城市道路积水原因现有积水预警系统现状

摘 要：随着我国城市化进程的进一步加快,城市道路建设得到了快速的发展.在城市道路建设发展的同时,由于种种原因及各方面因素的制约,每到暴雨季节,道路上就会出现严重的积水现象,特别是城市中心区路网比较复杂的道路则更为明显,路面存在积滞水严重影响道路行车安全及畅通.近年来我国由暴雨引发的城市道路积水现象严重且更为频繁,对城市交通、出行者安全和社会经济造成了很大危害.因此,及时为出行者提供积水预警信息,让其绕行或改线就显得十分必要.

关 键 词：城市道路积水预警

现状

近年来,我国暴雨导致的城市道路积水问题严重.据国家住房和城乡建设部对全国351个城市进行的专项调研,2008年至2010年,有62%的城市发生过不同程度的内涝,积水深度超过50厘米的占74.6%,积水时间超过半小时的城市占78.9%.

城市道路积水对交通危害很大,易引起车辆熄火,引发交通拥堵和出行困难,如果处置不当或救助不及时还可能造成人员伤亡.近年来,北京、上海、广州、南京、重庆、济南等众多城市均发生过多次车辆误入水中造成车辆损坏和人员伤亡的事故,社会经济损失严重.以2012年7月21日北京暴雨为例,全市79人遇难,160.2万人受灾,经济损失达116.4亿元.近20年来,由于我国气候变化、人口增加、生态保护力度不够以及城市化进程加快等原因,很多城市的降水集中性和地面不透水率大大增加.如果不采取任何措施的话,我国城市道路积水问题将愈演愈烈.

积水原因分析

1.不透水地面增加

大都被水泥、沥青及其他路用材料覆盖.大量拓展的公共建筑、城市广场、居住小区等用地占用地表空间,降落于这些地表面的不透水路面增加：随着城市大规模建设,直接裸露在外的地表越来越少了,地面水只能通过覆盖层汇流到设置于道路、居住区、公共建筑等区域的雨水井收水口,进入到排水系统中,当雨水口间距过大、收水口面积太小,或者是雨水口被堵塞时,就会排水不畅,产生路面积水.

2.雨水道设计标准过低

我国的城市建设历来是重地面、轻地下,重看得见的、轻看不见的,改革开放经济发展后,城市大发展带来了基础建设的大发展,但默默无闻的地下雨水道仍然用超低标准设计,几十年来,《室外排水设计规范》在重现期上虽然也做了小量调整,但上限提高远比下限提高得多,而真正常用的恰恰是下限,上限实际上是很少用甚至根本不用的,因此,实际标准提高有限.

3雨水道设计重现期过小

几十年来,欧美国家的城市雨水道设计标准一般用重现期10a,日本用5～10a,干管的重现期甚至用到50a以上.对比我国历版《室外排水设计规范》所用重现期1～3a（实际常用1a）,相差之大一目了然.

此外,排水体制不健全,管网未形成系统；低洼地段地下通道排水设施不配套；重建轻管,维修养护不到位；前期工作不充分或规划设计滞后,使排水管网先天不足或与城市建设发展不相适应.种种原因,皆使得排水能力不足,遇到暴雨,使得积水路段成水乡泽国,严重影响了居民正常出行,还对附近居民造成严重财产损失以及人身安全威胁.

受城市空间的限制,防洪标准不可能无限地提高,在城市出现灾害性天气时,加强应急预案和抢险救灾更为重要.例如,当一个地方出现积水断路的时候,如果能尽早报警、加强现场的疏导和指挥,开车的人就可能停驶,避免驶入低洼地发生事故.然而目前,积水信息多以人工观测为主,难以准确快速的传输到相关部门,导致管理人员难以及时掌握积水的位置和水深,积水得不到及时的处理.

国内外积水预警系统研究现状

1.现有城市道路积水预警系统

由于国情的不同,城市道路积水问题在我国较为严峻,研究也偏多.然而,经调查目前在我国城市实际应用的道路积水预警系统却较少.经分析,主要由于以下四方面问题,造成现有城市道路积水预警系统的使用效果不理想：

（1）有的系统选择的积水测量设备不适用于城市道路积水的特点.例如北京市2012年底安装的“城市道路物联网预警平台”,使用电子水尺测量积水深度,但由于其测量原理为触点感应,所以当车辆带动积水溅到水尺上时,会造成测量不准确.

（2）有的系统运行效率不高,系统通讯昂贵.这些系统不直接在路段现场提供实时积水信息,而是把信息发往控制中心,再由工作人员进行信息发布或现场调控.这类积水报警系统的信息传输媒介大多是无线网络或地方的通讯设施,传输的信号很容易被其他信号干扰,难免出现信息延误或错误.另外,系统通讯设备成本也较高.

（3）有的系统提供积水信息的形式并不有效.例如,北京市某些地道桥处安装的积水检测系统,当积水深度超过规定深度时就报警,没有考虑到不同车辆之间的差别,通行建议的合理性难免受到出行者质疑；另外,标志距离桥梁位置较近,不能起到及时引导车辆绕行的作用.

（4）现有大部分积水报警系统成本较高、设备复杂,容易被盗,不利于安装维护.

2.现有积水信息获取手段和发布方式

城市道路积水预警系统最核心的思想应该在于积水信息的准确获取和及时发布.目前在我国实际当中采用的积水信息获取手段和发布方式及其优缺点分别见表1和表2.

表1积水信息的获取手段

类别方式优点缺点

人工观测法摄像机节省人力不能24小时监测,测量不精确

现场执勤现场机动性强耗费人力、物力,不能应对突发降雨

水尺较为精确需出行者近距离观测

路面水位标线危险水位明确积水过深时易被遮挡

仪器测量法超声波等非接触式液位变送器自动实时测量成本高,信号受环境温、湿度影响大,测量结果不可靠

电子水尺自动实时测量受水位波动干扰,测量结果不可靠

表2积水信息的发布方式

类别方式优点缺点

人工法现场管理机动灵活、有针对性耗费大量人力、物力,不能应对突发降雨

交通电台信息传播范围广信息有延迟,针对性不强

仪器法显示屏直观显示积水信息设置位置不合适不能诱导交通

报警器信息传达性好不是量化信息,出行者不了解具体情况

综上所述,这些积水预警装置或多或少都存在着一些方面的不足,随着我国对道路交通安全和可持续发展的重视,从城市道路积水信息获取手段和发布方式入手,研发一种适合我国国情的精确、可靠、简便、经济的城市道路积水预警系统是十分必要和迫切的.当然,要解决积水问题,这些都不是长久之计,还必须从根本入手,科学合理编制城市排水规划,大力发展城市排水管线建设,加强监管与维修,认真做好积水问题的调研工作,因地制宜应用新技术,强化管理,提高排水应急反应速度,这样才能从根本上解决目前面临的积水问题.