水生态文明与海绵城市课件.ppt

1、生态文明生态文明人类文明中反映人类文明中反映人类进步与自然人类进步与自然存在和谐程度的存在和谐程度的状态状态渔猎文明渔猎文明游牧文明游牧文明农业文明农业文明工业文明工业文明信息文明？信息文明？走向消亡的世界大湖，走向消亡的世界大湖，中亚，咸海的演变中亚，咸海的演变水要素与生态格局演变的水要素与生态格局演变的实例实例国内国内国际国际唐代唐代汉代汉代石羊河流域演化过程石羊河流域演化过程史前时期史前时期史前时期史前时期汉代汉代唐代唐代清代清代清代清代11唐代唐代汉代汉代石羊河流域演化过石羊河流域演化过程程史前时期史前时期清代清代“引河及川谷以灌田引河及川谷以灌田”史记史记移民实边，设置官田移民实边，

2、设置官田“凉州最大，土沃物繁，凉州最大，土沃物繁，而人富其地而人富其地”读史方舆纪要读史方舆纪要“河西十五卫，东起庄浪，河西十五卫，东起庄浪，西抵肃州，绵亘近两千里西抵肃州，绵亘近两千里”明史明史争水纠纷频起争水纠纷频起 约约7万万约约13.7万万约约40万万无人类活动无人类活动昔日的咸海，如今干涸的盆地昔日的咸海，如今干涸的盆地曾经活跃的渔船，如曾经活跃的渔船，如今今 只能只能“驻足远望驻足远望”咸海的卫星图咸海的卫星图 过度取水截断径流来源、河流堰塞及污染，过度取水截断径流来源、河流堰塞及污染，昔日世界第四大湖行将消亡昔日世界第四大湖行将消亡咸海咸海过度取水带来的后果过度取水带来的后果咸海

3、面积变化趋势咸海面积变化趋势2020世纪世纪6060年代年代 19991999年年20042004年年6.66.6万万KmKm2 250m50m深深2.92.9万万KmKm2 230m30m深深1.71.7万万KmKm2 2不足不足20m20m深深1515年年内即内即将消将消失失-13-“白风暴白风暴和盐沙和盐沙暴频繁。暴频繁。农田盐碱化加剧农田盐碱化加剧河流污染严重。河流污染严重。疾病大量增加疾病大量增加生物物种锐减。生物物种锐减。咸海咸海水循环通量降低导致生态格局演变水循环通量降低导致生态格局演变盐度增加盐度增加6 6倍倍沿岸儿童患病沿岸儿童患病率增加率增加2020倍倍1962年 寂静的春

4、天1972年增长的极限1992年联合国环境与发展大会：里约宣言21世纪议程可持续可持续发展道路发展道路u国际国际对水生态文明认识对水生态文明认识对水生态文明认识水生态文明建设的七个层次（水、土、气、生态等）1.1.快速城市化快速城市化2.2.城市雨岛效应明显城市雨岛效应明显3.3.城市内涝频发城市内涝频发4.4.传统城市建设重经济社会功能，轻传统城市建设重经济社会功能，轻生态服务功能（重社会，轻生态）生态服务功能（重社会，轻生态）1.1.快速城市化快速城市化10.关中城市群8.中原城市群1.长三角城市群2.京津冀城市群3.珠三角城市群4.山东半岛城市群5.川渝城市群6.辽中南城市群7.长江中游

5、城市群9.海峡西岸城市群中国大陆地区逐步发展形成了十大城市群和十几个中小城市群1.1.快速城市化快速城市化 城市群的发展在带来经济社会群聚红利的同时，也造成水循环过程的畸变和区域性气候演变，给生态环境带来巨大压力，各类水问题日益凸显。气候变化使得人类面临全球变暖、极端天气增多等方面挑战，导致城市出现暴雨极值天气与极端干旱的概率增加。2.2.城市雨岛效应明显城市雨岛效应明显 年最大1d、3d雨量全国增减不明显，但极值有所增加。北方均值明显减小 南方极值明显加大，均值略升，Cv略减 西部均值、极值明显加大，Cv略减1d均值1d均值3d均值3d极值极端降水天数变化2.2.城市雨岛效应明显城市雨岛效应

6、明显城市雨岛效应城市雨岛效应2.2.城市雨岛效应明显城市雨岛效应明显3.3.城市内涝频发城市内涝频发 城市雨岛效应和下垫面产汇流过程畸变导致内涝现象频发。2007-2015年，全国超过360个城市遭遇内涝，其中六分之一单次内涝淹水时间超过12小时，淹水深度超过半米，北京、广州、济南等城市甚至发生了造成人员伤亡的严重内涝。3.3.城市内涝频发城市内涝频发 2007年7月18日，济南市遭遇特大暴雨，市区平均雨量134毫米，致使南部城区形成了类似山洪性质的街巷洪水。市区积水1米以上的路段达51处，部分低洼地段最大积水深度达4米，个别坡度较陡路段水流流速达3m/s以上，造成26人死亡。路面积水淹没汽车

7、街道上急流起浪3.3.城市内涝频发城市内涝频发2010年5月7日，广州特大暴雨，天河地区3小时降雨接近200毫米，远超排涝体系排涝能力，超过排涝标准的雨水全都往低洼地区汇集，造成低洼地区受淹，影响城区正常运行，导致6人死亡。3.3.城市内涝频发城市内涝频发31 2012 年 7 月 21 日，北京遭遇1951年有气象记录以来最持久的一次强降雨，造成 79 人死亡，导致山洪暴发、京广铁路断运，京港高速最深积水达 6m，城区交通瘫痪、车辆被淹、供电中断等，160万人受灾。3.3.城市内涝频发城市内涝频发32天然植被覆盖状况天然植被覆盖状况40蒸散发，蒸散发，25浅层浅层入渗，入渗，25深层入渗，深

8、层入渗，10地表径流地表径流10-20%不透水面不透水面38蒸散发，蒸散发，21浅层入浅层入渗，渗，21深层入渗，深层入渗，20地表径流地表径流30-50%不透水面不透水面35蒸散发，蒸散发，20浅层入渗，浅层入渗，15深层入渗，深层入渗，30地表径流地表径流75-100%不透水面不透水面30蒸散发，蒸散发，10浅层入渗，浅层入渗，5深层入渗，深层入渗，55地表径流地表径流3.3.城市内涝频发城市内涝频发城市内涝频发的原因之一：城市化导致不透水面积增加3.3.城市内涝频发城市内涝频发城市内涝频发的原因之三：城市排水基础设施建设不足浙江绍兴侵占河道建高楼浙江绍兴侵占河道建高楼大多数城市排水基础设

9、施建设严重滞后于城市化进程。我国70%以上的城市排水系统建设的设计暴雨重现期小于1年，90%老城区的重点区域甚至比规范规定的下限还要低，导致低洼地区的暴雨洪水积水严重积水。不仅如此，城市内排水系统（管网）与外排水系统（河道）衔接不协调，存在瓶颈、卡口、甚至“断头管”现象。例如北京丰草河河段排涝标准没有达到20年一遇，“7.21”洪水时导致河水顶托倒灌。2012.7.21 2012.7.21 莲花桥莲花桥3.3.城市内涝频发城市内涝频发城市内涝频发的原因之四：下凹式立交桥等设施增加随着城市立体交通的发展，下凹式立交桥、深槽路段、地下通道等易涝设施增多。这些设施往往处于城市交通的关键节点上，一旦出

10、现内涝，极易出现交通系统的整体性瘫痪，严重影响城市正常运转。北京90座下凹式立交桥采取“一桥一预案”，24小时监控，巡查人员、抢险车辆到位仍然解决不了积水问题3.3.城市内涝频发城市内涝频发城市内涝频发的原因之五：城市排水设施维护管理不善多数城市排水管网淤塞严重。马路清洁工经常把灰尘、垃圾等扫入排水的“雨篦子”，导致本来标准就偏低的雨水管网被淤塞70%-80%，直接影响排水效果。雨水管被堵塞70%雨水管被堵塞80%4.4.重社会，轻生态重社会，轻生态 对马路和停车场等采用硬化方式，避免雨天带来的泥泞问题；对城市河道采用渠化方式，人为增加排水流速，缩减河道断面，节省两岸土地；对城市河湖进行围填侵

11、占，增加建设用地等4.4.重社会，轻生态重社会，轻生态灰色城市灰色城市绿色城市绿色城市蓝色城市（海绵城市）蓝色城市（海绵城市）初级阶段：人口快速增加，重工业为主导，以马路、高楼、工厂等灰色钢筋混凝土为主基调，正像伦敦奥运会开幕式里的场景，烟筒林立，乌烟瘴气。河湖受到污染和严重挤占。现阶段：强调人们对良好环境的需求，生态环境建设逐步强化，突出特征是草地、林地的增加和绿色基调的逐渐增强。河流湖泊等的保护开始受到重视，但限于治理黑臭等外观。未来阶段：人们贴近自然的归属感越来越强烈，建设以城市水系为中心的生态体系，形成“水清、岸绿、河畅、自然”的临水宜居型城市，增强的蓝色基调。城市河湖水系等“海绵体”

12、的保护和恢复受到空前重视。城市发展的三个阶段国外海绵城市建设案例：韩国首尔清溪川l随着城市化进程加快，清溪川越来越象一条下水道。到随着城市化进程加快，清溪川越来越象一条下水道。到19701970年，河边贫民年，河边贫民窟林立，水质严重污染。窟林立，水质严重污染。l 1970 1970年代，清溪川上填覆了水泥，变成一条全长年代，清溪川上填覆了水泥，变成一条全长5.85.8公里的公里的6 6车道高架高速车道高架高速公路。每天逾公路。每天逾16.816.8万辆汽车从其上驶过。万辆汽车从其上驶过。l首尔清溪川的治理获得了巨大成功，时任首尔市长也因此名声大振，当选为首尔清溪川的治理获得了巨大成功，时任首

13、尔市长也因此名声大振，当选为韩国总统。韩国总统。l20082008年经济危机后，韩国政府投资年经济危机后，韩国政府投资180180亿美元启动亿美元启动“四大江治理计划四大江治理计划”，对国，对国家最大的四条河流：汉江，洛东江，锦江，和荣山江开展生态修复。家最大的四条河流：汉江，洛东江，锦江，和荣山江开展生态修复。l20032003年首尔市政府选择拆除道路，恢复河流，改善环境。耗资年首尔市政府选择拆除道路，恢复河流，改善环境。耗资1010亿韩元拆除亿韩元拆除“硬工程硬工程”，恢复，恢复“软自然软自然”。清溪川重现首尔，河岸修了公园和绿色空间。清溪川重现首尔，河岸修了公园和绿色空间。修复前 修复后

14、修复前 修复后美国在1972年以前没有内涝防治体系，之后由于合流制的污染和城市内涝等原因，开始规划建设大排水系统。澳大利亚在1974年没有内涝工程体系，由于1974年的大洪水等原因，1975年开始规划建设城市内涝体系；日本东京于1992年开始建造“地下神庙”，历时15年，耗资30亿元，终于建成堪称世界上最先进的下水道排水系统。早在1852年，巴黎的城市排水系统就被纳入建设规划之中；1859年，伦敦地下排水系统工程动工，1865年完工，全长2000公里。国外海绵城市的建设探索可追溯到19世纪，大规模的建设始于20世纪70年代国外主要设计理念包括：1.Prince Georges 最大程度地降低雨

15、洪径流对城市的影响。其技术主要包括减少城市的不透水性面积、保护天然自然资源和生态环境、维持天然的排泄河道、减少排泄管道的应用等。通过一系列的截流、滞流等径流调控措施使得径流均匀地分布在整个区域，消减其集中性，维持天然状态下径流的汇流时间，并对排泄量进行调控。实施有效的公众培训，鼓励土地拥有者利用污染控制措施并保护现有具备水文调控功能性的土地景观。LIDLID设计目标的实现途径设计目标的实现途径LIDLID的主要措施的主要措施（1）保护和修复城市天然河湖 (River&Lake Restoration)l划定河湖蓝线，立法禁止围填河湖及天然湿地。对已渠化的河道进行生态修复。（2）生物滞留池(Bi

16、o-retention)l又称雨水花园(Rain garden)，或者生物入渗池(Bio-infiltration)。l一般修建于流域上游，通过植物、微生物和土壤的化学、生物及物理特性储蓄水量并清除污染物，从而达到水量和水质调控目的。l主要组成：植被、有机覆盖层、植物生长介质层。（3）草地渠道（Grass swale）是一种狭长的渠道，对来自于停车场、人行道、街道以是一种狭长的渠道，对来自于停车场、人行道、街道以及其它不透水性表面的径流进行过滤和入渗，与传统渠及其它不透水性表面的径流进行过滤和入渗，与传统渠道区别的是其表面铺设有植被。道区别的是其表面铺设有植被。（4 4）植被覆盖）植被覆盖(V

17、egetative roof covers)(Vegetative roof covers)又称为绿色屋顶又称为绿色屋顶(Green roofs)(Green roofs)或者绿覆盖或者绿覆盖(Green covers)(Green covers)，在不透水性建筑的顶层覆盖，在不透水性建筑的顶层覆盖一层植被，是由植被层、介质层、过滤层以及一层植被，是由植被层、介质层、过滤层以及排水层等构成一个小型的排水系统。排水层等构成一个小型的排水系统。（5 5）透水性地面）透水性地面 表面由透水结构铺装，让初期雨水入渗，下部填筑多孔结构材料制成的垫层，垫层具有吸附降解功能，能够消纳初期雨水的污染。排水渠道

18、多样化，避免传统下水管道是唯一排水出口；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。英国环保局定义“可持续排水系统”包括对地表水和地下水进行可持续式管理的一系列技术，其设计理念遵循三大原则：“可持续排水系统”主要通过四种途径“消化”雨水、减轻城市排水系统的压力：一是对雨水进行收集，将从屋顶、停车场等流下来的雨水就地或在附近用水箱储存起来再利用；二是源头控制，新开发和重新开发项目都要确保尽可能将地表水保留在其源头，方法是建设渗水坑、可渗水步道以及进行屋顶绿化等；三是指定地点管理，把从屋顶等流下来的雨水引入水池或洼地蓄水池；四是区域控制，通常利用池塘或湿地吸纳一个地区的雨水。

19、英国环境署为推广“可持续排水系统”制定了目标。首先是：英格兰和威尔士所有适合建设“可持续排水系统”的新开发项目都建设这种系统。其次是：对现有排水系统进行翻新，以“可持续排水系统”取而代之。英国国家、区域和地方规划政策也都鼓励采用“可持续排水系统”。WSUD综合考虑城市防洪、基础设施设计、城市景观、道路及排水系统和河道生态环境等，通过引入模拟自然水循环过程的城市防洪排水体系，达成城市发展和自然水环境的和谐共赢WSUD体系视城市水循环为一个整体,将雨洪管理、供水和污水管理一体化澳大利亚水资源委员会定义：WSUD（Water Sensitive Urban Design）是从城市规划的各个阶段将城市

20、开发建设与城市的水循环相结合的一种城市规划新途径。WSUD的主要原则：一是保护城市流域范围内的自然生态系统（河流、湿地等）；二是通过改善城市排放的雨水径流水质保护地表和地下水质；三是通过在景观设计中结合雨水处理系统，将雨水处理融入景观特征，提供多功能用途；四是通过在线短时期的储存（包括回用）减少城市峰值流量，尽可能减少不透水区域；五是减少排放到自然环境中的污水量；六是将雨水作为一种资源进行收集回用于非饮用水用途，降低供水管网系统的需求。目前澳大利亚要求，2公顷以上的城市开发必须采用WSUD技术进行雨洪管理设计，其主要设计内容包括：控制径流量：开发后防洪排涝系统上下游的设计洪峰流量、洪水位和流速

21、不超过现状；保护受纳水体水质：水质处理目标根据下游水体的敏感性程度确定；雨洪处理设施融入城市景观，力求功能和景观的融合；增加雨水收集回用。水量控制措施：透水铺装、下凹绿地、地下储水池、人工湖、雨洪公园等；水质处理措施：道路雨水口截污装置、植被缓冲带、生态排水草沟、泥沙沉蓄池、雨水花园、人工湿地等地下水库容积有40多万立方米，可以起到存蓄洪水的作用。水库还装有四台由航空发动机改装的高速排水装置，单台功率达14000马力，全部开动时，可以200立方米/秒的速度向江户川内排出洪水。地下储水系统总储量为67万立方米，具有较大的调蓄能力。日本东京“地下神庙”日本东京充分利用城市水系的防洪功能，让大量降雨

22、流归河道，建设了“首都圈外围排水工程”。在中小河流的适当位置修建储水立坑，共建设五处单个容积约为4.2万立方米的储水立坑。立坑之间由地下管道相连，管道最终通向位于东京都附近河流江户川旁边的地下水库（“地下神庙”）。东京一年至少要遭受5、6次台风袭击却没有被淹过，理由很简单，就是因为拥有完善的城市泄洪系统和雨水地下储存系统。从90年代开始，日本修改了建筑法，要求大型建筑物和大型建筑群必须建设地下雨水储存和再利用系统。这一系统就是将建筑物周围的雨水收集起来，储存于在地下建设的储水沟渠中，而在平时，这些雨水将用于冲洗大楼的厕所和浇灌花木等使用。国外海绵城市建设案例：新加坡新加坡海绵城市建设首先从水系治理开始，由线到面，最终建成绿色花园城市。政府于1977年下定决心改善河流生态环境。历时十年（19771987）完成城市水系整治。加冷河新加坡河（1）拆除河道蓝线内的建筑设施，清理河流污染源加冷河上人造沙滩加冷河上人造沙滩（2）修复河道岸线，扩大河流缓冲带加冷河，武吉村加冷河，武吉村19831987芽笼河 1982，1985 梧槽运河 1981，1987 水面恢复，岸坡绿化（3）68