城市化对水利的影响.docx

城市化对水利的影响城市化是人口向高度集中、城市面积持续扩张、城市系统不断复杂的过程，是现代社会发展的必然产物。城市化的主要内容包括：城镇人口增加，农村人口相对减少；城镇水量增加，规模扩大，形态和分布发生变化；城市经济关系和生活方式的普及和扩大城市化引起的水危机 洪水灾害加剧大陆672座城市中，有防洪任务的城市642座，仅177座城市达国家防洪标准，占有防洪任务城市总数的28%。1990s以来，我国洪涝灾损失急速增长，1994年突破1000亿元，1996年超过了2000亿元，其中水灾损失增长最快的是城市化地区。 水资源紧缺 水源先天不足 城市用水剧增 地下水开采过量 水质污染恶化 水源管理落后水生态条件恶化 水质污染造成水生物死亡和物种灭绝 生物生息地的改变和消失 水流状态改变，影响了水生物的栖息 河湖萎缩，减少了水生物的生存空间 岸边植被减少不利于水生物和动物的生息繁衍 水流特性变化影响生态系统依据的水文状态 河湖底质特性劣化使得底栖生物遭到损害河南鹤壁市北老观嘴村百人患癌症 水景观破坏 8 城市建设削山填湖，占水造地，河道淤积，造成河湖面积剧减，失去呼吸新鲜空气的场所；8 城市排水对河道裁弯取直，侵占滩地、河道衬砌，缺乏丰富多彩的水景；8 污染排放造成河湖污水横流，污物漂流、污浊恶臭，不见了清水碧流的天然美景；8 与水有关的水文化被喧闹的城市、急功近利的发展所取代。城市发展对水利的要求（1）充足的水源供给满足城市发展的水资源量 合乎生产生活的水质标准 有利开源节流的技术方法 保证城市用水的供水系统（2）较高的防洪能力较高的城市防洪标准 先进的现代防洪规划 可靠的灾情预测方案 科学的防汛抢险措施 有效的社会保障体系（3）良好的生态环境通畅的河流水系 天然的水流特性 全面的沿岸绿化 良好的河流水质 有效的水土保持（4）美丽的河湖景观根据现代人居环境要求，与城市水环境和水生态的治理和保护相结合，营造水流潺潺、鱼虾横游、草长莺飞的优美人居环境；创造人类与其它生物和睦相处，人类与自然相互融合的境界基准年不同时间的效益和费用作比较时所采用的基准年份。规划水平年是指实现规划特定目标的年份 ，规划以2000年为基准年，2010年为近期水平年，2020年为中期水平年，2030年为远期水平年。 居民生活用水量：城镇居民日常生活所需的用水量。工业用水量：工业企业生产过程所需的用水量。公共设施用水量：宾馆、饭店、医院、科研机构 、学校、机关、办公楼、商业、娱乐场所、公共浴室等用水量。 其他用水量：交通设施用水、仓储用水、市政设施用水、浇洒道路用水、绿化用水、消防用水、特殊用水(均应、军事设施、监狱等)等水量。水资源供需平衡分析给水水源及系统布局给水枢纽工程位置和用地水资源保护及开源节流给水水源取水构筑物一级水泵站输水管线2.2城市排水工程规划给水工程系统是由水源（取水）、自来水厂（净水）和给水管网（输配水）三部分有机结合而成的，分别称为取水工程、净水工程和输配水工程。排水工程系统按组成部分排水管网污水处理再生水利按排水性质城市污水工业废水雨水等排水工程规划排水量预测排水体制选择排水管网布置污水处理厂位置数量及处理工艺在城市和工业企业中通常有生活污水、工业废水和雨水。这些污水通常是采用一个灌渠系统来排除，或是采用两个或两个以上各自独立的灌渠系统来排除。排水体制 污水的不同排除方式所形成的排水系统，称作排水系统的体制，简称排水体制。分类分流制分流制排水系统是将污水和雨水分别在两套或两套以上各自独立的沟道内排除的系统。排除生活污水、工业废水或城市污水的系统称污水排水系统；排除雨水的系统称雨水排水系统。合流制合流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一套沟通内排除的系统。管渠系统的布置是就近坡向水体分若干排水口，混合的污水未经处理直接泄入水体。会污染水体。所以，在卫生条件方面，分流制优于合流制，但在建设投资方面，合流制的管道长度大大小于分流制，一般低20%40%左右。溢流井O 溢流井的设置，是为了由于停电或抽升水泵（或压力管）发生故障时，要求关闭进水闸，或出现雨水、合流泵站超频率、污水超设计流量等情况时，来水管之流量不能及时抽升，就要通过溢流井中之溢流管临时流入天然水体（或污水排入雨水沟渠），以免淹没集水池和影响排水。 （5）排水管线的布局确定排水区界划分排水流域管道定线尽可能地在管线较短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水自流排出。（6）污水处理厂数量和位置的确定城市总体规划 经济最优环保卫生（7）污水处理厂处理工艺污水处理的基本方法，就是采用各种技术与手段，将污水中所含的污染物质分离去除、回收利用，或将其转化为无害物质，使水得到净化。 (1)现代污水处理技术，按原理可分为物理处理法，化学处理法和生物化学处理法3类 1)物理处理法。这是利用物理作用分离污水中呈悬浮状态的固体污染物质。方法有：筛滤法、沉淀法、上浮法、气浮法、过滤法和反渗透法等。 2)化学处理法。这是利用化学反应的作用，分离回收污水中处于各种形态的污染物质(包括悬浮的、溶解的、胶体的等)。主要方法有中和、混凝、电解、氧化还原、汽提、萃取、吸附、离子交换和电渗桥等。化学处理法多用于处理工业废水污水。 3)生物化学处理法。这是利用微生物的代谢作用，使污水中呈溶解、胶体状态的有机污染物转化为稳定的无害物质。主要方法可分为两大类，即利用好氧微生物作用的好氧法(好氧氧化法)和利用厌氧微生物作用的厌氧法(厌氧还原法)。前者广泛用于处理城市污水及有机件生产污水，其中有活性污泥法和生物膜法两种；后者多用于处理高浓度有机污水与污水处理过程中产生的污泥，现在也开始用于处理城市污水与低浓度有机污水。 城市污水与生产污水中的污染物是多种多样的，往往需要采用几种方法的组合，才能处理不同性质的污染物与污泥，达到净化的目的与排放标准。 (2)现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。 1)一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理后的污水，咖一般可去除30左右，达不到排放标推。一级处理属于二级处理的预处理。 2)二级处理，主要去陈污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(即BOD、COD）物质)，去除率可达90以上，使有机污染物达到排放标准。 3)三级处理，是在一级、二级处理后，进一步处理难降解的有机物、磷和氮等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗忻法等：三级处理是深度处理的同义语，但两者又不完全相同，三级处理常用于二级处理之后。而深度处理则以污水回收、再用为目的，在一级或二级处理后增加的处理工艺c。污水处理工艺活性污泥法污水处理工艺曝气生物滤池污水处理工艺UNITANK污水处理工艺污水处理厂的工艺选择应根据原水水质、出水要求、污水厂规模，污泥处置方法及当地温度、工程地质、征地费用、电价等因素作慎重考虑。污水处理的每项工艺技术都有其优点、特点、适用条件和不足之处，不可能以一种工艺代替其他一切工艺，也不宜离开当地的具体条件和我国国情。同样的工艺，在不同的进水和出水条件下，取用不同的设计参数，设备的选型并不是一成不变的。（8）雨水资源化城市雨洪回灌城区雨洪利用利用雨水改善城市生态环境雨水是天然水中最为纯净的一种。自20世纪80年代以来，许多国家已把雨水资源化作为城市生态系统的一部分，如德国已经形成了一套较为成熟的与水资源利用的实用技术、行业标准和管理条例。日本1980年开始推行雨水储留渗透计划，目前全日本已拥有利用雨水设施的建筑物100多座，屋顶计税面积20多万m2。城市给水、排水工程统筹规划水资源统一调配和利用污水合理处理与综合利用2.3城市再生水利用规划 再生水经过城市污水再生处理系统净化处理后，满足特定用户的水质标准要求的净化处理水，再生水利用也就是通常所说的污水回用。水的循环利用是指污水排人城市下水系统前的再利用。水的回收利用是城市污水经过必要的处理，在最终排放前加以利用。污水排入水体后经过一定稀释扩散与自净作用，再次被抽取使用，称为间接回用。在目前情况下河流均受到不同程度的污染，利用地面水实际上大都是间接回用。直接回用指城市污水经必需的处理后，直接用于不同目的。通常所说的污水回用都是指直接回用。在我国，污水回用于灌溉具有悠久的历史，其范围也很广泛。但是，以往在一些地区多属于元计划回用；即使是有计划的直接回用，也多限于“污水灌溉”，这不是严格意义上的污水回用，以致造成一些不良后果。 从20世纪50年代起即在北方的一些缺水地区，如抚顺、沈阳、大连、石家庄、北京、青岛、西安等约20多个城市进行污水灌溉。抚顺、沈阳是我国较早采用污水灌溉农田的地区之一。由于灌溉用水中的污染物长期超标，使一些灌区的土壤、农作物、地下水受到不同程度的污染居民健康受到损害再生水利用规划主要内容（1）再生水用户分析（2）再生水水质标准（3）再生水厂布局及输配系统规划（4）再生水处理程度（5）再生水处理工艺2.4城市节水规划参考联合国的一些标准，我国提出了缺水标准：人均水资源量低于3000m3为轻度缺水；介于500至1000m3的为重度缺水；低于500m3的为极度缺水；300m3为维持适当人口生存的最低标准。节水的定义水资源学会定义：一方面是减少用水量，另一方面是开发新的水源，并缩减某些用途的水源。节水的实质是对水资源的合理利用，也是经济供水的核心。节水指在给定的生产与生活水平下，有相应的用水要求，实现水的充分、有效和科学的利用，旨在使单位产出的耗水量或供水量最小。节水目标节水型社会 节水型城市节水目标量化1983年：到2000年通过节约用水，解决今后需要增加的用水量的一半。1990年：到2000年万元国内生产总值耗水量平均下降到640m3以下，万元工业产值取水量下降到199m3以下，工业用水重复利用率平均达到60%65%，通过节流的办法解决工业生产发展需要增加水量的一半。节水的重要性包括两方面：第一是能确保用水量等于或低于供水量，第二是能减少费用。近年来，我国工业领域越来越重视水资源的重复利用和循环利用，重复利用和循环利用看似相近，却有着大不相同的含义。工业用水节水 术语对重复利用率的定义是，在一定的计量时间内，生产过程中使用的重复利用水量与用水量的百分比。对循环利用率的定义则是，在一定的计量时间内，一个单元生产过程中使用的循环水量与用水量的百分比。城市节水策略（1）污水深度处理与回用（2）注意工业节水，发展清洁生产、环保企业， 提高工业用水效率（3）充分利用雨水、海水（4）农业节水（5）城市生活节水（6）减少城市管网漏损（7）采取有效的经济法律措施（8）进行节水宣传教育，加强保护水资源，培养节 水观念2.5 城市防洪与雨洪利用规划洪水灾害与城市防洪洪水的危害：洪水泛滥淹没城市、村镇和大片良田，中断交通，破坏生产、生活和各种工程设施，给人民生命财产带了巨大损失。 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15种自然灾害中均居首位。洪水的形成与洪灾的类型洪 水 类 型暴雨型洪水风暴潮型洪水 融冰融雪型洪水 冰凌型洪水 水 灾 类 型平原洪涝型水灾 行洪速度缓慢，淹没时间长沿海风暴潮型水灾 突发性强、风力大、波浪高、增水强烈山地丘陵型水灾 历时短、涨落快、涨幅大、流速快且挟带大量泥沙、冲击力强，破坏力大冰凌灾害 伏汛好抢，凌汛难防城市防洪规划（1）防洪措施 指防止或减轻洪水灾害损失的各种手段和对策现代防洪措施包括防洪工程措施和防洪非工程措施。防洪工程措施：主要指大尺度的水利工程，例如，堤防、大坝、水库、分洪设施、泄洪道以及增加河道排洪能力的疏浚工程。防洪非工程措施：主要包括：源头控制、河道清障、河道管理、相关法规制定、保护区措施、经济手段、洪水预报及预警系统、洪水风险评估系统、洪水相关数据库等信息管理系统、蓄滞洪区管理、洪水宣传与灾民自救和灾后救济、洪水保险等。（2）城市防洪规划目标和任务建立现代化的城市防洪体系城市防洪规划任务 在研究流域洪水特性及其影响的基础上，根据流域自然地理条件、社会经济状况和国民经济发展的需要，以城市总体规划为依据，根据城市在区域规划中的地位和重要性，确定城市规划期内的防洪类型及标准，通过分析比较，合理选定防洪方案，从而确定工程和非工程措施。（3）城市防洪规划的原则和思路原则坚持综合治理、统筹兼顾、分步实施。即以防洪排涝为主，结合水环境治理与非常规水资源开发利用，统筹规划，统一管理。思路充分利用和改造现有工程设施，在加强工程措施规划的同时，兼顾非工程措施规划。（4）城市防洪规划编制依据水法防洪法 水利产业政策防洪标准 城市防洪工程设计规范 城市防洪规划编制大纲省、市防洪条例、水利工程管理条例、河道管理实施办法、城市防洪规划编制工作意见等城市雨洪利用规划城市雨洪利用 通过工程性与非工程性措施，针对城市区域不同下垫面（包括屋顶、道路、绿地、庭院、广场等）所产生的降雨径流，采取相应措施，人为干扰降雨径流循环过程，分散实施，就地拦蓄，或储存利用，或渗入地下，以达到避减城市洪涝灾害，充分利用雨洪资源开发新的水资源，改善保护城市区域水环境及生态环境，减轻区域防洪压力的多重目的，营造一个亲水、爱水、节水、用水的城市环境，是一个寓资源利用于灾害防范之中的系统工程，也属于非常规水资源开发范畴。现代城市雨水利用是一种新型的多目标综合性技术，其技术应用有着广泛而深远的意义，可以实现节水、水资源涵养与保护、控制城市水土流失和水涝、减轻城市排水和处理系统的负荷、减少污染和改善城市生态环境等目标。城市雨洪利用存在的问题缺乏雨洪利用意识，在城市规划和建设中缺少统筹考虑。缺少基础性研究，体现在雨水对环境、资源影响的研究不足。有关城市雨洪利用的配套政策法规和管理体系尚未健全，需要进一步深入研究可行的综合技术并制定相关规程或技术标准。雨洪利用产业化程度低，相应设备、专业工程队伍欠缺。城市雨洪利用规划1) 资料收集整理和调研城市自然地理资料； 相关规划资料城市气象资料； 城市水文资料城市水文地理资料； 城市排水系统现状资料2）城市雨洪利用规划原则雨洪利用应与 径流污染控制、城市防洪减涝、生态景观改善相结合。方案比选应遵循综合性原则，因地制宜，择优选用方案比选和决策时应兼顾经济效益、环境效益和社会效益。资料收集整理和调研是规划编制是否科学合理的基础，也是城市雨洪利用规划能否达到其编制目的的保证。雨洪利用规划所需资料应包括但不限于以下几方面：城市雨洪利用规划内容 城市降雨特性分析 雨洪利用规划分区 不同分区的雨洪利用方式和策略制定 雨洪管理政策法规建议 城市雨洪可开发量计算 雨洪开发前后水平衡分析 雨洪利用成本计算 经济、社会、环境、防洪综合效益分析2.6 城市水系规划 水系河流沿途接纳支流所形成的复杂的干支流网络系统。 流域每一条河流和每一个水系都从一定的陆地面积上获得补给，这部分陆地面积便是河流和水系的流域。城市水系的功能功利性功能 为生产、生活提供用水，为航运、水上娱乐，养殖等提供水域，为水力发电提供能源等生态环境功能 为水生生物提供生存环境，对污染物起稀释和自净作用，保证河口地区生态系统稳定，输沙排盐，湿润空气，补充土壤含水等城市水系规划城市水系规划 指以城市水系为主要规划对象，利用和保护城市水系资源，并对水系多种功能之间，水系与城市建设之间关系进行协调和具体安排城市水系规划应统筹考虑城市水系的整体性、历史性、协调性、安全性和综合性，来保障城市水系安全，改善城市生态，优化人居环境，提升城市功能，实现城市可持续发展。城市水系规划的依据城市蓝线管理办法，是建设部根据城市规划法和水法制定的，2006年3月1日开始实施。城市蓝线 指城市规划确定的江河湖库、渠和湿地等城市地表水体保护和控制的地域界线。城市水系规划的对象以具有法律地位的城市规划区范围内的各类水体为主要规划对象。一般以各类地表水为主。已经具有地下水资料的城市，也应将地下水纳入到城市水系规划中。城市水系的规划布局，重点要处理好水系与城市绿化空间体系的关系。水系和城市绿化系统一起，将形成城市总体空间格局的重要组成部分，即城市总体框架虚实相生的虚空间体系，起着重要的生态作用，尤其要处理好水系与绿化体系之间的关系，形成相融相生的水系生态绿化体系。水系规划内容综合利用规划 在城市整体空间构架的基础上，确定水体功能，合理分配岸线和引导岸线建设，引导滨水控制建设区的布局和构建水系网络系统。保护规划 建立空间形态保护体系，明确水体水质保护目标，并根据城市发展与水质目标的关系建立以排污总量为依据的污染控制体系。基础工程规划 包括水体界桩工程，城市水源工程，防洪排涝工程，水运及游览航道工程，水环境保护工程等，必要时还应包括水系调整工程。 2.7 城市河道治理与规划河道的功能河道，即水的通道，是水生态环境的重要载体。一 般 功 能行洪排涝；灌溉；供水；航运；扩 展 功 能景观功能；休闲娱乐功能；生态功能；辅线功能；河道的生态功能则表现在它是区域原始生态系统的重要单元，是多种生物群落赖以生存的基本条件。河道治理问题防洪能力下降；基流减少；河道生态系统受到破坏；水质污染严重；部分河道被填埋覆；堤防功能单一；四城市排水工程运行管理4.1 城市排水设施城市排水设施 指接纳、输送、处理城市污水、废水、雨水的排水沟、管、河道、泵站、检查站、进水井、污水处理厂等设施及附属设施。4.2城市排水管道系统的管理与维护城市排水管道系统管理和维护的主要任务：排水管渠的验收；监督排水管渠使用规则的执行；经常检查、冲洗、清通排水管道以维持其通水能力；修理管渠及其附属构筑物，预防及处理意外事故的发生；对提升泵站内的设施及设备进行周期性的维护以确保其正常运行。管理与维护的主要内容城市排水管网的档案管理 城市排水管网的管理与维护 清通修复渗漏检查安全管理泵站的运行管理与维护 格栅的运行管理集水池的维护水泵的运行管理停泵水锤的防护措施4.3污水处理系统运行管理主要内容污水处理系统中水质水量的监控 污水提升泵房与集水井的运行管理与维护沉砂池的运行管理与维护初次沉砂池的运行管理与维护 曝气池的运行管理与维护 二次沉砂池的运行管理与维护 其他生物处理系统的运行管理生物膜处理系统的挂膜与运行控制五再生水利用工程管理v 城市再生水利用 指城市污水经过净化处理，达到再生水水质标准和水量要求，并用于景观环境、城市杂用、工业、农业等用水的全过程。v 再生水 指经过城市污水再生处理系统充分可靠的净化处理、满足特定用水途径的水质标准或水质要求的净化处理水城市污水再生利用具有以下优势：水量稳定，几乎与城市供水量相当就近易得、易于收集，比远距离饮水经济污水利用成本是海水淡化的1/31/5，其杂质含量是城市污水中所含二级处理出水的35倍以上。减少对清洁水的需求量，减少污水排放量，减轻水环境污染。城市再生水利用主要途径分类项目名称分类项目名称农业用水农田灌溉城市杂用水 道路、园林绿化浇灌造林育苗 道路喷洒、街道清扫农、牧场 冲厕、车辆冲洗水产养殖 建筑施工、消防工业用水冷却用水景观环境用水 观赏性景观用水清洗用水 娱乐性景观用水锅炉用水 复或营造湿地工艺用水地下水回灌 补充地表水（河流、湖泊）油田注水 补充地下水(饮用水源补给、防止海水入侵、地面沉降）再生水系统 再生水水源工程再生水处理工程再生水输配管网用水设施再生水水源工程：为