广东直单位工作技能大赛暨机关工作技能邀请赛

1、广东省直单位第五届工作技能大赛暨市县机关工作技能邀请赛我局参赛作品文稿展示创新雨洪利用模式，打造三维海绵城市广东省水文局湛江水文分局一、提出背景（一）城市发展环境问题凸显21世纪，中国进入经济高速发展期。伴随着经济快速发 展，城市面临众多环境问题。水资源短缺、城市内涝、海水入 侵、地面沉降等问题，严重威胁人民的生命和财产安全，制约 社会和谐发展。目前，全国600多个城市中有三分之二供水不 足，其中六分之一严重缺水，有6个省、区已处于极度缺水状 态。过去3年内我国超过360个城市遭遇内涝，今年以来，已 有41座城镇因暴雨内涝受淹因暴雨洪水已直接造成了约353 亿元的经济损失，“逢雨必涝”已成为我

2、国城市重大灾害之一。 海水入侵使灌溉地下水水质变咸、土壤盐渍化，导致水田面积 减少、荒地面积增加。中国海水入侵主要出现在辽宁、河北、 天津、山东、江苏、上海、浙江、海南、广西个省份的沿海 地区。最严重的是山东、辽宁两省，入侵总面积已超过2000 平方公里。（二）全国海绵城市概念提出和建设热潮2012年4月，在2012低碳城市与区域发展科技论坛 中，“海绵城市”概念首次提出，即通过“渗、滞、蓄、用、 排”等技术，使得城市能像海绵一样，在适应环境变化和应对 自然灾害等方面具有良好的“弹性”下雨时吸水、蓄水、净 水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用2013年12月12 日，习近平总书记在中央城镇化

3、工作会议的讲话中强调： “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，建设自然存积、自然渗透、自然 净化的海绵城市”。2015年4月2日，海绵城市建设试点城市 名单正式公布。根据地区得分，排名在前16位的城市分别是 （按行政区划序列排列）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。作为城市发展理念和建设方式转型的重要 标志，全国已有130多个城市制定了海绵城市建设方案。（三）创新雨洪利用模式，打造三维海绵城市的必要性雨洪利用技术，可把从自然或人工集雨面流出的雨水进行 收集、集中和储存，是将降雨就

4、地消纳和利用的重要手段，是 减轻城市防洪压力、缓解水资源短缺、改善并稳定维持生态系 统平衡的重要措施，是建设海绵城市的重要技术手段。常规雨 洪利用建设海绵城市不仅需要巨大的资金投入而且未充分考 虑使用地下含水层具有的巨大储水潜力。海绵城市建设，注重“小雨蓄起来、中雨排出去大雨别 成灾”，回用剩余的雨水径流通过管网、水泵外排，提升了城 市排水系统的标准，保证了城市的安全，但雨洪资源难以得到 充分的利用。全国很多城市虽然水资源丰富,但时空分布不均， 气候复杂多变，水资源调控能力较差，使得城市出现季节性性 水资源短缺。不论从充分使用城市空间、加大水资源利用率、提升城市 水资源调控能力，抑或治理城市环

5、境污染等方面都迫切要求创 新雨洪利用模式，打造三维海绵城市。二、存在问题（一）投入资金巨大，效果难达预期。常规雨洪利用建设 海绵城市需要巨大的资金投入。据估计每平方公里海绵城市建 设投资将达到1亿至1.5亿元。目前，海绵城市试点建设在全 国大部分范围内开展，目前已纳入试点的城市共30个。据不 完全统计，第一批纳入试点的16个海绵城市中发生内涝率达 62.5%；第二批试点的14个海绵城市中发生内涝率达64.3%。 目前，建设效果并未达到预期。（二）海绵城市建设储水体少。“储水体”既包括河湖、池 塘等水系，也包括绿地、花园、可渗透路面这样的城市配套设 施，是城市重要的储水和释水容器，是处理城市内涝

6、的重要缓 冲地带，其规模和质量是海绵城市建设的关键环节。对于大多 数海边城市，地势平坦，使当地天然“储水体”较少。同时, 城市化进程使大多数城市建设追求用地一马平川往往会填湖 平壑。因此，大多数海绵城市建设都面临着储水体缺乏的难题。（三）雨洪利用模式需因地制宜。传统雨洪利用，注重通 过建设或安装仪器进行雨洪收集，并将雨洪储存在地表或地下 浅层。既需耗费巨额资金，又需占据较大的空间，且雨洪得不 到高效利用。创新雨洪利用模式，综合当地的气候、地形、地 貌、水文和地质条件，评估地表、地下空间的储水能力和城市 排水能力，因地制宜设计符合地方特色的工程和非工程措施； 同时，将雨洪用于治理地下水超采、海水

7、入侵等问题。三、主要内容创新雨洪利用模式，遵循生态优先原则，因地制宜，将自 然途径与人工措施相结合，在确保城市排水防涝安全的前提 下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透、净化，最 大限度提升雨水利用效率。打造三维海绵城市，充分利用了城 市地表和地下巨大空间，以地表水体、植被、地下含水层作为 “储水体”，下雨时蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释 放”利用，最大程度实现城市向绿色节能、生态环保发展。具 体举措如下：（一）理清城区径流特征，建设地表集雨装置理清城区径流特征：第一，根据地形和地貌特征，查清雨 洪径流的上中下游和产流特征，计算径流区域的集雨面积；结 合城市管网排水系统，根据不同

8、降雨量，设计典型降雨，计算 各区域径流总量，确定雨量分级，进行洪涝风险评估；第二， 对雨水管理模型的径流模拟系统、污染物累积及径流冲刷模拟 系统、管道输送模拟系统的模型的参数进行研究，讨论各区域 雨洪收集和处理装置，并对其效果进行评估。第三，根据不同 雨量的雨洪量，选择不同的集雨装置。地表集雨措施:理清城区径流特征，选定雨洪收集装置后， 在城区不同位置安装相应的集雨装置:在住宅区、厂区、政府 大楼等建筑物屋顶安装屋顶雨水过滤器;在地面、停车场采用 符合透水和抗压强度要求的透水性地面砖在道路上采用环保 型的雨水口，拦截道路上的初期径流；在公园、绿地、草坪采 用下凹式绿地。收集的雨水经管道进入一级

9、储水装置（一个分 区）；若超出一级储水装置容量的，雨水经管道进入二级储水 装置（多个分区）依次类推，逐级收集，雨水暂时储存起来。（二）创新雨洪利用模式，地表和地下空间共同储水根据实测地下水水位、水文地质参数，建立三维水流和地 层应力模型，进行地下水超采致灾评估；根据实测土壤湿度， 建立包气带干旱模型，评估干旱程度；同时，结合各个地表储 水体实时储水量，选择不同的储水容器：包括地表储水体、地 表与地下（地下水补给系统）一体储水体。1 .雨洪储存于地表储水体现代城市中，主要的地表储水体有河流、湖泊和湿地，增 加雨洪对储水体补给的主要手段有：第一，雨季，经地表集雨装置收集的雨水，导入储水体中；第二，

10、在储水体附近建设如 “水系”般的集雨沟渠，改变地面径流的流向，使它们流入湖 内。既增加集水面积，又有效减小雨洪规模。2 .雨洪储存于含水层中，建立地下水补给系统利用地下巨大空间，储存雨水，提升城市的水资源调控能 力。查清地表储水体附近的含水层岩性特征，选择含水层数量 多、厚度大、渗透系数大的位置，修建回潜群，建立地表补 给地下的地下水补给系统:经处理后的地表储水体内的雨水作 为水源，通过回灌井注入到含水层中，当需要水时，可“释放” 使用。旱季时，有地下水井抽水，若地下水水位下降较大，则 地表水持续稳定回灌，以维持地下水水位的稳定，同时腾出地 表空间，待雨季补给。地下水补给系统的建立，充分发挥了

11、含 水层的“海绵”作用（蓄水和释水）既可减轻内涝灾害，又 可解决地下水水位大幅下降、地面沉降等地质问题。位于粤西 地区的湛江市曾于2015年上半年发生一次较大旱灾，导致当 地农业经济损失3.8亿元，大量农作物枯死。据调查，当地地 处平原地区，降雨丰沛，年均降雨量1700-1800mm,而降雨时 空分布不均与地势平坦，使当地蓄水能力不足；但地下含水层 多、赋水性强，在800m以内的涠洲组至湛江组中，存在3-25 个粗砾含水层，单层厚2-30m,总厚度20-310m。当地地下水 年开采量约6.3亿m3,留出了巨大的储水空间。由于当地未建 立地下水补给系统，在干旱来临时，地表水水量剧减，地下储水不足

12、，导致当地无水可用。（三）增强地下水补给区补给能力为增加雨洪和地表水对地下水的补给，提高下游城区含水 层的储水量，需建立持续稳定的补给区，具体举措：增加物种多样性，改变植被和作物垂直和水平组成，提升 渗透性能：即在补给区种植易吸水、根系发达的植物，增加植 被覆盖；垂向上，乔木与矮木结合，逐级截留雨水淮周围种 植区，种植根系发达的农作物。既可以使补给区土壤吸水充足， 又达到保护生态环境的目的。在补给区修建水利工程。塘和堰是蓄水的重要水利和民生 工程，在雨季可收集一定量的水，收集的地表水在旱季可持续 补给地下水，亦可供当地村民使用。（四）建立海水入侵屏障除地下水超采和地面沉降问题，较多海绵城市一直

13、饱受海 水入侵的困扰。可考虑利用已有地表储水体和地下水补给系 统，建立防止海水入侵的屏障。具体措施：在沿海发生海水入 侵的区域，建设沿线状分布的地下水井作为壁垒井，将处理后 达到标准的雨洪注入到含水层中，提升地下水水位，形成稳定 的淡水和海水分隔带，阻隔海水入侵。实现了雨水最大化的利 用。四、可行性（一）通过洪涝风险评估，因地制宜选择集雨装置，分级 储水，建立地下水补给系统和防海水入侵屏障，打造三维海绵 城市，在技术上是可行的。目前城市产流特征、集雨面积等水文数据主要在当地水利 部门，城市管网排水系统数据主要在城建部门，地下含水层参 数信息在地质部门，要获取并不困难。同时，北京市水利科学 研究

14、所依托中德合作“北京城区雨洪控制与利用”项目，已经 研制开发了透水型地面砖、环保型雨水口、填料式蓄水池、屋 顶雨水过滤器等雨洪利用设备。美国加州橙郡地区一直受到干旱和海水入侵的困扰。21 世纪初，当地建造了建立了地下水补给系统，每天生产水37.9 万立方米，有效地应对了当地的干旱问题；同时，每天将13.2 万立方米水注入壁垒井中，成功治理了当地的海水入侵。（二）打造三维海绵城市，既符合关于推进海绵城市建 设的指导意见，又契合“绿水青山就是金山银山”理念。在 资金上可依托政府主导、社会参与的海绵城市等项目。因此， 具有可行性和推广性。五、预期成效（一）增强城市水资源调控与管理水平。建立三维水流和 地层应力模型，根据不同降雨和径流量，选择不同的地表和地 下储水模式，减轻城市内涝问题；同时，加强上游地下水补给 区补给能力；使雨水资源在一年中均匀分配，增强城市水资源 调控与管理水平。（二）提升雨洪资源收集效率。依据地区地形地貌、水文 气象及径流特征，建立洪涝风