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本科毕业论文
“海绵城市”理念对合肥内涝防治的应用研究
姓名:叶亮
学号:**********
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专业班级:地质工程
指导老师:刘珺
院系:土木工程学院岩土系
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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
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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。
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。
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海绵城市(SpongeCity),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
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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
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地表径流增大
地表径流不变
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(EnvironmentProtectionAgency)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(LIDLowImpactDevelopment)的观点。同时,澳大利亚的水敏感性城市设计(WSUDWaterSensitiveUrbanDevelopment)、日本的管理政策、英国的可持续排水系统(SUDSSustainableUrbanDrainageSystems)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(BMPBestManagementPractices)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
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