20140516水文化与海绵城市4-雨洪管理1

水文化与海绵城市4-雨洪管理上海市水务规划设计研究院赵敏华[e-mail]一、五水共治1.1、水利行者文化鼓手1.2、水多水少和水脏了1.3、生态示范五水共治二、河流文化2.1、治水治国人水和谐2.2、水利发展河流文化2.3、神奇重庆历史三峡三、水与上海3.1、上海城市沧海桑田3.2、河道水系功能变化—水源地、模型应用3.3、大陆文化海洋文化四、海绵城市4.1雨洪管理理念法规4.2生态排水绿色基础4.3国内雨洪管理现状—防洪规范、排水规范标准4.4雨洪管理综合模型—模型应用、综合规划大纲4.5综合规划五水共治五、生态智慧5.1、生态文明绿色低碳5.2、转型发展健康生活5.3、生态治水问题建议LID（低冲击开发），即在开发中减少对环境的冲击。LID的雨洪利用尽量模拟自然、生态的状况，通过分散的，小规模的源头控制来进行径流水质与水量的管理,减少开发建设对自然生态的冲击，达到人与自然的和谐！城市化前常规建设后低冲击建设后径流量12%渗透量37%蒸发量51%自然状态径流量54%渗透量14%蒸发量32%人工干预状态LowImpactDevelopmentLID?北京暴雨三因素：水汽-地形-热岛超标准暴雨越来越多？时空分布越不均匀？1、积水原因分析（1）城市建设快速发展造成降雨时径流量增加土地利用遥感分析变化2000～2010年北京市建成区面积由488km2增加至670km2；由此造成城市地表径流系数由原设计0.55有较大提高。1、积水原因分析（2）强降雨超过现有设施能力“7.21”北京市域平均降雨量170mm，中心城区平均降雨量215mm，小时降雨量超过70mm观测站数20个，城区最大降雨点石景山328mm；全市主要积水道路63处，积水30公分以上路段30处。现有排水系统36～40mm(P=1～2年)，雨水泵站40～45mm(P=2～3年)建设持续强降雨产生大量地表径流，不能通过现有排水设施顺畅排除。现况桥区雨水口需增加现况雨水泵能力需提升1、积水原因分析（3）排水系统出口河道水位顶托排水系统出口河道水位上涨，部分过路桥涵成“卡口”，致使水位上涨，甚至漫溢，对排水系统形成顶托；部分河道未达行洪标准，影响排水系统正常退水。河道顶托造成排水不畅，桥区积水水位上涨形成顶托管涵卡口河道卡口造成水毁河道卡口造成阻水漫溢桥梁卡口河道未按规划疏浚形成漫溢1、积水原因分析（4）周边排水系统不完善，大量客水进入桥区周边部分排水系统没有出路，大量“客水”进入桥区低点，超过低水系统抽排能力，造成桥区积水。客水进入道路客水进入桥区“排蓄并举一体化”城市防涝蓄排系统以河、湖、渠、池等城市水系为主体，调蓄隧道（池）为辅城市防涝大系统。水循环宏循环大循环中循环小循环微循环洪涝水排水雨湖北经济学院2011年6月18日武汉暴雨，“看海”、“问责”大学操场2011.6.18武汉市渍水分析本次渍水点共88处,其中汉口28处、汉阳8处、武昌52处因洪致涝洪涝不调10月16日：武汉水务局长报告-近年洪涝解放初，100亩以上湖泊300多。解放后围湖造田，填湖建厂，填湖开发，湖泊水面锐减。玻璃荡子、小东湖、茶叶港、都司湖等8个湖泊完全填没，现只剩湖泊27个。解放前武汉50年代武汉广州市规划院前总规划师袁奇峰：城市“硬质化”是“元凶”新区水浸主因公园少扩大水面增强排涝他建议，参照以前的公园与城市比例，通过连通河涌、建造公园等，扩大水面，加大渗透，增强自然排涝功能。从规划开始！先学古人为啥江西赣州古城不淹水?赣州是座“浮城”，乌龟形，龟首在城南，龟尾在城北，不管江水怎样涨，赣州城都能跟着浮起来。有个故事：朱元璋为统一天下，派刘伯温领兵打赣州。刘伯温几次打不下来，有人告知，赣州城的西面是章江，东面是贡江，两江在城北汇合成为赣江，三江绕赣州城。城墙轮廓线像个乌龟，龟脑袋在南门，尾巴在八境台。刘伯温用四颗铁钉钉住了乌龟四只脚，打下了赣州城。“不淹水得益于一套现在看来都先进而科学的城市排水系统。”赣州古城防洪排涝调研赣州上犹江水库油罗口水库长冈水库万安水库赣江上犹江章水桃江贡水平江梅江城墙--防洪堤福寿沟北宋熙宁年间(1068年—1077年)，刘彝任知州，根据街道布局和地形特点，采取分区排水，建成了两个排水系统，形似篆体的“福”、“寿”，故名福寿沟。福寿沟利用城市地形高差，雨水、污水自排入江。专家评价，以现在雨污水量，再增加三四倍都能应付，不会发生内涝，“古人的前瞻性真令人赞叹”。按照刘彝当初的设计，城墙是最好的防洪堤坝，城内数百口水塘，与福寿沟连通起来，发挥调蓄作用。让古人想不到的是后人竟填塘建房。“幸好八境台公园的那口蓄水塘还在。”今年几场暴雨，雨水先汇集到水塘，然后泵站才能从水塘里往江里抽水。“否则，根本来不及排水。”赣州古城内在地势低洼的地方形成很多天然水塘。另外,古时修筑城墙,就地取土,在沿江岸旧城区内也形成了一些人工水塘。水塘在城市生态系统的循环过程中,起着调节气温、改善气候、美化环境、防捞排水等重要作用。池塘众多，有嘶马池、凤凰池、鲤鱼池、清水塘、铁柜塘、蕻菜塘、荷包塘、狮子塘等。池中各有水脉交通，常注不涸，相传三池之通塞，系人文之盛衰。赣州城虽历经改造，但迄今仍保留有部分城市湖泊，成为城市一景。清水塘铁柜塘凤凰池嘶马池八境台狮子塘护城壕蕻菜塘荷包塘完善的古城排水排洪系统—福寿沟古城内现有完善的排水系统—福寿沟，虽不知创自何代，但北宋已存在，迄今有千年历史。据清同治年间修后依实情绘出图形，总长约12.6公里，其中寿沟约1公里，福沟约11.6公里。1953年起，赣州修下水道，修复于厚德路的原福寿沟，长767.6米，砖拱结构，宽1米，深1.5-1.6米。旧城区现有9个排水口，其中福寿沟水窗6个仍在使用。至今福寿沟仍是旧城区的主要的排水干道。这在全国众多的古城中是罕见的。水没洞水口龟角尾水口西津门水口行嗣庙水口水叉口水口东南水口地表排水沟支沟主干沟蓄水池塘福寿沟排水系统结构示意图水窗一、五水共治1.1、水利行者文化鼓手1.2、水多水少和水脏了1.3、生态示范五水共治二、河流文化2.1、治水治国人水和谐2.2、水利发展河流文化2.3、神奇重庆历史三峡三、水与上海3.1、上海城市沧海桑田3.2、河道水系功能变化—水源地、模型应用3.3、大陆文化海洋文化四、海绵城市4.1雨洪管理理念法规4.2生态排水绿色基础4.3国内雨洪管理现状—防洪规范、排水规范标准4.4雨洪管理综合模型—模型应用、综合规划大纲4.5综合规划五水共治五、生态智慧5.1、生态文明绿色低碳5.2、转型发展健康生活5.3、生态治水问题建议发达国家雨洪管理法规美国：雨水最优化管理方法BMPs（BestManagementPractices）由BMPs发展到LID、再到绿色水基础设施（GreenInfrastructure)德国：在新建小区之前，无论是工业、商业还是居民小区，均要设计雨水利用设施，若无雨水利用措施，政府将征收雨水设施费和排放费。新西兰：1992年完成雨水处理装置（StormTreatmentDevices）设计指南2000年出版控制雨水径流污染的技术手册。日本：80年代提出“雨水流出抑制型下水道”，采用各种渗透设施截留雨水收集利用，纳入国家下水道推进计划，政策和资金上支持。英国：可持续城市排水系统SUDS(SustainableUrbanDrainageSystems)绿色雨水基础设施是对“灰色雨水基础设施”的反思美国环保局(EPA):采用自然生态系统或模拟自然的人工系统的一系列产品、技术和措施,以保障区域整体的环境质量和提供有效的服务。重点是构建城市良性水文循环和雨洪控制利用。美国规划协会:林荫街道、湿地、公园、林地、自然植被区等开放空间和自然区域组成的相互联系的网络,能够以自然的方式控制城市雨水径流、减少城市洪涝灾害、控制径流污染、保护水环境；核心是水文循环。在2008年低影响开发国际会议上，西雅图公共事业局提出绿色雨洪基础设施(GreenStormwaterInfrastructure),即充分利用自然条件并人工模拟自然生态的方式,通过雨洪利用、强化下渗、调蓄、滞留、蒸腾、蒸发等原理和一系列技术措施,控制城市雨水径流污染、减少洪涝灾害、科学利用雨水资源、保护城市水环境和促进城市良性水循环。2010年，美国环保总署定义为21世纪的绿色基础设施（GreenInfrastructure)绿色雨水基础设施体系的发展40年来，由BMPs发展到LID、再到SUDS体系及绿色雨水基础设施1、BMPs体系1972年，美国联邦水污染控制法第一次提出最佳管理措施BMPs(BestManagementPractices)，起初BMPs主要是控制非点源污染,现在BMPs已经注重利用综合措施来解决水质、水量和生态等问题。BMPs包括雨水池(塘)、雨水湿地、渗透设施、生物滞留和过滤设施等工程性措施,及各种管理措施。2、LID体系低环境影响开发LID(LowImpactDevelopment)的理念最初由新西兰科学家提出。1990年，美国马里兰州环境资源署将LID和最佳管理措施BMPs有机结合，从基于微观尺度控制的BMPs基础上，发展成LID体系，主要是通过分散的、小规模的源头控制来达到对暴雨所产生的径流和污染的控制，在开发中尽量减少对环境的冲击和破坏，使开发地区尽量接近于自然的水文循环。LID设计分为保护性设计、渗透技术、径流储存、径流输送技术、过滤技术、低影响景观等六部分。绿色雨水基础设施体系的发展3、SUDS体系1999年英国为解决传统排水体制产生的多发洪涝、严重的污染和对环境破坏等问题，吸取LID优点，将环境和社会因素纳入到排水系统中，建立了可持续城市排水系统SUDS(SustainableUrbanDrainageSystems)。SUDS主要综合考虑水质、水量和娱乐游憩价值，见下图。SUDS由“传统排水”提升到维持良性水循环的可持续排水系统，综合考虑水量、水质、水景观和生态环境等;由原来只对城市排水设施的优化，上升到对整个区域水系统的优化,还考虑城市污水与再生水,通过综合措施改善城市整体水循环。绿色雨水基础设施的功效环境、经济、社会三方面：环境方面：减少雨水径流量、峰值和径流污染,增强地下水交换,改善流域水文循环;增加野生动物栖息地和提供居民休闲娱乐场所,缓解城市热岛效应,改善空气质量,提高居民生活健康水平;减少合流制管道溢流量和溢流频率，改善河湖水环境，保护城市饮用水源。经济方面：区域土地增值,促进区域发展;降低基础设施投资运行费社会方面：增加居民与绿色接触的机会,提高绿化率及增加绿色空间,提供宜居环境,增强宣传教育和公众环境意识。国内外绿色雨水基础设施的实践40多年研究、实践及推广，在美国、欧洲等城市有很多成功的应用案例，如美国的西雅图市、波特兰市及英国丹佛姆林市东区DEX等在国内的北京、上海、深圳、武汉等城市建设中，也开始了探索、研究和实践。欧美国家的实践1990年，西雅图公用事业局在实践中发现源头控制是治理面源污染最经济有效的方法，就在西雅图的商业和工业中心进行了面源污染源头控制试点。研究的第一步是建立西雅图市中心水文、水利和城市管网模型，对各种方法组合进行模拟和比较，模型已成为重要决策平台。面源污染源头控制试点成功后，西雅图公用事业局在整个流域内实行面源污染源头控制。2004年，西雅图LID都市自然排水系统（样板街区SEAStreet），获哈佛大学商学院年度最佳创新奖,其中LID样板街区详见图2-1、自然排水系统的排水草沟详见图2-2。西雅图LID都市自然排水系统改造样板街区SEAStreet街区改造前：图2-1在同一水量、水质标准下，LID的造价只是传统BMP的三分之二，开发商还可得到税收优惠。改造后，水泥地面减少15%，两侧有雨水花园以植草沟连通。SEAStreet:三年监测结果表明暴雨径流总量减少90%2004年获得哈佛大学商学院年度创新奖2007年12月3日百年一遇的暴雨2007年12月1-2日华盛顿和俄勒冈州连下两场暴雨2007年12月3日暴雨格外集中，6小时降雨量1