（模式识别与智能系统专业论文）城市雨洪管理模式综合评价的研究.pdf

l 1 yiluflllllllll8plllfl9lllfllf6ljffll9llfl5lpfrjj12li pill 北京建筑工程p - 院硕士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，均己在 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。 学位论文作者签字：诗，妫丧、日期：矽l | 年3 月7 日 北京建筑工程学院硕士学位论文使用授权书 本人同意将所著硕士学位论文 ；| ：3 专雨浓唯礁蒯璃蛤许伯白溉影 著作权中的数字化制品复制权、信息网络传播权和汇编权授权北京建筑工程学 院研究生处行使。上述授权的范围包括：北京建筑工程学院自己使用或委托他人使 用。 本人保证为该论文作者，依法享有著作权，并愿承担因著作权问题引起的责任。 北京建筑工程学院须依照我国著作权法的有关规定，充分尊重本人享有的著作 权权利( 包括获酬权) 。 本授权有效期5 年。 论文作者( 签章) 诗晚想年；月7 日 、1，扣 作者联系方式： 地址：北拓西越匡张馆踌l 多如1 蝴黼 邮编：i o o o 竹 电话：l 爿口l i l j 7 好l 传真： 手机：i 岁f o i i 甥午 电子信箱： 摘要 摘要 通过简要地概述国外的雨洪可持续管理模式，并分析了各种模式在我国的 应用现状，从中吸取经验教训，得到基于我国国情的城市雨洪管理模式结构框 架。框架由实体性工程性措施和政策法规等非工程性措施组成。新建的雨洪管 理模式针对城市已建的不同区域设置不同的雨洪管理模式，即建筑与小区、道 路、绿地系统雨洪管理模式。各区域中雨洪管理模式包含的雨洪控制利用设施 的运行会对城市的排水管网等系统产生一定的影响，本文对该影响过程进行了 分析，绘制影响分析立体交叉体系图。并通过该影响分析过程设计城市规划开 发区不同区域的雨洪管理模式，即在保证区域内雨洪管理对排水管网等系统的 不利影响最小的雨洪控制利用设施，便于设计师进行方案选取。 本文在新型雨洪管理理念的基础上提出以城市雨洪可持续管理为总目标 层，以防洪排涝、径流污染控制与利用为系统层的指标体系框架结构。并通过 比较各种可持续概念模式，最后结合相对占优势的压力响应模式和生态系统 人类福祉模式的优点，即指标选取全面、应用广泛、低影响等提出适合于城市 雨洪管理模式指标体系的生态低影响概念框架。按照生态低影响概念框架，通 过分析，得到1 0 5 个指标，采用频度统计法与专家咨询法，对上述指标进行补 充和调整，进而得出l2 6 个初选指标。然后进行指标优选，最后得到18 个评价 指标构成的城市雨洪管理模式评价指标体系。 结合层次分析法( a h p ) ，通过m c e a h p 软件计算得到雨洪管理模式评价 指标体系内各指标的权重。结合模糊综合评价法，运用m c e f u z z y 软件计算得 到基础管理系统合格验收时的评价分值。防洪排涝及径流污染控制与利用系统 内都是定量指标，因此查询大量资料并结合专家意见后确定系统内各指标不同 阶段验收标准。然后运用算术平均函数，结合各指标的权重计算得到“十一五” 和“十二五 阶段两系统合格验收时的评价分值。最后仍采用算术平均函数， 结合各子系统的权重，计算得到不同阶段体现城市雨洪可持续管理水平的综合 评价分值。以北京市为例将城市雨洪管理模式评价指标体系进行应用，计算得 到北京市的雨洪管理模式综合评价分值已大于“十二五”阶段合格验收时的评 价分值，因此北京的雨洪可持续管理工作处于先进水平。 关键词：城市雨洪管理模式；综合评价；模型；指标体系 s t o r m w a t e r ss u s t a i n a b l em a n a g e m e n ta st o t a lg o a l ，a n dl a y e r e df l o o da n dd r a i n i n g w a t e r l o g g i n g ，r u n o f fp o l l u t i o nc o n t r o la n du t i l i z a t i o no ft h ei n d e xs y s t e mf o ri n d e x s y s t e m ss t r u c t u r ef r a m e w o r k a n dt h r o u g hc o m p a r i n gv a r i o u ss u s t a i n a b l ec o n c e p t m o d e l ，b a s e do nt h er e l a t i v ed o m i n a n tc o n c e p tm o d e l ，n a m e l yp r e s s u r er e s p o n s e p a t t e r n sa n de c o l o g i c a ls y s t e m h u m a nw e l f a r em o d e l ，h a v et h ea d v a n t a g e so f c o m p r e h e n s i v ei n d e xs e l e c t i o n ，w i d e l ya p p l i c a t i o na n dl o wi m p a c t ，p r o v i d ea i m p r o v e ds u i t a b l ec o n c e p tm o d e lf o ru r b a ns t o r m w a t e rm a n a g e m e n tm o d e l si n d e x s y s t e m ，n a m e de c o l o g i c a la n dl o wi m p a c tc o n c e p tm o d e l a c c o r d i n gt ot h en e w c o n c e p tm o d e l ，t h r o u g h t h ea n a l y s i s ，g e t10 5i n d i c a t o r s ，u s e dt h ef r e q u e n c y s t a t i s t i c sa n de x p e r tc o n s u l t a t i o nm e t h o dt or e p l e n i s ha n da d j u s tt og o t12 6p r i m a r y i n d i c a t o r s t h e n o p t i m i z a t e d t h e12 6 i n d i c a t o r s ，f i n a l l yg o t 18e v a l u a t i o n i n d i c a t o r st om a k eu po fu r b a ns t o r m w a t e rm a n a g e m e n tm o d e l se v a l u a t i o ni n d e x s y s t e m c o m b i n i n ga n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ( a h p ) ，c a l c u l a t i n g a l li n d i c a t o r s w e i g h t o fu r b a ns t o r m w a t e rm a n a g e m e n tm o d e l si n d e xs y s t e m b ym c e a h p c o m b i n i n gt h ef u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm e t h o d ，u s i n g ，m c e f u z z ys o f t w a r e t oc a l c u l a t eb a s i cm a n a g e m e n ts y s t e m se v a l u a t i o ns c o r ei nq u a l i f i e da c c e p t a n c e t i m e t h ei n d i c a t o r s o ff l o o da n dd r a i n i n gw a t e r l o g g i n gs y s t e m ，a n dr u n o f f p o l l u t i o nc o n t r o l a n du t i l i z a t i o n s y s t e ma r eq u a l i t a t i v e ，a n dt h e r e f o r et h r o u g h c o l l e c t i n gm o r ei n f o r m a t i o n sa n de x p e r ta d v i c e st o d e t e r m i n ee a c hi n d i c a t o r s n a b s t r a c t a c c e p t a n c es t a n d a r di nd i f f e r e n ts t a g e s ，n a m e l yt h e ”11t h ”a n d ”12 t h ”f i v e y e a r p l a ns t a g e t h e nu s e da r i t h m e t i ca v e r a g ef u n c t i o n ，c o m b i n e dw i t ht h ew e i g h to f e a c hi n d i c a t o r s e p e r a t e l yc a l c u l a t e dt h ee v a l u a t i o ns c o r ei nq u a l i f i e da c c e p t a n c e t i m eo fd i f f e r e n t s t a g e s f i n a l l y s t i l l a d o p t t h ea r i t h m e t i c a v e r a g ef u n c t i o n ， c o m b i n e dw i t ht h ew e i g h to fe a c hs y s t e m sw e i g h t ，c a l c u l a t e dt h ec o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o ns c o r ea td i f f e r e n ts t a g e st or e f l e c tu r b a n ss t o r m w a t e rs u s t a i n a b l e m a n a g e m e n tl e v e l a p p l i c a t e dt h ee v a l u c a t i o ni n d e xs y s t e mo fu r b a ns t o r m w a t e r m a n a g e m e n tm o d e li nb e i j i n g ，c a l c u l a t e dt h a tb e i j i n g s s t o r m w a t e rm a n a g e m e n t m o d e l sc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o ns c o r eh a sb e e nh i g h e rt h a n t h e ”12 t h f i v e - y e a r p l a ns t a g e sq u a l i f i e da c c e p t a n c e e v a l u a t i o ns c o r e ，s ob e i j i n g ss t o r m w a t e r s u s t a i n a b l em a n a g e m e n tl e v e li si na d v a n c e dr a n k s k e y w o r d s ：u r b a ns t o r m w a t e rm a n a g e m e n tm o d e l ，c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n ，m o d e l ， i n d e xs y s t e m i i i l = 1 录 目录 北京建筑工程学院硕士学位论文原创性声明 北京建筑工程学院硕士学位论文1 吏用授权书 摘要i a b s t r a c t i i 目录i v 第1 章绪论1 1 1 雨洪管理研究背景l 1 2 雨洪管理研究目的与意义2 1 3 雨洪管理研究现状4 1 3 1 国外雨洪管理研究现状4 1 3 2 国外雨洪管理研究现状5 1 4 雨洪管理研究内容、方法及技术路线7 1 4 1 主要研究内容7 1 4 2 主要研究方法7 1 4 3 研究技术路线8 第2 章城市雨洪管理模式分析1 0 2 1 雨洪管理模式的组成一lo 2 1 1 国外雨洪管理模式的概述1 0 2 1 2 国内雨洪管理模式的概述1 2 2 1 3 雨洪管理模式结构框架15 2 2 雨洪管理模式对排水管网等系统的影响分析1 7 2 2 1 分析的必要性1 7 2 2 2 城市雨洪控制利用设施介绍j 1 7 2 2 3 城市已建区域的雨洪管理模式特点2 4 2 2 4 城市已建区域雨洪管理模式对排水管网等系统的影响分析2 5 2 2 5 城市开发新区雨洪管理模式针对不同区域的设施组合建议3 8 2 2 6 城市雨洪管理模式对排水管网等系统的影响分析立体交叉体系图4 2 2 2 7 以城市开发新区中的住宅小区为例设计雨洪管理设施组合4 5 2 3 本章小结4 7 i v 日习之 第3 章城市雨洪管理模式评价指标体系的研究4 8 3 1 评价指标体系基本概念4 8 3 1 1 指标4 8 3 1 2 指标体系4 8 3 1 3 指标体系设置原则与标准4 9 3 2 评价指标体系国内外研究现状5 0 3 2 1 评价指标体系国外研究现状5 0 3 2 2 评价指标体系国内研究现状5 l 3 3 评价指标体系构建5 2 3 3 1 评价指标体系概念框架选取5 4 3 3 2 评价指标初选6 0 3 3 3 评价指标优选6 6 3 4 基于综合评价方法的评价模型分析6 9 3 4 1 综合评价方法6 9 3 4 2 层析分析法与模糊综合评价法7 3 3 4 3a h p f u z z y 综合评价模型7 8 3 5 本章小结7 8 第4 章城市雨洪管理模式的综合评价7 9 4 1 评价指标体系的系统层和指标层权数确定一7 9 4 2 城市雨洪管理模式综合评价分值确定8 3 4 2 1 基础管理系统评价分值确定8 3 4 2 2 防洪排涝系统及径流污染控制与利用系统评价分值确定8 7 4 2 3 综合评价分值确定9 6 4 3 城市雨洪管理模式评价指标体系应用一以北京市为例9 7 4 4 本章小结1 0 2 结论与展望10 3 参考文献10 5 附录a 评价指标优选过程1 1 0 附录b 评价指标释义1 l7 致谢12 9 v 第1 章绪论 1 1 雨洪管理研究背景 第1 章绪论 我国水资源总量居世界第6 位，但人均占有量仅处于世界第1 2 1 位，被列为 1 2 个贫水国之一。迄今我国有6 0 的城市处于缺水状态，约l5 的城市面临严 重缺水的恶况，到2 0 3 0 年我国人均水资源占有量仅为1 7 6 0 m 3 ，已接近国际公认 的水资源紧张标准，毫无疑问，缺水已成为制约国民经济和社会发展的瓶颈【1 1 。 为了贯彻落实科学发展观，加快建设资源节约型、环境友好型社会，国家发改委 等联合发布了节水型社会建设“十一五”规划，其中的非常规水利用这一块即 为规划的重点领域之一，而雨水作为第三种非常规水源也己得到广泛重视。 我国是雨水资源国家，年降雨量达6 1 9 0 亿m 3 ，但由于大范围地采用管道 直排式的传统雨水处置方式；不健全的集蓄、利用设施；不断增加的不透水面 积比例以及大量弃流排放的雨水等使得雨水资源的大量流失。如在北京，l9 9 5 年不透水面积占城市行政区总面积的6 7 ，平均每年要流失0 6 亿m 3 的雨水， 占城市生活用水量的7 6 ，相当于市政和环境用水量的2 倍。预计到2 0 l o 年， l 予 流失的雨水资源将达到2 3 亿m 3 。因此，在我国现行的排水体制下，城市的雨 洪水将带来以下问题： ( 1 )城市雨水资源流失严重数据显示，在一般情况下目前我国每年的缺 水量达到4 0 0 亿m 3 ，4 0 0 多座城市处于缺水的状态，换句话说，将近2 3 的城 市存在不同程度的缺水问题。其中缺水比较严重的城市占了大约2 7 5 1 1 1 。我 国城市的雨水资源总量大约为1 1 0 亿m 3 ，但其中被收集回用的比例还不到 1 0 蚶2 。】，如果能将流失的雨水进行有效的收集和利用，必将有效地解决城市水 资源短缺这一迫切的问题。但随着我国城市化的加快，人们对水量的需求也迅 速增长，城市的缺水问题变得更加严峻。同时，城市不透水铺面的日益增大， 径流系数也随之增大，导致了雨水径流的大量流失，这都限制了雨水资源的充 分利用，导致资源白白浪费。 第1 章绪论 ( 2 )城市径流污染严重随着城市不透水面积比例的增加而产生的雨水 径流，大量冲刷路面，携带路面污染物质后进入城市收纳水体，严重影响城市 水环境质量。在我国，大约9 0 的城市水体受到径流污染的严重危害，且其中 径流污染物占了总非点源污染物质的3 0 【4 1 。由于城市径流污染物质浓度很高， 因此导致很多河道、湖泊等城市水体产生黑臭及水华现象。严重阻碍了城市水 循环的良性发展。 在城市地表径流污染中路面污染物质占据主要的比例。数据显示，道路占 城市总汇水面的2 0 ，但其对城市水体中的悬浮物质及烃类物质的贡献率分别 高达5 0 和3 0 左右【”。路面径流污染物除了常见的颗粒物、有机污染物质、 重金属外，还包括车辆行驶遗留下来的橡胶、汽油等污染物质，及相邻汇水面 上带来的污染物质，因此，如果随着路面径流进入城市水体或直接渗透补充地 下水，都会对整个城市的水循环产生巨大的危害【6 1 。 ( 3 )城市洪涝灾害严重随着城市化加快及城市不断地向外扩张，不透水 面积比例增加迅速，这势必导致城市排水管道内的径流峰流量增加及径流峰现 时间提前。特别是在低势低洼区域，由于该区域内排水管网还另外负担了由于 地势低而汇流至此的径流量，因此加大了外排水量的压力，并增加了洪涝灾害 发生的风险。在我国，每年因为洪涝灾害引起的生命财产损失巨大，如2 0 0 9 年洪涝灾害造成的损失就很严重，数据显示，截至8 月2 4 日为止，我国2 8 个 省份发生了不同严重程度的洪涝灾害，造成7 1 1 5 千公顷农作物受灾，9 1 8 8 万 人受灾，4 2 7 人死亡，1 2 6 人失踪，4 0 万间房屋倒塌，直接损失高达7 1 l 亿元【引。 1 2 雨洪管理研究目的与意义 为了减少城市雨洪水引起的洪涝灾害、雨水资源流失及径流污染等问题对 城市良性水循环产生的危害，合理妥善地管理雨洪资源非常重要。 城市雨洪管理是针对城市开发建设区域内的屋顶、道路、庭院、广场、绿 地等不同下垫面降水所产生的径流，采取相应的集、蓄、渗、用、调等管理措 施，以达到充分利用资源、改善生态环境、减少外排径流量、减轻区域防洪压 2 第l 苹绪论 力等目的，将资源利用与灾害防范有机结合起来的系统工程。与缺水地区简单 的雨水收集利用不同，城市雨洪管理的目的还包括防洪排涝，补充地下水，控 制雨水径流污染、改善城市生态环境等。因此，城市雨洪管理是一项多目标的 综合性管理系统。 本文基于该雨洪管理新理念，对城市雨洪管理模式的作用效果进行全面分 析，并对城市雨洪可持续管理利用体系进行综合评价，包含以下几点目的和意 义： ( 1 )转变传统的雨水直排式观念，将雨洪资源的可持续管理利用作为新 型管理方式传统的将雨水直接排入收纳水体的观念将导致径流污染、资源流失 及洪涝灾害等问题，因此本文提出必须转变这种会伤害人们生命财产安全及生 活品质的雨水处置方式，建立以径流污染控制、雨洪资源回用及防洪排涝为目 标的城市雨洪管理模式，有目标地对城市雨洪资源进行高效管理。 ( 2 )全面分析城市雨洪管理模式运行效果，完善模式控制要素城市不同 区域的雨洪管理模式具有不同的特点，因此运行后对该区域内其他系统，如排 水管网、再生水、景观水、生态环境及防洪排涝系统的影响方式及程度都不同， 为了使区域内对应的雨洪管理模式朝着有利于上述五大系统运行的方向发展，： 本文对该影响过程进行了全面分析，提出完善的雨洪管理模式的控制措施组合 方式。 ( 3 )综合评价城市雨洪管理模式的完善程度针对各城市建立的雨洪管 理模式，形色各异，且完善程度不同，如果不对其进行综合评价，就很难判定 城市的雨洪管理水平，而且还将导致工作人员在进行雨洪管理工作改进时就“从 哪方面入手”、“需要改进多少”等问题变得束手无策。因此，本文构建了以城市 雨洪可持续管理为总目标的雨洪管理模式评价指标体系及验收标准，并计算得 到良好的雨洪管理模式验收总分值，便于城市鉴定其内部模式的完善程度。 ( 4 )深入探讨进一步完善城市雨洪管理模式的新思路随着城市的迅猛 发展，城市雨洪可持续管理与利用的前景也不断改善。而且新型雨洪管理理念 进入中国并进行实际应用的时间非常有限，怎样才能尽快使城市雨洪管理任务 1 第l 苹绪论 适应形势与理念的双重变化是目前需要解决的一个刻不容缓的问题。本文结合 城市雨洪管理模式的综合评价过程对这方面进行了探讨。 1 3 雨洪管理研究现状 1 3 1 国外雨洪管理研究现状 日本作为一个水资源比较缺乏的国家，非常重视对雨洪资源的可持续管理 与利用。早在19 8 0 年日本就加入了推行雨水贮留渗透国家的行列【乳1 0 j 。另外， 目前仅仅在东京就已经有8 3 的人行道采用了透水性路面，这对城市的防洪排 涝无疑将起到至关重要的作用。并且日本已拥有的雨水利用设施的建筑物1 0 多座，屋顶集水面积达2 0 多万m 2 。东京江东区文化中心修建的收集雨水设施 集水面积5 6 0 0 m 2 ，雨水池容积为4 0 0 m 3 ，每年收集的雨水中可用作饮用水和杂 用的水量占其年用水量的4 5 ，在很大程度上缓解了严重的缺水问题。与此同 时，在建筑物上收集的雨水，只需采用沉淀和过滤的处理方法，因此维修和管 理方便，一般定期清扫沉淀池和过滤池即可。由于环境的日益恶化，对受到降 尘和酸雨等影响的雨水水质，通常需设置分离微滤网，以清除雨水贮存池内的 泥沙。部分集水设施还备有注氯装置，定期对雨水贮存池进行消毒，这都对减 少径流污染起到关键控制作用。 德国长期致力于雨洪资源的可持续管理与利用技术的研发，目前已成为世 界上技术最先进的国家之一。自1 9 8 9 年制定了屋面雨水利用设施标准 ( d i n l 9 8 9 ) 以来，德国城市雨洪可持续管理与利用技术已进入标准化、产业 化阶段，并逐步向集成化、综合化方向发展。从规划、设计到应用，不但形成 了完善的技术体系，而且制定了配套的法规和管理体系。采用的技术体系包括 雨水源头收集，传输和贮存，过滤、控制、处理以及利用技术。并且针对不同 规模开发区也分别制定了相应的的雨洪控制利用技术，如：市政道路，大面积 商业开发区，居民小区，单户家庭雨洪控制利用技术。 美国在1 9 7 2 年提出的n p d e s 暴雨排放许可制度充分地考虑了雨水排放的 特点，突出科学性与灵活性、强调个性与共性的结合。针对不同实体颁发不同 类别的许可证，使被许可者结合自身的特点与费用效益的分析，选择既能有效 控制排放又经济适用的许可证类别；在申请许可证及执行许可证时都要求取样 监测，并作了相应的规定，申请许可时的取样监测是为了颁发何种许可证作依 据，执行许可时的取样监测是为了评估和判定暴雨管理项目的执行情况；在发 布的许可条款中，既有类似污水排放的具有具体数量的限值标准，也有作为评 价执行情况的非数字的描述性标准1 引。借鉴美国的经验，在制定雨水排放许 可时，虽然把雨水径流纳入到“水污染物排放许可体系”管理范围内，却不应完 4 第1 章绪论 全照搬污水排放的规定，更应抛弃完全应用数字限值标准制定排放条款的思维 定势，避免一刀切的不符合雨水径流特点的排放制度。同样在1 9 7 2 年，美国联 邦水污染控制法还提出了“最佳管理措施”( b e s tm a n a g e m e n tp r a c t i c e s ，b m p s ) ， 它运用工程措施和非工程管理措施对雨洪资源进行可持续管理与利用，取得了 一系列较为满意的成果。1 9 9 0 年美国马里兰州环境资源署提出了“低影响开发 模式”( l o wi m p a c td e v e l o p m e n t ，l i d ) ，该模式是b m p s 模式在微观尺度的表现， 即通过小型分散式的雨洪管理措施实现雨洪资源的可持续管理利用。b m p s 模 式经过几十年的发展，至今己形成第二代b m p s ，在美国、德国、新西兰、法 国、英国等发达国家以及南非的城市化地区成功应用12 5 1 ，如纽约州提出有效的 雨水管理模式s m p ( s t o r mw a t e rm a n a g e m e n tp r a c t i c e ) ，涉及雨水设计的可持续 性，安全可靠性，易于维修，市民的参与程度和环境效益方面，并制定了纽约州雨 水管理设计手册1 1 6 l ，为雨水工程师提供了雨水技术性措施的具体设计标准和参 数，包括景观设计的详细资料和s m p 设计实例。 还有英国在l9 9 9 年提出的“可持续城市排水系统”( s u s t a i n a b l eu r b a n d r a i n a g es y s t e m s ，s u d s ) 。该模式类似于b m p s 与l i d ，都是利用工程和非工 程性措施对雨洪资源进行源头、中途和末端控制。并将对雨洪资源的管理链贯 穿于整个区域的水循环过程，实现分级消减、控制径流污染，维持可持续的城 市排水系统。 澳大利亚采用“水敏感性城市设计”( w a t e rs e n s i t i v eu r b a nd e s i g n ，w s u d ) 来实现对雨洪资源的可持续管理与利用。w s u d 将城市水循环融为一体，即把 雨洪管理与供水、污水( 中水) 管理一体化，同时兼顾景观和生态的雨洪管理 理念。 新西兰延续了美国的“低影响开发”和澳大利亚的“水敏感性城市设计”的理 念，在2 0 世纪9 0 年代提出了“低影响设计和开发”( l o wi m p a c tu r b a nd e s i g na n d d e v e l o p m e n t ，l i u d d ) ，因此其雨洪管理的效率等同于将l i d 与w s u d 的协同 作用。 从国外对雨洪管理的研究历程来看，这需要经过一个长期并艰难的过程， 才能形成较为完善的雨洪管理系统。我国虽然起步较晚，但可以从国外吸取经 验，抓住机遇，来弥补我国在雨洪管理各个领域的缺陷。 1 3 2 国外雨洪管理研究现状 城市雨洪管理在我国已逐步进入探索和实施阶段，在一些较发达的城市， 如北京、上海、宁波、杭州等都相继开展与雨洪可持续管理的研究，并将其进 行工程应用1 1 7 l 。具体的包括：上海同济大学的李田等教授对雨洪控制利用技术 5 第l 章绪论 的研究；中科院环境生态中心的尹澄清教授等对我国城市面源污染控制原理及 技术的研究；北京建筑工程学院对雨洪控制利用技术的研究等。涉及的具体项 目包括：上海的合流制排水体制改造；北京延庆区、宁波市东部新城、天津东 丽湖住宅小区的雨洪控制利用规划研究；杭州良渚北区、成都双水岸项目后期 水环境规划设计及深圳万科中心雨水管理方案设计等。 另外，近几年来国家也对雨洪资源的可持续管理与利用给予了高度的关 注，如水专项、“十一五”科技支撑项目等。无论到哪，都会有大比重的资金投 入到与雨洪相关的研究与工程示范中去，如绿色建筑评选、全国污染源普查及 污染物总量控制与治理等。近几年召开的几次与雨洪相关的大会，如2 0 0 8 年的 第三届中国城镇水务发展国际研讨会、2 0 0 9 年召开的以“城乡未来可持续水循 环基础设施”为主题的第二届“生命之水”前沿技术国际会议等都提出了现代雨 洪管理的新理念、新技术，极大地促进了城市雨洪管理水平的提高。而且建设 部和部分城市已经颁布了雨水利用的相关法律条例，如北京市规委颁布的“关于 加强建设工程用地内雨水资源利用的暂行规定”、建设部颁布的“绿色生态住宅 小区的建设要点和技术导则”等，它们都对雨洪资源回用、径流污染控制及防洪 排涝步入法制轨道起到了很好的促进作用。但与一些雨洪管理水平先进的欧洲 国家相比，我国的总体状况仍处于劣势，存在的主要问题包括： ( 1 ) 观念问题我国城市对雨洪资源的管理仍然停留在传统的以直接排 放为主的观念层次上，不但造成排水管网的负荷增加，产生的径流还容易引发 洪涝灾害和污染城市水体。而且大量的雨洪资源也白白流失，浪费严重。 ( 2 ) 管理问题由于城市雨洪管理涉及排水、防洪、景观、水资源消耗、 生态环境维护等很多领域，因此需要这些相关部门协同合作，有任何一方不配 合都可能严重阻碍城市雨洪管理工作的顺利进行。而目前我国的管理部门就恰 好存在配合的问题。另外，我国虽然提出了一些与雨洪相关的法律法规，但仍 不健全，还需要不断完善，才能使雨洪管理工作实现法制化。 6 第1 章绪论 1 4 雨洪管理研究内容、方法及技术路线 1 4 1 主要研究内容 城市雨洪管理模式对排水管网等影响的研究及城市雨洪管理模式综合评 价研究，涉及城市社会、经济、资源、环境等多个领域，主要研究内容包括以 下几个方面： ( 1 ) 影响分析了解城市排水系统，如排水管网，再生水、景观水、生态 环境及防洪排涝五大系统的控制因素，并分析城市中已建的不同区域雨洪管理 模式对这些因素的影响情况，提出有利于城市排水系统的雨洪管理措施组合作 为开发新区的雨洪管理模式。 ( 2 ) 综合评价基于城市可持续发展指标体系构建的原则、内容与方法， 结合现有城市雨洪资源现状及特征，构建出城市雨洪管理模式评价指标体系， 实现对城市雨洪资源的可持续管理与利用水平的综合评价。 在城市雨洪管理模式评价指标体系指标层具体指标的基础上，结合专家意 见及已有文献资料，确定城市雨洪管理模式各评价指标的验收标准值，即城市 雨洪管理模式验收标准。 i l 4 2 主要研究方法 ( 1 ) 系统分析方法系统分析方法即将研究对象看做一个系统，对其采用 系统论的原理，通过辨证分析系统和要素、要素和要素及系统和环境等的各种 关系来揭示研究对象的内部特征及系统规律的一种科学方法。城市雨洪管理体 系是一个复杂、多变的大系统，对其进行综合评价首先要做的就是将其看做一 个整体来考虑，本文中将城市雨洪管理体系设置于社会经济环境体系的大环境 中进行全面分析，而且，虽然城市雨洪管理体系自身包含工程及非工程两类措 施，但两者相铺相成，缺一不可，不能将其分开独立研究，只有从整体上把握 了城市雨洪管理体系才能得到全面且科学的评价结果。 ( 2 ) 系统工程方法与模糊数学方法相结合这两种方法的结合不但可以 使评价结果的可靠度提高，误差减小。另外还可使评价对象的因素克服传统数 7 第1 章绪论 学方法中“唯一解 的弊端，根据不同可能性得出多个层次的问题题解，具备 可扩展性，符合现代管理中“柔性管理 的思想。 ( 3 ) 比较学方法比较学方法即通过与技术先进地区的雨洪管理控制参 数的比较，探寻出各区域在哪方面存在不足和需要改进的程度。本文通过查阅 资料文献得到各个评价指标在雨洪管理水平较高的区域的具体数值，最后得到 的数值可作为雨洪管理工作的验收标准限值，用于各评价对象的比较。 ( 4 ) 定性和定量分析方法相结合定性分析即分析研究对象的“质，而 定量分析主要分析评价对象的“量一。定性分析便于分析者从整体上把握评价对 象，明确评价方向。同时，定量分析则使得定性结果更加客观、科学。本文从 定性分析评价对象在“质 上的差别开始，然后再确定各对象具体的“量 的 限制，最后在定量分析的基础上做定性判断。两种方法的结合使综合评价结果 更加科学合理。 1 4 3 研究技术路线 本研究的技术路线见图1 1 。 8 第1 章绪论 暑皇曼m i mm lmm ii i i 皇曼皇曼曼曼皇量篁皇暑量暑鼍 城市雨 洪管理 模式对 排水管 网等影 响的研 究 文献阅读，资料整理 明确城市雨洪管理技术 措施功能 城市分区 l 城市各分区雨洪 管理措旌组合，对 排水管网、再生 水、景观水体、生 态环境、防洪排涝 五大系统进行影 响分析 l 提出影响分析立 体交叉体系图 l 根据影响分析过 程提出城市规划 开发区雨洪管理 建议措施组合 明确城市雨洪管理目标 选取可持续城市雨 洪管理概念模型 l 以概念模型为框架 初选指标 l 优选指标 i 确定指标权重 l 确定指标验收标准 l 计算城市雨洪管理 模式综合评价分 值，作为城市雨洪 管理水平验收分值 图1 1 研究技术路线 f i g 1 1t e c h n i c a lr o u t eo fr e s e a r c h 9 城市雨 洪管理 模式评 价体系 及验收 标准的 研究 第2 章城市雨洪管理模式分析 第2 章城市雨洪管理模式分析 2 1 雨洪管理模式的组成 2 1 1 国外雨洪管理模式的概述 国外的雨洪管理模式发展到现在大致可以分为下面几大类别： ( 1 )美国的b m p s 模式 1 9 7 2 年美国联邦水污染控制法第一次提出了b m p s ( b e s tm a n a g e m e n t p r a c t i c e s ) ，即最佳管理措施【1 8 l 。该模式最初目的只是为了控制面源污染，随着 社会的发展和人们需求的增加，模式已经发展到追求利用可持续管理措施解决 面源污染带来的水质、水量和生态破坏等问题。 b m p s 包括渗透设施、过滤设施、生物滞留、雨水池( 塘) 和雨水湿地等 工程设施和各种非工程管理措施1 1 9 】。通过洪涝峰流量控制、特殊污染物控制、 水量控制、地下水回灌和受纳水体保护、生态环境保护及可持续战略等可持续 管理措施来控制b m p s 模式的运行效果【2 0 1 。 ( 2 )美国的lid 模式 19 9 0 年美国马里兰州环境资源署首次提出采用分散的、小规模的技术控制 措施从源头对径流污染进行控制的l i d 模式( l o wi m p a c td e v e l o p m e n t ) ，即低 影响开发模式【2 1 1 。 l i d 与b m p s 模式一样，都是采用可持续性综合措施来管理城市雨水，只 是l i d 是b m p s 模式在微观尺度的表现形式。模式包含五个方面：场地规划、 水文分析、综合管理措施、侵蚀和沉淀控制、公众宣传计划【2 2 1 。其核心是通过 近似于自然水文条件的场地开发和综合性管理措施来从源头降低对水文条件及 生态环境的影响。l i d 设计时也需要多种技术控制措施来处理雨洪水带来的问 题，主要包括：保护性设计、渗透技术、径流储存、径流输送、过滤技术、低 影响景观设计。其设计流程见图2 1 。 ( 3 )英国的s u d s 模式 1 0 第2 章城币雨洪管理模式分析 1 9 9 9 年英国为解决传统排水体制带来的洪涝灾害、径流污染和生态环境破 坏等问题更新了其国家可持续发展战略，将长期的社会环境因素纳入到排水体 制中，因此s u d s ( s u s t a i n a b l eu r b a nd r a i n a g es y s t e m s ) 模式应运而生，即可 持续城市排水系统【2 3 1 。 s u d s 模式将传统的以排放为主的排水系统转变成维持良性水循环的可持 续排水系统，即不仅要考虑雨水还要综合考虑城市污水与再生水的综合管理， 在原来只优化城市的排水设施的基础上提升为区域排水系统的整体优化。 s u d s 模式首先从源头对家庭、社区等区域的径流污染物进行控制，再对 下游较大的场地或区域的径流污染进行控制。在径流产生到最终排放全过程对 水量、水质进行分级削减、控制，而不是通过管理链的全部阶段来处置所有的 径流【2 引。 s u d s 模式同b m p s 和l i d 一样也包括源头、中途和末端三种控制技术， 及工程和非工程两种措施。技术与措施的结合贯穿模式实施的始终，保证整个 水系统管理链的有效运行。 ( 4 )澳大利亚的w s u d 模式 澳大利亚改进传统的开发模式提出了w s u d ( w a t e rs e n s i t i v eu r b a n d e s i g n ) 模式，即水敏感性城市设计模式【2 5 1 。 w s u d 模式强调保持城市基础设施与建筑形式与自然场地协调一致，并将 雨污水看做一种资源。在设计水敏感性城市时要遵循如下原则：保护原有自然 条件；保护集水区的自然水文特征；保护地表水和地下水水质；降低供水管网 压力；减少污水直接排放量；雨、污水与景观结合来提高生态价值【2 6 1 。 w s u d 模式以水循环为核心，将“三水( 雨水、供水、污水) 管理各个 环节统筹考虑，不仅考虑暴雨管理方面，还考虑供水和污水管理，同时兼顾考 虑景观和生态。其中雨水管理系统是w s u d 中最重要的系统，要保证城市的良 性水循环首先必须具备一个良性的雨水系统。 ( 5 )新西兰的l iu d d 模式 2 0 世纪9 0 年代新西兰的研究人员对低影响开发模式( l i d ) 和水敏感性城 l 1 第2 章城市雨洪管理模式分析 市设计( w s u d ) 做了延展，提出l i u d d ( l o wi m p a c tu r b a nd e s i g na n d d e v e l o p m e n t ) 模式，即低影响城市设计和开发模式【2 7 1 。 l i u d d 模式的目的在于避免传统的城市开发模式对水体水质和水量、生物 多样性、社会经济、娱乐、景观等产生的负面影响，保护生态系统免受破坏。 l i u d d 模式的设计时遵循的原则包括：首要原则是要达成共识，即最大限 度减少负面影响和优化各类设施。城市设计中流域的综合管理十分重要，其中 考虑的核心为生态承载力。第二原则包含三个层次，第一要选择最适宜的场地， 这是模式设计成功的关键；第二是有效的选择基础设施和生态设施；第三为最 大限度进行资源利用和废物处置的本地化。第三原则是采用分散式保护方法来 提高设施使用效率和维持开放空间，对“三水一进行可持续性综合管理，达到 减少污染、保护生态环境、优化营养物和水循环的目的【2 7 。2 9 】。 2 1 2 国内雨洪管理模式的概述 不管是从1 9 7 2 年美国提出b