（水土保持与荒漠化防治专业论文）长沙市市区绿地雨水利用研究.pdf

摘要 稀缺的水资源、脆弱的生态环境和沉重的人口压力，在全面建设 小康社会的道路上，已成为制约我国经济发展的瓶颈，其中水资源是 制约生态环境和人类生存的关键因素。城市是人口集中区，水的来源 主要采用外部供水，节约用水已成为城市生活中的主要任务之一。现 阶段我国城市绿地用水大多采用城市自来水，绿地面积的日益增加， 也增加了城市经济的负担。研究城市绿地雨水利用，是改善城市缺水 和水环境问题的有效途径之一。 本文以长沙市市区为研究区域，利用收集资料、实地测量、遥感 技术、统计分析等方法，分析了不同绿化结构入渗能力，在此基础上 探讨长沙市市区绿地需水量总量、降雨入渗总量并进行了水量平衡分 析，还提出了一系列市区绿地雨水合理利用的建议。主要研究成果如 下： l 、在国内外理论和实践研究的基础上，阐述了城市雨水利用的 基本内涵，总结了国内外研究进展，综合分析了各国雨水利用管理中 存在的问题及发展趋势，站在建设节水型社会建设的角度，阐明了城 市雨水利用的迫切性，城市雨水利用展望，不但要把之与城市建设和 生态建设结合起来，还要把雨水利用纳入到城市规划和园林规划当中 来。 2 、通过遥感手段提取了长沙市市区覆被信息。2 0 0 5 年长沙市城 市绿地总面积为3 0 1 7 3 k m 2 ，除去水域面积3 0 3 0 k m 2 和裸地面积3 3 0 2 l 锄2 ，得到不含水面的绿地面积为2 3 8 4 0 k m 2 ，其中乔木结构面积为 6 7 5 2 k r a 2 ，乔灌草和灌草结构面积为9 3 9 8 k m 2 ，草地结构面积为 7 6 9 0 k m 2 。 3 、对长沙市市区绿地需水量及四种绿化结构需水量进行了计算。 计算得出，2 0 0 5 年长沙市市区绿地需水量4 5 8 7 亿m 3 ；其中乔木区 需水量为1 2 4 4 亿m 3 ；乔灌草和灌草地需水量为1 7 3 0 亿i i l 3 ；草地需 水量为1 4 1 5 亿m 3 ；裸地需水量o 1 9 8 亿m 3 。 4 、分析了四种类型绿地土壤入渗速率。四种市区绿地土壤入渗 速率随时间的变化规律是：除裸地波动较大外，其他绿地土壤入渗率， 开始时很大，继而随时间延长而降低。乔木、乔灌草和灌草地、草地、 裸地土壤入渗能力差异较大，草地的土壤入渗速率最优，乔灌草和灌 草地为最小。 5 、建立城市绿地水量分析模型，对四种绿地类型输入水量和输 出水量进行了平衡分析。四种绿地类型，除裸地外，绿地输入水量均 小于绿地输出水量，丰水年2 0 0 5 年总缺水为0 0 9 9 亿m 3 ，由于入渗的 水量不可能都得到充分利用，所以缺水量远不止这个数。计算了长沙市市区 可利用雨水潜力，长沙市市区每年可收集雨水0 6 0 4 亿m 3 ，若按现行 水价1 8 8 融计算，每年可产生1 1 4 亿元的经济效益。 6 、在前人研究成果基础上，提出了市区绿地雨水如何合理利用 的建议。科学合理的做城市绿地规划设计；开辟雨水利用管理新途径； 建立雨水利用模式。 关键词：城市绿地，雨水利用，土壤入渗率，水量平衡 a b s t r a c t t o w a r dt h ec o n s t r u c t i o no fac o m p r e h e n s i v ew e l l - o f fs o c i e t y , i n s u f f i c i e n tw a t e r r e s o u r c e ，f r a g i l ee c o l o g i c a l e n v i r o n m e n ta n d o v e r l o a d e dp o p u l a r i t yh a v ef o r m e dac h o k ep o i n tt ot h ed e v e l o p m e n to f o l l re c o n o m y , a m o n gw h i c hw a t e rr e s o u r c ec o m e sf i r s tt or e s t r i c tt h e e c o l o g i c a lc o n d i t i o na n dh u m a ne x i s t e n c e i nc i t i e s ，a r e a so fd e n s e r e s i d e n t s ，w a t e ri sm o s t l ys u p p l i e df r o mo u t s i d e ，t h u si th a sc o m et ob e o n eo ft h em a i np l a n st os a v ew a t e r w i t ht h ei n c r e a s i n gp r o p o r t i o no f g r e e na r e a , i ta d d sc o n s i d e r a b l yt ot h eb u r d e no fc i t ye c o n o m yb e c a u s e n o w a d a y sw a t e rs u p p l yf o rg r e e nl a n di sm a i n l yt a p w a t e r i ti sa n a v a i l a b l em e t h o dt o i m p r o v et h ew a t e re n v i r o n m e n ta n de a s e w a t e r l a c k a g et or e s e a r c ht h eu s a g eo f r a i ni nu r b a nr a n g e s o u rr e s e a r c hl i m i t e dt oc h a n g s h ad o w n t o w nd i s t r i c t i nt h i sa r t i c l e ， w e a n a l y z e d t h e a b i l i t y o fi n f i l t r a t i o no fd i f f e r e n t a f f o r e s t i n g c o n s t r u c t i o n sw i t hm e t h o d so fc o l l e c t i n gd a t a , s i t em e a s u r e m e n t ，r e m o t e s e n s i n gt e c h n i q u e ，s t a t i s t i c a la n a l y s i sa n ds oo n t h e nw eh a v ec o u n t e d t h et o t a l i t yo fw a t e rn e e d e df o rg r e e nl a n da n dt h ec a p a c i t yo fi n f i l t r a t i o n i nc h a n g s h ad o w n t o w n ，b a s e do nw h i c hw ea n a l y z e db a s i na c c o u n t i n g a n dp r o p o s e ds o m ea d v i s ea b o u tr a t i o n a lu s a g eo fr a i nc o n t a i n e di ng r e e n l a n d t h em a i nr e s u l t sa r ea sf o ll o w i n g ： 1 o nt h eb a s i so ft h et h e o r i e sa n dp r a c t i c eo fh o m ea n da b r o a d ，w e h a v ee x p l a i n e dt h eb a s i cc o n n o t m i o no fr a i nu s a g ei nc i t i e s ，c o n c l u d e dt h e p r o g r e s sm a d et h r o u g h o u tt h ew o r l d ，a n a l y z e dt h ep r o b l e m s i nt h e m a n a g e m e n to fr a i nu s a g ea n dp r e d i c t e di t sd e v e l o p i n gt e n d e n c y i no r d e r t ob u i l das o c i e t yo fw a t e rs a v i n g ，t h eu r g e n c yo fr a i nu s a g eh a sb e e n i l l u s t r a t e da n dm u c ha t t e n t i o nh a sb e e np a i dt oi t t h eg o v e r n m e n tn o t o n l yh a s t o j u g g l e t h e m u n i c i p a lc o n s t r u c t i o n a n dt h e e c o l o g i c a l c o n s t r u c t i o n ，b u ta l s oi n c o r p o r a t er a i nu s a g ei n t ot h e m 2 t h ef o l l o w i n g sa r es o m ed a t ao fg r e e nl a n di nc h a n g s h ab ym e a n s o f r e m o t es e n s i n gt e c h n i q u e ：i n2 0 0 5 ，t h et o t a lc o v e r a g eo fg r e e np l a n t s w a s3 0 1 7 3 k m 2 ，w a t e r sb e i n g3 0 3 0 k m 2 ，b a r el a n db e i n g3 3 0 2 k m 2a n d d r yl a n db e i n g2 38 4 0 k m z t h ed d ，l a n dc o n s i s t so fa r b o ra r e a , s h r u ba n d v a c c a r i aa r e aa n dg r a s s l a n dw i t he a c hb e i n gr e s p e c t i v e l y6 7 5 2 k m z ， 9 3 9 8 k i n 2a n d7 6 9 0 k m 2 3 a f t e ri n v e s t i g a t i n gw a t e rr e q u i r e m e n to ft h eg r e e ns p a c ea n dt h a t o ff o u rt y p e so fa f f o r e s t a t i o ns t r u c t u r e si nu r b a nd i s t r i c t so fc h a n g s h a ，i t t u m so u tt h a ti n2 0 0 5 ，w a t e rr e q u i r e m e n to fd o w n t o w na r e a si nc h a n g s h a i s5 4 9m i l l i o nm 3 ，i n c l u d i n ga r b o ra r e a12 4 4m i l l i o nm 3 ，t r e e s h r u b sa r e a 1 7 3m i l l i o nm 3 ，g r a s s l a n d1 4 2m i l l i o nm 3a n db a r el a n d1 9 8m i l l i o nm 3 4 f o u rt y p e so fg r e e nl a n d si n f i l t r a t i o nr a t eh a v e b e e na n a l y z e d t h e l a wo fg r e e nl a n d si n f i l t r a t i o nr a t ei nf o u ru r b a na r e a sw h i c hc h a n g e sw i t h t i m ei s ：e x c e p tt h a tt h eb a r e l a n df l u c t u a t e sm u c h ，o t h e rg r e e nl a n d s i n f i l t r a t i o nr a t ei sv e r yb i ga tt h eb e g i n n i n g ，t h e nl o w e r i n gw i t ht i m e p a s s i n g ；t h er a t eo f a r b o ra n ds h r u b sa n dt h a to fg r a s s l a n da n db a r el a n di s c o m p a r a t i v e l yd i f f e r e n t ；t h er a t eo fg r a s s l a n di st h eb e s tw h i l et h a to f a r b o ra n ds h r u b si st h eo p p o s i t e 5 t h ew a t e ry i e l do fu r b a ng r e e nl a n dh a sb e e ne s t a b l i s h e da n dt h a t o fi n p u ta n do u t p u tt of o u rt y p e so fg r e e nl a n d sh a sb e e ne v e n l ya n a l y z e d o ft h ef o u rg r e e nl a n d s ，t h ei n p u tw a t e ry i e l di sa l ll e s st h a nt h eo u t p u t e x c e p tt h a to fb a r e l a n d i n2 0 0 5 ，ah i g hf l o wy e a r , t h et o t a l w a t e r s h o r t a g ei s6 1 2m i l l i o nm 3 b e c a u s et h ew a t e ro fi n f i l t r a t i o nc a nn o tb e c o m p l e t e l yu t i l i z e d ，t h ew a t e rs h o r t a g ei sf a rm o r es e v e r e b yc a l c u l a t i n g t h e p o t e n t i a lo fm a k i n gu s eo ft h er a i n f a l l i nt h eu r b a nd i s t r i c t so f c h a n g s h ac i t y , i tc a nc o l l e c t1 0m i l l i o nm jy e a r l y a c c o r d i n gt ot h e c u r r e n tp r i c e1 8 8y u a np e rt o n ，i tc a np r o d u c eh u n d r e d so fm i l l i o n se a c h y e a r 6 o nt h eb a s i so ft h ep a s tr e s e a r c h ，s u g g e s t i o n so fp r o p e r l yu s i n g t h er a i n w a t e ri ng r e e nl a n d so ft h eu r b a na r e a sh a sb e e np u tf o r w a r d m a k er i g h tp l a n sa n dd e s i g n so fu r b a ng r e e nl a n d ss c i e n t i f i c a l l y c r e a t e n e ww a y so fm a n a g i n gr a i n w a t e ru s e e s t a b l i s hr a i n w a t e ru s ep a t t e r n s k e yw o r d s ：u r b a ng r e e ns p a c e ，r a i n w a t e ru t i l i z a t i o n ， s o i li n f i l t r a t i o nr a t e ，w a t e rb a l a n c e v 湖南师范大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本 文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：。歹张沙f 眸厶月乙日 湖南师范大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属湖南师范大 学。同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南师范大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密q ( 请在以上相应方框内打“ ) 作者签名：唔獬 导师签名：刁彬 日期：研d 年6 月乞日 日期：z 柳年6 月 2 ，日 长沙市市区绿地雨水利h j 研究 1 绪论 1 1 选题依据与背景 很早以前，人们就意识到了“水安全”问题。联合国在1 9 7 2 年举 行的第一次环境和发展大会上，就指出石油危机后的下一个危机就是 水危机。伴随着各类水安全问题的出现，“水安全 也就成了世界关注 的热点问题【1 1 。2 0 0 5 年，在以“大型城市可持续水资源管理 为题的第 七届国际水文学术研讨会上，许多国家都将“水安全问题列入了国家 安全战略【2 】。根据水利部统计数据，我国是一个水资源紧缺的国家， 人均拥有量2 2 0 0 立方米，仅占世界人均水平的四公之一。6 6 0 座城 市中，有4 0 0 余座缺水，1 1 0 座严重缺水【3 1 。稀缺的水资源、脆弱的 生态环境和沉重的人口压力，在全面建设小康社会的道路上，已成为 制约我国经济发展的瓶颈，其中水资源是制约生态环境和人类生存的 关键因素。 随着城市化进程的加快，城市规模的不断扩张，城市绿地被认为 是城市现代化和文明程度的重要标志。城市绿地作为城市建设和管理 的一项重要工作。一方面为人们提供了良好的生态环境，供城市居民 休息游览；另一方面，城市绿地中花草、树木的养护及水景的补充都 需要大量的水。绿地虽是最好的渗透设施，渗透能力强，在涵养水源、 保持水土方面有着不可忽视的作用，但当前我国许多城市绿地面积的 增长速度接近国民经济增长速度，绿地面积的日益增加，园林绿地用 水量也逐年提高，而现阶段我国城市绿地用水大多采用城市自来水， 需水量增加且利用率低，供水成本的提高也增加了城市经济的负担 【4 】 o 本文以长沙市市区城市绿地为例，长沙市虽地处亚热带季风气候 硕十学位论文 区，气候温和，降雨充沛，多年平均降雨量1 4 2 2 4 m m ，但时空分布 不均，春未夏初多雨，夏未秋初多旱，在一些地方常出现水资源短缺 现象。如何实现雨水资源的有效利用，建立满足环境、生态、经济等 多重利益的城市雨水排放及处理系统和建设“长株潭”城市群“两型社 会”尤为重要。 1 2 研究的目的和意义 可持续发展已成为世界各国未来社会发展的永恒主题。我国在十 六大就提出了：“可持续发展能力不断增强，生态环境得到改善，资 源利用效率显著提高，人与自然和谐共处小康社会”的目标。 在城市化的进程中，道路硬化使得不透水地面面积不断增大，不 但阻隔了土壤的雨水自然渗透，而且破坏了城市自然水文循环。一方 面，地下水位不断下降，使得城市中心的地下漏斗面积不断扩大，地 面沉降；另一方面，地面硬化使得地表径流系数大大提高，排水系统 压力加大，一遇暴雨就积水成灾，还会带来污染，经济损失严重。城 市绿地作为最好的渗透设施，可实现节水、水资源涵养与保护、控制 城市水上流失和水涝、减轻城市排水和处理系统的负荷、减少水污染 和改善城市生态环境等目标。因此，研究城市绿地雨水利用，既能有 效对流失雨水的收集和利用，解决城市水资源危机，也是落实科学发 展观，树立以人为本的观念，充分利用雨水资源，改善城市缺水和水 环境问题的有效途径之一【4 1 。 长沙市作为“长株潭 城市群也是湖南省经济发展水平最高的地 区，随着“两型社会”综合配套改革试验区建设的实施和全省经济的腾 飞，作为省域经济重心，对雨水资源的有效利用，不仅对当地经济发 展有极大的影响，而且对全省地区实现社会可持续发展目标也具有十 分重要指导的意义。研究成果可为“长株潭 区域规划研究和有关部门 的决策提供参考意见。 长沙市市区绿地雨水利用研究 1 3 本研究的创新点 现有城市绿地的研究都聚集在其生态功能上，如净化空气、改善 小气候、降低城市燥音、美化城市景观、安全防护等；雨水利用研究 则多集中在雨水利用途径和措施方面，如何合理的评估雨水资源化利 用潜力与效益、合理进行雨水资源化管理、合理规划城市绿地等诸多 问题，还有待于深入研究。本文的创新点在于，运用遥感手段提取长 沙市区覆被信息，根据遥感数据计算市区不同绿化结构城市绿地年需 水量；再通过样点实测不同绿化结构土壤入渗速率，结合一年中每次 降雨量计算土壤入渗量；最后，建立城市绿地水量分析模型对绿地“进 出”水量进行平衡分析。研究成果为城市绿地雨水利用和园林绿化规 划提供理论依据。 硕j ：学位论文 2 研究综述 2 1 城市绿地的概念及发展趋势 2 1 1 城市绿地的基本概念 绿地( g r e e ns p a c e ，g r e e n l a n d 或g r e e n b e l t ) 一词，世界各国法律 规范和学术研究对它的定义和解释都不尽相同。西方国家在城市规划 中一般不提城市绿地，而把它称之为开敞空f n - - j ( o p e ns p a c e ) ，如英国 的公开敞空间定义为：“所有具有确定的及不受限制的公共通路并能 用开敝空间等级制度加以分类而不论其所有权如何的公共公园、共有 地、杂草丛生的荒地以用林地1 5 1 ；美国将开敝的空间定义为：“城市 内一些保持着自然景观的地域，或者自然景观得到恢复的地域，也就 是游憩地、保护地、风景区或者为调节城市建设而预留下来的土地， 城市中的还未建设的土地并不都是开敞空间，城市绿地具有娱乐价 值、自然资源保护价值、历史文化价值、风景价值”1 6 1 ；日本学者高 原荣重定义开敝空间为：“游憩活动，生活环境，保护步行都安全， 及整顿市容等具有公共需要的土地、水、大气为主的非建筑用空间且 能保证永久性的空间，不论其所有权属个人或集体” r l ，高原荣重的 定义具体说城市开敞空间是由公共绿地和私有绿地两大部分组成：波 兰学者则定义开放空间为：“开放空间一方面指比较开阔、较少封闭 和空间限定因素较少的空间，另一方面指向大众敞开的为多数民众服 务的空间，不仅指公园、绿地这些园林景观，而且城市的街道、广场、 巷弄、庭园等都在其内 f 8 1 。我国的城市绿地则定义为城市中以绿化 为主的各级公园、庭园、小游园、街头绿地、道路绿化、居住区绿地、 专用绿地、交通绿地、风景区绿地、生产防护绿地【9 1 。 虽然世界各国对开敞空间的定义不尽相同，但都有一个共性，强 长沙市市区绿地雨水利h j 研究 调其在城市中的自然属性，即它们都是保持、恢复或建立自然景观的 地域。因此，开敞空间在广义上指的是：城市中完全或基本没有人工 构筑物覆盖的空地、水域及其上面所涵盖的特性如光线和空气等 1 0 - 1 1 。狭义的开敞空间就是指绿地，我国的绿地概念是狭义上的开敞 空间。 本文的城市绿地定义为，城市绿地是城市的一种景观，是城市区 域内一切人工或自然的植物群体及具有绿色潜能的空间。具有改善城 市生态环境、维持城市生态平衡或提供游憩活动的场所、营造城市景 观和文化的作用，是城市可持续发展的重要基础。城市绿地绿化结构 包括：乔木、乔灌草和灌草、草地、裸地。 2 1 2 城市绿地的发展过程 社会经济的发展和人类文明的进步，直接影响到城市绿地的发展 和研究状况，城市绿地也体现了人类对生存环境的认识水平。综合国 内外不同时期各领域的专家学者对城市绿地的研究，将自然科学和社 会科学相结合，按照城市绿地发展演化轨迹和研究进展，将城市绿地 的发展和研究进程可划分为四个阶段【1 2 】。 2 1 2 1 城市绿地思想启蒙阶段 我国早在两千多年前的秦汉时代，就出现了许多大型城市。因为 城市生活与大自然有一定隔离，人们为了能欣赏到优美和壮丽的景 色，出现了能包容许多自然环境因素的“人造自然l 城市园林，其建 造的目的和用途，不论是私家园林还是公共园林，就是为了游憩，绿 地功能单一。 在西方城市绿地源自于许多哲学家、思想家和政治家对城市的构 思与设计模式。古希腊时期的亚里士多德认为城市应建在河流和泉水 充足、风和日丽的地方，以保证居民的饮水方便和环境优美；希腊人 把荷马时期产生的对“果蔬园的改造，栽培观赏花木，建设装饰庭园 硕士学位论文 称为公共园林的萌判1 3 】。到了文艺复兴时期，在日益增长的社会经济 需要和科学家对植物的研究兴趣，人们把过去的蔬菜园和一些城堡小 绿地改建成大规模的园林庄园，如当时在意大利盛行的台地园。随后 的1 7 、1 8 世纪法国的维腊斯( d e n i sv a i r a s s e ) ，提出了环境绿化和环境 之间的关系，欧文( r o b e r to w e n ) 提出了集城市的便利生活设施和农村 的自然风光于一体的“新和谐村【1 4 】。 这个时期的园林绿地，由于工业化程度较低，还没有出现大量的 破坏生态环境的技术，城市生态问题和游憩问题没有显现出来，绿地 建设从形式到内容都较感性，完全依附城市设计需要、设计者或所有 者的审美观及喜好、满足人的游赏，没有考虑城市绿地的功能和地位 且缺乏科学依据。 2 1 2 2 城市绿地规划思想形成阶段 资本主义社会初期，统治者没收封建主及皇室的宫苑和私园并对 公众开放，统称为公园( p u b l i cp a r k ) 。英国最早出城市公园规划，建 造了世上第一个城市公园伯肯海德公i 司( b i r k i n h e a dp a r k ) t 1 5 】。此后， 随着工业革命的不断深入，城市规模逐渐扩大，城市的性质和功能也 发生了极大的变化，导致自然环境状况恶化，污染加重，迫使人类必 须重新思考城市发展和城市生存空间的环境质量问题。1 9 世纪，各 种研究理论层出不穷，如：美国的“造园之父”欧姆斯特德倡导的“城 市公园运动 、c a 佩里提出的“邻里单位理论 、勒柯布西埃的“机械 城市理论；英国社会活动家e 霍华德提出的“田园城市理论；芬兰 建筑师沙里宁提出的“有机疏散理论等【1 6 1 。 这个阶段人们对城市绿化都给予了一定的重视，除了考虑城市的 空问布局，还会尊重一些自然的设计，这对后来的城市绿地规划理论 的发展和完善奠定了坚实的基础。 2 1 2 3 城市绿地理论和方法的发展阶段 长沙市市区绿地雨水利j j 研究 二战结束以后，世界各国大规模的恢复和重建家园，旧城的改造 和新城的不断出现，为城市绿地规划理论和方法实践提供了广阔平 台，城市绿地进入第二次建设高潮。这一时期出现了不少有名的规划 理论和方法，如：英国伦敦提出环形绿带规划模式，用此来限制城市 扩大、防止与邻里街区相连、保护农业、保存自然景观和游憩场所【1 7 1 ； 朝鲜绿地系统以河流等自然条件为骨架，把城市分割为几个组团，使 得绿地系统与城市组团相互交织；美国和丹麦实施的，在城市中形成 若干条由郊区向城市腹地输送新鲜空气的绿色通道的楔形绿地发展 模式；英国在哈罗( h a r l o w ) 新城和印度在昌迪加尔实施的城市绿地网 络( 系统) 模式【1 3 1 。 我国城市绿地规划设计上主要学习前苏联的文化公园模式，表现 在强调公园的功能分区和注重群众的文体活动两个方面。早在“一五 规划和建设期间，城市规划提出了完整的绿地系统概念，并结合城市 改造和建设，修建了许多公园绿地。 这一时期由于人们对绿地的认识还比较模糊，绿地规划中的面 积、形状和位置都较随意，对绿地功能和地位缺乏系统考虑，有的地 方甚至把人的意识凌驾于自然生态系统之上，破坏原本不错的生态系 统来建设人工绿地。 2 1 2 4 城市绿地生态规划和建设阶段 2 0 世纪6 0 、7 0 年代后，全世界兴起了保护生态环境的高潮，生 态学的理论和方法也应时代要求被应用到规划领域。许多大城市的绿 地建设，在认真研究了城市绿地的功能、地位及规划问题，还考虑绿 地的生态性、游憩性等。改变了绿地受城市所支配的从属地位，而使 得城市绿地成为城市的有机组成部分，保持城市自然特性，把人工和 自然作为一个生态系统来设计，实现人与自然的和谐共生。各国纷纷 制定绿化指标，如我国提出的如：绿地率、绿化覆盖率、人均绿地率 硕十学位论文 等，并对城市中不同类型用地规划相应的绿地指标【1 9 1 ；同时许多城市 也提出了建设“花园城市 、“山水城市”、“园林城市”、“绿色城市 、“田 园城市 等目标，使城市发展成为符合生态规律的“生态城市。 为了实现城市可持续发展的需求，未来城市绿地建设的要求更 高。一方面要健康、安全、有力的支持城市物流、能流、信息、价值 流和人流的畅通；另一方面要与城市生态要素功能耦合更为密切，使 城市生态系统运行更加高效协调。本世纪城市绿地系统建设必将呈现 三大趋势：第一，城市绿地系统建设的要素要趋于多无化。城市绿地 规划、建设与管理的对象正从土地、植物两大要素扩展到水文、大气、 动、细菌、真菌、能源、城市废弃物等要素。第二，城市绿地系统的 结构趋向网络化。国内外城市绿地呈现出由集中分散联系融合逐步 走向网络连接、城郊融合的发展趋势，城市中生物与环境的关系渠道 也将日趋畅通、恢复。第三，城市绿地系统的功能趋近生态合理化。 以生物与环境的良性关系为基础，以人与自然环境的良性关系为目 的，城市绿地系统功能将更加注意生态化，包括绿地生产力进一步提 高，消费功能优化，还原功能全面加强等。城市绿地规划为了满足改 善生物多样性及生态环境，实现城市区域社会、经济、环境和空间发 展的有机结合，城市绿地系统规划要符合生态性、生物多样性、野郊 休闲性、人居环境舒适性和可持续利用性。 2 1 3 城市绿地建设现状分析 在可持续发展理论一既满足当代人的需求，又不对后代人满足其 自身需求的能力构成危害的发展的影响下，世界各国为促进城市与自 然的和谐发展，当今城市都展开了城市生态绿地建设，城市绿地建设 取得了一定的进展。就我国而言，由于历史原因，我国的城市绿化水 平与发达国家绿化水平还存在一定的差距，绿地建设也存在许多问 题。主要表现有以下几个方面。 长沙市市区绿地雨水利用研究 2 1 3 1 我国绿地指标比较低。 城市绿地作为城市中一个特殊的生态系统，既能在城市系统中 吐故纳新 ，保护生态环境，提高环境质量，也成了城市现代化和文 明程度的重要标志。早在1 9 6 9 年，联合国就提出市区公园绿地为 6 0 m 2 人j ( 国外公园绿地指标相当于我国公共绿地指标) 。目前全球有 不少国家的首都绿化水平已超过8 0 3m 2 人一，我们国家由于人口密度 大，城市用地紧张，绿化水平远远低于这个标准。 2 1 3 2 有关绿地的法律法规不健全，相应管理制度不完善 建国以来，国家和地方都先后颁布了一系列城市绿地的法律法 规，并制定了一系列标准，规范建设管理行为，基本上做到有法可依。 值得一提的是，1 9 9 2 年颁布的城市绿化管理条例，是整个城市绿 地管理的法律依据，对城市绿化事业的发展起到了规范和保障作用。 但由于缺乏相应配套的行政法规及详细的技术规范，如在土地批租、 旧区改造及单位建设项目审批中，对法定绿地规划控制指标没有经绿 化部门审核，也没有科学严格的验收制度，再加上执法力度不够，在 经济利益的驱动下，绿地少建、缓建、停建，甚至随意占用建成绿地 的现象时有发生。 2 1 3 3 城市绿地规划存在不合理现象 随着人口的增长和城市化步伐的加快，城市环境质量也在急剧下 降。城市绿地作为城市环境的生物过滤器，其综合效益日趋明显，日 益受到有关学者、城市规划和建设者的重视【捌。由于城市规划思想长 期停留在“建筑优先、绿地填充上，虽然规划过程中绿地率、绿地覆 盖率、人均绿地面积等指标很大，但却忽视了城市绿地的空间布局、 绿地结构、绿地生物多样性等因素，缺乏合理、高效的长期规划，很 难形成科学合理、既生态又能满足人们生活需求的城市绿地系统。 硕士学位论文 2 2 雨水利用现状及发展趋势 2 2 1 雨水利用的内涵 随着我国城市化进程的不断加快，城市规模的不断扩张，干旱缺 水、洪涝灾害、水环境恶化三大水问题日趋严重，已成为阻碍城市可 持续发展的“绊脚石 【2 1 1 。雨水作为城市重要的水源补给之一，也是最 根本、最直接和最经济的资源，城市绿化和景观用水的“天赐 之宝， 雨水利用对缓解城市干旱缺水、洪涝灾害频繁现状和改善水环境具有 重要作用。 城市雨水利用，就是采取工程或非工程措施，以缓解城市防洪排 涝压力和水资源短缺为目标，实现雨水的高效利用，包括城市雨水的 科学管理、地面集蓄的直接利用、渗透设施的间接利用、合理规划生 态小区以及改善生态环境的综合利用等方面1 2 2 1 。 城市雨水利用有狭义、广义之分。狭义的城市雨水利用是对城市 汇水面产生的径流进行收集、储存和利用；广义的城市雨水利用是在 城市范围内，有目的运用各种措施对雨水资源的保护和利用，主要包 括收集、储存和净化后的直接利用；人工或自然水体、池塘、湿地或 低洼地对雨水径流实施调蓄、净化和利用；改善城市水环境和生态环 境；通过人工或自然设施使雨水下渗，补充地下水【2 3 1 。 城市雨水利用还具有以下特点：能有效的减少城市径流量，对洪 峰具有调蓄和延滞作用，减少防洪和洪灾损失；补充景观和绿化用水， 回补地下水缓减地下水位下降和地面沉降、防止海水入侵、促进城市 自然生态系统良性循环等【2 4 1 ；运行费用低廉且经济效益显著。 2 2 2 德国雨水利用 德国是世界上雨水收集利用最先进的国家之一，其城市绿化通过 广泛收集和利用雨水，能够解决大部分景观用水，有的甚至实现了对 城市洁净水资源的零消耗。德国城市雨水利用技术已进入标准化、产 长沙市市区绿地雨水利川研究 业化阶段，并逐步向集成化、综合化方向发展。雨水利用主要有两种 方式：一是在城市绿地中建设雨水截污和渗透系统。硬化场地和道路 雨水通过排水系统排入蓄水池或通过渗透补充地下水，并在雨水管道 口设有截污挂篮，以拦截雨水径流带来的污染物。二是在城市绿地中 建设雨水利用系统。超过渗透能力的雨水则进入雨水池和人工湿地， 作为水景或继续下渗。另外，德国还制定了一系列的法律法规，对雨 水管理作了相应规定、雨水利用给予支持，重点要求加强自然环境保 护和水的可持续利用【2 5 】。 2 3 3 日本雨水利用 日本由于国土资源的稀缺和自然灾害多发等原因，城市雨水利用 在亚洲先行一步。在不断的研究和实践过程中，已经形成了比较系统 和科学的法律、经济、技术管理体系，是实施多功能调蓄雨洪处理模 式最具代表性的国家。上个世纪6 0 年代开始，日本就充分利用地下 空间，兴建滞洪和储蓄雨水的蓄洪池，收集的雨水用来补充城市绿地 用水或喷洒路面等城市杂用水【2 6 1 。1 9 9 2 年颁布第二代城市下水总 体规划正式将雨水渗沟、渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成 部分，并要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨水就地下渗设 施i 拥。日本还有不少城市对雨水利用进行资金补助，比如修水池补 4 0 1 2 0 美元m 3 ，购买雨水净化器补贴1 3 3 2 的设备价【2 8 1 。 2 2 4 美国雨水利用 美国的雨水利用是以提高天然入渗能力为其宗旨。作为土地利用 规划的一部分，在新开发区实施的极为成功。美国环境总署推行的低 环境影响设计战略( 1 0 wi m p a c td e v e l o p m e n td e s i g n s t r a t e g i e s ) 强调关注 场地水文过程，通过场地设计的手段( 储存、过滤、蒸发、滞留地表 径流) 模拟场地开发前的水文过程，尽量减小人为开发对于场地的影 响。美国城市园林绿地的发展，也非常重视水资源的节约利用。他们 硕十学位论文 通过各种宣传展览活动，来提高市民的节水意识；同时，管理部门还 向公众展示各种先进的节水技术和设备，并提供各种适宜当地的耐旱 植物资料，以鼓励人们建立节水型景观口9 1 。 综合国外发达国家城市雨水利用，建设节约型绿地的主要经验 是：工程措施与非工程措施相结合，建立了完善的屋顶蓄水和由入渗 池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统；同时制定了一系列相 关法律法规政策。 2 2 5 国内城市雨水利用 我国城市雨水利用起步相对较晚，早期研究主要聚集在城市地表 水和地下水的开发利用，而忽视了对城市雨水的利用p 伽。真正意义上 的研究始于2 0 世纪8 0 年代，发展于9 0 年代，总的来说技术比较落 后。由于缺水形势严峻，城市雨水利用北京市走在前列，上海、大连、 哈尔滨、西安等许多城市相继开展研究，已显示出良好的发展势头。 我国雨水利用研究主要表现在以下几个方面。 2 2 5 1 理论研究 我国学者在水资源日益紧缺和世界各国雨水利用研究的推动下， 进行也较系统的理论研究。刘昌明【3 l 】、牟海省等人3 2 1 论述了雨水资源 的概念；李丽娟等人【3 3 l 对我国雨水资源利用的生态环境效应进行了研 究；安熙兰等【3 4 1 分析了雨水利用工程收集的雨水水质状况；牛文全等 人3 5 1 等人针对我国目前在规划管理中存在的问题，致力于开发雨水利 用规划的智能决策系统。 2 2 5 2 应用技术研究 在雨水利用技术的探索和研究上，北京市是起步较早，发展较快 的。1 9 9 8 年开始，北京市就开始城市雨水资源的立项研究，在国外 的技术支持下，至2 0 0 0 年在北京就建立雨水资源利用示范工程1o 多 处。目前，许多宾馆、饭店、会议中一t l , 和体育场馆等都实施了雨水利 长沙市市区绿地雨水利用研究 用规划。例如国内第一个采用雨水收集系统的大型城市公园一奥林匹 克森林公园，会园采用市政河道及公园湖泊水系收雨水水，因地制宜 设计排水方案，并把收集的雨水用于园内绿化灌溉和道路喷洒，年雨 水回收量约1 3 4 x 1 0 4 m 3 雨水利用率高达9 5 t 3 6 1 。其他城市，如上海， 2 0 0 3 年建成了具有雨水利用功能的生态住宅；为响应2 0 1 0 年上海世 博会的一大亮点绿色世博，许多建筑物都附设雨水装置。天津市则 通过修建屋面雨水场地和地下管道，把大厦和居民区的雨水用于绿 化、洗车和补给地下水。现在很多城市都编制了雨水利用规划，也产 生了经济、社会和生态效应，推动了我国雨水利用事业的发展，但在 技术上还比较滞后，应用方面也还有待于推广i 翊。 2 2 5 3 法律、行政研究 为保障雨水利用的研究与应该，我国现行与雨水利用相关的法律 法规有中华人民共和国水法及各地区的法律法规。如北京2 0 0 3 年4 月实施的关于加强建设工程用地内雨水资源利用的暂行规定， 明确“凡在本市行政区域内新建、改建或扩建工程均应进行雨水利用 工程设计和建设。2 0 0 7 年国家还形成了以水力局为核心、以发改委、 规划局、园林绿化局、环保局等部门协作的联动机制【3 8 1 。 2 2 6 雨水利用存在的问题及发展趋势 通过对上述雨水利用现状的总结不难看出，我国雨水利用与发达 国家相比存在一定差距。发达国家以法律法规和管理制度为保障、经 济激励为手段、技术体系为支撑，采取排、蓄、渗、用等多种方法并 重，以实现雨水资源化利用。而我国在对城市雨水利用深入研究的同 时，还存在许多问题，表现在政府财政扶持不够、缺乏配套的法律法 规、公众意识不强、技术规范标准也不完善和技术水平较落后几个方 面。城市雨水利用是项复杂的工程，涉及城市基础、雨水利用基础 理论、技术水平、经济手段、政策和管理等各个方面，只有做到全方 硕士学位论文 位的协调，才能实现有效推广，取得较好的经济效益和环境效益。 2 3 城市绿地利用雨水的意义 随着城市的发展，城市环境的自然过程不断的被人为过程所取 代，不同的环境格局拥有不同的环境功能和景观格局。雨水是城市自 然环境的重要物流，有效的管理与城市雨洪灾害的发生、水资源紧缺、 水环境污染等问题息息相关。城市绿地作为雨水集畜的重要场所，也 是雨水最好的下渗设施。随着生态型城市的建设，城市绿地面积不断 增大，合理的绿地规划，为城市绿地对雨水的利用提供了良好的契机。 2 3 1 绿地雨水利用的途径 雨水作为一种资源，能用来满足人们生活、生产及生态环境的物