海绵城市建设的好处精选(九篇)

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第1篇：海绵城市建设的好处范文

【关键词】城市水灾 规划建设 防灾工程体系 科学架构

【中图分类号】 TU984.2 【文献标识码】A

【DOI】10.16619/ki.rmltxsqy.2016.21.004

近年来，我国城市水灾频发，造成了巨大的经济、财产损失，严重影响了城市的正常安全运行，并受到了媒体、公众和政府的高度重视。城市水灾包括城市洪灾和城市内涝，很多专家学者从不同的角度探讨了城市内涝的产生原因和解决途径，并各有建树。城市水灾产生的原因是多方面的，包括：政府的重视和投入、社会和市民的期望值等社会因素，气象条件等自然因素，防灾工程建设等工程因素，工程设施的运行、调度与管理等管理因素和民众的防灾减灾意识等多方面因素。目前来看，政府的重视和投入、社会和市民的期望值等社会因素都期望减少和避免城市水灾的产生，气候变化等自然因素可以通过科学的预测体现在防灾工程的建设标准之中。所以，笔者认为：建设高标准的防灾工程设施是最关键且最重要的防灾措施。有了高标准的防灾工程设施，才能有效地通过工程设施的运行、调度与管理等措施实现防灾减灾的目的。为了科学规划建设城市水灾防御工程，抵御城市内涝，本文仅从工程的角度探讨如何构架城市水灾防御工程的系统科学问题。

我国城市水灾的二元体系架构

人类从农耕社会逐步发展到现在以城市为中心的现代化社会，现代文明促进了城市的发展、壮大。城市是一个人口和社会财富高度集中的区域，为了提高城市的土地承载能力，城市从自然生态系统逐步转变为人工生态系统，它的生态安全、排水安全和防灾安全都依赖于相应的工程设施提供保障。目前，我国已经建设了比较完善的城市防洪工程和城市雨水排水工程。

滨水城市一般沿河、湖、海岸线等水体岸边建设有防洪、防潮堤坝，相关河流水系建设有高标准的防洪水库、堤坝和滞洪区以保护城市免受外部洪水的危害，城市防洪工程的设防标准与城市的重要性有关，设计依据是城市防洪工程设计规范。在设防标准以下，防洪工程应保证城市的防洪安全。目前，城市防洪工程已经有比较完善的规划设计标准体系和工程实践经验。

几乎所有的城镇规划建成区范围以内，都建有地下雨水排水管网或合流制管网，用来排除规划建成区以内的暴雨径流，保障城市排水安全。其作用是补偿城市建设过程中对地表排水沟渠的破坏、提高排水能力、保护城市免受暴雨灾害和为市民提供舒适的生存条件。城市雨水排水工程的设计标准、设计依据应符合城市排水设计规范。在设计标准以下，排水工程应保证城市的排水安全。目前，城市排水工程也已经有比较完善的规划设计标准体系和工程实践经验。

城市规划建设的防洪工程和雨水排水工程共同构成了我国城市水灾的二元体系架构。城市防洪工程由水利部门负责，有专业的人才培养体系和高等院校、工程规划建设的理论、技术标准体系以及运行维护机构。城市雨水工程由城建部门负责，同样有专业人才培养体系和高等院校、工程规划建设的理论、技术标准体系和运行维护机构。在两个体系都正常运转的条件下，为什么还会发生城市内涝灾害呢？其原因是城市雨水管网设计标准偏低，经常发生雨水排水系统“失效”工况，而且没有对超标雨水做出安排，任由超标的地表漫流雨水流到城市低洼地区造成内涝灾害，而城市的管理者处于没有任何解决之道的尴尬状态。

2012年，由住房与城乡建设部完成的亚洲发展银行技术援华项目“城市雨水管理与内涝防治”的咨询报告全面分析了我国法律、机构、技术和投资等方面存在的问题，并提出了解决问题的建议。研究发现，我国城市雨水排水设施设计标准偏低，超过雨水排水标准的内涝事件经常发生，且许多城市没有对超标雨水产生的地表漫流做出相应的工程安排。调研发现，发达国家采用两种方式解决导致城市内涝的超标雨水地表漫流问题：其一是建设高标准的城市地下雨水排水设施；其二是利用城市道路排除超标雨水，对超标雨水进行约束，设计标准可以达到“百年一遇”。我国的经济处在高速发展之中，即将迈入中等发达国家行列，国外发达国家的先进经验和技术值得借鉴，那么我们应采用哪种方式解决城市内涝问题呢？

我国一直以来都采用城市排水工程和城市防洪工程的二元工程体系架构来解决城市的水灾问题。2011年以前，主要采用排水管网工程排除城市雨水，没有对超标雨水做出工程安排。传统的思维方式是通过提高地下雨水管网的设计标准来解决城市内涝问题，可以学习的范例有我国香港地下雨水排水工程“50年一遇”的设计标准、英国伦敦“30年一遇”的设计标准。采用这种方式进行管网改造或重建的优点是没有理论和技术方法方面的困难，而缺点是大范围开挖对城市造成的负面影响以及管网沉积造成的运行维护费用增加，同时还应考虑地下空间利用等问题。因此，这种方式适合在新建城区进行探索。

《室外排水设计规范（2011版）》首次提出“内涝”的概念，在《室外排水设计规范（2014版）》颁布以前，一直将排水标准作为内涝的防治标准。因此，很多人将排水管网提标改造作为解决城市内涝的核心技术。《室外排水设计规范（2014版）》从顶层设计角度，建立了涵盖“源头控制体系”“排水管网系统体系”和“内涝防治体系”的城镇排水系统标准体系框架。根据该规范提出的体系框架，第二种建设与改造的方式是参考北美与澳大利亚等国家，建立城市排水、内涝防治和防洪三套工程体系架构，一并考虑城市雨水系统的防灾问题。内涝防治的工程措施包括源头的削峰调节池、利用道路纵坡排除超标地表径流的行泄通道、建立大型调蓄设施以及城市内河、湖的排涝泵站等。

两种解决方式的差别在于是将眼光局限于城市排水的范畴，还是从整个城市雨水系统的角度出发来构架工程系统。为深入探究，我们必须提高现有排水管网的设计标准，同时制定新的内涝防治标准，并且要与城市排水标准和防洪标准相衔接。

国务院2013年的《关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》为科学防治城市内涝灾害提出了从规划做起的基本要求。2014年1月1日颁布的《城镇排水与污水处理条例》为科学防治城市内涝灾害奠定了法律依据。《室外排水设计规范（2014版）》为科学防治城市内涝灾害制定了防治标准。在《住房城乡建设部关于印发城市排水（雨水）防涝综合规划编制大纲的通知（建城[2013]98号）》的基础上，全国各地都在应用《城镇内涝防治技术规范》中提出的相关技术，积极编制城市排水（雨水）防涝综合规划。目前，海绵城市建设已经被提上城市排水防涝综合规划的议事日程。为了更好地将以上精神落实到工程之中，定义科学防治城市内涝灾害的设计工况就十分必要。国务院办公厅2015年出台的《关于推进海绵城市建设的指导意见》中要求：“小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解，通过海绵城市工程建设逐步完善城市内涝防治工程体系。”

由于城市内涝是最近提出的概念，城市内涝灾害相关的基本概念一直困扰着工程技术人员和社会公众，因此应进行深入研究予以澄清。城市内涝灾害是城市水灾的一种，城市内涝灾害防御工程是城市水灾防灾工程的重要组成部分。

我国的城市水灾防灾工程体系

城市水灾防灾工程体系包括城市雨水的管理、排除和防止河水倒灌或洪水泛滥的一整套工程设施，这一整套工程设施是防治城市内涝灾害的重要基础条件。

为了实现城市排水（雨水）防涝工程体系防灾、减灾的目的，并考虑到定量化规划、设计该工程体系，我国参考国际发达国家的经验和本国具体实践，按照雨水的流动方向，从上游到下游将城市水灾防灾工程体系划分为5个单项工程：源头控制工程（海绵城市建设――低影响开发部分）、雨水排水管网工程（小排水系统）、内涝防治工程（大排水系统上游）、排涝工程（大排水系统下游）和防洪工程。5个单项工程互为上下游关系，定量化共同分担防止内涝灾害发生的责任。

源头控制工程。降落到城市规划区范围以内的降雨，在小区或街坊内产生地表径流，地表径流的量取决于用地性质和地表覆盖种类。科学地规划建设各种用地性质的雨水径流过程，可以有效地控制进入雨水管网的流量过程线特性。

源头控制工程采用调蓄或增加入渗等低影响开发（LID）和雨水利用典型技术，主要设计参数为降雨量（mm）。常用的设计调蓄水量为10～30mm，实际降雨量小于设计值时，源头控制工程将所有降雨蓄存在建设小区以内。实际降雨量超过该工程的设计值后，该工程会失效，将产生向源头控制工程以外的排水过程。

从原则上讲，通过工程设施可以将全部的降雨滞蓄在进入雨水管网之前的地表径流阶段，但是，在大城市寄希望于通过源头控制工程解决城市内涝问题可能是不经济和不安全的。采用源头削峰技术可以有效解决超过雨水排水管网能力的雨水外排问题，还应对有关问题进行深入研究。

雨水排水管网工程。在城市规划范围以内，都要求建设城市雨水管网，来排除设计重现期以内的暴雨径流，以保证城市居民在降雨期间出行方便。降落在城市规划区内的暴雨，产生地表径流后，从建筑小区、工厂、学校、单位等区域设计地面流向道路，并通过道路边沟进入设置在路边的雨水口，之后进入地下雨水管网系统，雨水管网收集地表径流以后排向下游的受纳水体（排涝工程或防洪工程）。由于城市雨水管网的设计重现期与城市内涝防御工程设计重现期相比有很大差别，并且都比较低，所以北美和澳大利亚等国称城市雨水管网为小排水系统（minor drainage system）。在我国的规划设计理念中，超过雨水管网排水能力的暴雨径流可以暂时蓄存在地表低洼处，待暴雨过后或管网有富余排水能力时再排出，所以在超过管网排水能力的大暴雨条件下，一定会产生城市区域内积水问题。

根据推理公式法设计理论，城市雨水管网的主要设计参数是设计暴雨强度（mm/min或l/s.ha），常用的设计重现期为2～5年。如果将设计标准提高到30～100年，有很多新的问题需要探索，尤其是对下游排涝设施的影响。

内涝防治工程。城市规划区范围内产生积水问题是一种自然现象，超过城市雨水管网排水能力的暴雨径流聚集在城市低洼地区，造成一定经济或财产损失，即产生内涝灾害。城市内涝灾害是一种发生在城市规划区范围内新的自然灾害，是改革开放以后经济发展带来的新问题，确定城市内涝防治标准、建设城市内涝防御工程是保护市民财产和保证城市快速、安全运行的重要前提。我国原有的城市规划设计理论不包含城市内涝灾害防治的内容，所以内涝防治工程规划建设是一种新的需求。为了科学构建城市内涝工程防灾体系，《室外排水设计规范（2014版）》列出了城市内涝综合防治标准，设计重现期范围在20～100年，远远高于城市雨水管网设计标准的2～5年。美国、日本、欧盟等国家均对内涝设计重现期做了明确规定。我国在此之前没有专门针对内涝防治的设计标准，《室外排水设计规范（2014版）》修订增加了控制地面积水方面的内容，并规定了内涝防治系统设计重现期和积水深度标准，用以规范和指导城市内涝防治工程的设计。

发达国家和地区均建有城市内涝防治系统，北美和澳大利亚等国称为大排水系统（major drainage system），主要包含雨水明渠、坡地、道路、深隧、内河河道和调蓄设施等。由于我国行政管理和专业分工与国外有一定的差异，排涝工程和防洪工程由水利部门负责，城市排水和城市内涝防治工程由建设部门负责。城市内涝防治工程包括行泄通道和调蓄设施，其中行泄通道由道路和大排水通道组成，将超过排水管网排水能力的地表径流排入下游水体。

城市区域内规划设计的道路除了保障交通运输的任务以外，还应承担排除雨水的任务，即：排除自身产生的暴雨径流、排除上游和周边区域产生的暴雨径流以及作为输送超标雨水的行泄通道。雨水口和检查井都设置在道路之上，源头区域产生的地表径流只能通过道路才能进入雨水管网，超标的暴雨径流一般都聚集在道路之上，只能通过科学合理地设计道路的坡度和断面才能及时排除。因此，道路设计方法的改进和创新是构建城市内涝防治工程体系的关键。

排涝工程。城市排涝工程是保证城市运行安全的工程设施，是城市雨水管网和城市内涝防治工程的下游排水通道，由河道和排涝泵站等工程设施组成，是保证城市雨水排水工程和城市内涝防治工程正常工作的重要工程设施。

城市排涝工程采用与暴雨强度相关的排涝模数进行设计，设计标准一般为设计重现期20年，设计依据一般为城市或区域的水文手册，主要由水利工程师负责设计。

排涝工程的设计水位超过城市雨水管网和城市内涝防治工程的下游设计水位，就会对城市雨水管网和城市内涝防治工程的排水造成顶托，影响排水能力。如果水位过高就会通过城市雨水管网和城市内涝防治工程设施倒灌进城市规划区范围以内，形成严重内涝灾害。

目前城市排涝工程的设计方法是从农田排涝实践发展而来，排水时间等设计参数还应该从城市的需求来考虑，模型技术的推广应用也应予以重视。

防洪工程。城市防洪工程是保障城市安全、保证城市免受洪水灾害的工程设施，由水库、河道和滞洪区组成。它是城市排水、防涝和排涝工程的下游排水通道，对城市内涝防治的作用非常重要。

城市防洪工程一般采用设计流量作为设计参数，设计标准一般为50年以上，设计流量通过对观测河流的洪峰流量进行数理统计的方法确定，设计水位是城市排水、防涝和排涝工程的重要设计参数。水位超过洪水设防标准以后，所有的排水设施，包括城市排水、防涝和排涝工程都会失效，将产生严重洪涝灾害。对此，应研究包括城市雨水排水工程在内的所有影响因素的水力模型，全面评估各种情况下城市的防灾能力。

城市水灾防灾工程体系各个组成部分的相互关系

源头控制工程、雨水排水管网工程（小排水系统）、内涝防治工程（大排水系统上游）、排涝工程（大排水系统下游）和防洪工程这5个单项工程共同分担防止内涝灾害发生的责任，5个单项工程缺一不可。目前，我国内涝灾害频发以及对内涝灾害认识混乱的根本原因是由于内涝防治工程缺失和整个系统的不完善。科学构建适合我国国情的城市水灾防灾工程体系，并建立各个组成部分的相互边界关系，对于提高城市防灾能力来说十分重要。

城市排水（雨水）防涝系统的规划建设涉及到城市防洪排涝、内涝防治、城市排水、低影响开发、雨水利用和合流制改造等多个研究领域，与水利工程、市政工程、市政道路工程和环境工程密切相关。目前，由于各个领域的交叉衔接等问题，造成很多概念混淆。为保证我国排水（雨水）防涝系统的规划建设工程实践沿着正确的方向发展，笔者认为应通过学习国外发达国家的先进经验，结合我国的实际技术经济条件，建设5个单元工程体系，依据中国国情建设城市水灾防御工程规划的体系架构。

内涝防治工程是城市内涝防灾的主体。城市排水（雨水）防涝系统包括城市洪水灾害的安全处置、城市内涝灾害的安全处置和城市排水安全。城市化发展过程中片面追求发展速度以及地上、地下不和谐的发展倾向，导致了近年来中国城市区域内涝灾害频发，这不仅严重影响城市居民的正常生活，也对城市的安全运行和城市的良性可持续发展构成了挑战。在我国，城市防洪由水利部门负责，经过几十年的建设已经形成比较完善的体系。城市内涝灾害防治和城市排水由城建部门负责，已经建成的城市排水管网只能排除小重现期条件下的降雨径流，能够应对高重现期条件下内涝灾害的防御体系几乎是空白。城市雨水排水标准普遍偏低，虽然已经制定了城市内涝防灾标准，但是缺乏相应的工程体系建设经验，同时预警机制不够健全、部门之间缺乏协调联动等，暴露出了城市内涝风险管理体系的不完善。

各个单项工程的责任。由源头控制工程、城市排水工程、城市内涝防治工程、排涝工程和城市防洪工程共同组成应对城市水灾的工程体系，应明确它们之间的边界条件，以便分清责任。

城市防洪工程的边界条件是保证城市的过境河流和水系不泛滥成灾，即：防止外洪威胁城市的安全，从流域层面保证河流行洪通道通畅，蓄滞洪区工作正常；从城市层面应保证城市安全，防止外部洪水泛滥进城。主要由地方政府的水利部门和国家水利部负责，国家和地方的防汛抗旱指挥部负责协调防汛、抢险和救灾事项。

城市排涝工程是城市防洪工程的重要组成部分，城市排涝工程的设计标准是保证排除城市涝水的设计水平，是城市区域降雨径流可能排入受纳水体的限制性条件。

城市排水工程的边界条件是保证在小重现期暴雨（一般地区2～5年）的条件下，城市区域不产生严重积水，不影响城市的正常运行。主要由地方政府的城建部门（或水务局）和住房与城乡建设部负责规划、建设、运营和管理。

城市内涝防治工程的边界条件是保证在大重现期暴雨（一般20～100年）的条件下（与城市内涝防治工程设计标准有关），城市区域不产生内涝灾害，不影响城市的正常运行。城市内涝防治工程的上游边界条件是城市排水工程，即超过城市排水管网排水能力的降雨产生的地表径流进入城市内涝防治工程，下游边界条件是城市防洪工程（排涝工程），即城市河流水系等所能够接纳的城市区域的降雨径流水量。因此，城市应建设排除或蓄存超过排水工程排水能力、小于内涝防治工程建设标准的暴雨径流的工程设施，保证在发生城市内涝防治工程建设标准以下的暴雨事件时不发生内涝灾害。笔者认为，该项工程应由地方政府的城建部门（或水务局）和住房与城乡建设部负责规划、建设、运营和管理。

源头控制工程、城市排水工程、城市内涝防治工程、排涝工程和城市防洪工程5个单元工程体系构成一个完整的应对城市区域洪、涝灾害的工程系统，它们相互联系、相互影响，是一个有机的整体，缺一不可。由于我国缺乏足够的经济实力，无法效仿香港将排水、防涝、防洪三套工程合为一套，按照防洪工程标准建设同时具有防洪、排水和城市内涝防治功能的排水工程。我国现有的排水工程建设标准偏低，也学不了英、美等国建设高标准的城市排水工程和城市防洪工程，辅助建设部分城市内涝防治工程设施的方式。我国可以参照澳大利亚建设三套工程体系的经验，结合我国具体实践，创新性地构架中国防治城市区域洪、涝灾害的工程系统，科学规划建设城市排水工程、城市内涝防治工程和城市防洪工程三套工程体系，即5个单元工程。

各个单项工程的相互关系。源头控制工程、雨水排水管网工程（小排水系统）、内涝防治工程（大排水系统上游）、排涝工程（大排水系统下游）和防洪工程这5个单项工程共同承担防止城市内涝灾害发生的责任，5个单项工程缺一不可。其中任何一个环节出现问题都会导致城市区域严重积水，并引发城市内涝灾害或城市下游发生洪水灾害。

城市附近的水利工程是城市排水工程的下游受纳水体，目前排水工程和水利工程的设计衔接关系是水利工程的设计水位，一旦水利工程的实际运行水位超过设计水位，城市区域内的雨水就无法顺利排入下游水体，就会产生由洪水引发的城市内涝灾害。在大暴雨期间城市区域产生的大量积水就相当于流域的滞洪区，对削减下游河道的洪峰流量有一定好处。如果不加评估就增加向河流排放的洪峰流量，就会产生由城市内涝导致的下游洪水灾害。

在规划设计城市雨水管网时，应根据规划用地地表情况确定径流系数，因为该径流系数决定了城市雨水管网的排水能力。如果在管网建成后改变了用地特性，增加了不透水地表的比例，就会出现由地表特性改变导致雨水排水管渠工程提前失效和实际排水标准变低的现象。

工程失效。当实际运行工况不能满足设计工况条件，如实际的暴雨超过了排水和防涝工程设计的能力，或者下游受纳水体水位超过了设计水位，都会导致排水（雨水）防涝工程失效。对此，应该建立评估方法和评估程序对城市产生内涝灾害的原因进行科学评估，分清责任，对城市内涝灾害造成的损失建立追责和问责机制。

规范标准的衔接问题

在源头控制工程、城市排水工程、城市内涝防治工程、排涝工程和城市防洪工程5个单元工程体系中，设计标准的表述方式不同，大体可以分为3类：源头控制工程采用降雨量；城市排水工程、城市内涝防治工程、排涝工程采用降雨强度，用重现期表示设计标准；城市防洪工程采用观测洪峰流量的重现期。源头控制工程只能计算出总调蓄水量，没有数理统计的重现期设计标准概念，也无法计算出设计流量，因此对于高重现期极端暴雨事件的应对能力应慎重对待。城市排水工程、城市内涝防治工程、排涝工程都采用降雨的重现期来确定设计标准，《室外排水设计规范（2014版）》已经推荐采用年最大值法采集暴雨样本资料，为协调3个工程的设计标准奠定了基础。如果采用相同的基础暴雨资料，应采用同样的资料整理方法，则在相同设计标准条件下，暴雨强度值应该是相同的。城市防洪工程的设计标准与其他工程的标准不同，没有对应关系。

采用年最大值法采集暴雨样本资料，设计工况条件下假设有充沛的前期降雨，因此源头控制工程设计调蓄水量对城市排水工程、城市内涝防治工程和排涝工程的影响很有限。

城市防洪工程、排涝工程与城市排水工程和城市内涝防治工程的设计标准衔接可以简单地处理成设计工况的水位衔接，将来可以采用流量演算的方法进行流量通行能力的衔接。

结论

为了科学构架城市排水防涝工程体系，结合我国国情和现行的规范标准体系，本文提出了5个单元工程体系架构的设想，并探讨了5个单元工程的组成、分担的任务、相互关系和设计标准衔接问题。

源头控制工程以调蓄降雨量为设计参数，无法与排水工程的设计暴雨强度相衔接。

城市排水工程、城市内涝防治工程和排涝工程都采用设计暴雨强度作为设计参数，并且采用相同的年最大值采样分析方法，设计标准和设计计算方法应进行协调，以保证系统的安全性和可靠性。

在总体框架下，应科学划分5个单项工程的任务和上下游边界条件，各个单项工程应完善其设计计算方法，并建立完善的监管体制，明确产生城市内涝的工程原因。

在5个单项工程中，除城市内涝防治工程是新的工程以外，其余4个单项工程都有比较完善的设计规范标准和技术方法，所以建立城市内涝防治工程的规范标准和技术方法体系是当前的重点和难点。