綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施-海綿城市(GSI)

綠色雨水根底設(shè)施GreenStormwaterInfrastructure海綿城市之GSI目錄1什么是GSI？2為什么采用GSI？3如何實(shí)施GSI？灰色VS綠色What？灰色根底設(shè)施VS綠色根底設(shè)施灰色VS綠色What？灰色根底設(shè)施VS綠色根底設(shè)施盡快排除徑流暴雨徑流量減少30-99%延遲暴雨徑流峰值5到20分鐘有效去除雨水徑流中的污染物補(bǔ)充地下水節(jié)省雨水回用本錢美化環(huán)境，創(chuàng)造舒適生活空間改善城市熱島效應(yīng)內(nèi)涵與開展What？綠色根底設(shè)施〔GI〕的概念可追溯到130多年前,美國(guó)紐約中央公園設(shè)計(jì)FrederickLawOlmsted的設(shè)計(jì)中就有綠色根底設(shè)施理念的雛形。20世紀(jì)90年代,美國(guó)佛羅里達(dá)州土地征購(gòu)和管理咨詢委員會(huì)把GI定義為：“對(duì)自然區(qū)域及其生態(tài)功能形成完整保護(hù)模式的標(biāo)準(zhǔn),以更好地實(shí)現(xiàn)多種利益(例如魚類和其他野生動(dòng)物棲息地保護(hù)、娛樂空間保護(hù)、水源地保護(hù)等)〞,實(shí)施綠色根底設(shè)施有助于土地資源保護(hù)、廢氣排放控制、氣候調(diào)節(jié)、水資源調(diào)控、水源供給、土壤侵蝕控制、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)、廢物處理、污染控制、食物保障等?！婕俺鞘杏旰榭刂评妹绹?guó)規(guī)劃協(xié)會(huì):“GI是一種由諸如林蔭街道、濕地、公園、林地、自然植被區(qū)等開放空間和自然區(qū)域組成的相互聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò),能夠以自然的方式控制城市雨水徑流、減少城市洪澇災(zāi)害、控制徑流污染、保護(hù)水環(huán)境〞。在城市區(qū)域內(nèi),這種網(wǎng)絡(luò)可以通過雨水花園、綠色屋頂、透水鋪裝和其他具有排水功能的城市景觀等方式延伸到城市每個(gè)角落,在社區(qū)和建筑環(huán)境中控制、保障、模擬自然的水文循環(huán)?！?guī)劃角度定義并強(qiáng)調(diào)雨洪控制重要地位內(nèi)涵與開展What？綠色根底設(shè)施起源于美國(guó)1990s，圖為位于西雅圖的世界第一個(gè)建設(shè)GSI的開發(fā)工程。內(nèi)涵與開展What？深圳大學(xué)佘年教授2007年開始在國(guó)內(nèi)推廣，并建立了國(guó)內(nèi)第一個(gè)實(shí)驗(yàn)基地。原理What？GSI根本原理What？場(chǎng)地層面根據(jù)應(yīng)用尺度劃分,GSI可分為場(chǎng)地、土地利用功能單元、區(qū)域或流域等三種從微觀到宏觀的應(yīng)用層次What？場(chǎng)地層面庭院雨水系統(tǒng)生態(tài)屋頂雨水桶透水鋪裝雨水花園雨水收集設(shè)施What？What？土地利用功能單元層面What？道路雨水系統(tǒng)透水鋪裝下凹綠地生態(tài)草溝土地利用功能單元層面What？What？流域?qū)用鎃hat？流域?qū)用鏋I水景觀雨水系統(tǒng)雨水花園人工濕地What？目錄2為什么采用GSI？1什么是GSI？3如何實(shí)施GSI？雨水管理困境Why？城市雨洪管理的困境泵站的困境城市下穿隧道是內(nèi)澇的重災(zāi)區(qū)，傳統(tǒng)方法靠泵站強(qiáng)排。城市化VS氣候變化城市化的快速發(fā)展與極端氣候變化同時(shí)發(fā)生。水量VS水質(zhì)一方面河道缺水，另一方面河道水質(zhì)差，造成河道上下游矛盾。城市化VS氣候變化Why？城市化2021中國(guó)城市化率53.7%〔國(guó)家統(tǒng)計(jì)局〕聯(lián)合國(guó)?世界人口展望2021?和?世界城市展望2021?進(jìn)行估算，2050年中國(guó)人口有可能約為14～15億，城市化率約為77%～81%，城市人口約為11～12億；Why？城市化VS氣候變化硬化地面增加北京Why？城市化VS氣候變化水循環(huán)改變Why？城市化VS氣候變化氣候變化20世紀(jì)90年代以來我國(guó)年降水量年際變異性增大〔波動(dòng)性增大，極端天氣增多〕平均年雨日呈顯著減少趨勢(shì)〔降雨日數(shù)減少〕暴雨日數(shù)呈顯著增加趨勢(shì)〔暴雨日數(shù)增加〕Why？城市化VS氣候變化應(yīng)對(duì)措施城市化VS氣候變化城市化的快速發(fā)展與氣候變化同時(shí)發(fā)生。提高排水管道標(biāo)準(zhǔn)修建地下調(diào)蓄池修建巨型地下深邃綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)對(duì)Why？城市化VS氣候變化1、＂能蓄水1.1萬立方米，可以聚集周邊2平方公里的雨水＂，即使按徑流系數(shù)50%，1.1萬方也只能收集11mm的降雨。2、1.5m3／s流入池中，1.1萬方需要大概兩小時(shí)，積水又大多是短時(shí)強(qiáng)降雨時(shí)發(fā)生。3、池中還有退水管線排河。為什么不直排？4、增加管徑。多少管道增加了？一直到排水口？現(xiàn)實(shí)嗎？Why？城市化VS氣候變化規(guī)劃大型地下蓄滯設(shè)施規(guī)劃地下廊道進(jìn)排水口深層排水調(diào)蓄廊道Why？水量vs水質(zhì)水量VS水質(zhì)一方面河道缺水，另一方面河道水質(zhì)差，造成河道上下游矛盾。城市地區(qū)土地利用/土地覆被的強(qiáng)烈變化,還深刻影響著地表水和地下水的相互轉(zhuǎn)化過程,硬化地表阻斷了雨水的自然滲透及補(bǔ)給地下水的有效通道。由于地表水遭受越來越嚴(yán)重的污染,面對(duì)日益增多的工業(yè)、生活用水需求,人類轉(zhuǎn)而對(duì)地下水無節(jié)制的進(jìn)行開采。滲透量的減少與地下水的過度開采,使得城市地下水位不斷下降,導(dǎo)致了諸如“地下漏斗〞等的一系列環(huán)境負(fù)效應(yīng)。水量Why？水量vs水質(zhì)合肥地面下陷許昌軌道彎曲2021.8.11人民日?qǐng)?bào)Why？水量vs水質(zhì)水量VS水質(zhì)一方面河道缺水，另一方面河道水質(zhì)差，造成河道上下游矛盾。高強(qiáng)度的城市建設(shè),改變了城市的物質(zhì)遷移生態(tài)過程,使得城市非點(diǎn)源污染負(fù)荷量的劇增(Makepeaceetal.,1995;LineandWhite,2007),導(dǎo)致河流水質(zhì)和生態(tài)功能退化(NovotnyVandOlemV,1994;Corwinetal.,1997)。隨著工業(yè)和生活污染源等點(diǎn)污染源得到有效控制,降雨徑流沖刷地表帶來的非點(diǎn)源污染己經(jīng)逐漸成為受納水體污染的主要來源(Duda,1993),加重了城市水質(zhì)性缺水的局面。根據(jù)美國(guó)環(huán)保局(U.S.EnvironmentalProtectionAgency,USEPA)的研宄,美國(guó)有60%的河流以及50%的湖泊污染與非點(diǎn)源污染密切相關(guān)(USEPA,2005)。來自我國(guó)環(huán)境保護(hù)部2003年的數(shù)據(jù)說明,我國(guó)流經(jīng)城市的河段90%受到了嚴(yán)重污染,75%的湖泊出現(xiàn)了富營(yíng)養(yǎng)化水質(zhì)Why？水量vs水質(zhì)大雨為城市洗凈了地面，卻留下了骯臟的“洗地水〞，這些臟水如果全部匯入河流，可謂清潔了地面卻污染了河水。Why？泵站的困境泵站的困境城市下穿隧道是內(nèi)澇的重災(zāi)區(qū)，傳統(tǒng)方法靠泵站強(qiáng)排。城市防洪規(guī)劃和排水(雨水)工程規(guī)劃應(yīng)對(duì)暴雨的指導(dǎo)思想均是傳統(tǒng)的“以排為主〞的雨洪管理理念,采取管網(wǎng)工程(灰色根底設(shè)施)“硬排水〞模式(程江,2007)將雨水幾乎全部通過城市雨水管網(wǎng)系統(tǒng)收集、排放至受納水體。這種單純依賴人工工程設(shè)施的雨洪管理理念和排水模式,缺少相應(yīng)的自然生態(tài)雨洪調(diào)控設(shè)施,使得由城市下墊面硬化帶來的短時(shí)雨水管網(wǎng)排放壓力劇增,加之管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的不合理、排水設(shè)施的不健全和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低以及維護(hù)管理等因素,往往造成暴雨徑流短時(shí)頂峰無法及時(shí)排放,加劇了城市暴雨內(nèi)澇的發(fā)生頻率。近年來,北京、廣州、南京、上海、成都等中國(guó)大中城市不斷出現(xiàn)城市內(nèi)榜的情況。Why？泵站的困境目錄3如何實(shí)施GSI？1什么是GSI？2為什么采用GSI？How？GSI類型綠色雨水根底設(shè)施強(qiáng)調(diào)體系性的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)空間包括BMPs—GSI(最正確管理措施)、LID—GSI、傳輸型GSIBMPs—GSI是集中式、終端控制的核心GSI,它不是GSI的全部,但是對(duì)于區(qū)域雨洪管理的影響最大,在城市雨洪生態(tài)管理中起著不可替代的關(guān)鍵性作用,其建設(shè)、管理和維護(hù)一般由政府主導(dǎo)。LID-GSI是每個(gè)土地開發(fā)單元或地塊的就地/分散式、源頭與過程控制的小型GSI,LID-GSI的建設(shè)、管理和維護(hù)一般由政府委托或要求建設(shè)方、業(yè)主(使用者)承擔(dān)。傳輸型GSI—般是指綠色道路、綠色水道及生態(tài)型管網(wǎng)設(shè)施,它們將BMPs-GSI、LID-GSI串聯(lián)成一個(gè)有機(jī)的網(wǎng)絡(luò),共同形成完整的GSI體系。How？總體規(guī)劃的GSIHow？控制性規(guī)劃的GSI結(jié)合綠色雨水根底設(shè)施總體規(guī)劃成果,基于城市控制性規(guī)劃的規(guī)劃愿景,運(yùn)用有效(不)透水面理論和雨洪生態(tài)管理角度下的城市下墊面分類方法,在利益相關(guān)方調(diào)查分析的根底上,確定情景規(guī)劃的組合情景方案,并通過水量平衡分析,得出不同情景方案對(duì)應(yīng)EPA占規(guī)劃區(qū)的面積比例指標(biāo),并通過模型對(duì)情景結(jié)果進(jìn)行模擬驗(yàn)證,選定最終的規(guī)劃方案。USCSWEMEPA/NEIAHow？修建性規(guī)劃的GSIHow？修建性規(guī)劃的GSI謝謝大家！參考文獻(xiàn)[1]張煒,車伍,王建龍等.利用綠色根底設(shè)施控制城市雨水徑流[J].中國(guó)給水排水,2021,27(4):22-27.[2]閆攀,車伍,趙楊等.綠色雨水根底