、结论与展望
未来，平急两用排水防涝系统将得到更广泛的应用和更高效的运行，从而为城市的可持续发展和居民的安全保障提供坚实的基础。
4.1 理论研究
在理论研究方面，需要进一步深化平急两用排水防涝系统的设计方法和设计理论。应建立系统化的设计框架，明确在不同城市环境和气候条件下，平急两用设施的设计标准和方法。研究如何在城市规划中将这些设计理论有效融入。
4.2 多专业融合
平急两用排水防涝系统的成功实施依赖于多个专业领域的协同合作。未来的研究应更加注重多学科的融合，包括城市规划、市政工程、环境工程、景观、道桥、气象、交通和应急管理等领域。通过多专业的紧密合作与部门密切协调，开发出更加综合、协调的实施和应急预案，确保平急两用设施在不同场景下的功能转换和运行效率。
4.3 风险阈值标准的提出
制定平急两用设施的风险阈值标准是未来研究的重要方向。研究在超标降雨情景下不同类型设施的特点和所在区域的气候条件下，科学合理设定行人、行车和建筑不同安全阈值，明确启动应急转换条件，实施限行或禁行措施，并为城市管理者提供决策依据，保障行人和车辆安全。
4.4 平急两用智能蓄排技术研发
未来的技术开发应聚焦于提高排水效率、缩短应急响应时间以及增强自动化水平。通过引入智能传感器、自动控制系统和应急排水设备，实现实时监测和快速应对。探索大数据、人工智能和物联网等智慧技术在排水防涝系统中的应用，通过大数据分析优化排水系统的运行调度，通过人工智能预测极端天气事件，并通过物联网实现设施之间的智能协同和动态调整，从而研发预测预控-智能实时管理技术，以及多场景多模式灰绿蓝系统优化调度技术。
4.5 提升公众认知
应注重提高公众对平急两用排水防涝设施的认识和理解，通过教育、宣传和社区参与，让市民了解这些设施的作用和重要性。增强公众的防灾减灾意识，可有效减少人身和财产损失。通过公众参与项目的方式，鼓励市民在平急两用防涝设施的规划和管理中发挥积极作用。
