“海绵城市”理念对合肥内涝防治的应用研究-土木工程学院岩土系本科毕业论文.docx

本科毕业论文本科毕业论文“海绵城市”理念对合肥内涝防治的应用研究姓姓 名：名： 叶 亮 学学 号：号： 12201070121 专业班级：专业班级： 地质工程 指导老师：指导老师： 刘 珺 院院 系：系： 土木工程学院岩土系 提交日期：提交日期： 年 月 日 安徽建筑大学土木工程学院摘要中国城市已经进入“城市病”集中爆发期，其中，内涝灾害是城市化带来的城市型洪水灾害，对经济建设发展和构建和谐社会构成极大的危害城市规划是城市建设的“龙头”，规划手段协调城市建设、管理保障以及工程技术将在解决城市内涝问题中发挥最根本的作用海绵城市利用低影响开发雨水管理系统，使得场地开发前后的水文特性保持不变，达到有效削减雨水径流流量、暴雨洪峰流量，减少雨水径流污染的目的低影响开发雨水系统的种类很多，从源头、中途和末端可分为绿色屋顶、初期雨水弃流装置、渗透井、植被浅沟、透水铺装、下凹式绿地、湿塘、人工湿地等。

本文第 1 章 绪论水是生命之源，是万物生存的根本然而，随着当今时代的发展和社会的进步，水资源短缺的问题也日益严峻同时，由于人口的增长和城市化速度的加快，水资源的污染也越来越严重据统计，全世界大约有 66%的国家和地区处于缺水或极度缺水的境地，同时，有 40%以上的河流和湖泊被污染 我国是世界上人口最多的国家，地域辽阔，拥有着位居世界第六位的河川及径流量然而，我国水资源的人均占有量不足 2300m³，远远低于美国、俄罗斯、巴西等国，是世界上较为缺水的国家之一我国水污染的问题也十分严峻在 2014 年，国土资源部面向社会发布的数据表明，我国大约有近 20%的城市集中式地下水的水源水质劣于 III 类，水资源合理利用的状况也不容乐观 世界各国在面对水资源短缺的问题上，展开了多方面的探讨雨水的收集、利用和应对洪涝灾害也逐渐为越来越多的国家所重视我国要求在 2014 年编制完成雨水排水防涝规划和暴雨强度公式人们逐渐意识到雨水在提高用水安全性和减少环境影响中，起到了较为重要的作用从某种意义上讲， 雨水的利用和收集，是让曾经单一排放的雨水“变废为宝”的重要措施 目前，雨水的收集和利用在世界多个国家起到了重要的作用，产生了巨大的经济和社会效益。

同时，对于环境的保护也做出了巨大的贡献目前国外研究内涝治理的主流观点不再是尽快的将雨水收集、输送、排放的老做法，它更倾向于将雨水视为一种资源，综合性、系统性、可持续性的对雨水与城市建设、人们生活乃至生态环境进行整体性的管理，从源头上预防城市内涝灾害的发生，并优化城市环境，提升城市建设容量，增强城市抗风险能力1.1 选题依据及意义随着城市的快速发展，城市雨洪灾害和资源短缺现象明显，这些问题同样也制约着我国城市发展雨水管理是通过工程措施和非工程措施对雨水进行收集、过滤及再利用，并且已经形成了比较成熟的雨水管理体系，是解决我国城市生态问题的关键步骤海绵城市”是结合国外雨水管理方面的经验和成果形成的我国雨水管理体系，是解决城市雨水问题；营造良好城市生态环境的重要途径研究城市内涝防治课题的现实意义在于两方面：一是通过比较与实践分析，对合肥城市内涝的原因进行分析，根据“海绵城市”理念因地制宜采取相应的治理措施，提出可行的改造建议，为城市内涝问题提供有效可靠的理论和技术；另一方面，讨论国内外及有关城市的雨水管理规划，有利于城市新旧城区排水管网的改进和设计规划，以减少城市内涝的发生1.2 海绵城市的理念及国内外的研究现状1.2.1 海绵城市的理念海绵城市（Sponge City），从海绵的水分特性上，可以简单的理解为：城市可以像海绵一样，让雨水在城市的利用与迁移过程中，更加的“便利”。

更近一步的理解，可以认为，在降雨的过程中，雨水可以通过吸收、调蓄、下渗及处理净化等方式积累起来，等待需要时再将存蓄的水“释放”出来，用以灌溉、冲洗路面、补充景观水体和地下水等；从海绵的力学特性上，可以认为，城市能够像海绵一样压缩、回弹和恢复，能够很好的应对自然灾害、环境变化，从而最大限度的防洪减灾 城市的“海绵体”不仅包括小区建筑物的屋顶、植草沟、园林绿化、透水铺装等相配套的设施，同时也包含了城市的各种水系，如江、河、人工景观湖等 图 1-1 海绵城市的理念传统的城市，未考虑雨水的可持续开发与利用，重点强调了“排”的概念传统城市只是利用雨水口、雨水管道和管渠、雨水泵站等设施对雨水进行收集和快速排出随着城市化的不断发展，道路不透水路面的增多，盲目的开发使得雨水无法及时的下渗和利用，造成了城市内涝和径流污染的频繁发生海绵城市，可以有效的解决城市内涝问题，对于维持开发前后的水文特征，保持生态平衡，促进人与自然和谐发展也具有重要的意义下面列表比较传统城市与海绵城市的特点：表 1-1 传统城市与海绵城市的比较传统城市 海绵城市改造大自然顺应大自然重点为土地的利用强调人与自然的和谐碳超标排放低碳减排原有生态被改变原有生态的保持粗放式发展低影响开发雾霾加重减轻雾霾地表径流增大地表径流不变1.2.2 国外海绵城市的发展进程雨水产生的洪涝灾害和径流污染等造成的经济损失、环境污染和人员伤害是十分巨大的。

20 世纪 60 年代以来，很多发达国家越来越重视城市雨洪的控制，并进行了大量的科学研究同时出台了一系列可行的政策，更为有效的将雨水收集、利用起来，重视人与自然的和谐相处美国环保局（Environment Protection Agency）于 20 世纪 70 年代提出了 BMP（最佳管理模式）的概念，并对其进行了多方面的完善重点利用雨水，解决水质与水量的问题，强调生态平衡及社会的和谐发展 目前，BMP 措施已经在德国、南非、新西兰等国家和地区广泛的应用，并产生了不错的效果基于 BMP 措施，美国的暴雨研究专家又着手进行了景观控制的微观探讨，提出了低影响开发（LID Low Impact Development）的观点同时，澳大利亚的水敏感性城市设计（WSUD Water Sensitive Urban Development）、日本的管理政策、英国的可持续排水系统（SUDS Sustainable Urban Drainage Systems）等在本国及其他发达国家的雨洪控制管理、水资源利用与保护方面也起到了不错的效果海绵城市的成功范例层出不穷，例如：美国波特兰的绿色街道、日本东京新宿区的雨洪调蓄设施、德国的波茨坦广场雨水收集和英国的世纪穹顶等等。

（1）美国的最佳管理模式（BMP Best Management Practices）概要 1972 年，BMP 被用于美国非点源污染的控制，第一次进入了人们的视线20 世纪 80 年代，为促进 BMP 管理模式更有利的实施，美国又制定了相应的法律、法规20 世纪 90 年代，BMP 模式被进一步的完善，并全面应用到美国社会 随着城市的发展，人口的急剧增加，可用地面积的逐渐减少，目前美国已经开发了新一代的 BMP 模式，重点强调绿色生态技术与非工程管理方法的结合绿色生态技术包括雨水湿地、生物滞留设施、雨水塘、修建沉淀池等非工程方法包括清扫路面和城市环境管理等BMP 强调采取一个或多个措施，来解决该地区的生态、水质和水量等问题，同时它通过一系列标准的制定来保护受纳水体、实现地下水的回灌BMP 以控制雨水洪峰流量与洪涝灾害为目标，重点去除悬浮物、沉淀物等污染物并集中关注小降雨事件美国国家环境保护局制定了大量的措施和相应的法规来促进 BMP 的应用与实施，以物理、化学及生物的标准来保证 BMP 措施的实施效果许多州也提出了适合自己 BMP 指南，如费城要求设计重现期至少为 1 年；纽约州制定了与雨水相关的管理手册，提供了相关技术标准与实例；首都华盛顿要求尽最大的可能性利用 BMP 技术，实现洪涝与洪峰控制。

（2）低影响开发（LID Low Impact Development）概要 20 世纪 90 年代，美国乔治圣马里兰州王子郡的雨洪管理专家们首次提出了 LID 理念随后，LID 理念由之前的小规模措施发展成为更为全面的综合性措施，并逐渐被美国的各大州所利用如今，LID 理念已被日本、瑞典、新西兰、加拿大等多个发达国家所接受和应用LID 强调了利用小型（5 英亩或更小）、本土化、低成本的雨水控制措施并且结合城市景观功能，来模拟自然水文循环，减少径流污染同时，LID 注重公民的积极参与，将原有的排水方式进行改进，涵养水源采用绿色屋顶、植草沟、雨水塘、雨水湿地、透水铺装等，可以节省投资、减小径流污染，具有很高的经济效益和环境效益LID 技术在处理场地径流的过程中，需结合多种控制技术，包括渗透、过滤、径流输送技术，径流调储、保护性技术及低影响景观等六种措施 （3）可持续排水系统（SUDS Sustainable Urban Drainage Systems）概要 20 世纪 70 年代，英国针对当时排水体制造成的洪涝灾害及径流污染问题，首次提出了 SUDS 的理念SUDS 强调了人与自然的可持续发展，在综合设计中重点将水量、水质及景观娱乐紧密结合在一起，使得整个地域的水文系统得到优化。

SUDS 与传统的城市排水方式不同，采取过滤式沉淀池、渗透铺装等措施削减洪峰流量，提高径流水质它既可以应用在城市老区的优化改造中，也可以应用在新建城区的雨水利用项目中，使更多的雨水下渗，补充地下水源同时，与绿色景观的结合，也为野生动物提供了良好的栖息地SUDS 与LID、BMP 相似，均遵从预防控制、源头控制、场地控制及区域控制首先，在住宅小区、社区等源头处，采用绿色屋顶、透水铺装等方法对径流和污染进行控制；其次，在整个链带上，利用渗水坑、调蓄池、雨水塘等对径流进行削减、滞留及收集控制；最终，将雨水利用或排入雨水管道目前，西欧多个国家，均开发出适合本国国情的 SUDS 可持续发展战略，并广泛应用在城市施工、设计及运行的各个方面 （4）水敏感性城市设计（WSUD Water Sensitive Urban Development）概要 水敏感性城市设计 WSUD 起源于澳大利亚，目的为保护澳大利亚的城市水生态系统及供水安全，是其对传统开发方式的改进WSUD 致力于保护自然环境，确保地表、地下水的水质安全，减少污水的排放，以提高居民的生活质量WSUD 利用可持续发展的先进理念，克服了城市开发对水文循环及生态系统的负面影响，对城市进行了科学的规划及设计。

与其他的管理体系不同，WSUD系统不仅仅指对雨水的管理，而是将雨水、饮用水、污水管理等水文循环结合在一起，作为一个整体进行综合管理整个循环间相互影响、相互协调，渗透到城市开发的各个环节中其中，雨水管理是其中必不可少的一个环节，是城市水循环的关键澳大利亚通过大量的法律法规来确保 WSUD 系统的实施和运行，取得了瞩目的效果5）低影响城市设计和开发（LIUDD Low Impact Urban Design and Development）概要 LIUDD 是 LID 及 WSUD 综合发展而形成的新的理念它不仅强调了城市的合理开发利用，同时也适用于城市周边及农村的规划、设计开发LIUDD 对于水质、水量、生物多样性及土地利用等进行了综合考虑，减少了环境污染，促进良好的循环1.2.3 国内海绵城市的发展进程 近几年来，城市内涝和径流污染问题越来越严重究其原因，大致可归为以下几个方面：①我国城市化进程过快，城市排水仅强调“排”字，而未考虑可持续的资源利用；②城市雨水排放设施仍为传统的雨水口、雨水管道管渠及雨水泵站等“灰色”基础设施，并未考虑水文循环的自然规律；③雨水径流中，携带了大量的污染物，如无机化合物、氮、。