第1章　概論

1.1　雨洪災(zāi)害與綠色雨水控制工程

1.1.1　城市雨洪問(wèn)題的嚴(yán)峻現(xiàn)狀

近年來(lái)我國(guó)60%以上的城市曾發(fā)生過(guò)嚴(yán)重的雨洪內(nèi)澇災(zāi)害，給社會(huì)和人民生活帶來(lái)極大的影響，造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失及安全危險(xiǎn)。例如，2012年7月21日北京市及周邊地區(qū)遭遇了60年來(lái)最強(qiáng)暴雨及洪澇災(zāi)害，強(qiáng)降雨一直持續(xù)近16個(gè)小時(shí)，全市平均降雨量170mm，城區(qū)平均降雨量215mm，為新中國(guó)成立以來(lái)最大一次降雨過(guò)程；房山、平谷和順義平均降雨量均在200mm以上，降雨量在100mm以上的面積占全市總面積的86%以上。此次特大暴雨造成79人死亡，160.2萬(wàn)人受災(zāi)；受災(zāi)房屋倒塌10660間，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到116.4億元。對(duì)水利、交通、電力造成的危害如下。

①水利設(shè)施受損嚴(yán)重，其中，防洪壩受損200km，農(nóng)田水利設(shè)施損毀300處，小流域損毀700km2，堤防受損2000m，塘壩損毀20座，機(jī)井受損500眼。此外，暴雨損毀供水管線200km、污水設(shè)施60處、污水管線100km。

②城市交通癱瘓，城區(qū)95處道路因積水?dāng)嗦罚▓D1-1）；航班大面積延誤，首都機(jī)場(chǎng)國(guó)內(nèi)進(jìn)出港航班取消229班，延誤246班，國(guó)際進(jìn)出港取消14班、延誤26班，造成近八萬(wàn)乘客滯留在首都機(jī)場(chǎng)；地鐵機(jī)場(chǎng)線部分停運(yùn)，6號(hào)線金臺(tái)路工地發(fā)生路面塌陷；鐵路交通受強(qiáng)降雨影響，造成北京鐵路局管內(nèi)京原線、豐沙線、S2線、京承線、京通線部分旅客列車晚點(diǎn)。

③電力通信設(shè)施遭到嚴(yán)重破壞，1條110kV電站水淹停運(yùn)，25條10kV架空線路發(fā)生永久性故障，損毀電力設(shè)施450km及電信通信設(shè)施500km。

2010年5月7日廣州市遭遇特大暴雨，全市平均降雨量107.7mm，市區(qū)平均降雨量128.45mm，中心城區(qū)和北部地區(qū)均超過(guò)特大暴雨標(biāo)準(zhǔn)，其中五山雨量站1小時(shí)最大雨量和3小時(shí)連續(xù)降雨量分別為99.1mm和199.5mm，超過(guò)廣州市歷史上1小時(shí)最大降雨量的2005年（90.5mm）和3小時(shí)最強(qiáng)降雨的1975年（141.5mm）。

該次特大暴雨影響了廣州市越秀、海珠、荔灣、天河、白云、黃埔、花都和蘿崗八個(gè)區(qū)，由于暴雨強(qiáng)度超出了城市排水能力引發(fā)洪澇次生災(zāi)害，造成6人死亡，全市經(jīng)濟(jì)損失約5.438億元。全市102個(gè)鎮(zhèn)（街）受水浸，109間房屋倒塌，25.68萬(wàn)畝農(nóng)田受淹，受災(zāi)人口達(dá)到32166人。中心城區(qū)118處地段出現(xiàn)內(nèi)澇水浸，其中44處水浸情況較為嚴(yán)重，多條主干道路積水超過(guò)2m，造成了局部交通堵塞（圖1-2）。

2008年8月25日上海市遭遇強(qiáng)暴雨，全市最高的每小時(shí)降雨量超過(guò)117mm，達(dá)到上海徐家匯氣象觀測(cè)站130多年以來(lái)的最高紀(jì)錄。此次暴雨發(fā)生在交通高峰時(shí)段，給地面交通帶來(lái)嚴(yán)重影響，幾乎已經(jīng)癱瘓：①造成上海長(zhǎng)途汽車班次（駛?cè)牒婉偝觯┐竺娣e延誤，延誤時(shí)間近兩個(gè)小時(shí)；②上海地鐵多條線路也因暴雨影響正常運(yùn)營(yíng)，6號(hào)線發(fā)生供電設(shè)備故障、2號(hào)線發(fā)生信號(hào)設(shè)備故障，由于正值下班晚高峰造成車站內(nèi)乘客大量積壓，換乘車站采取限流措施；③上海進(jìn)出港航班出現(xiàn)不同程度的延誤，出港航班延誤30余班。

洪澇災(zāi)害是世界上大部分城市面臨的重大安全問(wèn)題。我國(guó)城市洪澇災(zāi)害發(fā)生的主要原因有：①受氣候異常變化的影響，城市遭受設(shè)計(jì)年限外的特大暴雨襲擊，例如50年一遇甚至百年一遇的特大暴雨；②城市雨水排放設(shè)施建設(shè)落后，缺乏城市內(nèi)澇防治宏觀規(guī)劃，雨水系統(tǒng)設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、管理和控制措施不完善；③在雨水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和建設(shè)中，只強(qiáng)調(diào)排放或快速排放，未注意雨水滲透、儲(chǔ)蓄、調(diào)節(jié)和利用。近年來(lái)，我國(guó)城市處于高速擴(kuò)張期，在城市快速發(fā)展建設(shè)進(jìn)程中，原來(lái)的農(nóng)田、綠地、坑塘變成了街道、建筑和道路，使得城市區(qū)域內(nèi)不透水面積大幅增加，改變了水環(huán)境的自然循環(huán)過(guò)程。當(dāng)雨水落在未開(kāi)發(fā)的土地上時(shí)，雨水大部分可下滲，形成的地表徑流量較小。然而當(dāng)雨水落在城市的屋頂、街道和停車場(chǎng)等非滲透性下墊面時(shí)，雨水滲透量很有限，大部分雨水形成地表徑流，加重了排水和河道行洪負(fù)擔(dān)，造成汛期地面積水和局部洪災(zāi)。在不重視雨水滲透、調(diào)蓄的情況下，必然導(dǎo)致城市雨洪徑流量激增，而低標(biāo)準(zhǔn)雨水管渠系統(tǒng)根本無(wú)法承受大暴雨襲擊，從而造成內(nèi)澇問(wèn)題的頻頻發(fā)生。城市繁華的街區(qū)和道路路面污染物較多，有的地方雨水管道與污水管道混接，有的地方忽視雨水管渠的維護(hù)清理，甚至雨水口成為街道清掃和污水傾倒的排污口，攜帶了大量垃圾、污泥、細(xì)菌、重金屬及各種污染物的雨水成為城市水體的重要污染源。城市雨洪內(nèi)澇問(wèn)題也會(huì)威脅到現(xiàn)有公共基礎(chǔ)設(shè)施的安全性，其高流動(dòng)性會(huì)侵蝕和淹沒(méi)城市街道，使得城市居民生活和社會(huì)正常秩序受到影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)形成巨大的洪澇災(zāi)害。

我國(guó)政府對(duì)頻繁發(fā)生的城市內(nèi)澇問(wèn)題越來(lái)越重視，2013年國(guó)務(wù)院印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的意見(jiàn)》，意見(jiàn)要求加強(qiáng)城市排水防澇防洪設(shè)施建設(shè)，解決城市積水內(nèi)澇問(wèn)題，用10年左右時(shí)間建成較完善的城市排水防澇、防洪工程體系。2014年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》，該指南旨在指導(dǎo)城市化建設(shè)中推廣和應(yīng)用低影響開(kāi)發(fā)模式，加強(qiáng)雨水徑流源頭滲透減量和污染控制，建設(shè)生態(tài)排水設(shè)施，緩解城市內(nèi)澇。

面對(duì)日益嚴(yán)重的城市內(nèi)澇和水資源短缺問(wèn)題，我們需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的以快速排放為主要目的的雨水排水工程設(shè)計(jì)和管理觀念，規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建設(shè)適應(yīng)城市發(fā)展、洪澇控制、雨水資源化利用、城市水生態(tài)保護(hù)的綠色雨水控制工程。

1.1.2　綠色雨水控制工程的概念

傳統(tǒng)的雨水排放工程一般既不考慮雨水徑流在滲透、利用、排放和生態(tài)環(huán)境之間有機(jī)的聯(lián)系，也與城市防洪系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在不協(xié)調(diào)的問(wèn)題。在實(shí)行雨污分流的排水體制下，雨水徑流由雨水管道收集后，就近排入水體，設(shè)計(jì)追求雨水快捷排放，要求雨水管渠設(shè)計(jì)應(yīng)適應(yīng)匯水面積的徑流排放。在雨污合流排水體制下，旱時(shí)污水流入污水廠，雨天時(shí)混合的雨污水溢流到城市河流，造成城市河流汛期型突發(fā)污染。在許多城市中，當(dāng)污水點(diǎn)源排放得到有效控制后，含有大量污染物的暴雨徑流成為城市水體的主要污染源，嚴(yán)重時(shí)會(huì)形成階段性黑臭河道。

現(xiàn)代綠色雨水控制工程革新了雨水排水的觀念，從單純的雨水排放向雨洪管理控制、雨洪資源科學(xué)利用轉(zhuǎn)變；從追求雨水快排轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂朴晁?，從要求雨水管渠設(shè)計(jì)適應(yīng)匯水面積徑流，到控制匯水面積徑流使其適應(yīng)雨水管渠的排水能力。綠色雨水控制工程基于源頭控制、傳輸匯流和末端控制三個(gè)方面，整合城市景觀、水文、水循環(huán)、人類活動(dòng)、資源利用、生態(tài)植物等多因素，構(gòu)建以自然的綠色生態(tài)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的排水系統(tǒng)。通過(guò)充分利用自然條件并應(yīng)用人工模擬自然生態(tài)方式，采取一系列技術(shù)措施，控制雨水徑流量和雨水徑流污染、減少洪澇災(zāi)害、科學(xué)地進(jìn)行雨水資源化利用、保護(hù)城市水環(huán)境和促進(jìn)城市健康水循環(huán)。城市綠色雨水控制工程的發(fā)展和建設(shè)會(huì)給城市生態(tài)化建設(shè)和水環(huán)境改善帶來(lái)巨大效益。

（1）綠色雨水控制工程設(shè)計(jì)源頭減排設(shè)施

通過(guò)滲透、滯留、調(diào)蓄等措施，削減暴雨峰值流量，延遲流量峰值時(shí)間，提高管網(wǎng)排水適應(yīng)能力，有利于城市內(nèi)澇的控制。

（2）綠色雨水控制工程注重雨水的排放和利用相結(jié)合

我國(guó)大部分城市為缺水性城市，雨水滲透可補(bǔ)充地下水。經(jīng)過(guò)凈化的雨水，既可減輕地表徑流對(duì)城市水體的污染，還可作為城市景觀水體、生活雜用水的補(bǔ)充水源，達(dá)到節(jié)約新鮮水源的目的。

（3）通過(guò)收集、滲透、凈化等步驟，消減雨水污染物

將雨水進(jìn)行凈化與利用，補(bǔ)充地下水和地表水，維持自然的水循環(huán)系統(tǒng)，改善水環(huán)境，有利于維持城市水生態(tài)系統(tǒng)的平衡。