1、 城镇防洪与雨洪利用城镇防洪与雨洪利用 市政与环境工程学院 2017.09一、洪水灾害一、洪水灾害s“洪水洪水”一词源于我国一词源于我国40004000年前的年前的尚书尚书：s“汤汤洪水，浩浩滔天汤汤洪水，浩浩滔天”s孟子孟子.腾文公下腾文公下中有：中有：s“昔者禹抑洪水而平天下昔者禹抑洪水而平天下”s现代科学中现代科学中“洪水洪水”指江河流量迅猛增加，水（潮）位急剧指江河流量迅猛增加，水（潮）位急剧上涨的自然现象。由于洪水的特大径流往往因河槽不能容纳，堤上涨的自然现象。由于洪水的特大径流往往因河槽不能容纳，堤坝漫溢或溃决而泛滥，导致洪灾发生。坝漫溢或溃决而泛滥，导致洪灾发生。.1.1 洪灾的
2、危害洪灾的危害s 根据红十字会的报告：根据红十字会的报告：s 1971-1995 1971-1995年，洪灾造成年，洪灾造成31.831.8万人死亡和万人死亡和0.810.81亿人无家可归。亿人无家可归。s 1999 1999年年1212月，委内瑞拉发生洪水灾害，造成万多人死亡，约月，委内瑞拉发生洪水灾害，造成万多人死亡，约2020万人无家可归。万人无家可归。s 洪水灾害发生频率之高、灾害范围之广及其对社会影响之大，洪水灾害发生频率之高、灾害范围之广及其对社会影响之大，在人类遭受的在人类遭受的1515种自然灾害中均居首位。气象和洪灾占种自然灾害中均居首位。气象和洪灾占57%57%。1.1.洪灾
3、的形成与洪灾的类型洪灾的形成与洪灾的类型s（1 1）洪水形成的因素）洪水形成的因素s气候、下垫面等自然因素与人类活动的因素。气候、下垫面等自然因素与人类活动的因素。s 例如：例如：城市上游洪水对城区的威胁。可能来自城市上游江河洪水泛滥城市上游洪水对城区的威胁。可能来自城市上游江河洪水泛滥，山区洪水，上游区域排水，或水库的下泄流量。，山区洪水，上游区域排水，或水库的下泄流量。解决这类问题属城市解决这类问题属城市防洪范畴。防洪范畴。城市本身暴雨引起的洪水。由于城市不断扩张，城市本身暴雨引起的洪水。由于城市不断扩张，这一问题会变得愈加这一问题会变得愈加尖锐。这是城市排水面临的问题。尖锐。这是城市排水
4、面临的问题。城市本身洪水下泄造成的下游地区洪水问题。由于城区不透水面积增城市本身洪水下泄造成的下游地区洪水问题。由于城区不透水面积增加，排水系统管网化，河道治理等使得城市下泄洪峰成数倍至十几倍增加，排水系统管网化，河道治理等使得城市下泄洪峰成数倍至十几倍增长，对下游洪水威胁是逐年增加的，长，对下游洪水威胁是逐年增加的，构成了城市下游地区的防洪问题构成了城市下游地区的防洪问题。(2)(2)主要洪水类型主要洪水类型s暴雨型洪水：暴雨型洪水：发生频繁，峰高、量大且集中，影响范围最广，危害也发生频繁，峰高、量大且集中，影响范围最广，危害也最严重。最严重。s 我国河流的主要洪水大都是暴雨型洪水，多发生在
5、夏、秋季节，南方一我国河流的主要洪水大都是暴雨型洪水，多发生在夏、秋季节，南方一些地区春季也可能发生。如：些地区春季也可能发生。如：19981998年长江大洪水和嫩江、松花江特大洪水年长江大洪水和嫩江、松花江特大洪水。s风暴潮型洪水：风暴潮型洪水：主要出现在近海地区，区域性、季节性明显。主要出现在近海地区，区域性、季节性明显。s 主要由于风暴潮引起潮位高涨，并常于江河洪水遭遇，导致江水排泄主要由于风暴潮引起潮位高涨，并常于江河洪水遭遇，导致江水排泄不畅，引起沿海地区的洪灾发生。不畅，引起沿海地区的洪灾发生。融冰融雪型洪水：融冰融雪型洪水：由冰川融水和积雪融水为补给来源所形成的洪水。由冰川融水和
6、积雪融水为补给来源所形成的洪水。冰凌型洪水：冰凌型洪水：特征是流量不大，但水位很高。特征是流量不大，但水位很高。在东北、华北和西北地区，有些河流或河段在从低纬度流向高纬度，在东北、华北和西北地区，有些河流或河段在从低纬度流向高纬度，冬春季节由于上下游封冻和解冻时序的差异，易形成冰塞或冰坝，使江冬春季节由于上下游封冻和解冻时序的差异，易形成冰塞或冰坝，使江河水位陡涨，造成河水泛滥。河水位陡涨，造成河水泛滥。我国中东部地区以暴雨洪水为主，西北部地区多融雪洪水和混合洪水。我国中东部地区以暴雨洪水为主，西北部地区多融雪洪水和混合洪水。(2)(2)主要洪水类型主要洪水类型 ()我国由洪水引发的灾害类型我
7、国由洪水引发的灾害类型s平原洪涝型水灾平原洪涝型水灾s 什么是洪灾？什么是涝灾？什么是洪灾？什么是涝灾？s洪灾洪灾由于江、河、湖、库水位猛涨，堤坝漫溢或溃决，使客由于江、河、湖、库水位猛涨，堤坝漫溢或溃决，使客水入境而造成的灾害。水入境而造成的灾害。s涝灾涝灾因当地暴雨积水不能及时排除而形成的一种水灾，主要因当地暴雨积水不能及时排除而形成的一种水灾，主要分布在平原低洼地区和水网地区。分布在平原低洼地区和水网地区。s平原洪涝型水灾平原洪涝型水灾主要指由江河洪水泛滥和当地涝害所造成的灾害。主要指由江河洪水泛滥和当地涝害所造成的灾害。()我国由洪水引发的灾害类型我国由洪水引发的灾害类型s 沿海风暴潮
8、型水灾沿海风暴潮型水灾s 是海洋灾害、气象灾害及暴雨洪水灾害的综合性灾害。是海洋灾害、气象灾害及暴雨洪水灾害的综合性灾害。s 特点：特点：突发性强、风力大、波浪高、增水强烈、高潮位持续突发性强、风力大、波浪高、增水强烈、高潮位持续时间长、引发的暴雨强度大、往往与洪水遭遇，一旦发生风暴潮时间长、引发的暴雨强度大、往往与洪水遭遇，一旦发生风暴潮常常形成严重的水灾。常常形成严重的水灾。()我国由洪水引发的灾害类型我国由洪水引发的灾害类型s 山地丘陵型水灾山地丘陵型水灾s 根据洪水形成原因，可分为暴雨山洪、融雪山洪、冰川消融山根据洪水形成原因，可分为暴雨山洪、融雪山洪、冰川消融山洪或几种原因共同形成的
9、山洪，其中以暴雨山洪最为普遍和严重。洪或几种原因共同形成的山洪，其中以暴雨山洪最为普遍和严重。s特点：特点：历时短、涨落快、涨幅大、流速快且挟带大量泥沙、冲击力历时短、涨落快、涨幅大、流速快且挟带大量泥沙、冲击力强、破坏力大。强、破坏力大。s 冰凌灾害冰凌灾害s 主要发生在黄河下游、河套地区及松花江依兰河段。由于天寒主要发生在黄河下游、河套地区及松花江依兰河段。由于天寒地冻，历来有地冻，历来有“伏汛好抢，凌汛难防伏汛好抢，凌汛难防”之说。之说。二二.城市发展与四大水问题城市发展与四大水问题s 城市化发展是社会发展趋势，其城市化人口比重和城市比城市化发展是社会发展趋势，其城市化人口比重和城市比重
10、逐年增加，城市已是国家经济社会发展奔小康的重逐年增加，城市已是国家经济社会发展奔小康的“火车头火车头”，是保，是保持经济持续健康发展的强大引擎持经济持续健康发展的强大引擎 。s随着人口与产业向城市集中，逐渐随着人口与产业向城市集中，逐渐改变了自然界的物质循环与能改变了自然界的物质循环与能量流动关系，量流动关系，产生了交通拥堵、环境恶化等产生了交通拥堵、环境恶化等“城市病城市病”，其中，与水，其中，与水有关的问题主要集中在以下几个方面：有关的问题主要集中在以下几个方面：2.1 水安全风险s 我国我国62%62%的城市发生的城市发生过内涝，过内涝，20062006年以来我国年以来我国每年每年遭受洪
11、涝的城市都在遭受洪涝的城市都在百座以上百座以上。城市内涝给交。城市内涝给交通、生产、生活带来巨大通、生产、生活带来巨大损失，甚至造成生命财产损失，甚至造成生命财产损失。损失。2.1 水安全风险s 据住建部对据住建部对351351个城市个城市2008-20102008-2010年间的排涝能力专项调研年间的排涝能力专项调研发现：发现：s 62%62%的城市发生过内涝，的城市发生过内涝，39%39%的城市内涝灾害超的城市内涝灾害超3 3次次；s 170 170城市不设防（没编制防洪规划），城市不设防（没编制防洪规划），340340城市防洪不达标城市防洪不达标；s 水安全风险正在加剧。s据统计：据统计
12、：s20062006年年-2014-2014年水灾总损失与受灾城市数明显成正比年水灾总损失与受灾城市数明显成正比。s20102010年全国城市防洪工作视频会上，陈雷部长要求：年全国城市防洪工作视频会上，陈雷部长要求：扎实推进城扎实推进城市综合防洪体系建设，全力减轻城市洪涝灾害损失。市综合防洪体系建设，全力减轻城市洪涝灾害损失。s20112011年中央水利工作会议提出：年中央水利工作会议提出：要要全面提高城市防全面提高城市防洪排洪排涝涝能力，能力，从整体上提高抗御洪涝灾害能力与水平。从整体上提高抗御洪涝灾害能力与水平。s20132013年国务院办公厅发出关于做好城市排水防涝设施建设工作的年国务院
13、办公厅发出关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知。通知。2.2 水环境污染s40%40%的城市河道黑臭；的城市河道黑臭；s60%60%的地下水水质较差或极差；的地下水水质较差或极差；s初期雨水污染；初期雨水污染；s合流制溢流污染；合流制溢流污染；s雨污分流不彻底，上分下不分或上不分下分，餐饮业错接误接等等。雨污分流不彻底，上分下不分或上不分下分，餐饮业错接误接等等。2.2 水环境污染s 水环境污染对饮用水、食品有害，危及人体健康。水环境污染对饮用水、食品有害，危及人体健康。s 管线雨污合流问题是国内很多城市在排水管理中的共性问题管线雨污合流问题是国内很多城市在排水管理中的共性问题;s 合流制区
14、合流制区 域的雨季溢流现象严重，为流域主要污染源域的雨季溢流现象严重，为流域主要污染源。2.3 水生态破坏s1 1）自然循环规律被干扰，径流发生变化；）自然循环规律被干扰，径流发生变化；s2 2）水生态系统被割裂，导致系统碎片化）水生态系统被割裂，导致系统碎片化s3 3）生物多样性减少。）生物多样性减少。s硬质铺装改变径流硬质铺装改变径流;拦水造坝裁弯取直拦水造坝裁弯取直;毁林占田开山断水毁林占田开山断水;填湖造地切断水路填湖造地切断水路;围湖建楼人造水景围湖建楼人造水景;河道加盖版明渠变阴河道加盖版明渠变阴沟。以上种种破坏沟。以上种种破坏“山水林田湖山水林田湖”的行为，严重破坏了原有的生的行
15、为，严重破坏了原有的生态系统，严重改变了原有的水文特征，使得城市很容易蓄不住水态系统，严重改变了原有的水文特征，使得城市很容易蓄不住水，出现，出现“逢雨必涝逢雨必涝”，“雨停即旱雨停即旱”。2.3 水生态破坏武汉武汉东湖东湖蓝藻蓝藻爆发爆发2.4 水资源短缺s全国全国300300多个城市缺水多个城市缺水“喊渴喊渴”s水资源得不到涵养，地下水形成漏斗。水资源得不到涵养，地下水形成漏斗。s既缺水又存在雨水流失问题既缺水又存在雨水流失问题s原因：原因：s1）天然水资源量少：）天然水资源量少：我国我国669 座城市有座城市有400 座供水不足，座供水不足，110 座严重缺座严重缺水；水；s2）需求多：
16、）需求多：随着我国城市化的发展，城市生活用水、生态用水和工业随着我国城市化的发展，城市生活用水、生态用水和工业用水大幅度增减，不仅占用农业用水，也加重了地下水的负担。用水大幅度增减，不仅占用农业用水，也加重了地下水的负担。s3）排的多）排的多：水泥地太多，把能够涵养水源的林地、草地、湖泊、湿地：水泥地太多，把能够涵养水源的林地、草地、湖泊、湿地给占用了，切断了自然的水循环，雨水来了，只能当作污水排走，地下给占用了，切断了自然的水循环，雨水来了，只能当作污水排走，地下水越抽越少。水越抽越少。2.4 水资源短缺s地下水位下降和水资源缺少地下水位下降和水资源缺少的问题越来越严重。的问题越来越严重。2
17、.4 水资源短缺s 中国目前中国目前有有1616个省个省(区、市区、市)人均人均水资源量水资源量(不包括过境水不包括过境水)低于重度低于重度缺水线，有缺水线，有6 6个省、区个省、区(宁夏、河北宁夏、河北、山东、河南、山西、江苏、山东、河南、山西、江苏)人均水人均水资源量低于资源量低于500500立方米，立方米，为极度缺水为极度缺水地区。地区。按照国际公认的标准：人均水资源量按照国际公认的标准：人均水资源量轻度缺水：低于轻度缺水：低于30003000立方米；立方米；中度缺水：低于中度缺水：低于20002000立方米；立方米；重度缺水：人均水资源低于重度缺水：人均水资源低于10001000立方米
18、；立方米；极度缺水：人均水资源低于极度缺水：人均水资源低于500500立方米。立方米。2.4 水资源短缺s在在658658个城市个城市中，约有中，约有400400个城市面临水个城市面临水资源的问题，资源的问题，这些城市的缺这些城市的缺水量约为水量约为7070亿亿立方米立方米/年。年。三、提出海绵城市建设，改变城镇发展模式s党的党的“十八大十八大”报告明确提出报告明确提出“面对资源约束趋紧、环境污染严重、生面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，必须树立态系统退化的严峻形势，必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然尊重自然、顺应自然、保护自然的生的生态文明理念，把生态文明建设放在突出
19、地位态文明理念，把生态文明建设放在突出地位”。s 雨洪水是自然环境中的重要生态因子，它既能给城市带来排雨洪水是自然环境中的重要生态因子，它既能给城市带来排水不畅、城市洪涝灾害等负面影响，但同时它也具有资源、环境水不畅、城市洪涝灾害等负面影响，但同时它也具有资源、环境、生态等多种功能，在调节、补充区域水资源和改善当地生态环、生态等多种功能，在调节、补充区域水资源和改善当地生态环境等方面起着极为关键的作用。境等方面起着极为关键的作用。三、提出海绵城市建设，改变城镇发展模式s习近平总书记多次强调：习近平总书记多次强调：s在提升城市排水系统时要优先考虑把在提升城市排水系统时要优先考虑把有有限的雨水留下
20、来，限的雨水留下来，优先考虑更多利用自优先考虑更多利用自然力量排水，然力量排水，建设自然积存、自然渗透建设自然积存、自然渗透、自然净化的、自然净化的“海绵城市海绵城市”。是实现是实现城镇化和环境资源协调发展的重要体现城镇化和环境资源协调发展的重要体现，也是今后我国城市建设的重大任务。，也是今后我国城市建设的重大任务。三、提出海绵城市建设，改变城镇发展模式怎么改变？怎么改变？s以需定供转变为以供定需（以水定人、地、城、产）；s开发强度控制兼顾对环境低影响的开发建设强度控制；s末端治理转变为源头减排、过程控制、系统治理、统筹建设；s传统“快排”转变为“渗、滞、蓄、净、用、排”三、提出海绵城市建设，
21、改变城镇发展模式s20142014年年1111月，住房和城乡建设部出台了月，住房和城乡建设部出台了海绵城市建设技术指南海绵城市建设技术指南；1212月，住建部、财政部、水利部三部委联合启动了全国首批海绵城市建月，住建部、财政部、水利部三部委联合启动了全国首批海绵城市建设试点城市申报工作。设试点城市申报工作。s 2015 2015年年4 4月，从月，从130130多个申请城市中选出多个申请城市中选出1616座试点城市。包括迁安、座试点城市。包括迁安、济南济南、镇江、嘉兴、厦门、白城、鹤壁、池州、萍乡、武汉、常德、重、镇江、嘉兴、厦门、白城、鹤壁、池州、萍乡、武汉、常德、重庆、南宁、庆、南宁、遂宁
22、、贵安新区和西咸新区。遂宁、贵安新区和西咸新区。三、提出海绵城市建设，改变城镇发展模式s 2015 2015年年9 9月月2929日国务院常务会议部署加快雨水蓄排顺畅合理利用的海日国务院常务会议部署加快雨水蓄排顺畅合理利用的海绵城市建设，目标：小雨不积水，大雨不内涝，水体不黑臭，热岛有绵城市建设，目标：小雨不积水，大雨不内涝，水体不黑臭，热岛有缓解。缓解。会议确定：海绵城市建设要与棚户区、危房改造和老旧小区更新会议确定：海绵城市建设要与棚户区、危房改造和老旧小区更新相结合，加强排水、调蓄等设施建设，努力消除因给排水设施不足而相结合，加强排水、调蓄等设施建设，努力消除因给排水设施不足而一雨就涝、
23、污水横流的一雨就涝、污水横流的“顽疾顽疾”，加快解决城市内涝、雨水收集利用，加快解决城市内涝、雨水收集利用和黑臭水体治理等问题。和黑臭水体治理等问题。三、提出海绵城市建设，改变城镇发展模式 从从20162016年起在年起在城市新区、各类园区、成片开发区全面推进海绵城市建设城市新区、各类园区、成片开发区全面推进海绵城市建设，增强在基础设施规划、施工、竣工等环节都要突出相关要求。增强在基础设施规划、施工、竣工等环节都要突出相关要求。建筑小区、公园绿地、道路绿化带建筑小区、公园绿地、道路绿化带等的雨水消纳功能，在非机动车等的雨水消纳功能，在非机动车道、人行道等扩大使用透水铺装，并和地下管廊建设结合起
24、来。道、人行道等扩大使用透水铺装，并和地下管廊建设结合起来。四、不同水情的国际海绵城市经验s 不同区域，水情不同，有的地方水多，有的地方水少，针对不同水情，有不同的解决方案。sUSA：最早提出LID理念与绿色基础建设；sUK：英国水多，强调可持续排水SuDS；sAUSTRALIA：澳洲水少，强调水敏感城市。sJAPAN：山多台风多，强调蓄渗排。4.1 美国s最早提出LID理念与绿色基础建设sLID要求在源头维持和保护场地自然水文功能s强调还原开发前水文循环s更多针对中小降雨事件控制径流污染s提出增强对大暴雨事件峰流量控制4.1 美国4.2 英国s英国水多，强调排水；s利用源头管理方法对径流和污
25、染物进行控制；s全过程进行分级削减和控制。s“排”的过程中体现可持续性sSuDS：Sustainable Drainage System,可持可持续排水续排水sSUDS）是立足于排水系统本身，通过对排水）是立足于排水系统本身，通过对排水系统的改造从而减少城市内涝发生的可能性，系统的改造从而减少城市内涝发生的可能性，同时提高雨水等地表水的利用率，减少河流污同时提高雨水等地表水的利用率，减少河流污染。染。4.2 英国s可持续排水系统利用以下方式来模仿自然过程：s储蓄雨水后缓慢释放;促进雨水下渗;过滤污染物;控制流速来允许沉积物沉淀。4.3 法国s巴黎地下50米处，拥有世界上最发达的地下管道系统，巴
26、黎人前后花了126年的时间才修建完毕，水道纵横交错，密如蜘蛛网，同时也无比宽敞。s 巴黎的下水道作为景点，每年接待10多万游客，巴黎建设有地下水道博物馆。4.4 澳大利亚s 澳洲水少，采用水敏感城市设计（WSUD：Water Sensitive Urban Design）；s 在城市设计初期就将雨洪管理体系与城市设施建设结合起来，最大可能地减小城市建设对自然水文循环系统的干预，保持良好的城市生态环境；4.4 澳大利亚的在城市开发中保护自然系统；s 保护水质；s将雨水处理与景观相结合；s降低雨水径流量和峰流量。s这是一种雨水源头控制的理念，其实质是将雨水在源头上进行收集、控制，这是一种雨水源头控
27、制的理念，其实质是将雨水在源头上进行收集、控制，减少了暴雨径流，同时也减少了水资源的浪费减少了暴雨径流，同时也减少了水资源的浪费,是一种新型的节水技术。是一种新型的节水技术。澳大利亚爱丁堡雨水花园澳大利亚爱丁堡雨水花园4.4 澳大利亚s 基于雨水源头控制，减少了暴雨基于雨水源头控制，减少了暴雨径流，同时也增加供水。与城市规径流，同时也增加供水。与城市规划、景观设计、景观生态等专业及划、景观设计、景观生态等专业及理论相结合，突出顶层设计和综合理论相结合，突出顶层设计和综合规划的一种理念。规划的一种理念。4.5 日本s 日本是一个多山地的岛国，常受台风侵扰，降水量较多，它的地日本是一个多山地的岛国
28、，常受台风侵扰，降水量较多，它的地理位置、海陆位置及多山的地形条件，决定了日本既受到洪涝威胁理位置、海陆位置及多山的地形条件，决定了日本既受到洪涝威胁，又面临水资源短缺的危险。，又面临水资源短缺的危险。s但但日本城市几乎从来不淹水，怎么做到的？s 日本民间有日本民间有“雨水贮留和渗透技术协会雨水贮留和渗透技术协会”，日本的排水规划要求，日本的排水规划要求新建改建的大型公共建筑必须设置雨水下渗设施，将渗透路面、雨新建改建的大型公共建筑必须设置雨水下渗设施，将渗透路面、雨水渗渠、下凹式绿地、渗透塘正式作为城市规划的组成部分。水渗渠、下凹式绿地、渗透塘正式作为城市规划的组成部分。s 4.5日本日本-
29、首都圈外围排水系统首都圈外围排水系统全长全长6.46.4公里，排水系统包括公里，排水系统包括5 5个高个高6565米、宽米、宽3232米的巨型米的巨型竖井，竖井之间由内径约竖井，竖井之间由内径约1010米的管道连接起来。米的管道连接起来。4.5日本日本-首都圈外围排水系统首都圈外围排水系统 前前4 4个竖井里导入的洪水通过下水道流入最后一个竖井，集个竖井里导入的洪水通过下水道流入最后一个竖井，集中到由中到由5959根高根高1818米、重米、重500500吨的大柱子撑起的巨大蓄水池中。吨的大柱子撑起的巨大蓄水池中。日本人将这个长日本人将这个长177177米、宽米、宽7878米的蓄水池称作米的蓄水池称作“地下神庙地下神庙”
