海绵城市规划设计与工程新技术课件

17四月2024海绵城市规划设计与工程新技术一、海绵城市建设背景二、海绵城市规划设计三、海绵城市建设工程技术四、福州大学土木工程学院海绵城市的研究储备汇报内容2一、海绵城市建设背景3

建设部2010年对349个城市内涝情况调研的情况，2008-2010年共有289个据城市发生了不同程度的内涝，占调查城市数的80%。发生范围广、积水深度大、积水时间长。1.1背景与现状问题——水多福州常见的积水点台风“苏迪罗”将福州变“湖州”1.2背景与现状问题——水少WHO:全球每年有10亿人在遭受缺水的困扰有报告认为，21世纪的水资源将和20世纪的石油一样重要在658个城市中，约有400个城市面临水资源的问题，这些城市的缺水量约为70亿立方米/年。1.3背景与现状问题——水脏2000～2010年全国城镇建成区面积扩张了64.45%，远高于城镇人口45.9%的增长速度。1.4背景与现状问题——快速但不健康的城镇化AfterUrbanizationBeforeUrbanization1.4背景与现状问题——快速但不健康的城镇化1.4背景与现状问题——快速但不健康的城镇化党的十八大报告：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，必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念，把生态文明建设放在突出地位……利用雨水进行土地生态修复：天津桥园人工湿地净化系统：上海后滩公园1.4背景与现状问题——快速但不健康的城镇化1.5背景与现状问题——中央高度重视在提升城市排水系统时要优先考虑把有限的雨水留下来，优先考虑更多利用自然力量排水，建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”。（——目标）一是要确立目标。争取把70%左右的雨水留在当地。二是要千方百计把雨水留下。三是要推进区域整体治理。四是要总体规划，分步实施。五是要全面规划、全面建设、全面启动。（——要求）治理内涝不能头痛医头，脚痛医脚，一味地增加排水管网不能解决问题，而是要通过地下管廊，打造“海绵城市”。坚持生态优先、安全为重、因地制宜，积极探索“海绵城市”建设路径。构建政府为主导、企业为主体、市场有效驱动、全社会共同参与的建设工作格局。（——方针）1.6背景与现状问题——相关政策法规2013年国办23号《城市排水防涝设施建设工作通知》提高城市防灾减灾能力和安全保障水平，加强城市排水防涝设施建设。国办36号《加强城市基础设施建设意见》提升城市绿地汇聚雨水、蓄洪排涝、补充地下水，净化生态等功能。9月18日《城镇排水与污水处理条例》建设雨水收集利用设施，削减雨水提高城镇内涝防治能力。12月12日《习近平同志在中央城镇化工作会议上的讲话》在提升城市排水系统时要优先考虑把有限雨水留下来，优先考虑利用自然力量排水，建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”修编《城市排水规划规范》、《室外排水设计规范》、《绿色建筑评价标准》新编《城镇内涝防治技术规范》、《城市雨水调蓄工程技术规范》等2014年2月11日《住房和城乡建设部城市建设司2014年工作要点》

大力推行低影响开发建设模式，加快建设海绵型城市的政策措施。

4月23日习近平治水十六字方针“节水优先、空间均衡、系统治理、俩手发力”11月2日《海绵城市建设指南》2015年3月首批16个试点城市名单正式公布迁安、白城、镇江、嘉兴、池州、厦门、萍乡、济南、鹤壁、武汉、常德、南宁、重庆、遂宁、贵安新区和西咸新区。中央专项资金：直辖市6亿/年，省会城市5亿/年，其他城市4亿/年地方财政投入占政府总投资0-64%不等；社会资本投入最高比例高达85%。ppp模式

7月10日《海绵城市建设绩效评价与考核办法（试行）》

海绵城市建设绩效评价与考核指标分为水生态、水环境、水资源、水安全、制度建设及执行情况、显示度六个方面，包括6大类别、18项指标。1.6背景与现状问题——相关政策法规13年径流总量控制率生态岸线恢复地下水位城市热岛效应水生态水环境质量城市面源污染控制水环境污水再生利用率雨水资源利用率管网漏损控制水资源城市暴雨内涝灾害防治饮用水安全水安全管理制度和机制蓝线、绿线划定与保护技术规范与标准建设投融资机制建设，绩效考核与奖励机制制度建设及执行情况连片释放效应，60%以上的海绵城市建设区域达到海绵城市建设要求，形成整体效应。显示度《海绵城市建设绩效评价与考核办法（试行）》2015年9月29日国务院总理李克强主持召开国务院常务会议，部署加快雨水蓄排顺畅合理利用的海绵城市建设并提高城镇化质量。10月9日《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》加快推进海绵城市建设，修复城市水生态、涵养水资源，增强城市防涝能力，扩大公共产品有效投资，提高新型城镇化质量，促进人与自然和谐发展。1.6背景与现状问题——相关政策法规15中央一套新闻联播（10月9日）住房和城乡建设部副部长陆克华今天在国务院新闻办表示，未来3年，我国将建成450平方公里的海绵城市试点。主要网站发布新闻1.6背景与现状问题——相关政策法规16国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见（国办发[2015]75号)工作目标通过海绵城市建设，综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施，最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响，将70%的降雨就地消纳和利用；到2020年，城市建成区20%以上的面积达到目标要求；到2030年，城市建成区80%以上的面积达到目标要求；1.7背景与现状问题——国家要求17建设内容统筹推进新老城区海绵城市建设从2015年起，全国个城市新区、各类园区、成片开发区全面落实海绵城市建设要求。推进海绵型建筑和相关基础设施建设海绵型建筑与小区；推行道路与广场雨水收集、净化和利用；推进城市排水防涝设施的达标建设，加快改造和消除城市易涝点。推进公园绿地建设和自然生态修复推进公园绿地建设和自然生态修复；回复和保持河湖水系的自然连通，构建城市良性水循环系统，逐步改善水环境质量。1.7背景与现状问题——国家要求国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见（国办发[2015]75号)18灰色基础设施VS绿色基础设施GI(grayinfrastructure)

(GreenInfrastructure)

1.8海绵城市建设原理灰色基础设施：尽快排除径流绿色基础设施：暴雨径流量减少30-99%延迟暴雨径流峰值5到20分钟有效去除雨水径流中的污染物补充地下水节省雨水回用成本美化环境，创造舒适生活空间改善城市热岛效应1.8海绵城市建设原理和解决方案灰色绿色从自然排水到阴沟暗管再回到绿色排水1.8海绵城市建设原理国外应对城市雨水问题的相关理念与措施对策措施国家低影响开发（LowImpactDevelopment,LID）美国最佳管理措施（BestManagementPractices,BMPs）美国绿色基础设施（GreenInfrastructure）美国绿色雨水基础设施（GreenStormwaterInfrastructure）美国水敏感城市设计（WaterSensitiveUrbanDesign,WSUD）澳大利亚低影响城市设计与开发（LowImpactUrbanDesignandDevelopment,LIUDD）新西兰可持续城市排水系统（SustainableUrbanDrainageSystem,SUDS）英国雨水利用(StormWaterHarvesting)德国“活力、美观、清洁”水计划（Activity-Beautiful-Clean,ABC）新加坡雨水贮留渗透日本海绵城市是指通过加强城市规划建设管理，充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，有效控制雨水径流，实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式。1.9“海绵城市”的内涵23转变建设理念和方式资源承载力以需定供以供定需城市规划管控开发强度控制开发强度控制与生态环境约束并举污染治理与径流控制末端治理源头减排、过程控制、系统治理内涝防治传统“快排”“渗、滞、蓄、净、用、排”1.9“海绵城市”的内涵241.9“海绵城市”的内涵251.9“海绵城市”的内涵26海绵城市=低影响开发？海绵城市建设城市雨水管渠系统低影响开发雨水系统超标雨水排放系统（微排水系统）（小排水系统）（大排水系统）1.9“海绵城市”的内涵27广义来讲，低影响开发指在城市开发建设过程中采用源头削减、中途转输、末端调蓄等多种手段，通过渗、滞、蓄、净、用、排等多种技术，实现城市良性水文循环，提高对径流雨水的渗透、调蓄、净化、利用和排放能力，维持或恢复城市的“海绵”功能。1.10海绵城市建设的措施体系281.10海绵城市建设的措施体系

二、海绵城市规划与设计

2.1海绵城市总览2.2海绵城市规划原则规划引领城市各层级、各相关专业规划落实海绵城市建设内容。生态优先科学划定蓝线绿线。保护河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等。优先利用自然排水系统，自然积存、自然渗透、自然净化。安全为重工程非工程措施相结合，增强防灾减灾能力。因地制宜自然地理条件、水文地质特点、水资源禀赋情况、降雨规律、水环境保护、内涝防治要求等。统筹建设在各类开发建设项目中严格落实规划目标要求。水资源提高水资源承载能力“以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”水环境初期污染控制、消除黑臭、劣Ⅳ类以上地表水水生态保护原有水生态、修复被破坏生态蓝线、绿线保护 水安全排水防涝安全、增强防灾减灾能力供水、雨水及再生水利用的水质安全2.3海绵城市规划目标因地制宜解决内涝防治内河整治防洪减灾资源利用综合控制目标2.3海绵城市规划目标水资源缺乏的城市与地区，雨水资源化利用一般应作为径流总量目标的一部分。水资源丰沛的城市与地区，可侧重径流污染及径流峰值控制目标径流污染问题较严重的城市与地区，确定悬浮物总量去除率等径流污染控制目标。水土流失严重和水生生态敏感地区，尽量减小地块开发对水温循环的破坏。易涝城市活地区，可侧重径流峰值控制。面临内涝与径流污染防治、雨水资源化利用等多种需求的城市活地区，综合实现径流污染和峰值控制及雨水资源化利用目标。2.3海绵城市规划目标明确目标，层层落实径流总量控制目标径流流量控制目标径流污染控制目标共同达到城市排水防涝系统设计标准LID转输与排放设施应符合相关规范的重现期要求通过径流总量控制来实现，控制指标SS、COD等初期雨水污染总量削减≥40%区域类型年径流总量控制率一般区域80%～85%特殊区域（建筑密度高、绿地率低及受土地利用布局等条件制约的区域）≥50%2.3海绵城市规划目标雨水资源化利用目标年径流总量控制率根据多年日降雨量统计数据分析计算，通过自然和人工强化的渗透、储存、蒸发（腾）等方式，场地内累计全年得到控制（不外排）的雨量占全年总降雨量的百分比。考虑本地的降雨、水文特点和经济可行性，选择较优的年径流总量控制率，明确设计降雨量。2.3海绵城市规划目标2.3海绵城市规划目标福州地区年年径流总量控制率要求为:75%≤α≤85%，对应的设计降雨量：24.1mm~35.7mm。2.3海绵城市规划目标分区控制，分类指导2.4海绵城市规划实施途径402.4海绵城市规划实施途径将海绵城市各要点纳入各级各层次规划2.5海绵城市规划方案城市总体规划基于海绵城市—低影响开发雨水系统构建有关专题研究提出低影响开发策略、原则与目标要求确定低影响开发控制目标与指标（绿地率、水域面积率、年径流总量控制率）各相关专项（专业）规划的协调与落实①竖向规划②水系规划③绿地系统专项规划④排水防涝综合规划⑤道路交通专项规划⑥其他专项规划确定低影响开发控制目标与指标（绿地率、水域面积率、年径流总量控制率）2.5海绵城市规划方案设置专题研究，明确目标、策略和要点2.5海绵城市规划方案结合本土条件和指南要求，主要开展以下工作：本土要素的分析制定控制目标与指标实施策略低影响技术措施的选择投资效益的初步分析······2.5海绵城市规划方案2.5海绵城市规划方案——目标分解落实462.5海绵城市规划方案——系统间衔接明确设计阶段责任主体明确各专业设计中体现低影响开发系统的设计内容2.5海绵城市规划设计2.5海绵城市规划设计2.5海绵城市规划设计2.5海绵城市规划设计2.5海绵城市规划设计设施（单项或组合）2.5海绵城市规划设计

三、海绵城市建设工程技术55海绵城市建设的工程技术需要贯彻“六字方针”

渗、滞、蓄、净、用、排渗：源头减少径流滞：延缓峰现时间蓄：降低峰值流量，为雨水利用创造条件净：减少径流污染，改善城市水环境用：缓解水资源短缺、节水减排排：及时排水，防止内涝，确保安全三、海绵城市建设工程技术56建设下凹式绿地、广场、植草沟、绿地滞留设施等保护、恢复和改造城市建成区内河湖水域、湿地并加以利用，因地制宜建设雨水收集调蓄设施等。建设污水处理设施及管网，初期雨水处理设施适当开展生态雨水循环及处理系统建设；在满足防洪和排水防涝安全的前提下，建设人工湿地改造不透水的硬质铺砌河道、建设沿岸生态缓坡。按照“集散结合、就近处理、就地循环”的原则、建设污水再生利用设施；建设综合雨水利用设施等。更新改造老旧管网等。建设绿色屋顶、可渗透路面、砂石地面和自然地面，以及透水性停车场和广场等。开展城市河流湖泊整治，恢复他天然河湖水系连通；新建地区严格实施雨污分流管网建设，老旧城区加快雨污分流管网改造；高标准建设雨水管网，加大截流倍数；加快与易涝立交桥区、低洼积水的排水设施提标改造等。海绵体建设三、海绵城市建设工程技术58三、海绵城市建设工程技术59三、海绵城市建设工程技术60三、海绵城市建设工程技术61三、海绵城市建设工程技术62深层隧道广州要建设一主六副七条深隧（总长80多km,总投资250亿）三、海绵城市建设工程技术64贯彻“六字方针”-渗、滞、蓄、净、用、排的技术包括以下七项：透水路面：渗、滞、净、排绿色屋面：滞、蓄、净、用下凹式绿地：渗、滞、蓄、净生物滞留池：渗、滞、蓄、净雨水花园：渗、滞、蓄、净、用雨水调节回用设施：蓄、净、用三、海绵城市建设工程技术65透水混凝土路面具有透水性，下雨时能较快消除道路、广场的积水现象；当集中降雨时能减轻城市排水设施的负担，防止河流泛滥和水体污染。3.1透水路面简介66透水路面国家标准

《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB50400-2006）是目前国内仅存的对透水路面具体结构及设计做出规定的标准。其规定透水路面结构包括透水面层、透水垫层以及介于面层与垫层之间的找平层，各结构层具体规定如下表所示。面层中间层透水垫层截至种类及厚度透水性混凝土细石透水混凝土透水混凝土（100~300mm）透水性沥青混凝土干硬行砂浆砂砾料（150~300mm）透水混凝土路面砖粗砂或细石（20~50mm）砂砾料（100~200mm）+透水混凝土（50~100mm）3.1透水路面67透水路面渗水利用过程

3.1透水路面透水路面径流控制和污染物处理能力

透水混凝土砖污染物处理能力水质指标SSTPCODNH3-NTN去除率76.20%71.20%24.10%3.25%31.90%路面种类刚铺设透水路面使用3年后透水路面不透水路面径流系数0.12~0.40.18~0.490.7~0.9径流控制能力来自：透水路面结构层雨水入渗与水质净化性能及机理研（2013）-崔珍珍3.1透水路面透水路面经济效益

美国环保局EPA将开孔透水路面和传统路面的经济性进行对比，总结出透水路面的成本略高于普通路面，但是考虑到将雨水进行收集存储，传统路面雨水的存储所耗费的资金要高于透水路面，因此，透水路面具备良好的经济效益。美国传统地面与透水路面成本消耗对比项目停车场人行道街道传统地面透水路面传统地面透水路面传统地面透水路面单元安装成本消耗/美元0.230.250.190.190.250.26存储成本消耗/（美元/L）2.430.161.960.162.580.223.1透水路面绿色屋面简介绿色建筑屋面系统具有节能、环保、生态、可循环、延长使用寿命和与自然和谐共存的功能。主要适用于冬暖夏热和部分冬冷夏热地区。绿色屋面是采用具有绿色功能材料构成的屋面系统，如单层屋面系统、种植屋面系统、光伏建筑一体化屋面系统等。3.2绿色屋面绿色屋面径流控制和污染物处理能力

TSSTPBOD5CODNH4-N90.53%49.38%41.31%36.48%35.45%绿色屋面污染物处理能力不同雨强下绿色屋顶截流率雨强场次Ra/mmRfA/mmRfB/mmPA/%PB/%小雨131291.40.80.899.799.7中雨15231.8108.493.253.259.8大雨311658.454.649.752.9暴雨3184.2125.0129.632.129.6合计152823.4292.6278.264.566.2来自：绿色屋顶屋面径流水量水质影响实验研究（2013）-郑美芳其中：实验区分为A,B两块屋面Ra：降雨量Rf：径流量P：截流率3.2绿色屋面绿色屋面与地面下渗设施结合

屋顶雨水入渗地下

花坛式散水

直接入绿地下渗

收集后集中入渗

3.2绿色屋面绿色屋面节能减排功能

绿色屋面为建筑物降温，提高高温天气时期，建筑物内部人员的舒适度。因此能够产生节能效益。source：Performanceofgreenroofswithrespecttowaterqualityandreductionofenergyconsumptionintropics:Areview（2015）-SajedehSadatGhazizadehHashemi3.2绿色屋面绿色屋面与地面LID设施结合

在具有足够承载和防渗能力的屋面，将降落的雨水临时滞留在屋面上，通过限流措施以较小流量排入雨水管道。3.2绿色屋面下凹式绿地简介

下凹式绿地是一种高程低于周围路面的公共绿地，也称低势绿地。与“花坛”相反，其理念是利用开放空间承接和贮存雨水，达到减少径流外排的作用，一般来说低势绿地对下凹深度有一定要求，而且其土质多未经改良。与植被浅沟的“线状”相比其主要是“面”能够承接更多的雨水，而且其内部植物多以本土草本为主。3.3下凹绿地下凹式绿地示意图

3.3下凹绿地78植被浅沟生物滞留池简介生物滞留池是一种采用分散方法，从源头削减雨水和控制污染物迁移的高效LID措施.3.4生物滞留池生物滞留池对总氮的去除效果实验数据3.4生物滞留池生物滞留池径流控制和污染物控制能力它能够有效降低雨水径流流量，峰流流量可被降低49%~59%，峰流的平均产生时间也被延迟5.8倍~7.2倍。生物滞留池对雨水径流中的总悬浮颗粒物(TSS)、重金属、油脂类及致病菌等污染物有较好的去除效果,而对N、P等营养物质的去除效果不稳定。生物滞留池污染物处理能力TSSTPTKNTNNH3-NN03-NCu>90%77.50%75.00%57.10%80.00%63.20%81.00%来自：雨水生物滞留设施对道路径流中氮磷的控制效果研究及应用（2013）-罗艳红3.4生物滞留池雨水花园简介雨水花园具有高效除污、经济简单及生态美观等特点,将其与渗井结合,组成雨水蓄渗系统,用于净化、消纳屋面径流,在充分截污减排的同时还能美化周边环境。3.5雨水花园雨水花园优点1）通过滞蓄削减洪峰流量2）利用植物截流、土壤渗滤净化雨水，减少污染3）充分利用径流雨量涵养地下水4）改善小区的环境，达到良好的景观效果

3.5雨水花园雨水花园径流控制和污染物处理能力

雨水花园污染物处理能力TSSTPCODTNZnPb>90%47.05%35%~96.2%33.7%>80%>80%具体截流率依据实际面积以及雨水花园内部设计而定，一般需要满足20mm以下的降雨量不产生径流，20mm~35mm的降雨量，径流量能控制在75%。来自：雨水花园蓄渗处置屋面径流案例分析（2010）-李俊奇3.5雨水花园雨水调节回用之初期处理必要性

3.6雨水调节回用雨水调节回用之初期雨水弃流由于初期雨水径流污染物含量较大，因此需要将初期雨水废弃排入处理设施。3.5雨水调节回用雨水调节回用之初期雨水弃流由于初期雨水径流污染物含量较大，因此需要将初期雨水废弃排入处理设施。3.5雨水调节回用雨水调节回用设施天然雨水的有机污染物少、硬度低,但降雨落到地面或屋面所形成的初期雨水的污染还是相当严重的,尤其是降雨初期的雨水径流。而开发和保护水资源、充分利用雨水资源以缓解我国的缺水问题又是当前社会发展的重要主题。因此发展城市小区雨水收集回用系统,充分利用雨水资源,对缓解城市用水紧张,提高城市防洪能力和保证城市的可持续发展都具有重要的意义。3.5雨水调节回用雨水调节回用的途径灌溉绿地冲洗厕所洗车营造水景观等等3.5雨水调节回用雨水调节回用的途径屋顶雨水收集回用

分散收集回用

集中收集回用

屋顶雨水分散收集回用屋顶雨水收集洗车3.5雨水调节回用雨水调控方法屋顶雨水管线调控排放3.5雨水调节回用三、海绵城市建设工程技术92三、海绵城市建设工程技术93三、海绵城市建设工程技术94三、海绵城市建设工程技术95四、福州大学土木工程学院海绵城市的研究储备土木工程学院各系与专业及专业方向的对应关系序号各系的名称对应的专业或方向1建筑工程系土木工程专业中的建筑工程方