1、构建城市良性水循环 之绿色雨水设施(GSI)主讲人：汪 涛“十二五”国家科技支撑项目主线介绍 第一章：内涝原因分析第一章：内涝原因分析 第二章：第二章：GSIGSI措施初探措施初探 第三章：第三章：GSIGSI不足及发展趋势不足及发展趋势 第四章：案例介绍第四章：案例介绍古代工程案例l 您知道中国最出名的“不淹古城”吗？l 您知道福寿沟的年代和设计者吗？古代工程案例您知道福寿沟排涝的奥密吗？原因分析 福寿沟自身体积较大，可以调蓄较多水量。传统雨水管支管常规管径为500mm-1000mm；古赣州城区和福寿沟相连接的大大小小上千个水塘起到了天然调蓄塘的作用。北京7.21特大暴雨到北京去看“海”7月
2、21日白天至22日凌晨，北京城遭遇61年不遇的大暴雨。全市平均降雨量170mm，城区平均降雨量225mm，降雨量在100mm以上的面积占全市的86%以上。北京7.21特大暴雨 截至8月4日18时30分，特大暴雨已致北京约190万人受灾，79人死亡，经济损失近百亿。低洼处积水严重北京平均降雨量及强度 第一章内涝成因分析自然因素：极端天气增加；地理条件因素。人为因素：城市规划与传统雨水系统理念落后；城市雨水系统缺少立法与政策支持；雨水系统管理方法落后，维护监管力度不足。地理因素地理因素 建立在地势平坦、低洼的城市往往更容易受到内涝问题的困扰，布置传统雨水系统也会受到更多的制约，排水效果也有折扣。但
3、不仅是平坦以及低洼地会受到水涝问题影响，即便是在山地，也会由于山体不断开发，径流顺坡而下急速冲刷而造成更大的内涝风险，如济南等地。余姚严重内涝，地理位置像是锅底下游排不出去，上游下来很快。城市规划与传统雨水系统理念落后城市规划与传统雨水系统理念落后 传统给排水依然以“尽快排除雨水”作为设计理念，利用传统“灰色”基础设施组织排水，这就造成了雨水资源大量流失、下游洪涝等风险的加剧等诸多问题。城市规划与传统雨水系统理念落后城市规划与传统雨水系统理念落后日本：多功能调蓄措施逐渐成为日本应对积水与内涝问题的一大重要解决途径。利用娱乐场地、广场、运动场等大面积空置空间设置调蓄设施。下凹式公园效果图 美国：
4、低影响开发（LID)是一种强调通过源头分散的小型控制设施，维持和保护场地自然水文功能、有效缓解不透水面积增加造成的洪峰流量增加、径流系数增大、面源污染负荷加重的城市雨水管理理念。城市规划与传统雨水系统理念落后城市规划与传统雨水系统理念落后美国美国highpoint小区重建小区重建雨水系统管理方法落后，维护监管力度不足雨水系统管理方法落后，维护监管力度不足（1）管理手段落后，管理部门割裂（2）建设维护监管不足，“瓶颈”问题突出雨水口下凹深度不够垃圾堵塞城市雨水系统缺少立法与政策支持城市雨水系统缺少立法与政策支持 德国：从政府开始积极征收雨水排放费，任何企业、个人均应对自己所有权范围内的雨水排水进
5、行管理；相关法规规定，新建小区、商业区，均要设置相应的雨水利用或调蓄措施。第二章第二章 GSIGSI措施初探措施初探 低影响开发（LID）理念：也称低冲击开发，低影响开发使城市的开发建设尽量不破坏当地的自然条件或不发生巨大的改变，维持开发地区的自然生态和水文平衡，是由美国马里兰州及其他各市在20世纪90年代提出的一种雨洪综合控制利用技术。绿色雨水基础设施（GSI）：美国环保局(EPA)对其描述为:直接采用自然生态系统或通过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。EPA 把绿色基础设施的重点放在保障区域环境,技术措施是自然或模拟自然的生态系统。径流量
6、比较径流量比较特征比较特征比较成本比较GSI技术措施体系GSIGSI的技术措施的技术措施绿色屋顶日本福冈绿色屋顶结构图GSIGSI的技术措施的技术措施雨水花园上海雨水花园构造图GSIGSI的技术措施的技术措施植被浅沟构造图植被浅沟澳大利亚GSIGSI的技术措施的技术措施下凹绿地日本透水沥青路深圳光明新区GSI的技术措施低影响开发市政道路实例照片（美国，马里兰州）GSI的技术措施透水面砖及透水砖铺设的路面GSIGSI的技术措施的技术措施雨水槽新雨水槽新西兰、奥西兰、奥克兰克兰美国波特兰美国波特兰NE NE SisklyouSisklyou绿色街道改造工程绿色街道改造工程GSI的技术措施GSI的技
7、术措施LID/GSI规划步骤LID/GSI措施比选部分GSI措施评价表第三章 GSI不足及发展趋势 尽管GSI措施具有雨水综合管理利用和生态保护等显著的优点，但作为一种新兴的雨水管理技术，针对中国地域大地情复杂、人口多等复杂国情，在大范围推广应用时仍面临巨大困难。GSI不足及发展趋势 1、理念和管理层面的限制。在国内由于传统的灰色基础快速建设快速见效的理念深入人心且人口众多素质良莠不齐，从管理层到开发商、规划设计者LID理念及GSI措施概念并没有得到有效的普及，对于施工方更是如此。目前国内现有和在建的采用GSI措施的项目主要集中在北上广深等大城市正体现了这点。国内管理机构的割裂，比如雨洪控制这
8、一块存在市政、水利等部门共同管理带来的协调问题。此外，由于GSI的发展历史比较短，世界范围内并没有GSI工程长期运行的参考数据，这也给决策方面带来不确定因素。GSI不足及发展趋势 2、政策规范层面限制 由于GSI在国内属于初级阶段，立法工作刚起步，深圳以光明新区规划为契机于2009年前后出台了我国第一步地方性低影响开发（LID)指导性规范，其中就大量涉及到GSI水资源控制措施。此外，由于GSI措施受地形、气候影响因素大，主管部门难以像传统设计那样出一套全国通用的设计规范，统一设计标准。由于相关政策和规范的不完善，在一定程度上限制了GSI措施的大范围推广。GSI不足及发展趋势 3、技术层面的限制
9、。GSI各种措施看似简单，但由于项目的GSI规划是个整体设计，其必须在项目规划前期结合各专业包括市政、水利、园艺、道路，房建等各专业进行讨论确定GSI规划目标，范围和措施。而目前国内的现状是各专业交叉设计合作的执行难度比较大。此外，GSI评价体系的不完善，主要体现在与GSI相结合的相关数字模型评估存在缺乏统一标准和不稳定性等缺点，是世界范围内GSI大规模应用急需解决的关键性问题。针对不同地域，甚至同一地域不同地段采用何种GSI措施相结合，各种措施的尺度多大，措施综合效果如何，这都是在工程应用中需要解决的问题。以前海合作区雨水管网规划为例以前海合作区雨水管网规划为例 位于深圳市蛇口半岛西部填海区
10、的前海合作区，是列入国家“十二五”规划重点建设的粤港现代服务业合作示范区，将通过水系统工程保障水安全、治理水环境、塑造水意象，打造滨水个性之城。前海合作区雨水系统规划由美国 Field Operations 公司设计，提出“前海水城”概念规划方案，引入低影响开发（又称低冲击开发，LID）雨水综合利用理念，力图在尊重前海本土特性的基础上，将雨水滞蓄、面源污染处理、暴雨安全排放等多目标有机结合，创新雨水管网设计思路，实现滨海新区域高效率的雨水处理与排放以前海合作区雨水管网规划为例以前海合作区雨水管网规划为例 前海合作区为蛇口半岛西部的填海区域，具有以下五大不利的本土特征，给雨水管网设计带来了高难度
11、的挑战：（1）排放水体为感潮河段，受潮位控制，雨水排放易受潮水 顶托；（2）暴雨集中，年降雨量（全市多年平均约1830mm）80%以上集中在雨季5-9 月；（3）排放水体为雨源性河流，环境容量小，不能消纳雨水径流带来的污染；（4）属粘土区，雨水渗透系数小且地下水位高（距地面不足1.0 米）；（5）属海水入侵区，地下水对混凝土结构具中等腐蚀性。以前海合作区雨水管网规划为例以前海合作区雨水管网规划为例 植生滞留槽主要起净化雨水径流的作用，雨水地表径流净化后，再由穿孔雨水管收集排放：具有源头处理雨水污染、减少水体污染负荷、调节小气候、净化空气、缓解城市热岛效应等一系列生态环境效应。以前海合作区雨水管
12、网规划为例以前海合作区雨水管网规划为例（1）常规雨水管网设计依据深圳市城市规划标准与准则和深圳市排水管网规划，前海合作区设计暴雨重现期为二年一遇，暴雨强度计算公式为：q=1455.259/(t+4.097)0.518 q设计暴雨雨强L/(shm2)；t降雨历时（min）按给水排水设计手册第五册城镇排水进行雨水管网试算和设计，最终常规雨水管网设计成果见下图及表：低影响开发新型雨水管网的优化：常规设计：以前海合作区雨水管网规划为例以前海合作区雨水管网规划为例 由设计成果可知，受暴雨强度大的影响，二年一遇暴雨强度下前海合作区雨水管网管径变化较快，在汇水面积2.5 公顷以上时，雨水管网管径将不小于80
13、0mm；而目前国内高密度聚乙烯或其他管材穿孔排水管一般管径在600mm 以下，难以满足前海雨水排放的需求。以前海合作区雨水管网规划为例以前海合作区雨水管网规划为例方案一 新型雨水管网方案一：起端采用基于植生滞留槽概念的雨水管网，控制其汇水面积在1.5公顷以下，穿孔雨水排放管管径小于600mm；并增设暴雨溢流口和溢流管，使暴雨期间，超量雨水能直接进入集水管排除。汇水面积超过1.5 公顷的管段采用传统雨水管网。该方案主干管（传统雨水管网）直接收纳的雨水未经净化直接排入水体，仍会带来一定的污染。以前海合作区雨水管网规划为例以前海合作区雨水管网规划为例 新型雨水管网方案二：去除穿孔集水管，而在砾石层下
14、设计集排水渠，集排水渠断面根据雨水排放需要设置。增设暴雨溢流口和溢流管，使暴雨期间，超量雨水能直接进入集排水渠尽快排除。该方案需创新植生滞留槽底部集排水渠的设计，对其集水方式进行细致研究。方案二以前海合作区雨水管网规划为例以前海合作区雨水管网规划为例n 新型雨水管网方案三：保留传统雨水管网，将基于植生滞留槽理念的雨水管网仅用于路网雨水的收集、处理，穿孔雨水排放管管径采用400mm，并分段接入常规雨水管网。增设暴雨溢流口和溢流管，超量雨水能直接进入传统雨水管网排除。该方案未处理场地收纳的雨水，场地也需按低影响开发理念进行设计。l什么是低影响开发（LID）理念？其实LID追求的人类的开发活动与自然规律相和谐，通过各种工程措施和非工程措施来减少开发对自然环境规律的影响。l什么是绿色雨水基础设施（GSI）？GSI措施是LID理念在城市防洪排涝的具体体现。从城市规划，园林设计，房建工程，河道管理以及排水管道设计五大方面立体地全方位对城市雨水控制进行综合管理
