海綿城市理念在鐵路防洪評價中的應(yīng)用

2025-09-27

近年來,受全球氣候變化影響,極端降雨事件頻發(fā),鐵路沿線洪澇災(zāi)害風(fēng)險顯著增加,防洪減災(zāi)已成為鐵路工程建設(shè)與運(yùn)營管理的核心任務(wù)之一。傳統(tǒng)鐵路防洪評價多側(cè)重于工程性防洪措施,如修建堤壩、疏浚河道等,雖在一定時期內(nèi)發(fā)揮了重要作用,但面對復(fù)雜多變的水文情勢,其局限性逐漸凸顯,難以實現(xiàn)對雨水的系統(tǒng)性管控與資源化利用。

海綿城市理念以“自然積存、自然滲透、自然凈化”為核心,強(qiáng)調(diào)通過構(gòu)建低影響開發(fā)系統(tǒng),實現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的良性循環(huán),為解決城市內(nèi)澇、水資源短缺等問題提供了創(chuàng)新思路。將這一理念融入鐵路防洪評價體系,不僅能提升鐵路工程應(yīng)對洪澇災(zāi)害的韌性,還能推動鐵路建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的協(xié)同發(fā)展。

海綿城市理念在鐵路防洪評價中的應(yīng)用

一、海綿城市理念的核心內(nèi)涵與關(guān)鍵特征

(一)核心內(nèi)涵

海綿城市理念源于對城市水文循環(huán)規(guī)律的科學(xué)認(rèn)知,其核心是通過模擬自然水文過程,構(gòu)建“滲、滯、蓄、用、排”相結(jié)合的雨水管理系統(tǒng),實現(xiàn)對降雨的全過程管控。具體而言,“滲”即通過透水鋪裝、綠色屋頂?shù)仍O(shè)施增加雨水下滲,補(bǔ)充地下水;“滯”即利用植草溝、雨水花園等滯留雨水,延緩徑流產(chǎn)生時間;“蓄”即借助蓄水池、人工濕地等存儲雨水,調(diào)節(jié)徑流總量;“用”即將收集的雨水用于灌溉、綠化、道路沖洗等,提高水資源利用效率;“排”即通過合理規(guī)劃排水系統(tǒng),保障超標(biāo)降雨時的排水安全,避免內(nèi)澇災(zāi)害發(fā)生。

(二)關(guān)鍵特征

生態(tài)優(yōu)先性:海綿城市理念強(qiáng)調(diào)尊重自然、順應(yīng)自然,優(yōu)先采用生態(tài)化措施處理雨水,減少對自然水文循環(huán)的破壞,維護(hù)鐵路沿線生態(tài)系統(tǒng)的完整性與穩(wěn)定性。

系統(tǒng)性思維:將雨水管理納入鐵路工程整體規(guī)劃,統(tǒng)籌考慮鐵路線路、站場、附屬設(shè)施等不同區(qū)域的雨水管控需求,形成“源頭減排—過程控制—系統(tǒng)治理”的全過程防洪體系。

多功能協(xié)同性:海綿城市設(shè)施不僅具備防洪減災(zāi)功能,還能發(fā)揮凈化水質(zhì)、改善微氣候、提升景觀品質(zhì)等多重作用,實現(xiàn)“一舉多得”的綜合效益。

適應(yīng)性與靈活性:能夠根據(jù)鐵路沿線不同的地形地貌、氣候條件、水文特征,靈活調(diào)整海綿城市設(shè)施的類型、規(guī)模與布局,適應(yīng)復(fù)雜多變的實際情況。

二、傳統(tǒng)鐵路防洪評價的局限性分析

(一)評價視角單一,重工程輕生態(tài)

傳統(tǒng)鐵路防洪評價多聚焦于工程性防洪措施的有效性,如橋梁、涵洞的過流能力,路基的防洪穩(wěn)定性等,對生態(tài)化防洪措施的關(guān)注不足,忽視了鐵路沿線自然生態(tài)系統(tǒng)對雨水的調(diào)蓄、凈化功能,導(dǎo)致防洪體系與生態(tài)環(huán)境脫節(jié),難以實現(xiàn)長期穩(wěn)定的防洪效果。

(二)管控環(huán)節(jié)片面,重末端治理輕源頭減排

傳統(tǒng)評價往往將重點放在降雨形成徑流后的末端排水環(huán)節(jié),如通過擴(kuò)建排水管道、修建排洪溝等方式加速雨水排放,而對降雨源頭的徑流控制重視不夠,未能從源頭上減少雨水徑流產(chǎn)生量,導(dǎo)致末端排水壓力過大,易引發(fā)內(nèi)澇災(zāi)害。

(三)效益評價局限,重安全效益輕綜合效益

傳統(tǒng)評價主要關(guān)注防洪措施的安全效益,即是否能有效抵御設(shè)計頻率內(nèi)的洪水,保障鐵路運(yùn)營安全,而對防洪措施的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益等綜合效益的評價不足,難以全面反映防洪工程的整體價值。

(四)缺乏動態(tài)適應(yīng)性,難以應(yīng)對極端氣候

傳統(tǒng)鐵路防洪評價通常基于歷史水文數(shù)據(jù)確定設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),對全球氣候變化背景下極端降雨事件的頻率、強(qiáng)度變化考慮不足,防洪標(biāo)準(zhǔn)的動態(tài)調(diào)整機(jī)制不完善,導(dǎo)致部分鐵路工程在遭遇超設(shè)計頻率的極端降雨時,防洪能力不足,易出現(xiàn)險情。

三、海綿城市理念融入鐵路防洪評價的核心路徑

(一)構(gòu)建“源頭—過程—末端”全鏈條防洪評價框架

源頭減排評價:在鐵路工程規(guī)劃設(shè)計階段,重點評價源頭海綿城市設(shè)施的布設(shè)合理性與有效性,如鐵路站場的透水鋪裝率、沿線的植草溝長度與寬度、綠色屋頂?shù)母采w率等,確保從源頭上減少雨水徑流產(chǎn)生量,降低后續(xù)防洪壓力。

過程控制評價:針對雨水徑流傳輸過程,評價過程性海綿城市設(shè)施的調(diào)蓄、凈化能力,如人工濕地的面積、蓄水池的容積、滲透塘的滲透系數(shù)等,判斷其是否能有效延緩徑流峰值、削減徑流總量,并對雨水水質(zhì)進(jìn)行初步凈化。

末端治理評價:在末端排水環(huán)節(jié),結(jié)合海綿城市理念優(yōu)化傳統(tǒng)排水系統(tǒng)評價,不僅評價排水管道、涵洞、排洪溝等的過流能力,還需評價海綿城市設(shè)施與傳統(tǒng)排水系統(tǒng)的協(xié)同工作效果,確保在超標(biāo)降雨時,兩者能夠有效銜接,保障排水安全。

(二)建立多維度評價指標(biāo)體系

水文循環(huán)指標(biāo):包括雨水下滲量、徑流總量控制率、徑流峰值削減率、地下水補(bǔ)充量等,用于評價海綿城市理念對鐵路沿線水文循環(huán)的改善效果。

防洪安全指標(biāo):涵蓋設(shè)計頻率內(nèi)洪水抵御能力、內(nèi)澇風(fēng)險發(fā)生率、鐵路設(shè)施防洪穩(wěn)定性等,確保鐵路在海綿城市理念應(yīng)用后仍能滿足防洪安全要求。

生態(tài)環(huán)境指標(biāo):包含沿線植被覆蓋率、水質(zhì)凈化效果、生物多樣性保護(hù)程度等,評價海綿城市設(shè)施對鐵路沿線生態(tài)環(huán)境的改善作用。

資源利用指標(biāo):包括雨水資源化利用率、灌溉用水節(jié)約量、運(yùn)營成本降低幅度等,衡量海綿城市理念帶來的經(jīng)濟(jì)效益與資源節(jié)約效益。

(三)優(yōu)化評價方法與技術(shù)手段

引入水文模型模擬技術(shù):采用SWMM(暴雨洪水管理模型)、HEC-HMS(水文建模系統(tǒng))等專業(yè)水文模型,對鐵路沿線應(yīng)用海綿城市設(shè)施后的降雨徑流過程進(jìn)行模擬分析,預(yù)測不同降雨情景下的徑流總量、峰值流量、淹沒范圍等,為防洪評價提供量化依據(jù)。

結(jié)合GIS與遙感技術(shù):利用GIS(地理信息系統(tǒng))技術(shù)對鐵路沿線的地形地貌、土地利用類型、水文數(shù)據(jù)等進(jìn)行空間分析與整合,優(yōu)化海綿城市設(shè)施的布局;借助遙感技術(shù)監(jiān)測鐵路沿線生態(tài)環(huán)境變化,評估海綿城市理念應(yīng)用后的生態(tài)效益。

開展動態(tài)監(jiān)測與評估:在鐵路運(yùn)營階段,建立海綿城市設(shè)施運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng),實時監(jiān)測雨水下滲、徑流、水質(zhì)等數(shù)據(jù),結(jié)合實際運(yùn)行情況對防洪效果進(jìn)行動態(tài)評估,并根據(jù)評估結(jié)果及時調(diào)整海綿城市設(shè)施的運(yùn)行參數(shù)或優(yōu)化設(shè)計方案,提升防洪體系的適應(yīng)性。

四、海綿城市理念在鐵路防洪評價中的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

(一)源頭減排技術(shù)評價

透水鋪裝技術(shù):在鐵路站場廣場、站臺、停車場等區(qū)域采用透水瀝青、透水混凝土、透水磚等透水鋪裝材料,評價其滲透系數(shù)、抗壓強(qiáng)度、耐久性等指標(biāo),確保其既能滿足鐵路交通荷載要求,又能有效增加雨水下滲,減少地表徑流。

綠色屋頂技術(shù):在鐵路站房、信號樓、倉庫等建筑物屋頂建設(shè)綠色屋頂,評價其植被選擇合理性、基質(zhì)厚度與配比、排水層設(shè)計等,判斷其對雨水的滯留、滲透效果,以及對建筑節(jié)能、屋頂荷載的影響。

植草溝技術(shù):在鐵路沿線道路兩側(cè)、站場周邊布設(shè)植草溝,評價其斷面形式、縱坡坡度、植被覆蓋情況等,確保其能有效收集、輸送雨水,并通過植被與土壤的過濾作用凈化雨水。

(二)過程控制技術(shù)評價

人工濕地技術(shù):在鐵路沿線低洼地帶、河道周邊建設(shè)人工濕地,評價其濕地類型、面積、水力停留時間、植物配置等,判斷其對雨水徑流的調(diào)蓄能力與水質(zhì)凈化效果,確保其能削減徑流峰值、降低污染物濃度。

蓄水池技術(shù):在鐵路站場、沿線服務(wù)區(qū)等區(qū)域建設(shè)蓄水池,評價其容積、材質(zhì)、防滲性能、取水設(shè)施等,確保其能有效存儲雨水,滿足后續(xù)資源化利用需求,同時避免滲漏對鐵路路基造成影響。

滲透塘技術(shù):在鐵路沿線土壤滲透性較好的區(qū)域建設(shè)滲透塘,評價其塘體尺寸、水深、滲透系數(shù)、防滲層設(shè)計(必要時)等,判斷其對雨水的滲透、滯蓄效果,以及對周邊地下水環(huán)境的影響。

(三)系統(tǒng)治理技術(shù)評價

海綿型排水系統(tǒng)技術(shù):將海綿城市理念與傳統(tǒng)排水系統(tǒng)結(jié)合,建設(shè)海綿型排水系統(tǒng),評價其排水管道與海綿城市設(shè)施的銜接方式、過流能力匹配性、應(yīng)急排水預(yù)案等,確保在正常降雨時通過海綿城市設(shè)施實現(xiàn)雨水資源化利用,在超標(biāo)降雨時通過傳統(tǒng)排水系統(tǒng)保障排水安全。

生態(tài)緩沖帶技術(shù):在鐵路沿線河流、湖泊、水庫等水體周邊建設(shè)生態(tài)緩沖帶,評價其寬度、植被類型、土壤結(jié)構(gòu)等,判斷其對雨水徑流的攔截、過濾作用,以及對水體生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)效果,減少面源污染對水體的影響。

五、海綿城市理念應(yīng)用于鐵路防洪評價的效益分析

(一)防洪安全效益

有效削減雨水徑流總量與峰值,降低鐵路沿線內(nèi)澇災(zāi)害發(fā)生概率,減少洪水對鐵路路基、橋梁、站場等設(shè)施的破壞,保障鐵路運(yùn)輸安全穩(wěn)定運(yùn)行。

提升鐵路防洪體系的韌性與適應(yīng)性,通過“滲、滯、蓄、用、排”多重措施協(xié)同作用,即使遭遇超設(shè)計頻率的極端降雨,也能通過海綿城市設(shè)施的調(diào)蓄作用延緩洪水上漲速度,為應(yīng)急搶險爭取時間,降低災(zāi)害損失。

(二)生態(tài)環(huán)境效益

增加鐵路沿線雨水下滲量,補(bǔ)充地下水,改善區(qū)域水資源循環(huán),緩解地下水位下降趨勢,維護(hù)沿線濕地、植被等生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

通過海綿城市設(shè)施的凈化作用,減少雨水徑流中的污染物進(jìn)入周邊水體,改善水質(zhì),保護(hù)鐵路沿線水生態(tài)環(huán)境。

增加鐵路沿線綠色空間,提升植被覆蓋率,改善區(qū)域微氣候,減少熱島效應(yīng),為動植物提供適宜的生存環(huán)境,促進(jìn)生物多樣性保護(hù)。

(三)經(jīng)濟(jì)效益

提高雨水資源化利用率,減少鐵路運(yùn)營過程中對市政自來水的依賴,降低綠化灌溉、道路沖洗、衛(wèi)生間用水等方面的水資源消耗成本。

減少傳統(tǒng)排水系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模與運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用,通過源頭減排與過程控制,降低末端排水管道的設(shè)計流量,減少管道擴(kuò)建、清淤等方面的投入。

提升鐵路沿線土地價值與周邊區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿?,海綿城市理念的應(yīng)用能改善鐵路沿線生態(tài)環(huán)境與景觀品質(zhì),增強(qiáng)區(qū)域吸引力,帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

六、海綿城市理念在鐵路防洪評價中應(yīng)用的實施保障

(一)完善政策法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系

制定針對海綿城市理念在鐵路行業(yè)應(yīng)用的專項政策文件,明確鐵路防洪評價中融入海綿城市理念的目標(biāo)、要求與實施路徑,引導(dǎo)鐵路建設(shè)單位與設(shè)計單位積極開展相關(guān)工作。

修訂完善鐵路防洪評價標(biāo)準(zhǔn)、鐵路工程設(shè)計規(guī)范等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),將海綿城市相關(guān)指標(biāo)納入評價體系,明確海綿城市設(shè)施的設(shè)計要求、技術(shù)參數(shù)與驗收標(biāo)準(zhǔn),為實際應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

(二)加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)與人才培養(yǎng)

加大對鐵路海綿城市技術(shù)的研發(fā)投入,鼓勵科研機(jī)構(gòu)、高校與企業(yè)開展產(chǎn)學(xué)研合作,重點研發(fā)適應(yīng)鐵路特殊場景的海綿城市技術(shù)與產(chǎn)品,解決技術(shù)瓶頸問題。

加強(qiáng)鐵路行業(yè)相關(guān)人員的培訓(xùn)教育,開展海綿城市理念、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、評價方法等方面的培訓(xùn),培養(yǎng)一批既掌握鐵路工程專業(yè)知識,又熟悉海綿城市技術(shù)的復(fù)合型人才,提升鐵路防洪評價工作的專業(yè)化水平。

(三)強(qiáng)化協(xié)同管理與監(jiān)督考核

建立鐵路、水利、生態(tài)環(huán)境等多部門協(xié)同管理機(jī)制,加強(qiáng)溝通協(xié)調(diào),形成工作合力,在鐵路防洪評價、項目審批、建設(shè)實施、運(yùn)營維護(hù)等各個環(huán)節(jié),統(tǒng)籌考慮海綿城市理念的應(yīng)用,確保各項措施落到實處。

將海綿城市理念在鐵路防洪評價中的應(yīng)用情況納入鐵路建設(shè)項目的監(jiān)督考核體系,建立健全評價結(jié)果應(yīng)用機(jī)制,對應(yīng)用效果良好的項目給予表彰獎勵,對未按要求落實的項目進(jìn)行督促整改,推動海綿城市理念在鐵路行業(yè)的廣泛應(yīng)用。

將海綿城市理念融入鐵路防洪評價,是應(yīng)對極端氣候挑戰(zhàn)、提升鐵路防洪減災(zāi)能力、推動鐵路綠色低碳發(fā)展的重要舉措。通過構(gòu)建全鏈條防洪評價框架、建立多維度評價指標(biāo)體系、優(yōu)化評價技術(shù)手段,能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)鐵路防洪評價的局限性,實現(xiàn)鐵路防洪從“被動應(yīng)對”向“主動防控”、從“工程治理”向“生態(tài)治理”、從“單一安全”向“綜合效益”的轉(zhuǎn)變。

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