绿色雨水基础设施--海绵城市(GSI)

,-,39,-,-,38,-,绿色雨水根底设施,Green Stormwater Infrastructure,海绵城市 之 GSI,目录,1,什么是GSI？,2,为什么采用GSI？,3,如何实施GSI？,灰色VS绿色,What？,灰色根底设施 VS 绿色根底设施,灰色VS绿色,What？,灰色根底设施 VS 绿色根底设施,尽快排除径流,暴雨径流量减少30-99%,延迟暴雨径流峰值5到20分钟,有效去除雨水径流中的污染物,补充地下水,节省雨水回用本钱,美化环境，创造舒适生活空间,改善城市热岛效应,内涵与开展,What？,绿色根底设施GI的概念可追溯到130多年前, 美国纽约中央公园设计Frederick Law Olmsted 的设计中就有绿色根底设施理念的雏形。,20世纪90年代,美国佛罗里达州土地征购和管理咨询委员会把GI定义为：“对自然区域及其生态功能形成完整保护模式的标准, 以更好地实现多种利益(例如鱼类和其他野生动物栖息地保护、娱乐空间保护、水源地保护等) , 实施绿色根底设施有助于土地资源保护、废气排放控制、气候调节、水资源调控、水源供给、土壤侵蚀控制、营养物质循环、废物处理、污染控制、食物保障等。涉及城市雨洪控制利用,美国规划协会: “GI是一种由诸如林荫街道、湿地、公园、林地、自然植被区等开放空间和自然区域组成的相互联系的网络, 能够以自然的方式控制城市雨水径流、减少城市洪涝灾害、控制径流污染、保护水环境。在城市区域内, 这种网络可以通过雨水花园、绿色屋顶、透水铺装和其他具有排水功能的城市景观等方式延伸到城市每个角落, 在社区和建筑环境中控制、保障、模拟自然的水文循环。规划角度定义并强调雨洪控制重要地位,基于雨洪控制利用在绿色根底设施中的重要地位和大量的实际工程应用, 西雅图公共事业局提出了一个更为专业的术语绿色雨水根底设施( GSI), 主要是指针对城市雨洪控制利用的一类绿色根底设施, 主要包括生物滞留池(雨水花园)、渗透铺装、绿色屋顶、蓄水池等。明确定义GSI,内涵与开展,What？,绿色根底设施起源于美国1990s，,图为位于西雅图的世界第一个建设GSI的开发工程。,内涵与开展,What？,深圳大学佘年教授,2007,年开始在国内推广，并建立了国内第一个实验基地。,原理,What？,GSI根本原理,技术/场地,What？,场地层面,根据应用尺度划分,GSI可分为场地、土地利用功能单元、区域或流域等三种从微观到宏观的应用层次,技术/场地,What？,场地层面,庭院雨水系统,生态屋顶,雨水桶,透水铺装,雨水花园,雨水收集设施,技术/场地,What？,技术/功能单元,What？,土地利用功能单元层面,技术/功能单元,What？,道路雨水系统,透水铺装,下凹绿地,生态草沟,土地利用功能单元层面,技术/功能单元,What？,技术/流域,What？,流域层面,技术/流域,What？,流域层面,滨水景观雨水系统,雨水花园,人工湿地,技术/流域,What？,目录,2,为什么采用GSI？,1,什么是GSI？,3,如何实施GSI？,雨水管理困境,Why？,城市雨洪管理的困境,泵站的困境,城市下穿隧道是内涝的重灾区，传统方法靠泵站强排。,城市化,VS,气候变化,城市化的快速发展与极端气候变化同时发生。,水量,VS,水质,一方面河道缺水，另一方面河道水质差，造成河道上下游矛盾。,城市化VS气候变化,Why？,城市化,2021中国城市化率53.7%国家统计局,联合国?世界人口展望2021?和?世界城市展望2021?进行估算，2050年中国人口有可能约为1415亿，城市化率约为77%81%，城市人口约为1112亿；,Why？,城市化VS气候变化,硬化地面增加,北京,Why？,城市化VS气候变化,水循环改变,Why？,城市化VS气候变化,气候变化,20世纪90年代以来我国年降水量年际变异性增大波动性增大，极端天气增多,平均年雨日呈显著减少趋势降雨日数减少,暴雨日数呈显著增加趋势暴雨日数增加,Why？,城市化VS气候变化,应对措施,城市化,VS,气候变化,城市化的快速发展与气候变化同时发生。,提高排水管道标准,修建地下调蓄池,修建巨型地下深邃,绿色雨水基础设施,应对,Why？,城市化VS气候变化,1、能蓄水1.1万立方米，可以聚集周边2平方公里的雨水，即使按径流系数50%，1.1万方也只能收集11mm的降雨。,2、1.5m3s流入池中，1.1万方需要大概两小时，积水又大多是短时强降雨时发生。,3、池中还有退水管线排河。为什么不直排？,4、增加管径。多少管道增加了？一直到排水口？现实吗？,Why？,城市化VS气候变化,规划大型地下蓄滞设施,规划地下廊道进排水口,深层排水调蓄廊道,Why？,水量vs水质,水量,VS,水质,一方面河道缺水，另一方面河道水质差，造成河道上下游矛盾。,城市地区土地利用/土地覆被的强烈变化,还深刻影响着地表水和地下水的相互转化过程,硬化地表阻断了雨水的自然渗透及补给地下水的有效通道。由于地表水遭受越来越严重的污染,面对日益增多的工业、生活用水需求,人类转而对地下水无节制的进行开采。渗透量的减少与地下水的过度开采,使得城市地下水位不断下降,导致了诸如“地下漏斗等的一系列环境负效应。,水量,Why？,水量vs水质,合肥地面下陷,许昌轨道弯曲,2021.8.11人民日报,Why？,水量vs水质,水量,VS,水质,一方面河道缺水，另一方面河道水质差，造成河道上下游矛盾。,高强度的城市建设,改变了城市的物质迁移生态过程,使得城市非点源污染负荷量的剧增(Makepeace et al.,1995; Line and White, 2007),导致河流水质和生态功能退化(Novotny V and Olem V,1994; Corwin et al.,1997)。随着工业和生活污染源等点污染源得到有效控制,降雨径流冲刷地表带来的非点源污染己经逐渐成为受纳水体污染的主要来源(Duda,1993 ),加重了城市水质性缺水的局面。根据美国环保局(U.S. EnvironmentalProtection Agency, USEPA)的研宄,美国有60%的河流以及50%的湖泊污染与非点源污染密切相关(USEPA,2005 )。来自我国环境保护部2003年的数据说明,我国流经城市的河段90%受到了严重污染,75%的湖泊出现了富营养化,水质,Why？,水量vs水质,大雨为城市洗净了地面，却留下了肮脏的“洗地水，这些脏水如果全部汇入河流，可谓清洁了地面却污染了河水。,Why？,泵站的困境,泵站的困境,城市下穿隧道是内涝的重灾区，传统方法靠泵站强排。,城市防洪规划和排水(雨水)工程规划应对暴雨的指导思想均是传统的“以排为主的雨洪管理理念,采取管网工程(灰色根底设施)“硬排水模式(程江,2007)将雨水几乎全部通过城市雨水管网系统收集、排放至受纳水体。这种单纯依赖人工工程设施的雨洪管理理念和排水模式,缺少相应的自然生态雨洪调控设施,使得由城市下垫面硬化带来的短时雨水管网排放压力剧增,加之管网规划设计的不合理、排水设施的不健全和建设标准较低以及维护管理等因素,往往造成暴雨径流短时顶峰无法及时排放,加剧了城市暴雨内涝的发生频率。近年来,北京、广州、南京、上海、成都等中国大中城市不断出现城市内榜的情况。,Why？,泵站的困境,目录,3,如何实施GSI？,1,什么是GSI？,2,为什么采用GSI？,How？,GSI类型,绿色雨水根底设施强调体系性的生态网络空间包括BMPsGSI(最正确管理措施)、LIDGSI、传输型GSI,BMPsGSI是集中式、终端控制的核心GSI,它不是GSI的全部,但是对于区域雨洪管理的影响最大,在城市雨洪生态管理中起着不可替代的关键性作用,其建设、管理和维护一般由政府主导。,LID-GSI是每个土地开发单元或地块的就地/分散式、源头与过程控制的小型GSI,LID-GSI的建设、管理和维护一般由政府委托或要求建设方、业主(使用者)承担。,传输型GSI般是指绿色道路、绿色水道及生态型管网设施,它们将BMPs-GSI、LID-GSI串联成一个有机的网络,共同形成完整的GSI体系。,How？,总体规划的GSI,绿色雨水根底设施总体规划的技术流程,在城市总体规划的规划愿景下,在GIS技术环境下,针对区域雨洪水文生态过程进行分析模拟,得出绿色雨水根底设施总体规划的重点区域。进行适宜性评价,判别出重点雨洪生态管理区域内BMPsGSI的空间位置、组分及其关系,构建雨洪管理景观平安格局,并指导城市总体规划的优化调整以及城市开发建设。,How？,控制性规划的GSI,绿色雨水根底设施控制性规划的技术流程,结合绿色雨水根底设施总体规划成果,基于城市控制性规划的规划愿景,运用有效(不)透水面理论和雨洪生态管理角度下的城市下垫面分类方法,在利益相关方调查分析的根底上,确定情景规划的组合情景方案,并通过水量平衡分析,得出不同情景方案对应EPA占规划区的面积比例指标,并通过模型对情景结果进行模拟验证,选定最终的规划方案。,USCSWEM,EPA/NEIA,How？,修建性规划的GSI,绿色雨水根底设施修建性规划的技术流程,由于修建性规划阶段已进入规划实施与工程管理层面,根据实际情况,有些时候可以将修建性规划与扩初设计、施工图设计结合进行。绿色雨水根底设施修建性规划的主要内容是对所在地块的GSI提出具体的安排和详细规划设计。相关的国家/行业标准与规划设计标准以及GSI的设计与工程技术、效益评估(建设本钱、场地要求、运行效率、维护与管理本钱等)是绿色雨水根底设施修建性规划阶段的主要参考依据。,?绿色建筑评价标准?(GB/T50378-2006),?建筑与小区雨水利用工程技术标准?(GB504002006),?室外排水设计标准?(GB50014-2006),?建筑给水排水设计标准?(GB50015-2003),GSI设计与工程技术,How？,修建性规划的GSI,绿色雨水根底设施修建性规划的技术流程,基于绿色雨水根底设施总体规划和绿色雨水根底设施控制性规划,在前期场地资料收集、实地调研和委托方对接等的根底上,依据相关标准、工程技术,提出修建性规划或设计的初步方案,经过方案比较选优后,确定最正确方案,并深化设计,核算工程量,编制工程预算,进行相关工程审批、核准与备案工作。,谢谢大家！,参考文献,1张炜,车伍,王建龙等.利用绿色根底设施控制城市雨水径流J.中国给水排水,2021, 27(4): 22-27.,2闫攀,车伍,赵杨等.绿色雨水根底设施构建城市良性水文循环J.风景园林,2021(02):32-37.,3许海顺.城市新区生态雨水根底设施规划理论、方法与应用研究Ph.D.上海: 华东师范大学.,4刘冬冬.武汉市东湖片区绿色雨水根底设施优化策略研究D.武汉: 华中农业大学.,5宋梦琪.城市雨水系统中低影响开发与绿色水根底设施及其实例J.环境科学与管理,2021,38(3):69-71.,