第1章　概論

1.1　雨洪災害與綠色雨水控制工程

1.1.1　城市雨洪問題的嚴峻現狀

近年來我國60%以上的城市曾發生過嚴重的雨洪內澇災害，給社會和人民生活帶來極大的影響，造成巨大的財產損失及安全危險。例如，2012年7月21日北京市及周邊地區遭遇了60年來最強暴雨及洪澇災害，強降雨一直持續近16個小時，全市平均降雨量170mm，城區平均降雨量215mm，為新中國成立以來最大一次降雨過程；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，160.2萬人受災；受災房屋倒塌10660間，直接經濟損失達到116.4億元。對水利、交通、電力造成的危害如下。

①水利設施受損嚴重，其中，防洪壩受損200km，農田水利設施損毀300處，小流域損毀700km2，堤防受損2000m，塘壩損毀20座，機井受損500眼。此外，暴雨損毀供水管線200km、污水設施60處、污水管線100km。

②城市交通癱瘓，城區95處道路因積水斷路（圖1-1）；航班大面積延誤，首都機場國內進出港航班取消229班，延誤246班，國際進出港取消14班、延誤26班，造成近八萬乘客滯留在首都機場；地鐵機場線部分停運，6號線金臺路工地發生路面塌陷；鐵路交通受強降雨影響，造成北京鐵路局管內京原線、豐沙線、S2線、京承線、京通線部分旅客列車晚點。

③電力通信設施遭到嚴重破壞，1條110kV電站水淹停運，25條10kV架空線路發生永久性故障，損毀電力設施450km及電信通信設施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，市區平均降雨量128.45mm，中心城區和北部地區均超過特大暴雨標準，其中五山雨量站1小時最大雨量和3小時連續降雨量分別為99.1mm和199.5mm，超過廣州市歷史上1小時最大降雨量的2005年（90.5mm）和3小時最強降雨的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、花都和蘿崗八個區，由于暴雨強度超出了城市排水能力引發洪澇次生災害，造成6人死亡，全市經濟損失約5.438億元。全市102個鎮（街）受水浸，109間房屋倒塌，25.68萬畝農田受淹，受災人口達到32166人。中心城區118處地段出現內澇水浸，其中44處水浸情況較為嚴重，多條主干道路積水超過2m，造成了局部交通堵塞（圖1-2）。

2008年8月25日上海市遭遇強暴雨，全市最高的每小時降雨量超過117mm，達到上海徐家匯氣象觀測站130多年以來的最高紀錄。此次暴雨發生在交通高峰時段，給地面交通帶來嚴重影響，幾乎已經癱瘓：①造成上海長途汽車班次（駛入和駛出）大面積延誤，延誤時間近兩個小時；②上海地鐵多條線路也因暴雨影響正常運營，6號線發生供電設備故障、2號線發生信號設備故障，由于正值下班晚高峰造成車站內乘客大量積壓，換乘車站采取限流措施；③上海進出港航班出現不同程度的延誤，出港航班延誤30余班。

洪澇災害是世界上大部分城市面臨的重大安全問題。我國城市洪澇災害發生的主要原因有：①受氣候異常變化的影響，城市遭受設計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城市雨水排放設施建設落后，缺乏城市內澇防治宏觀規劃，雨水系統設施建設標準低、管理和控制措施不完善；③在雨水系統規劃設計和建設中，只強調排放或快速排放，未注意雨水滲透、儲蓄、調節和利用。近年來，我國城市處于高速擴張期，在城市快速發展建設進程中，原來的農田、綠地、坑塘變成了街道、建筑和道路，使得城市區域內不透水面積大幅增加，改變了水環境的自然循環過程。當雨水落在未開發的土地上時，雨水大部分可下滲，形成的地表徑流量較小。然而當雨水落在城市的屋頂、街道和停車場等非滲透性下墊面時，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擔，造成汛期地面積水和局部洪災。在不重視雨水滲透、調蓄的情況下，必然導致城市雨洪徑流量激增，而低標準雨水管渠系統根本無法承受大暴雨襲擊，從而造成內澇問題的頻頻發生。城市繁華的街區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。城市雨洪內澇問題也會威脅到現有公共基礎設施的安全性，其高流動性會侵蝕和淹沒城市街道，使得城市居民生活和社會正常秩序受到影響，嚴重時會形成巨大的洪澇災害。

我國政府對頻繁發生的城市內澇問題越來越重視，2013年國務院印發《關于加強城市基礎設施建設的意見》，意見要求加強城市排水防澇防洪設施建設，解決城市積水內澇問題，用10年左右時間建成較完善的城市排水防澇、防洪工程體系。2014年住房和城鄉建設部頒布《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建（試行）》，該指南旨在指導城市化建設中推廣和應用低影響開發模式，加強雨水徑流源頭滲透減量和污染控制，建設生態排水設施，緩解城市內澇。

面對日益嚴重的城市內澇和水資源短缺問題，我們需要轉變傳統的以快速排放為主要目的的雨水排水工程設計和管理觀念，規劃、設計和建設適應城市發展、洪澇控制、雨水資源化利用、城市水生態保護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、排放和生態環境之間有機的聯系，也與城市防洪系統設計存在不協調的問題。在實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，設計追求雨水快捷排放，要求雨水管渠設計應適應匯水面積的徑流排放。在雨污合流排水體制下，旱時污水流入污水廠，雨天時混合的雨污水溢流到城市河流，造成城市河流汛期型突發污染。在許多城市中，當污水點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，嚴重時會形成階段性黑臭河道。

現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、雨洪資源科學利用轉變；從追求雨水快排轉變為控制雨水慢排，從要求雨水管渠設計適應匯水面積徑流，到控制匯水面積徑流使其適應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方面，整合城市景觀、水文、水循環、人類活動、資源利用、生態植物等多因素，構建以自然的綠色生態網絡為基礎的排水系統。通過充分利用自然條件并應用人工模擬自然生態方式，采取一系列技術措施，控制雨水徑流量和雨水徑流污染、減少洪澇災害、科學地進行雨水資源化利用、保護城市水環境和促進城市健康水循環。城市綠色雨水控制工程的發展和建設會給城市生態化建設和水環境改善帶來巨大效益。

（1）綠色雨水控制工程設計源頭減排設施

通過滲透、滯留、調蓄等措施，削減暴雨峰值流量，延遲流量峰值時間，提高管網排水適應能力，有利于城市內澇的控制。

（2）綠色雨水控制工程注重雨水的排放和利用相結合

我國大部分城市為缺水性城市，雨水滲透可補充地下水。經過凈化的雨水，既可減輕地表徑流對城市水體的污染，還可作為城市景觀水體、生活雜用水的補充水源，達到節約新鮮水源的目的。

（3）通過收集、滲透、凈化等步驟，消減雨水污染物

將雨水進行凈化與利用，補充地下水和地表水，維持自然的水循環系統，改善水環境，有利于維持城市水生態系統的平衡。