雨水收集与利用在海绵城市建设中的应用研究_开题报告

（一）课题的研究背景和意义

   随着城市生态文明建设的不但推进，加之近年来政府大力推进海绵城市建设，以低影响开发为指导的雨洪管理理念不断发展，为缓解城市雨水资源短缺和城市

内涝频发的问题提供了行之有效的理论指导。海绵城市建设与城市水王保持具有相似的生态服务效能，那就是海绵城市不仅打造低影响开发、维持场地开发前后水文特征不变的开发理念，更突出强调开发建设尽可能不破坏原有生态环境的重点，使水主保持充分结合城市雨洪管理的新理念，推动城市水主保持的生态建设。目前，水务主管部口己经把雨水集蓄利用技术措施审查作为房地产开发项目水±保持方案设计、水土保持监测和验收的重点审查内容。

    本文对建设项目中雨水集蓄利用技术进行探讨，总结每项技术的要点、适用条件、优缺点，全面推广雨水集蓄利用技术在工程建设项目中的发展与应用，具有一定的理论借鉴意义。

（二）课题的国内外研究进展

   20世纪90年代，低影响开发的概念首先出现于美国乔治王子郡，低影响开发模式主要是在各类项目的新建和改建过程中，从生物、生态的角度，从源头上采取生物调和、管控雨水径流。国内关于海绵城市理念研究从起源到目前大致分为概念初步形成、深入研究探索与实践相结合、对理念的认识进一步拓宽以及海绵城市地影响开发理念正式形成四个阶段。

    通过查阅文献可知，最早在2003年，《城市景观之路：与市长交流》一书中最早出现＂海绵＂的概念，用于比喻天然湿地系统、城市河流水系等缓解城市干旱与内涝灾害交替出现的矛盾问题的能力（俞孔坚、李迪华，2003）。

    随着我国城市发展与城市水生态环境问题之间的矛盾日益凹显，越来越多的专家、学者开始在通过理论和实践研究，探寻解决城市建设与生态环境保护可持续、协调发展问题的新出路。在此实践探索阶段，俞孔坚教授领导的团队获得了丰硕的研究成果，包括深圳市光明新区低影响开发雨水综合利用示范区的创建、海尔滨群为雨洪公园等（丁年等，2012）。该阶段的实践探索促进了我国城市雨洪管理理论的大范围深入研究和发展。

    不少研究人员对雨水收集与利用领域进行了深入地探索，努力寻求适合汇总过程是基本情况的理论和方法。董淑秋2011年第一次在理论研究中结合首钢工业区改造规划的实践明确提出了建构＂生态海绵城市＂的规划概念（董淑秋等，2012）。此外，还有许多相关行业人员和研巧学者也提出了海绵城市的建设思路，如现任常德市江北水系综合治理办公室项目协调员的刘波，在2011年十一届全国人大四次全会和2013年十二届全国人大一次会议期间，分别通过九三学社和湖南代表团罗祖亮向会议提交了共两份关于科学利用和管理城市水资源的提案和建议，均提到“建设海绵体城市”的建议；俞孔坚教授在2012年北京遭遇“7•21”特大暴雨灾害后，向北京市委书记写信，提出建立绿色海绵解决北京雨洪灾害的建议；国际著名水文气象专家林炳章教授在2013年10月于厦口召开的极端暴雨事件和防洪减灾国际学术研讨会上建议，向美国方面学习经验，建设一座“海绵城市”（莫林、俞孔坚，2012）。 

    2014年10月，住建部为贯彻习近平总书记讲话及中央城镇化工作会议精神，正式发布《海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统构建》。

    总体来看，在我国海绵城市低影响开发概念发展的历程当中，曾有多种理念名称叫法，包括绿色海绵、海绵体城市、生态海绵城市等，相关观点在转变传统市政排水理念、提倡利用自然为量排除项目区积水、通过生态途径处理城市水环境问题等方面进行了不同层次、不同深度的探讨研究，与海绵城市有着异曲同工的紧密联系，最终在国家政策层面确定了海绵城市概念的统一和完善。

    随着城市内涝发生日趋频繁，政府也将海绵城市建设作为城镇化进程中的一项重要工作。2013年12月12日习近平总书记在中央城镇化工作会议上正式提出了建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市构想；2014年11月2日住建部发布了《海绵城市建设技术指南－低影响开发雨水系统构建（试行）》，用以2014年底，中央财政划拨划拨专项经费支持多座城市申请海绵城市建设试点工作。2015年4月选定16座城市进行海绵城市试点建设。在国家的大力号召之下，超过130座城市确立了建设海绵型城市的具体实施方案。根据十三五规划和国务院办公厅颁发的《关于推进海绵城市建设的指导意见》，预计到2020年，20%的城市建成区将使年径流总量的70%就地消纳和利用。到2030年，到达到这一目标的区域占全国总城市建城区的比重超过80%。

    美国的雨洪利用观念发展经历了三个时期：雨水快排期、雨洪控制期和流域可持续性发展时期。二十世纪90年代初，美国开始发展LID低影响开发理念，重点是利用BMPs最优化管理。最初的最佳管理措施（BMPs）是由于农业生产施用大量化肥，农田灌概之后土壤水体下渗或沿着地表沟壑流动，为解决水污染问题而提出的后部应对措施（束方勇等，2016）。如今，BMPs己成为一种全方位、多功能的雨洪管理、利用体系，融多项功能于一身，包括外排水量精确调控和实时动态跟踪、雨洪资源高效利用决策咨询服务、水流污染物降解与监测。最佳管理措施的工程性BMPs主要包括雨水花园、人工湿地、植草沟等，目标是治理城市内親和面源污染问题，雨水径流处理、控制、利用、安全排除措施种类丰富。非工程性BMPs指通过立法、监管等管理措施将一些分散规模偏小的源头控制机制和设计技术，以实现对城市雨洪所产生径流和污染的控制，使扰动区域在施工活动结束之后保持或接近扰动之前近自然状态下的水文循环模式，从源头上对短时强降雨形成的径流进行干预。LID最早出自于美国的马里兰州。20世纪90年代，低影响开发化（LID）的概念首先出现在了乔治王子郡（杨林霞，2015）。低影响发展模式是在各类项目的新建和改建过程中，从生物、生态的角度，从源头上采取生物调和、管控雨水径流（车伍等，2013）。它注重从产流起源出发、小型的、不成规模的、分处不同功能位置的雨水处理技术，它的中也要义是降低人为生产建设活动对受到干扰的区域在水文循环、水文特性、水文动态方面的影响，水文量化指标主要包括一定时间内流过观测排水口的出水总量、最大排水流量及其出现的时刻等。为使人为施工扰动区域尽量达到开发前的自然水文循环状态，从下垫面产流源头开始，加上中途和末端控制，完成对汇流面汇集雨水径流和面源污染的减排与控制，一般采用独立的、小型的源头管控模式和技术措施，对城市暴雨进行科学有效的管理（车伍，2009年）。美国通LID的广泛推行，美国各州建立起真正意义上的海绵城市，回归自然的方式来应对由于人类工业活动而衍生出来的生态问题。

    英国一可持续排水系统（Sustainable Drainage Systems, SuDS）源于上世纪九十年代，在美国BMPs基础上，英国经过不断探索，最终开发出了崭新的城市排水措施系统。英国从愉悦人们内也的娱乐取向出发来对雨洪排导过程进行疏解，抓住水量和水质这两个关键点（车伍，2009）。SuDS建立起了完整的雨水减排－净化－利用模式，实现从源头到终端的全程控制。仿照自然条件下水流排放的整个路径，SuDS系统采用的方法包括：先蓄积雨水，在需水或缺水时缓慢释放；增加雨水自然下渗；拦截、降解径流中的污染物；设置多重障碍，减缓流速，使径流中携运的固体颗粒及杂质能沉淀在地表，化学污染物得到全面降解。

   澳大利亚提出了一种雨水源头控制的理念，从源头上对雨水进行收集控制，

减少直排式雨水系统造成雨水资源的浪费。水敏城市（WSUD：Water Sensitive Urban Desigan）是为了使投资建设活动对城市水文循环产生的消极作用最小化，从城市总体规划、局地控制性详细规划的层面进行统领全局性的评估、决策，并将人的感受作为一项重要因素来考虑（束方勇等，2016）。WSUD的原则：在城市开发中保护自然系统：保护水质；将雨水处理与景观相结合；降低雨水径流量和峰流量。

    日本这个国家的水资源相当稀缺，政府十分看重对于雨水的利用。有在农业方面雨水利用的成功案例，还有城市屋顶雨水收集回收等，取得了相当不错的效果，绝对称轉上是亚洲雨水利用的标杆。日本国内雨水利用的实践不计其数，有范围性的雨水利用设施，有个体住宅及大型的建筑众多公共场所，还有不同形式的雨水利用等等。利用的理论及技术在逐渐得到完善的同时，政府还通过立法呼吁整个社会加强利用雨水。已经达到了非常标淮化及规范化的利用工程，＂雨水渗透计划＂20世纪80年代初就被实行起来，开发并且应用了大量的透水铺装，雨水资源得到了极大的利用；透水铺装使得雨水外流率从51.8%下降到了5.4%心（杨文磊，2006）。1988年＂雨水渗透储存技术协会＂成立，对日本雨水利用带来了极大响应；1992年《第二代城市排水总体规划》颁布了，也是1992年，城市整体规划中必须纳入透水铺装、渗塘、雨水滲沟，新建或者改建的建筑渗透设施必不可少（王彦梅，2007）。日本东京都墨田区堪称雨水巧用的典范，雨水利用国际会议就在此召开；雨水利用原则1996年在东京都墨田区出版了，凡是新建的公共建筑雨水利用系统必不可少，公司跟个人有需要时，本市还帮助他们设计雨水收集利用系统等等。日本电视台、上智大学图书馆、和日本科技馆等一千多个场所设置了微型蓄水库，日本政府都会向他们提供费用补助。日本雨水利用主要有调蓄滲透、调蓄净化后利用及利用水体调蓄等方式。蓄水池设施很早就得到了应用（车伍，李俊奇，2006），地面下的储存水池把屋项的雨水进行汇聚，利用于日常灌概及冲洗道路。用于渗透的渗井、渗池已经应用得相当广泛，因为这类设施不仅方便而且不占面积，所以得到极大的推广。建筑屋顶也应用了雨水收集措施，收集的雨水可补给到洗车、冲厕、种植、消防上，某些经过处理净化后也可供给居民使用（刘延恺，2005）。

（三）课题研究存在的问题分析

    1、课题所涉及的资料较多，关于雨水收集与利用技术的研究较多且零散，尚未形成一套完整体系；

    2、课题的难点在于分析各种雨水收集与利用技术的优缺点与适用性。

（四）拟解决的实验方案

    1、继续加深对现有资料的归纳分析，在现有研究的雨水与收集利用技术基础上予以扩充完善，形成一套完整的雨水收集与利用体系；

    2、继续通过知网、万方、Kindle电子图书等数据库和图书库，搜集相关雨水收集与利用技术在实际工程的应用案例，在此基础上分析各种技术方案的优缺点、适用性，以扩充本研究体系中的具体内容。

二、^范文提纲

1 海绵城市与雨水收集利用现状

  1.1海绵城市概述

  1.2 雨水收集利用现状及存在的问题

2 雨水收集与利用在海绵城市建设中的应用措施

  2.1 雨水收集与利用体系的研究

  2.2 雨水收集与利用技术措施的研究

    2.2.1 雨水花园

    2.2.2 下沉式绿地

    2.2.3 生态屋顶

3 总结与展望

三、参考文献

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