城市水生态修复——海绵城市.docx

城市水生态修复——海绵城市1背景城市是人口聚集度高、社会经济高度发达的地方,也是资源环境承载力矛盾最为突出的地方。改革开放后,我国城镇化快速发展,目前全国城镇建设用地不足国土面积的1%,却承载了54%的人口,产出了84%的GDP。快速城镇化建设过程中,由于城市开发强度过高,大量的硬质铺装,改变了原有的自然生态本底和水文特征。以我国北方为例,城市开发建设前,在自然地势地貌的下垫面条件下,70%~80%的降雨可以通过自然滞渗进入地下,涵养了本地的水源和生态,只有20%-30%的雨水形成径流外排(见图1a);而城市开发建设后,由于屋面、道路、地面等设施建设导致的下垫面硬化,70%~80%的降雨形成径流,仅有20%~30%的雨水能够入渗地下(见图1b),破坏了自然生态本底,呈现了相反的水文特征,破坏了自然“海绵体”,导致“逢雨必涝、雨后即旱”,也带来了水生态恶化、水资源紧缺、水环境污染、水安全缺乏保障等一系列问题。a开发建设前b开发建设后图1城市开发前后径流变化情况(以我在2013年中央城镇化工作会议、2014年考察京津冀协同发展座谈会、中央财经领导小组第5次会议等场合,多次强调在城市规划建设中要体现“山水林田湖”生命共同体的系统理念,建设“自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”。海绵城市建设,就是针对城市地下水涵养、雨洪资源利用、雨水径流污染控制、排水能力提升与内涝风险防控等问题,从“源头减排、过程控制、系统治理”着手,通过城市规划、建设的管控,综合采用“渗、滞、蓄、净、用、排”等工程技术措施,控制城市雨水径流,实现低影响城市开发建设(LID),最大限度地减少由于城市开发建设行为对原有自然水文特征和水生态环境造成的破坏,将城市建设成“自然积存、自然渗透、自然净化”的“海绵体”,使城市能够像海绵一样,适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,丰水期吸水、蓄水、渗水、净水,枯水期将蓄存的水“缓释”并加以利用,从而实现“修复城市水生态、涵养城市水资源、改善城市水环境、提高城市水安全、复兴城市水文化”的多重目标。2海绵城市建设原理住建部积极贯彻落实的要求,在国家重大科技专项“水专项”课题研究成果的基础上,总结国内外实践,于2014年10月编制印发了《海绵城市建设技术指南》(以下简称《指南》),指导各地开展海绵城市建设工作,即建设“海绵体”。海绵城市建设本质是通过降低雨水的产汇流,恢复城市原始的水文生态特征,使其地表径流尽可能达到开发前自然状态(见图1a),即建设“海绵体”。径流系数是表征水文特征的重要参数,是自然状态下地表径流量与总降雨量的比值,与自然地理气候状况有直接关系。依据多年水文气象资料,我国降雨-径流分布规律可划分为5个区(如表1和图2所示),大致反映了各个区域的自然水文生态特征。表一降雨与径流分区情况年降雨量/mm降水特征径流特征径流系数>1600多雨丰水>~~~~~400半干旱少水<<200干旱干涸图2降雨——径流分带图海绵城市建设的目的是要恢复自然水文生态特征,其实质是恢复原始径流状况。在自然状态下,一般而言,大到暴雨时(小概率降雨事件)易形成地表径流;而在中小降雨时(大概率降雨事件)较少形成大量的地表径流,主要入渗地下。因此,海绵城市建设就是要控制中小降雨的径流,将雨水留在原位,以期达到生态修复的目的。鉴于径流系数指标过于理论化,在实际应用过程中不易操作。因此,通过将径流系数的概念转化为年径流总量控制率,并通过年径流总量控制率求得所对应的设计雨强(mm/d),作为海绵城市建设的管控指标,以便于实际操作。年径流总量控制率是根据本地区自然状况的径流系数推算而得(年径流总量控制率≈1-径流系数)。与之相对应的设计雨强,是经过统计分析当地的多年(一般不少于30年)降雨资料,将日降雨量由小到大进行排序(扣除小于等于2mm的降雨事件),推导出年径流总量控制率所对应的设计雨强(mm/d),并以此作为海绵城市规划、建设和管理的控制性指标。以北京建筑大学对北京市的年径流总量控制率与设计雨强的关系推导为例,北京市位于半湿润地带,,年径流总量控制率为85%,,大约由小至大降雨排序的92%频次的降雨控制不外排,即可达到海绵城市的建设目标要求。我、经济条件差异较大,《指南》基于对我国近200个城市1983~2012年降雨资料,在统计分析年径流总量控制情况及其对应的设计降雨量值关系基础上进行计算模拟,得到了不同地区的年径流总量控制率区间(如图3所示)。供各地参考使用。图3我国大陆地区年径流总量控制率分区以设计