第1章　概论

1.1　雨洪灾害与绿色雨水控制工程

1.1.1　城市雨洪问题的严峻现状

近年来我国60%以上的城市曾发生过严重的雨洪内涝灾害，给社会和人民生活带来极大的影响，造成巨大的财产损失及安全危险。例如，2012年7月21日北京市及周边地区遭遇了60年来最强暴雨及洪涝灾害，强降雨一直持续近16个小时，全市平均降雨量170mm，城区平均降雨量215mm，为新中国成立以来最大一次降雨过程；房山、平谷和顺义平均降雨量均在200mm以上，降雨量在100mm以上的面积占全市总面积的86%以上。此次特大暴雨造成79人死亡，160.2万人受灾；受灾房屋倒塌10660间，直接经济损失达到116.4亿元。对水利、交通、电力造成的危害如下。

①水利设施受损严重，其中，防洪坝受损200km，农田水利设施损毁300处，小流域损毁700km2，堤防受损2000m，塘坝损毁20座，机井受损500眼。此外，暴雨损毁供水管线200km、污水设施60处、污水管线100km。

②城市交通瘫痪，城区95处道路因积水断路（图1-1）；航班大面积延误，首都机场国内进出港航班取消229班，延误246班，国际进出港取消14班、延误26班，造成近八万乘客滞留在首都机场；地铁机场线部分停运，6号线金台路工地发生路面塌陷；铁路交通受强降雨影响，造成北京铁路局管内京原线、丰沙线、S2线、京承线、京通线部分旅客列车晚点。

③电力通信设施遭到严重破坏，1条110kV电站水淹停运，25条10kV架空线路发生永久性故障，损毁电力设施450km及电信通信设施500km。

2010年5月7日广州市遭遇特大暴雨，全市平均降雨量107.7mm，市区平均降雨量128.45mm，中心城区和北部地区均超过特大暴雨标准，其中五山雨量站1小时最大雨量和3小时连续降雨量分别为99.1mm和199.5mm，超过广州市历史上1小时最大降雨量的2005年（90.5mm）和3小时最强降雨的1975年（141.5mm）。

该次特大暴雨影响了广州市越秀、海珠、荔湾、天河、白云、黄埔、花都和萝岗八个区，由于暴雨强度超出了城市排水能力引发洪涝次生灾害，造成6人死亡，全市经济损失约5.438亿元。全市102个镇（街）受水浸，109间房屋倒塌，25.68万亩农田受淹，受灾人口达到32166人。中心城区118处地段出现内涝水浸，其中44处水浸情况较为严重，多条主干道路积水超过2m，造成了局部交通堵塞（图1-2）。

2008年8月25日上海市遭遇强暴雨，全市最高的每小时降雨量超过117mm，达到上海徐家汇气象观测站130多年以来的最高纪录。此次暴雨发生在交通高峰时段，给地面交通带来严重影响，几乎已经瘫痪：①造成上海长途汽车班次（驶入和驶出）大面积延误，延误时间近两个小时；②上海地铁多条线路也因暴雨影响正常运营，6号线发生供电设备故障、2号线发生信号设备故障，由于正值下班晚高峰造成车站内乘客大量积压，换乘车站采取限流措施；③上海进出港航班出现不同程度的延误，出港航班延误30余班。

洪涝灾害是世界上大部分城市面临的重大安全问题。我国城市洪涝灾害发生的主要原因有：①受气候异常变化的影响，城市遭受设计年限外的特大暴雨袭击，例如50年一遇甚至百年一遇的特大暴雨；②城市雨水排放设施建设落后，缺乏城市内涝防治宏观规划，雨水系统设施建设标准低、管理和控制措施不完善；③在雨水系统规划设计和建设中，只强调排放或快速排放，未注意雨水渗透、储蓄、调节和利用。近年来，我国城市处于高速扩张期，在城市快速发展建设进程中，原来的农田、绿地、坑塘变成了街道、建筑和道路，使得城市区域内不透水面积大幅增加，改变了水环境的自然循环过程。当雨水落在未开发的土地上时，雨水大部分可下渗，形成的地表径流量较小。然而当雨水落在城市的屋顶、街道和停车场等非渗透性下垫面时，雨水渗透量很有限，大部分雨水形成地表径流，加重了排水和河道行洪负担，造成汛期地面积水和局部洪灾。在不重视雨水渗透、调蓄的情况下，必然导致城市雨洪径流量激增，而低标准雨水管渠系统根本无法承受大暴雨袭击，从而造成内涝问题的频频发生。城市繁华的街区和道路路面污染物较多，有的地方雨水管道与污水管道混接，有的地方忽视雨水管渠的维护清理，甚至雨水口成为街道清扫和污水倾倒的排污口，携带了大量垃圾、污泥、细菌、重金属及各种污染物的雨水成为城市水体的重要污染源。城市雨洪内涝问题也会威胁到现有公共基础设施的安全性，其高流动性会侵蚀和淹没城市街道，使得城市居民生活和社会正常秩序受到影响，严重时会形成巨大的洪涝灾害。

我国政府对频繁发生的城市内涝问题越来越重视，2013年国务院印发《关于加强城市基础设施建设的意见》，意见要求加强城市排水防涝防洪设施建设，解决城市积水内涝问题，用10年左右时间建成较完善的城市排水防涝、防洪工程体系。2014年住房和城乡建设部颁布《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》，该指南旨在指导城市化建设中推广和应用低影响开发模式，加强雨水径流源头渗透减量和污染控制，建设生态排水设施，缓解城市内涝。

面对日益严重的城市内涝和水资源短缺问题，我们需要转变传统的以快速排放为主要目的的雨水排水工程设计和管理观念，规划、设计和建设适应城市发展、洪涝控制、雨水资源化利用、城市水生态保护的绿色雨水控制工程。

1.1.2　绿色雨水控制工程的概念

传统的雨水排放工程一般既不考虑雨水径流在渗透、利用、排放和生态环境之间有机的联系，也与城市防洪系统设计存在不协调的问题。在实行雨污分流的排水体制下，雨水径流由雨水管道收集后，就近排入水体，设计追求雨水快捷排放，要求雨水管渠设计应适应汇水面积的径流排放。在雨污合流排水体制下，旱时污水流入污水厂，雨天时混合的雨污水溢流到城市河流，造成城市河流汛期型突发污染。在许多城市中，当污水点源排放得到有效控制后，含有大量污染物的暴雨径流成为城市水体的主要污染源，严重时会形成阶段性黑臭河道。

现代绿色雨水控制工程革新了雨水排水的观念，从单纯的雨水排放向雨洪管理控制、雨洪资源科学利用转变；从追求雨水快排转变为控制雨水慢排，从要求雨水管渠设计适应汇水面积径流，到控制汇水面积径流使其适应雨水管渠的排水能力。绿色雨水控制工程基于源头控制、传输汇流和末端控制三个方面，整合城市景观、水文、水循环、人类活动、资源利用、生态植物等多因素，构建以自然的绿色生态网络为基础的排水系统。通过充分利用自然条件并应用人工模拟自然生态方式，采取一系列技术措施，控制雨水径流量和雨水径流污染、减少洪涝灾害、科学地进行雨水资源化利用、保护城市水环境和促进城市健康水循环。城市绿色雨水控制工程的发展和建设会给城市生态化建设和水环境改善带来巨大效益。

（1）绿色雨水控制工程设计源头减排设施

通过渗透、滞留、调蓄等措施，削减暴雨峰值流量，延迟流量峰值时间，提高管网排水适应能力，有利于城市内涝的控制。

（2）绿色雨水控制工程注重雨水的排放和利用相结合

我国大部分城市为缺水性城市，雨水渗透可补充地下水。经过净化的雨水，既可减轻地表径流对城市水体的污染，还可作为城市景观水体、生活杂用水的补充水源，达到节约新鲜水源的目的。

（3）通过收集、渗透、净化等步骤，消减雨水污染物

将雨水进行净化与利用，补充地下水和地表水，维持自然的水循环系统，改善水环境，有利于维持城市水生态系统的平衡。