河道、湖泊在城市防洪排涝中如何发挥调蓄作用?-吉佳水务
来源: | 作者:吉佳 | 发布时间: 2025-12-11 | 26 次浏览 | 分享到:
本文围绕河道与湖泊在城市防洪排涝中的调蓄作用展开,剖析其 “蓄、滞、泄、补” 的核心原理,分别阐述河道的行洪输水、滞洪缓冲、地下水补给功能与湖泊的容积储水、洪水错峰、径流调控作用,同时给出规划、工程、管理层面的优化策略,结合武汉东湖、苏州古城河网案例验证实践成效。

一、调蓄作用核心原理:自然与人工协同的水文调节机制

河道与湖泊作为城市水文系统的核心组成部分,其防洪排涝调蓄作用本质是通过空间存储与水流调控,缓冲降雨径流的时间差与峰值差,降低城市排水系统的瞬时压力。从水文循环角度看,河道承担 “输水通道 + 临时储水空间” 双重功能,湖泊则发挥 “天然水库” 作用,两者通过水量的 “蓄、滞、泄、补” 协同,实现对城市内涝的动态调控。


其核心原理可概括为三点:一是容积调蓄,利用河道断面、湖泊水域的物理空间,储存汛期超标降雨径流,减少直接汇入排水管网或外排的水量;二是峰值削减,通过河道蜿蜒形态、湖泊进出水口限流设计,减缓水流速度,延长汇流时间,降低洪峰流量;三是错峰调度,结合水利工程(如闸门、泵站)调控,将不同区域、不同时段的洪峰流量错开,避免集中叠加导致的内涝风险。这种 “自然调蓄 + 人工调控” 的模式,既契合海绵城市 “低影响开发” 理念,又能有效弥补城市硬化地面导致的雨水渗透能力下降问题。


二、河道在城市防洪排涝中的具体调蓄作用

1. 行洪输水:构建城市排水主脉络

河道是城市地表径流的天然排泄通道,其调蓄作用首先体现在 “快速导排” 上。通过梳理河道水系、拓宽河道断面、疏浚河道淤积,可提升河道行洪能力,将城市不同区域的降雨径流快速输送至下游流域或调蓄湖泊、水库。例如,城市主干河道需满足一定的设计行洪流量标准(通常按 20-100 年一遇洪水标准设计),通过梯形、矩形或复合式断面设计,最大化过水能力;支流河道则作为分流通道,承接区域内涝积水,缓解主干管渠的排水压力。


同时,河道的连通性对调蓄效果至关重要。通过打通断头河、修复水系连通性,可形成 “主次分明、纵横交错” 的行洪网络,避免因水系割裂导致的局部积水。例如,某沿海城市通过修复 12 条断头河道,构建连通式水系,使区域行洪效率提升 40%,内涝积水时间平均缩短 2 小时。此外,河道两岸的滩地、漫滩区域在汛期可自然漫溢,临时储存部分洪水,进一步削减洪峰,待汛期过后再缓慢下泄,实现 “以空间换时间” 的调蓄目标。


2. 滞洪缓冲:削减洪峰流量

天然河道的蜿蜒形态和沿岸植被,能有效减缓水流速度,延长洪水汇流时间,从而削减洪峰流量。与人工硬化渠道相比,自然形态的河道通过弯道、浅滩、深潭的交替布局,增加水流阻力,使洪峰在传输过程中逐渐平缓。例如,研究表明,蜿蜒河道的洪峰削减率可达 20%-30%,而直线硬化河道仅为 5%-10%。同时,河道两岸的生态护岸(如植被护岸、生态石笼护岸)不仅能增强河岸稳定性,还能通过植被截留、土壤下渗,进一步减少地表径流总量。


在城市规划中,通过预留河道两侧的 “蓝线” 控制范围,保留足够的滞洪空间,也是提升调蓄能力的关键。例如,将河道两岸 50-100 米范围内划定为生态缓冲带,禁止高强度开发,在汛期可作为临时滞洪区,储存超标洪水。此外,部分城市通过河道拓宽、裁弯取直(需谨慎使用,避免破坏生态)等工程措施,在保障行洪能力的同时,优化河道滞洪效果,实现行洪与滞洪的平衡。


3. 地下水补给:间接提升防洪潜力

河道不仅能导排地表径流,还能通过渗漏补给地下水,间接提升城市防洪排涝能力。在非汛期,河道水位高于地下水位时,河水通过河床土壤渗透至地下含水层,补充地下水储量;在汛期,地下水水位上升,可减少地表径流的下渗压力,同时地下水的存在能增强土壤持水能力,减少内涝积水。这种 “地表 - 地下” 的水文连通,形成了良性的水资源循环,提升了城市水文系统的弹性。


为强化地下水补给功能,部分城市采用 “生态河道” 改造技术,将硬化河床改为透水河床(如铺设透水混凝土、种植水生植物),增加河道渗漏量。例如,某北方城市对城区 30 公里河道进行生态改造,采用透水河床和植被护岸,使河道地下水补给量提升 35%,区域地下水位平均上升 0.5 米,有效缓解了汛期地表积水压力。同时,地下水补给还能改善区域水环境质量,增强河道生态系统的自我净化能力,实现防洪与生态保护的双赢。


三、湖泊在城市防洪排涝中的具体调蓄作用

1. 容积储水:核心调蓄载体

湖泊凭借广阔的水域面积和深厚的水深,具备强大的容积储水能力,是城市防洪排涝的 “天然水库”。在汛期,湖泊可承接周边区域的降雨径流和河道来水,储存大量超标洪水,避免洪水直接冲击城市建成区。湖泊的调蓄容积越大,对洪峰的削减效果越显著,例如,一个面积 1 平方公里、平均水深 2 米的湖泊,可储存 200 万立方米洪水,相当于 100 个标准游泳池的水量,能有效缓解周边区域的内涝压力。


城市湖泊的调蓄能力不仅取决于天然容积,还可通过人工改造提升。例如,通过湖泊清淤扩容,清除湖底淤积的泥沙和污染物,增加湖泊实际储水容积;通过退塘还湖、退地还湖,扩大湖泊水域面积,提升调蓄潜力。此外,部分城市通过修建环湖堤防、节制闸等设施,人为调控湖泊水位,在汛期提前预降水位,预留更大的储水空间,待洪水来临时高效承接洪水,汛期过后再有序排水,实现 “预降 - 蓄洪 - 泄洪” 的科学调度。


2. 洪水错峰:平衡流域排水压力

湖泊在流域防洪体系中,还能发挥洪水错峰调度的关键作用。当上游河道洪峰来临前,通过节制闸控制湖泊进水流量,避免洪峰与下游城市排水高峰叠加;当上游洪峰过后,再逐步开启闸门,将湖泊储存的洪水缓慢下泄至下游河道,使下游排水系统能够平稳承接,避免因流量过大导致的管网溢流和内涝。这种错峰调度模式,能有效平衡流域内不同区域的排水压力,提升整体防洪排涝效率。


例如,某沿江城市依托城区 3 个大型湖泊构建了错峰调度体系,在汛期来临前,提前将湖泊水位降至警戒水位以下 1-2 米,预留储水空间;当上游洪峰流量超过河道行洪能力时,开启进水闸将部分洪水引入湖泊储存,待洪峰过后,再通过泵站和泄水闸将湖水缓慢排入长江。该调度模式使城市下游河道的洪峰流量削减 40%,内涝受灾面积减少 50%,显著提升了城市防洪安全性。


3. 径流调控:削减面源污染

湖泊不仅能储存洪水,还能通过水生植物、微生物的净化作用,削减径流中的面源污染物(如氮、磷、悬浮物),改善入湖水质,同时减少污染物对下游排水系统和水体的影响。在汛期,降雨径流携带大量泥沙、垃圾和污染物进入湖泊,湖泊中的水生植物(如荷花、芦苇、菖蒲)可截留悬浮物,微生物可分解有机污染物,实现水质净化。这种 “调蓄 + 净化” 的双重功能,使湖泊成为城市水文系统的 “过滤器”,既保障防洪安全,又改善水环境质量。


为强化径流调控功能,城市湖泊通常会配套建设前置库、生态缓冲带等设施。前置库位于湖泊入水口,可拦截径流中的大颗粒泥沙和垃圾,减少湖泊淤积;生态缓冲带沿湖泊周边布局,通过植被截留、土壤下渗,进一步削减污染物和径流总量。例如,某城市在湖泊周边建设了宽度 20-50 米的生态缓冲带,种植乡土水生植物,使入湖径流的悬浮物削减率达 60%,总氮、总磷削减率达 30%-40%,既提升了湖泊调蓄能力,又保护了湖泊生态环境。


四、优化河道与湖泊调蓄作用的关键策略

1. 规划层面:构建 “蓝绿交织” 的空间格局

在城市总体规划中,需严格保护河道、湖泊的 “蓝线” 和生态缓冲带的 “绿线”,避免过度开发侵占调蓄空间。通过构建 “蓝线 + 绿线” 的双重保护体系,确保河道、湖泊的水域面积和生态缓冲带面积不减少,保障调蓄容积。同时,将河道、湖泊水系与城市排水管网、海绵城市设施(如雨水花园、透水铺装、调蓄池)协同规划,形成 “地表径流 - 河道 - 湖泊 - 排水管网 - 海绵设施” 的立体调蓄体系,提升城市水文系统的综合弹性。


例如,某新城规划中,将河道、湖泊水系与海绵城市设施有机结合,通过透水铺装、雨水花园收集周边区域的降雨径流,经初期雨水净化后汇入河道,再由河道输送至湖泊储存,多余水量通过排水管网外排。该规划使区域雨水调蓄能力提升 50%,内涝发生率降低 60%,实现了防洪排涝与城市发展的协同。


2. 工程层面:生态化改造与设施升级

对现有河道、湖泊进行生态化改造,恢复其自然形态和生态功能,是提升调蓄能力的关键工程措施。河道改造应避免过度硬化,采用生态护岸、透水河床,保留河道的蜿蜒形态和浅滩、深潭结构,增强滞洪和下渗能力;湖泊改造应重点开展清淤扩容、退塘还湖、生态缓冲带建设,提升储水容积和水质净化能力。


同时,配套建设水利调控设施,如节制闸、泵站、溢流堰等,实现对河道、湖泊水量的精准调控。例如,在河道关键节点设置节制闸,调节河道流量;在湖泊入出水口建设泵站,实现汛期预降水位和枯水期补水;在湖泊周边设置溢流堰,控制湖泊最高蓄水位,避免洪水漫溢对周边区域造成影响。此外,利用数字化技术构建水文监测调度平台,实时监测河道流量、湖泊水位、降雨强度等数据,实现调蓄设施的智能化调度,提升调蓄效率。


3. 管理层面:建立长效管护机制

加强河道、湖泊的日常管护,是保障其调蓄功能长期稳定发挥的关键。建立常态化清淤机制,定期清除河道、湖泊的淤积泥沙和垃圾,确保行洪通道畅通和储水容积充足;加强水资源调度管理,在汛期科学制定预降、蓄洪、泄洪方案,避免盲目调度导致的风险;加强生态保护,禁止向河道、湖泊排污,保护水生植被和湿地生态系统,维持河道、湖泊的生态功能。


同时,建立跨部门协同管理机制,整合水利、环保、城管、规划等部门的职责,形成 “统一规划、统一建设、统一管理” 的工作格局,避免多头管理导致的效率低下。例如,某城市成立了河道湖泊管理办公室,统筹负责河道湖泊的规划、建设、管护和调度,建立了 “日常巡查 - 问题处置 - 效果评估” 的闭环管理体系,使河道湖泊调蓄功能的完好率保持在 95% 以上。


五、典型案例:河道湖泊调蓄作用的实践成效

1. 武汉东湖:城市湖泊调蓄的典范

武汉东湖是中国最大的城中湖,水域面积 33 平方公里,是武汉市防洪排涝的核心调蓄载体。东湖通过配套建设东湖港、沙湖港等连通河道,与长江、汉江形成完整的水文连通体系。在汛期,东湖可承接周边 100 平方公里范围内的降雨径流,储存洪水约 1 亿立方米,有效削减长江上游来水的洪峰压力。同时,东湖周边建设了 20 公里的生态缓冲带和多个前置库,不仅提升了调蓄能力,还改善了水质,成为集防洪、生态、景观于一体的城市核心生态区。


2. 苏州古城河网:河道水系的调蓄协同

苏州古城拥有 “水陆并行、河街相邻” 的独特水系格局,城内河道总长度达 35 公里,与城外太湖、阳澄湖等湖泊连通,形成了强大的调蓄网络。苏州通过梳理河道水系、修复生态护岸、建设节制闸等措施,强化了河道的行洪和滞洪功能。在汛期,古城河网可储存洪水约 500 万立方米,通过河道连通将洪水有序疏导至城外湖泊,避免古城内涝。同时,河道水系的调蓄作用还能调节城市微气候,改善区域水环境,实现了防洪排涝与历史文化保护、生态旅游的协同发展。


六、总结

河道与湖泊作为城市防洪排涝的天然调蓄屏障,其调蓄作用体现在行洪输水、容积储水、峰值削减、错峰调度等多个方面,是城市水文系统弹性的核心支撑。在城市化快速发展的背景下,通过科学规划、生态化改造、智能化调度和长效化管理,充分发挥河道与湖泊的调蓄功能,不仅能有效应对极端降雨引发的内涝风险,还能改善城市生态环境,提升城市宜居性。未来,应进一步强化 “蓝绿空间” 保护,推动河道湖泊与海绵城市、智慧水务的深度融合,构建 “自然 - 人工” 协同的城市防洪排涝体系,为城市安全发展提供坚实保障。