水生态文明与海绵城市建设.ppt

中国水利水电科学研究院水资源研究所流域水循环模拟与调控国家重点实验室,二零一五年八月,报告人：王浩,水生态文明与海绵城市建设,主要内容：、水生态文明及其评价标准II、海绵城市建设的若干问题,一、水生态文明的基础认知,党的十八大把生态文明建设放在突出地位，纳入中国特色社会主义事业总体布局，是我国可持续发展和社会建设的重大理论创新和实践深化，具有重大的现实意义和深远的历史意义。,“生态（Eco-）”一词源于古希腊字，原意是指家（house）或我们的环境，现代涵义是指生物的生存状态，以及它们之间和与环境、人类之间的关系。,现代化的工业文明,生态与文明,“文明”源于拉丁文“Civis”，是指人类所创造的物质财富和精神财富的总和，也指社会发展到较高阶段表现出来的状态，涵盖了人与人、人与社会、人与自然之间的关系。,对生态文明基础认识,自然界的存在状态,人类社会的进步状态,人类文明中反映人类进步与自然存在和谐程度的状态,1、水是生态系统控制性要素,水是地表环境系统的基本构成要素，和气温、光照并列为是三大非生物环境因子。,1、水是生态系统控制性要素,水是影响生态系统平衡与演化的控制性因子，水分状况决定着陆生生态系统的基本类型。,1、水是生态系统控制性要素,水是水生生态系统的基本组成，其理化性质、动力条件决定着水生生态系统的状况。,2、对于文明的探讨,文明的时间纵向发展历程,渔猎文明,游牧文明,农业文明,工业文明,信息文明？,2、对于文明的探讨,文明的横向剖面结构,水的演变是生态演变及社会发展的重要驱动力，水生态文明建设是生态文明建设的重要组成部分。,水：生态系统与文明的关键性因子,走向消亡的世界大湖，中亚，咸海的演变,水要素与生态格局演变的实例,国内,国际,唐代,汉代,石羊河流域演化过程,史前时期,史前时期,汉代,唐代,清代,清代,14,唐代,汉代,石羊河流域演化过程,史前时期,清代,“引河及川谷以灌田”史记移民实边，设置官田,“凉州最大，土沃物繁，而人富其地”读史方舆纪要,“河西十五卫，东起庄浪，西抵肃州，绵亘近两千里”明史争水纠纷频起,约7万,约13.7万,约40万,无人类活动,昔日的咸海，如今干涸的盆地,曾经活跃的渔船，如今只能“驻足远望”,咸海的卫星图,过度取水截断径流来源、河流堰塞及污染，昔日世界第四大湖行将消亡,咸海过度取水带来的后果,咸海面积变化趋势,20世纪60年代,1999年,2004年,6.6万Km250m深,2.9万Km230m深,1.7万Km2不足20m深,15年内即将消失,-16-,“白风暴和盐沙暴频繁。农田盐碱化加剧河流污染严重。疾病大量增加生物物种锐减。,咸海水循环通量降低导致生态格局演变,盐度增加6倍,沿岸儿童患病率增加20倍,生态文明的内涵与概念提出,可持续发展道路,国际,3、水生态文明建设要求,生态文明建设内容要求（引自十八大报告）,落实最严格水资源管理制度优化水资源配置强化节约用水管理严格水资源保护推进水生态系统保护与修复加强水利建设中的生态保护提高保障和支撑能力广泛开展宣传教育,2013年年水利部1号文件水利部关于加快推进水生态文明建设工作的意见,3、水生态文明建设要求,水生态文明是以水为载体的生态文明内容，体现在经济社会系统与水系统和谐状态。,对水生态文明认识,经济社会端,水系统端,水管理科学,水意识文明,调控途径,水生态文明建设要点,对水生态文明认识,对水生态文明认识,建设生态文明或者水生态文明并不是只要自然生态，不顾人类文明，而是要在现有基础上努力实现人与自然的“再平衡”，达到人与自然和谐，经济与生态协调发展的新平衡。包括：人类生产生活需求与生态系统服务供给能力的再平衡；社会经济发展与自然资源禀赋的再平衡；资源开发利用与环境保护的再平衡；国土资源空间格局与产业布局的再平衡；受损和退化生态系统自然修复与重大生态工程的再平衡。,4、水生态文明建设内涵,水生态文明建设的七个层次,4、水生态文明建设内涵,（1）防洪排涝,受全球气候变化的影响，城市洪水风险在不断加剧，而城市排水设施滞后于城市的发展，河湖空间及滨水岸线挤占严重，行洪能力下降。小降雨大流量、小流量高水位等特点凸显。人水争地的现象在城市地区极为普遍，挤占水空间的问题十分突出。在挤占水空间的同时，人类自身也将自己置身于洪涝灾害的高风险中。北京的“721”大洪水就是典型案例。保障河流空间，为洪水预留调蓄和排泄的通道。严格控制滨河滨湖开发活动，保证河流自然过程的安全，50年一遇甚至百年一遇的洪水线以下不允许建设永久性工程，恢复河流自然蓄滞雨洪功能。,4、水生态文明建设内涵,（2）供水保障,水生态文明建设中，应统筹节水与供水、常规与非常规水、地表水与地下水，加强区域供水安全保障。将城市、农村的饮水安全作为治理目标，保护河流水质，整治沿河的污染源、如排污口、垃圾场、农贸市场等。水源区要明确保护区，严格保护区的管理制度，根治环境污染源，确保饮用水源的水量、水质安全，让城乡居民喝上放心水。,4、水生态文明建设内涵,（3）水环境达标,湖泊富营养化、水质污染等问题仍是城市河湖的顽疾，是中国城市面临的普遍问题。水质问题危及居民身体健康，严重影响城市景观和形象。强化城市污水处理，提高污水处理后的再生回用率，减少污水入湖如河量，减轻城市污染对河流的压力，改善河流水质，低目标是消除黑臭现象，中目标是满足接触性景观用水水质，高目标是满足鱼类水质需求。,4、水生态文明建设内涵,（4）水生态健康,城市水系是典型的水生态系统，尽管受到人类的强烈干扰，原生水生生物可能基本丧失，但在新的环境下，城市水系能够建立新的水生态系统。这个系统需要一定的营养物质输入，通过初级生产力、食草动物、食肉动物、鸟类和人类捕捞等，形成水生态的良性循环。水系治理要考虑构建良性生态系统的需要，通过生态系统的循环，促进水质净化，提高生物多样性等。水陆之间的交换和循环也要考虑到。,4、水生态文明建设内涵,（5）水景观优美,随着城市居民生活水平的提高，对美好景观的需求越来越迫切。城市水系治理要顺应居民的这种愿望，在治理过程中，兼顾河岸绿化、步行道、园林设计、亲水驳岸、游泳戏水区及水质安全、生物多样性修复、水景观建设等。通过这些工作，全面改善城市形象，提升城市品位。,4、水生态文明建设内涵,（6）水文化浓厚,水系承载了人类漫长的历史与文化，尤其是中华文明，源远流长，很多城市河流和湖泊记载了人类与水共存的漫长历史进程。随着建设活动的干扰，河湖的历史文化特征受到严重破坏，水文化遗产保护存在危机。强化河流文化性，重视水文化方面历史遗迹的保护，建立沿江文化遗产廊道，创造有特色、有个性、有内涵的滨水区，传承城市人文社会发展的脉搏。,4、水生态文明建设内涵,（7）水经济发展,水生态文明建设不仅要为城市发展提供防洪、供水等安全保障，也要在改善发展环境、带动土地增值、促进就业、拉动产业带发展等方面发挥重要作用。城市水系治理的同时，应系统规划沿河的产业带、功能区以及基础设施等建设。明确河流的功能分区。沿河设置金融区、商住区、高新区、休闲区等。将河流湿地等作为城市发展的绿色纽带和产业发展高地，通过河流治理，全面带动城市发展。,二、水生态文明评价标准,基本原则,总体框架,1、评价指标共25项，其中全国共性指标23项，地方特色指标2项，每项指标建立“优-良-中-差-劣”的评价标准，分别赋以4-0分，满分100分。2、评价指标分为约束性指标和预期性指标两大类，约束性指标采取一票否决的形式，即任何一项约束性指标不能评价为“劣”，否则失去评价资格。3、在没有约束性指标为“劣”的前提下，总分达到60分的区域可评价为全国水生态文明建设示范市（区、县）。,全国水生态文明建设示范市（区、县）评价标准,体系划分,区域划分,第一部分：全国共性指标,1、水安全评价指标,（1）防洪保护区标准达标率,计算方法：受评区城市与乡村防护区防洪标准达标率的加权平均值，不同规模城市与乡村防护区的防洪标准参照防洪标准。,赋分标准：,分级参考：根据全国防洪规划，我国现状（2002年）防洪保护区标准达标率为42.6%，而荷兰大于90%，考虑到未来变化的不确定性，防洪保护区标准达标率2010年要达到50%，2020年达到70%以上。,1、水安全评价指标,（2）城市排水防涝达标程度,计算方法：受评区中心城区24小时暴雨24小时排出的暴雨重现期达到对应标准的程度。,赋分标准：,分级参考：根据城市排水（雨水）防涝综合规划编制大纲（建城201398号），直辖市、省会城市和计划单列市不低于50年一遇；地级城市中心城区不低于30年一遇；其它城市中心城区不低于20年一遇；经济条件较好、且暴雨内涝易发的城市视具体情况采用更高的城市排水防涝标准。,1、水安全评价指标,(3)集中式饮用水源地安全保障达标率,计算方法：集中式饮用水源地安全保障达标个数占总个数比例。集中式饮用水源地指为1000人以上人口集中供水的水源地，评价方法参照全国重要饮用水水源地安全保障达标建设目标要求（试行），未列入全国重要饮用水水源地名录的可放宽为仅考察水量和水质目标要求。,赋分标准：,分级参考：2013年，全国评价了614个地表水集中式饮用水水源地水质。合格率在80%及以上的有441个，占评价总数的71.8%，比2012年下降3.7个百分点。,1、水安全评价指标,(4)自来水普及率,计算方法：通过公共供水管网集中供水的人口占常住人口的比例，包括受评区全部行政区域。受评区山丘面积占比超过50%时按照山丘区评分标准进行评价，不超过50%时按照平原区评分标准进行评价。,赋分标准：,分级参考：2013年中国农村自来水普及率72.1%，金砖国家联合统计手册(2013)。,2、水生态评价指标,(5)河流生态基流满足程度,计算方法：受评区主要河流典型断面逐月生态基流满足程度的平均值。受评区应根据自身条件，选择不少于3条的区域代表性河流作为评价对象，一般应是受评区行政区域范围内流域面积最大的3条河流。,赋分标准：,生态基流确定方法：各代表性河流生态流量以流域或区域水资源保护规划确定的值为基准，水资源保护规划未加以明确的河流参照全国水资源保护规划技术大纲确定。,2、水生态评价指标,(6)地下水超采面积比例,计算方法：受评区地下水超采区面积占区域总面积的比例，其中地下水超采区面积根据地下水超采区评价导则划定，含一般超采区和严重超采区。,赋分标准：,分级参考：全国地下水超采区总面积19万平方公里（2007年），超采区400余个，约占全国平原区面积的11%。其中主要分布在北方地区。,2、水生态评价指标,(7)河流纵向连通性指数,计算方法：W=N/L式中：W河流纵向连通性指数；N河流水面断点的数量（如闸、坝等），已有过鱼设施的闸坝、不影响鱼类通过的小型跌水和溢流坝、平原水网地区为改善水环境兴建的调水引流设施且全年60%以上时间处于引流状态的闸坝不在统计范围；L河流的长度。,赋分标准：,评价范围：参与评价的河流至少要覆盖到四级河道（流域面积100km2以上），若受评区所在省市已开展更为细致的河道等级划分，则参评河流还应包括受评区对应级别及以上的河道。,2、水生态评价指标,(8)河湖生态护岸比例,计算方法：受评区内生态护岸长度占人工建设护岸总长度的比例，防洪明确要求需进行护岸硬化的河段除外。参与评价的河流范围同（7）；参与评价的湖泊为常年水面面积1km2以上的湖泊，若受评区所在地方政府部门制定了重要湖泊名录，则进入受评区及上级重要湖泊名录的也纳入评价范围。,赋分标准：,生态护岸：生态护岸指综合工程力学、土壤学、生态学和植物学等学科的基本知识对护岸进行支护，形成由植物或工程和植物组成的综合护坡系统，能在防止河岸坍方之外，还具备使河水与土壤相互渗透，增强河道自净能力，有一定自然景观效果的河湖护坡形式。,2、水生态评价指标,(9)珍稀水生动物损失指数,计算方法：受评区内珍稀水生动物种类数与历史参考系种类数的比值。历史参考系珍稀水生动物种类数的确定以过往调查资料、文献记载、专家咨询等为依据，参考年代不晚于20世纪80年代。,赋分标准：,珍稀水生动物：珍稀水生动物包括进入国家重点保护野生动物名录、国家重点保护水生野生动物名录、中国濒危动物红皮书的水生动物，以及进入受评区所在省市政府主管部门制定的相关保护名录的物种。,2、水生态评价指标,(10)水土流失治理率,计算方法：受评区累计水土流失治理面积占区域水土流失总面积的百分比。,赋分标准：,分级参考：截至2012年，全国累计初步治理水土流失面积近110万平方公里，占我国水土流失面积356万km2的1/3左右。,3、水环境评价指标,(11)水功能区水质达标率,计算方法：指上级政府指定参评的水功能区中水质达标的个数比例。此项指标需达到上级政府下达的“三条红线”控制指标，否则评价为“劣”；对于达标率低于40%但实现了红线指标的评价区，保留评价资格，但此项指标不得分。,赋分标准：,分级参考：2013年，全国评价水功能区5134个，全年水功能区水质达标率为49.4%。,3、水环境评价指标,(12)类水质以上河长比例,计算方法：受评区达到地表水环境质量标准III类水质以上（含III类）河流长度占评价总河长的比例。参与评价的河流范围同上。,赋分标准：,分级参考：2013年，对全国20.8万km的河流水质状况进行了评价，全年类水河长比例为68.6%。10个水资源一级区由高至低依次为：西南诸河区95.7%、西北诸河区91.1%、珠江区86.7%、东南诸河区84.2%、长江区74.4%、黄河区60.1%、辽河区54.8%、松花江区52.7%、淮河区38.6%、海河区33.3%。,3、水环境评价指标,(13)城镇污水处理率,计算方法：受评区城镇居民生活和工业废污水达标处理量与废污水排放总量的比值，经济发达地区统计到镇，欠发达地区统计到县城。,赋分标准：,分级参考：根据“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划，到2015年，全国所有设市城市和县城具有污水集中处理能力，城市污水处理率提高到85%。,4、水节约评价指标,(14)万元工业增加值用水量相对值,计算方法：评价区万元工业增加值用水量与当年全国平均水平的比值。评价区万元工业增加值用水量需达到上级政府下达的“三条红线”控制指标，否则评价为“劣”；对于高于150%但实现了红线指标的评价区，保留评价资格，但此项指标不得分。,赋分标准：,4、水节约评价指标,(15)农田灌溉水有效利用系数,计算方法：若受评区井灌区比例超过50%，则按照“井灌区为主”对应标准进行评价；否则按“地表水灌区为主”进行评价。需达到上级政府下达的“三条红线”控制指标，否则评价为“劣”；对于低于0.45但实现了红线指标的评价区，保留评价资格，但此项指标不得分。,赋分标准：,分级参考：2013年，全国灌溉水有效利用系数为0.523，其中地表水灌区平均为0.49，地下水灌区平均为0.70。,4、水节约评价指标,(16)生活节水器具普及率,计算方法：第三产业和居民生活用水使用节水器具的数量比例。,赋分标准：,分级参考：环保部发布的国家生态文明建设试点示范区指标中节水器具普及率的指标值为90%。,4、水节约评价指标,(17)公共供水管网漏损率,计算方法：受评区内公共供水企业产水总量与收费水量之差占产水总量比例。,赋分标准：,分级参考：根据建设部（2004年）对408个城市的统计，我国城市公共供水系统的管网漏损率平均达21.5。根据节水型社会建设“十二五”规划，到2015年，全国设市城市供水管网平均漏损率不超过18。,5、水管理评价指标,(18)用水总量控制达标情况,计算方法：受评区用水总量是否实现了上级政府下达的年度用水总量控制目标，以上级政府对受评区实行最严格水资源管理制度的考核结果为依据。,赋分标准：,5、水管理评价指标,(19)水资源监控管理能力指数,计算方法：由3项子指标分别评分后算术平均得到该项指标评分，3项子指标分别是：取用水计量率、水功能区水质监测评价率、入河排污口监测率。,赋分标准：,5、水管理评价指标,(20)水生态文明建设相关工作占政绩考核比例,计算方法：受评区政绩考核中与水生态文明建设直接相关的工作所占分数比例，相关工作包含水安全保障、水污染治理、水生态修复、水资源管理等。,赋分标准：,6、水文化评价指标,(21)水文化宣传教育载体数量,统计口径：省级以上水利风景区，省级以上重要湿地和湿地公园，节水和水土保持教育基地，以水体、水利或水资源节约保护作为主要内容的文化节、博物馆、物质文化遗产、省级以上自然保护区等具有较大水文化宣传教育功能的载体。,赋分标准：,6、水文化评价指标,(22)水生态文明宣传教育覆盖率,计算方法：受评区水文化、水生态等相关宣传教育活动直接参与人次与常住人口比例。直接参与人次包括（21）所指教育基地、博物馆、文化节等以宣传教育性质为主的载体参观人次，不包括水利风景区、湿地公园、自然保护区等以景区性质为主的载体参观人次。,赋分标准：,6、水文化评价指标,(23)公众对水生态环境的满意度,计算方法：对区域内水生态环境整体感到满意的受访者比例，通过专业统计部门抽样调查获取指标值。,赋分标准：,分级参考：环保部发布的国家生态文明建设试点示范区指标中公众对环境质量的满意度指标值为85%。,第二部分：地方特色指标,1、东北地区,评价重点：东北地区主要考察农田面源污染控制情况与天然湿地保护情况,化肥/农药施用强度指受评区单位面积耕地每年实际用于农业生产的化肥/农药数量。按折纯量计算，即将氮肥、磷肥、钾肥分别折算为含氮、含五氧化二磷、含氧化钾的数量，农药折算为有效成分数量。黑龙江省农村环境综合整治定量考核标准规定化肥280以上，农药3以上为0分。天然湿地保留率指区域内重要湖泊湿地的总面积与80年代前代表年份总面积的比值，不包括新建人工湿地。阈值来自全国水资源保护规划技术大纲。,2、黄淮海地区,评价重点：黄淮海地区特色指标主要考察地下水环境与水资源再生利用情况,III类以上地下水比例指III类水质以上（含III类）地下水监测井控制面积占平原区总面积的比例，按照地下水质量标准进行评价。2012年北京等十省为24%。再生水回用率指年污水处理回用量与年污水处理量的比值。污水处理回用量包括三部分：1、再生水厂出水；2、通过专用供水管线将污水处理厂出水引入用水企业，由用水企业进行深度处理后使用的水；3、污水处理厂出水符合水利行业标准再生水水质标准，并直接用于生态环境补水和农业灌溉的水量。,3、长江中下游地区,评价重点：长江中下游地区主要考察湖泊生态环境与陆域减排情况,湖泊富营养化指数指区域内主要湖泊富营养化指数平均值，30-50%为中度营养化，50-60%为轻度富营养，60-70%为中度富营养，70%以上为重度富营养化。COD排放强度相对值指受评区万元GDP的COD排放量相比于当年全国平均水平，排放强度绝对值计算参照节能减排统计办法。,4、华南沿海地区,评价重点：华南沿海地区主要考察陆域减排与城镇低影响开发情况,COD排放强度相对值评价同前。建成区透水面积率指城市建成区绿地、水面和人工增强透水面积占总面积的比值。国务院关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知要求新建城区硬化地面中，可渗透地面面积比例不宜低于40%。,5、西南地区,评价重点：西南地区特色指标主要考察供水工程能力与湖泊生态环境情况,人均供水能力指区域总供水能力与总人口比值，全国平均水平约600m3/人，西南地区平均水平320左右。湖泊富营养化指数评价同前。,6、西北地区,评价重点：西北地区特色指标主要考察集中供水与再生水回用情况,城市供水覆盖率指受评区乔木林、灌木林与草地等林草植被面积之和占区域土地面积的百分比。再生水回用率评价同前。,生态文明是人类文明发展的一个崭新阶段，是人、自然（水、土、气、生态等）、社会和谐发展而取得的物质与精神成果的总和。水生态文明重点关注“人-水-生态”的相互关系与协同进化。生态文明不是回到原始状态，而是在新的发展阶段塑造健康、和谐、高效的“新的生态平衡”。城市水生态文明是生态文明的“集中闪光点”，也是生态文明建设的重点和难点。海绵城市建设是城市水生态文明的具体实践形式。,小结,一、海绵城市建设背景二、国外海绵城市建设探索三、海绵城市建设的主要任务四、海绵城市建设的几个关键问题,II、海绵城市建设的若干问题,2013年习近平总书记在中央城镇化工作会议上提出要建设“自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”2014年11月，住建部发布海绵城市建设技术指南2015年1月，财政、住建、水利三部门联合下发关于组织申报2015年海绵城市建设试点城市的通知2015年4月，武汉等16城市被列入“海绵城市”试点海绵城市将是新型城镇化的重要发展方向。,快速城市化城市雨岛效应明显城市内涝频发传统城市建设重经济社会功能，轻生态服务功能（重社会，轻生态）,一、海绵城市建设背景,一、海绵城市建设背景,1.快速城市化,建国60多年，特别是改革开放的30多年，我国城市建设取得很大成绩，城镇化水平有了很大的提高。2011年末，全国的设市城市已从1949年的136个，发展到657个；其中有直辖市4个，副省级市（中央政府计划单列城市）15个，地级市268个，县级市370个；此外，建制镇的数量也从个1949年5000多，增加到2011年末的19683个。城镇化水平在1949年仅为10.6%，1980年为19.4%，2011年达到51.27%；城镇人口1949年只有5767万，1980年为17245万，2000年为45906万，2011年全国城镇常住人口为69079万。,一、海绵城市建设背景,1.快速城市化,缓慢发展,稳定增加,波动下降,1948年,1957年,1977年,快速增加,1840年以来中国城市化发展变化规律,2014年超过54%,一、海绵城市建设背景,1.快速城市化,近年来，每年城镇人口净增超过2000万人，城镇化处于高速发展阶段,一、海绵城市建设背景,1.快速城市化,我国城市建成区迅速扩大，1981年为7438平方公里，2000年为22439平方公里，2011年已达43000平方公里，平均每年增加1800平方公里，大致相当于增加一个上海市建成区面积。,一、海绵城市建设背景,1.快速城市化,10.关中城市群,8.中原城市群,1.长三角城市群,2.京津冀城市群,3.珠三角城市群,4.山东半岛城市群,5.川渝城市群,6.辽中南城市群,7.长江中游城市群,9.海峡西岸城市群,中国大陆地区逐步发展形成了十大城市群和十几个中小城市群,一、海绵城市建设背景,1.快速城市化,城市群的发展在带来经济社会群聚红利的同时，也造成水循环过程的畸变和区域性气候演变，给生态环境带来巨大压力，各类水问题日益凸显。,气候变化使得人类面临全球变暖、极端天气增多等方面挑战，导致城市出现暴雨极值天气与极端干旱的概率增加。,一、海绵城市建设背景,2.城市雨岛效应明显,年最大1d、3d雨量全国增减不明显，但极值有所增加。北方均值明显减小南方极值明显加大，均值略升，Cv略减西部均值、极值明显加大，Cv略减,1d均值,1d均值,3d均值,3d极值,极端降水天数变化,观测事实表明，近50年来，全国最大1d、3d雨量增减不明显，但短历时暴雨强度增加、极端降水日数也在增加，尤其是在城市及周边地区，雨岛效应更加明显。,一、海绵城市建设背景,2.城市雨岛效应明显,城市雨岛效应,日本气象厅全国1460个雨量观测站的每小时降雨量资料(1976-2007),50mm降雨次数的增加趋势,一、海绵城市建设背景,2.城市雨岛效应明显,(1988-1997),(1998-2007),日本气象厅全国1460个雨量观测站的每小时降雨量资料(1976-2007),200mm降雨次数的增加趋势,一、海绵城市建设背景,2.城市雨岛效应明显,(1988-1997),(1998-2007),日本气象厅全国1460个雨量观测站的每小时降雨量资料(1976-2007),400mm降雨次数的增加趋势,一、海绵城市建设背景,2.城市雨岛效应明显,(1988-1997),(1998-2007),横滨市中央(心)气象站每20分钟降雨量40年(1955年-1994年)比较,一、海绵城市建设背景,2.城市雨岛效应明显,一、海绵城市建设背景,2.城市雨岛效应明显,观测事实表明，在市区及城市下风方的地区有降水量增多的现象。根据上海汛期（59月）平均降水量分布图，最大降水量中心位于市区，向外逐渐减小，市中心的降水比郊区多约60mm。其他城市也观察到相同的结果。,一、海绵城市建设背景,2.城市雨岛效应明显,北京城区年雨量大于郊区雨量,增雨系数（城区/郊区）为1.04城区汛期(69月)雨量占年雨量比例增幅为3.35%,郊区汛期雨量占年雨量比例增，城市化使汛期雨量增加明显,气象部门对暴雨强度的划分标准（mm）：,一、海绵城市建设背景,2.城市雨岛效应明显,城市雨岛效应的带来的另一关键变化是极端降水事件增加，即大暴雨增多，所谓大暴雨就是指1小时降水大于30mm，3小时降水大于40mm，6小时降水大于60mm，12小时降水大于70mm，24小时降水大于250mm的降水事件。,一、海绵城市建设背景,3.城市内涝频发,城市雨岛效应和下垫面产汇流过程畸变导致内涝现象频发。2007-2015年，全国超过360个城市遭遇内涝，其中六分之一单次内涝淹水时间超过12小时，淹水深度超过半米，北京、广州、济南等城市甚至发生了造成人员伤亡的严重内涝。,一、海绵城市建设背景,3.城市内涝频发,2007年7月18日，济南市遭遇特大暴雨，市区平均雨量134毫米，致使南部城区形成了类似山洪性质的街巷洪水。市区积水1米以上的路段达51处，部分低洼地段最大积水深度达4米，个别坡度较陡路段水流流速达3m/s以上，造成26人死亡。,路面积水淹没汽车,街道上急流起浪,一、海绵城市建设背景,3.城市内涝频发,2010年5月7日，广州特大暴雨，天河地区3小时降雨接近200毫米，远超排涝体系排涝能力，超过排涝标准的雨水全都往低洼地区汇集，造成低洼地区受淹，影响城区正常运行，导致6人死亡。,一、海绵城市建设背景,3.城市内涝频发,89,2012年7月21日，北京遭遇1951年有气象记录以来最持久的一次强降雨，造成79人死亡，导致山洪暴发、京广铁路断运，京港高速最深积水达6m，城区交通瘫痪、车辆被淹、供电中断等，160万人受灾。,一、海绵城市建设背景,3.城市内涝频发,90,2013年9月11-13日，上海暴雨，近3年来首拉最高等级红色预警，地铁进水、小区积水、40多条道路积水超过50厘米、交通几乎瘫痪。,3.城市内涝频发,一、海绵城市建设背景,2014年3月31日，深圳市首场暴雨造成市区内涝200处，局部地区积水深度超过1米，2人因灾死亡。30日傍晚至31日凌晨全市平均降雨125mm，最大累计降雨达318mm，红树林站最大1小时降雨量达115mm，是气象历史记录以来最大值。,3.城市内涝频发,一、海绵城市建设背景,2015年7月22日晚7点到23日晚7点，武汉市降水量普遍超过100mm，其中新洲凤凰站261.2毫米、沌口站235.1毫米。市内道路出现65处渍水点，其中25个点位交通中断，造成32条公交线路停运。,一、海绵城市建设背景,3.城市内涝频发,建设部对351个城市的内涝情况调研显示:,213个城市发生过不同程度的积水内涝，占调查城市62%，北京、上海、广州、重庆、南京、杭州、武汉、西安等都出现过严重的内涝灾害。,一、海绵城市建设背景,3.城市内涝频发,1961-2013年中国区域性降水事件频次变化,杭州、北京、广州的城市内涝发生情况（1995-2013年）,1961-2013年，中国区域性强降水事件频次呈弱增加趋势2013年共发生14次，为1961年以来的最高值。内涝灾害一年超过3次的城市就有137个。多数城市已从“几年一涝”变成“一年数涝”。,一、海绵城市建设背景,3.城市内涝频发,内涝灾害最大积水深度超过50cm的城市占74.6%，积水深度超过15cm的超过90%；积水时间超过半小时的城市占78.9%，其中有57个城市的最大积水时间超过12小时。,甚至扩大到干旱少雨的西安、沈阳等西部和北部城市。,从沿海城市向内陆城市扩散,从南方城市向北方城市扩散,一、海绵城市建设背景,3.城市内涝频发,天然植被覆盖状况40蒸散发，25浅层入渗，25深层入渗，10地表径流,10-20%不透水面38蒸散发，21浅层入渗，21深层入渗，20地表径流,30-50%不透水面35蒸散发，20浅层入渗，15深层入渗，30地表径流,75-100%不透水面30蒸散发，10浅层入渗，5深层入渗，55地表径流,一、海绵城市建设背景,3.城市内涝频发,城市内涝频发的原因之一：城市化导致不透水面积增加,一、海绵城市建设背景,3.城市内涝频发,城市内涝频发的原因之二：城市雨岛效应,洪峰增高、过程尖瘦,城市化前,城市化后,城市化的水文效应，改变了局部气候和下垫面条件，出现“雨岛效应”现象。,一、海绵城市建设背景,3.城市内涝频发,城市内涝频发的原因之三：城市排水基础设施建设不足,浙江绍兴侵占河道建高楼,大多数城市排水基础设施建设严重滞后于城市化进程。我国70%以上的城市排水系统建设的设计暴雨重现期小于1年，90%老城区的重点区域甚至比规范规定的下限还要低，导致低洼地区的暴雨洪水积水严重积水。不仅如此，城市内排水系统（管网）与外排水系统（河道）衔接不协调，存在瓶颈、卡口、甚至“断头管”现象。例如北京丰草河河段排涝标准没有达到20年一遇，“7.21”洪水时导致河水顶托倒灌。,2012.7.21莲花桥,一、海绵城市建设背景,3.城市内涝频发,城市内涝频发的原因之四：下凹式立交桥等设施增加,随着城市立体交通的发展，下凹式立交桥、深槽路段、地下通道等易涝设施增多。这些设施往往处于城市交通的关键节点上，一旦出现内涝，极易出现交通系统的整体性瘫痪，严重影响城市正常运转。,北京90座下凹式立交桥采取“一桥一预案”，24小时监控，巡查人员、抢险车辆到位仍然解决不了积水问题,一、海绵城市建设背景,3.城市内涝频发,城市内涝频发的原因之五：城市排水设施维护管理不善,多数城市排水管网淤塞严重。马路清洁工经常把灰尘、垃圾等扫入排水的“雨篦子”，导致本来标准就偏低的雨水管网被淤塞70%-80%，直接影响排水效果。,雨水管被堵塞70%,雨水管被堵塞80%,一、海绵城市建设背景,4.重社会，轻生态,传统的城市建设理念偏重于经济和社会功能，强调“坚固耐用、经济美观”，对生态环境和水源涵养功能的考虑不足，特别是对城市化的水文效应认识不足，造成一系列水、生态、环境问题。例如：对马路和停车场等采用硬化方式，避免雨天带来的泥泞问题；对城市河道采用渠化方式，人为增加排水流速，缩减河道断面，节省两岸土地；对城市河湖进行围填侵占，增加建设用地等,一、海绵城市建设背景,4.重社会，轻生态,武汉1991年南湖、东湖等水域,武汉2010年南湖、东湖等水域,随着城市化的发展，大型、特大型城市的人口密集程度日益提高，为了承载更多的经济总量和社会人口，许多湖泊洼地被开发利用。比如北京，市区水面比例由5降低到2左右，历史上良好的水系和众多的湖泊，现在只能在名字上体现：水碓子、苇子坑、苇子沟、南洼子、北洼子、将台洼等。武汉近20年来南湖和东湖等水域变化也是“重社会、轻生态”城市化建设的一个缩影。,一、海绵城市建设背景,4.重社会，轻生态,为了增加城市空间，过去30多年里，数千公里的城市河道被人为变成了垂直驳岸，原有的缓坡生态系统被彻底摧毁。有些河道甚至被加上了的顶盖，从视觉上完全消失。,一、海绵城市建设背景,4.重社会，轻生态,初级阶段：人口快速增加，重工业为主导，以马路、高楼、工厂等灰色钢筋混凝土为主基调，正像伦敦奥运会开幕式里的场景，烟筒林立，乌烟瘴气。河湖受到污染和严重挤占。,现阶段：强调人们对良好环境的需求，生态环境建设逐步强化，突出特征是草地、林地的增加和绿色基调的逐渐增强。河流湖泊等的保护开始受到重视，但限于治理黑臭等外观。,未来阶段：人们贴近自然的归属感越来越强烈，建设以城市水系为中心的生态体系，形成“水清、岸绿、河畅、自然”的临水宜居型城市，增强的蓝色基调。城市河湖水系等“海绵体”的保护和恢复受到空前重视。,城市发展的三个阶段,工业文明,生态文明,二、国外海绵城市建设探索,二、国外海绵城市建设探索,美国在1972年以前没有内涝防治体系，之后由于合流制的污染和城市内涝等原因，开始规划建设大排水系统。澳大利亚在1974年没有内涝工程体系，由于1974年的大洪水等原因，1975年开始规划建设城市内涝体系；日本东京于1992年开始建造“地下神庙”，历时15年，耗资30亿元，终于建成堪称世界上最先进的下水道排水系统。,早在1852年，巴黎的城市排水系统就被纳入建设规划之中；1859年，伦敦地下排水系统工程动工，1865年完工，全长2000公里。,国外海绵城市的建设探索可追溯到19世纪，大规模的建设始于20世纪70年代,1.美国的低影响开发(LID)：