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摘 要:在我国城镇化加速过程中,国内城市内涝频发,本文分析了常受灾城市之一杭州内涝发生的原因,整理了包括美国BMPs和LID、英国的SUDS、澳大利亚的WSUD以及新西兰的LIUDDD典型雨洪管理体系,提出杭州应构建“径流减排一污染控制一积蓄回用—生态处置”等多目标的雨洪管理体系,打破界限实现跨专业协同设计,最后给出适合杭州的具体的雨洪控制利用措施。
关键词:内涝;雨洪管理;雨洪调蓄
1 背景
城镇化过程中,城市人口集中,不透水面积增加,蓄水面积减少,城镇自然排水系统被打破,雨水的调蓄分流功能降低,行洪能力缩减。由于缺乏与之适应的管理经验与方法,城市抵抗强降雨、台风等极端天气的能力十分薄弱,内涝频发。2010年,住建部对国内351个城市专项调研显示,2008年-2010年间,有62%的城市发生过不同程度的内涝,其中内涝灾害超过3次以上的城市有137个,在发生过内涝的城市中,57个城市的最长积水时间超过12小时。2014年,中共中央、国务院发布《国家新型城镇化规划(2014-2020年)》明确提出“加强防洪设施建设,完善城市排水与暴雨外洪内涝防治体系,提高应对极端天气能力。”
杭州市位于浙江省的北部,市区位于钱塘江的下游和京杭大运河的南端,地处东南沿海地带,属亚热带季风气候区,雨量充沛,降雨量年内变化呈双峰型。每年春末夏初季节为梅汛期;夏秋季节,热带风暴和台风活动频繁,俗称台汛期。杭州市城区横跨钱塘江两岸,大部分为平原区域,分属于杭嘉湖东部平原和萧绍平原,由本地降雨形成的内涝也是杭嘉湖东部平原和萧绍平原洪涝灾害的主要原因。此外,杭州城市基础设施建设降低了原有河道的排水能力,河道淤积,调蓄容积减少,钱塘江排水能力较低,主城区往运河水系排水受高水位顶托影响等等原因增加了强降雨时城区内涝发生的频率。
2 典型雨洪管理体系介绍
我国城市雨水往往以单一的防洪涝和快排为指导思想,追求在最短的时间排放,缺乏以调蓄利用为目的的雨洪管理模式,忽略了雨水的资源价值。发达国家早在20世纪70年代就开始对城市雨水污染等问题开展研究,经过数十年研究和工程应用已形成系统的雨洪管理体系,代表性的有1972年美国的最佳管理措施(BMPs)和1990年低影响开发(,LID)、1999年英国的可持续排水系统(SUDS)、1990年澳大利亚的水敏感性城市设计水敏感性城市设计(WSUD)、新西兰的低影响城市设计与开发低影响城市设计与开发(LIUDD)[1-4]。
BMPs主要措施包括雨水池、雨水湿地、渗透设施、生物滞留和过滤设施等工程措施和管理等非工程措施。主要控制目标:洪涝与峰流量、污染物、敏感性生态管理等。主要作用:控制非点源污染,利用综合措施来解决水质水量和生态等问题。
LID主要措施包括街道和建筑的合理布局等结构性措施和湿地、生物滞留设施、绿色屋顶、透水路面、植草沟等。主要控制目标:生态完整性改良;鼓励环境敏感性项目开发;公众参与。主要作用:以分散式小规模措施对雨水径流进行源头控制。
SUDS主要措施包括排水渠道多样化;排水设施兼顾过滤,减少污染物排入河道;尽可能重复利用降雨等地表水,主要控制目标:管理径流流量;提高径流水质;鼓励雨水入渗等。主要作用:从排水系统上减少城市内涝发生的可能性,提高雨水等地表水的利用率,兼顾减少河流污染。
WSUD主要措施包括以水循环为核心,把雨、污、供水、管理统筹考虑,兼顾景观和生态环境。主要控制目标:保护自然特征和生态;保护水质;降低供水需求;减少水量;提高生态价值。主要作用:通过城市规划和设计的整体分析方法来减少对自然水循环的负面影响和保护水生生态系统的健康。
LIUDD主要措施包括采用基础设施和保护、设计生态设施;减小流域的输出和输入等。主要控制目标:最大化发挥自然价值,减小对水域生物多样性的影响,综合管理生态,优化水循环。主要作用:促进城市和农村住区环境的低影响设计和开发。
尽管BMPs、LID、SUDS、WSUD、LIUDD等技术体系有所差异,但核心都是一致的,即如何实现可持续的城市雨水系统设计。它们的实现方法主要包含技术和政策两个层面,在技术层面,城市雨洪与非点源污染可从源头、中途、末端这三方面加以控制。其中源头技术包括屋顶绿化、低势绿地、透水铺装、雨水花园、植被浅沟、雨水桶等;中途技术包括截污雨水井、初期弃流、渗透沟(管)渠、雨水过滤池等;末端技术包括雨水塘、雨水湿地、缓冲带、生态堤岸、生物浮岛等。在政策方面,美国、英国、德国等国家实施了行政管制、雨水排放许可、雨水排放收费等制度及经济刺激等方法。
3 杭州雨洪管理方法选择
生态雨洪调蓄系统作为城市的“绿色海绵”,转变了传统的雨水治理思路,在有效减轻城市排水负担的同时,将雨水资源化利用,是解决我国城市当前旱涝并存困局的有益探索[5]。车伍等[6]分析了中国城市雨洪控制利用的现状,提出了构建中国城市雨洪控制利用的典型的雨水直接利用模式、间接利用技术、以径流为污染控制核心模式和多种功能技术模式。
杭州雨洪管理整体战略应构建“径流减排一污染控制一积蓄回用—生态处置”等多目标的科学管理的雨水系统,由市政、规划、园林景观、建筑结构等多专业协调完成,各项控制利用措施需根据杭州所研究的具体区域的控制目标、场地情况而定,各种雨洪控制利用措施的处理功能也不尽相同,应根据需要选取合理的措施及措施的组合。
适合杭州的雨洪控制措施包括大尺寸管网、水流控制装置、干洼地、地下滞留、滞留塘、雨水涵道、雨水收集器、过滤带、墙面绿化、屋顶绿化、渗透设施、雨水花园、滨水缓冲带、渗透盆地、人工湿地等等,主要功能包括水流控制、滞留、过滤、渗透、保存、处理、处理。
4 结语
雨洪管理是一项复杂的系统化工程,首先要转变理念,将雨水视为可利用的资源,不可一味讲究“快排”技术;其二,应采用现代化的设计理念,利用数学模型法等进行雨洪利用方案评价得出最优解决措施;最后应因地制宜,前瞻性地制定工程措施和非工程措施。“径流减排一污染控制一积蓄回用—生态处置”等雨洪管理措施可有效解决西湖水质性缺水从钱塘江调水与雨季大量雨水外排矛盾、城区部分河道污染严重问题和城区洪涝灾害,改善城市水环境及生态,缓解洪涝压力、改善景观和生态环境,构建杭州良性水循环系统,从而建立资源节约型、环境友好型城市。
参考文献
[1]车伍,吕放放,李俊奇,李海燕,王建龙.发达国家典型雨洪管理体系及启示[J].中国给水排水,2009,20:12-17.
[2]吴海瑾,翟国方.我国城市雨洪管理及资源化利用研究[J].现代城市研究,2012,01:23-28.
[3]张丹明.美国城市雨洪管理的演变及其对我国的启示[J].国际城市规划,2010,06:83-86.
[4]王建龙,车伍,易红星.基于低影响开发的城市雨洪控制与利用方法[J].中国给水排水,2009,14:6-9+16.
[5]莫琳,俞孔坚.构建城市绿色海绵——生态雨洪调蓄系统规划研究[J].城市发展研究,2012,05:130-134.
[6]车伍,张伟,李俊奇,李海燕,王建龙,刘红,何建平,孟光辉.中国城市雨洪控制利用模式研究[J].中国给水排水,2010,16:51-57.
关键词:内涝;雨洪管理;雨洪调蓄
1 背景
城镇化过程中,城市人口集中,不透水面积增加,蓄水面积减少,城镇自然排水系统被打破,雨水的调蓄分流功能降低,行洪能力缩减。由于缺乏与之适应的管理经验与方法,城市抵抗强降雨、台风等极端天气的能力十分薄弱,内涝频发。2010年,住建部对国内351个城市专项调研显示,2008年-2010年间,有62%的城市发生过不同程度的内涝,其中内涝灾害超过3次以上的城市有137个,在发生过内涝的城市中,57个城市的最长积水时间超过12小时。2014年,中共中央、国务院发布《国家新型城镇化规划(2014-2020年)》明确提出“加强防洪设施建设,完善城市排水与暴雨外洪内涝防治体系,提高应对极端天气能力。”
杭州市位于浙江省的北部,市区位于钱塘江的下游和京杭大运河的南端,地处东南沿海地带,属亚热带季风气候区,雨量充沛,降雨量年内变化呈双峰型。每年春末夏初季节为梅汛期;夏秋季节,热带风暴和台风活动频繁,俗称台汛期。杭州市城区横跨钱塘江两岸,大部分为平原区域,分属于杭嘉湖东部平原和萧绍平原,由本地降雨形成的内涝也是杭嘉湖东部平原和萧绍平原洪涝灾害的主要原因。此外,杭州城市基础设施建设降低了原有河道的排水能力,河道淤积,调蓄容积减少,钱塘江排水能力较低,主城区往运河水系排水受高水位顶托影响等等原因增加了强降雨时城区内涝发生的频率。
2 典型雨洪管理体系介绍
我国城市雨水往往以单一的防洪涝和快排为指导思想,追求在最短的时间排放,缺乏以调蓄利用为目的的雨洪管理模式,忽略了雨水的资源价值。发达国家早在20世纪70年代就开始对城市雨水污染等问题开展研究,经过数十年研究和工程应用已形成系统的雨洪管理体系,代表性的有1972年美国的最佳管理措施(BMPs)和1990年低影响开发(,LID)、1999年英国的可持续排水系统(SUDS)、1990年澳大利亚的水敏感性城市设计水敏感性城市设计(WSUD)、新西兰的低影响城市设计与开发低影响城市设计与开发(LIUDD)[1-4]。
BMPs主要措施包括雨水池、雨水湿地、渗透设施、生物滞留和过滤设施等工程措施和管理等非工程措施。主要控制目标:洪涝与峰流量、污染物、敏感性生态管理等。主要作用:控制非点源污染,利用综合措施来解决水质水量和生态等问题。
LID主要措施包括街道和建筑的合理布局等结构性措施和湿地、生物滞留设施、绿色屋顶、透水路面、植草沟等。主要控制目标:生态完整性改良;鼓励环境敏感性项目开发;公众参与。主要作用:以分散式小规模措施对雨水径流进行源头控制。
SUDS主要措施包括排水渠道多样化;排水设施兼顾过滤,减少污染物排入河道;尽可能重复利用降雨等地表水,主要控制目标:管理径流流量;提高径流水质;鼓励雨水入渗等。主要作用:从排水系统上减少城市内涝发生的可能性,提高雨水等地表水的利用率,兼顾减少河流污染。
WSUD主要措施包括以水循环为核心,把雨、污、供水、管理统筹考虑,兼顾景观和生态环境。主要控制目标:保护自然特征和生态;保护水质;降低供水需求;减少水量;提高生态价值。主要作用:通过城市规划和设计的整体分析方法来减少对自然水循环的负面影响和保护水生生态系统的健康。
LIUDD主要措施包括采用基础设施和保护、设计生态设施;减小流域的输出和输入等。主要控制目标:最大化发挥自然价值,减小对水域生物多样性的影响,综合管理生态,优化水循环。主要作用:促进城市和农村住区环境的低影响设计和开发。
尽管BMPs、LID、SUDS、WSUD、LIUDD等技术体系有所差异,但核心都是一致的,即如何实现可持续的城市雨水系统设计。它们的实现方法主要包含技术和政策两个层面,在技术层面,城市雨洪与非点源污染可从源头、中途、末端这三方面加以控制。其中源头技术包括屋顶绿化、低势绿地、透水铺装、雨水花园、植被浅沟、雨水桶等;中途技术包括截污雨水井、初期弃流、渗透沟(管)渠、雨水过滤池等;末端技术包括雨水塘、雨水湿地、缓冲带、生态堤岸、生物浮岛等。在政策方面,美国、英国、德国等国家实施了行政管制、雨水排放许可、雨水排放收费等制度及经济刺激等方法。
3 杭州雨洪管理方法选择
生态雨洪调蓄系统作为城市的“绿色海绵”,转变了传统的雨水治理思路,在有效减轻城市排水负担的同时,将雨水资源化利用,是解决我国城市当前旱涝并存困局的有益探索[5]。车伍等[6]分析了中国城市雨洪控制利用的现状,提出了构建中国城市雨洪控制利用的典型的雨水直接利用模式、间接利用技术、以径流为污染控制核心模式和多种功能技术模式。
杭州雨洪管理整体战略应构建“径流减排一污染控制一积蓄回用—生态处置”等多目标的科学管理的雨水系统,由市政、规划、园林景观、建筑结构等多专业协调完成,各项控制利用措施需根据杭州所研究的具体区域的控制目标、场地情况而定,各种雨洪控制利用措施的处理功能也不尽相同,应根据需要选取合理的措施及措施的组合。
适合杭州的雨洪控制措施包括大尺寸管网、水流控制装置、干洼地、地下滞留、滞留塘、雨水涵道、雨水收集器、过滤带、墙面绿化、屋顶绿化、渗透设施、雨水花园、滨水缓冲带、渗透盆地、人工湿地等等,主要功能包括水流控制、滞留、过滤、渗透、保存、处理、处理。
4 结语
雨洪管理是一项复杂的系统化工程,首先要转变理念,将雨水视为可利用的资源,不可一味讲究“快排”技术;其二,应采用现代化的设计理念,利用数学模型法等进行雨洪利用方案评价得出最优解决措施;最后应因地制宜,前瞻性地制定工程措施和非工程措施。“径流减排一污染控制一积蓄回用—生态处置”等雨洪管理措施可有效解决西湖水质性缺水从钱塘江调水与雨季大量雨水外排矛盾、城区部分河道污染严重问题和城区洪涝灾害,改善城市水环境及生态,缓解洪涝压力、改善景观和生态环境,构建杭州良性水循环系统,从而建立资源节约型、环境友好型城市。
参考文献
[1]车伍,吕放放,李俊奇,李海燕,王建龙.发达国家典型雨洪管理体系及启示[J].中国给水排水,2009,20:12-17.
[2]吴海瑾,翟国方.我国城市雨洪管理及资源化利用研究[J].现代城市研究,2012,01:23-28.
[3]张丹明.美国城市雨洪管理的演变及其对我国的启示[J].国际城市规划,2010,06:83-86.
[4]王建龙,车伍,易红星.基于低影响开发的城市雨洪控制与利用方法[J].中国给水排水,2009,14:6-9+16.
[5]莫琳,俞孔坚.构建城市绿色海绵——生态雨洪调蓄系统规划研究[J].城市发展研究,2012,05:130-134.
[6]车伍,张伟,李俊奇,李海燕,王建龙,刘红,何建平,孟光辉.中国城市雨洪控制利用模式研究[J].中国给水排水,2010,16:51-57.