1、本科毕业论文“海绵城市”理念对合肥内涝防治的应用研究姓名：叶亮专业班级：地质工程指导老师：刘理院系：土木工程学院岩土系提交日期：年月日安徽建筑大学土木工程学院摘要,.一：I城，内弗问题中发挥最根本的作用。第1章绪论水是生命之源，是万物生存的根本。然而，随着当今时代的开展和社会的进步，水资源短缺的问题也日益严峻。同时，由于人口的增长和城市化速度的加快,水资源的污染也越来越严重。据统计，全世界大约有66%的国家和地区处于缺水或极度缺水的境地，同时，有40%以上的河流和湖泊被污染。我国是世界上人口最多的国家，地域辽阔，拥有着位居世界第六位的河川及径流量。然而，我国水资源的人均占有量缺乏2300m3,
2、远远低于美国、俄罗斯、巴西等国，是世界上较为缺水的国家之一。我国水污染的问题也十分严峻。在2014年，国土资源部面向社会发布的数据说明，我国大约有近20%的城市集中式地下水的水源水质劣于IH类，水资源合理利用的状况也不容乐观。世界各国在面对水资源短缺的问题上，展开了多方面的探讨。雨水的收集、利用和应对洪涝灾害也逐渐为越来越多的国家所重视。我国要求在2014年编制完成雨水排水防涝规划和暴雨强度公式。人们逐渐意识到雨水在提高用水平安性和减少环境影响中，起到了较为重要的作用。从某种意义上讲，雨水的利用和收集，是让曾经单一排放的雨水“变废为宝”的重要措施。目前，雨水的收集和利用在世界多个国家起到了重要
3、的作用，产生了巨大的经济和社会效益。同时，对于环境的保护也做出了巨大的奉献。目前国外研究内涝治理的主流观点不再是尽快的将雨水收集、输送、排放的老做法，它更倾向于将雨水视为一种资源，综合性、系统性、可持续性的对雨水与城市建设、人们生活乃至生态环境进行整体性的管理，从源头上预防城市内涝灾害的发生，并优化城市环境，提升城市建设容量，增强城市抗风险能力。1.1 选题依据及意义随着城市的快速开展，城市雨洪灾害和资源短缺现象明显，这些问题同样也制约着我国城市开展。雨水管理是通过工程措施和非工程措施对雨水进行收集、过滤及再利用，并且已经形成了比较成熟的雨水管理体系，是解决我国城市生态问题的关键步骤。“海绵城
4、市”是结合国外雨水管理方面的经验和成果形成的我国雨水管理体系，是解决城市雨水问题；营造良好城市生态环境的重要途径。研究城市内涝防治课题的现实意义在于两方面：一是通过比较与实践分析，对合肥城市内涝的原因进行分析，根据“海绵城市”理念因地制宜采取相应的治理措施，提出可行的改造建议，为城市内涝问题提供有效可靠的理论和技术；另一方面，讨论国内外及有关城市的雨水管理规划，有利于城市新旧城区排水管网的改良和设计规划，以减少城市内涝的发生。1.2 海绵城市的理念及国内外的研究现状1.2.1 海绵城市的理念海绵城市(SPongeeity),从海绵的水分特性上，可以简单的理解为：城市可以像海绵一样，让雨水在城市
5、的利用与迁移过程中，更加的“便利”。更近一步的理解，可以认为，在降雨的过程中，雨水可以通过吸收、调蓄、下渗及处理净化等方式积累起来，等待需要时再将存蓄的水“释放”出来，用以灌溉、冲洗路面、补充景观水体和地下水等；从海绵的力学特性上，可以认为，城市能够像海绵一样压缩、回弹和恢复，能够很好的应对自然灾害、环境变化，从而最大限度的防洪减灾。城市的“海绵体”不仅包括小区建筑物的屋顶、植草沟、园林绿化、透水铺装等相配套的设施，同时也包含了城市的各种水系，如江、河、人工景观湖等。图1-1海绵城市的理念传统的城市，未考虑雨水的可持续开发与利用，重点强调了“排”的概念。传统城市只是利用雨水口、雨水管道和管渠、
6、雨水泵站等设施对雨水进行收集和快速排出。随着城市化的不断开展，道路不透水路面的增多，盲目的开发使得雨水无法及时的下渗和利用，造成了城市内涝和径流污染的频繁发生。海绵城市，可以有效的解决城市内涝问题，对于维持开发前后的水文特征，保持生态平衡，促进人与自然和谐开展也具有重要的意义。下面列表比较传统城市与海绵城市的特点：表I-I传统城市与海绵城市的比较传统城市海绵城市改造大自然顺应大自然重点为土地的利用强调人与自然的和谐碳超标排放低碳减排原有生态被改变原有生态的保持粗放式开展低影响开发减轻雾霾地表径流不变雾霾加重地表径流增大1.2.2 国外海绵城市的开展进程雨水产生的洪涝灾害和径流污染等造成的经济损
7、失、环境污染和人员伤害是十分巨大的。20世纪60年代以来，很多兴旺国家越来越重视城市雨洪的控制，并进行了大量的科学研究。同时出台了一系列可行的政策，更为有效的将雨水收集、利用起来，重视人与自然的和谐相处。美国环保局(EnvironmentProtectionAgency)于20世纪70年代提出了BMP(最正确管理模式)的概念，并对其进行了多方面的完善。重点利用雨水，解决水质与水量的问题，强调生态平衡及社会的和谐开展。目前，BMP措施已经在德国、南非、新西兰等国家和地区广泛的应用，并产生了不错的效果。基于BMP措施，美国的暴雨研究专家又着手进行了景观控制的微观探讨,提出了低影响开发(1.ID1.
8、owImpactDeve1.opment)的观点。同时，澳大利亚的水敏感性城市设计(WSUDWaterSensitiveUrbanDeve1.opment)日本的管理政策、英国的可持续排水系统(SUDSSustainab1.eUrbanDrainageSystems)等在本国及其他兴旺国家的雨洪控制管理、水资源利用与保护方面也起到了不错的效果。海绵城市的成功范例层出不穷，例如：美国波特兰的绿色街道、日本东京新宿区的雨洪调蓄设施、德国的波茨坦广场雨水收集和英国的世纪穹顶等等。(1)美国的最正确管理模式(BMPBestManagementPractices)概要1972年，BMP被用于美国非点源污
9、染的控制，第一次进入了人们的视线。20世纪80年代，为促进BMP管理模式更有利的实施，美国又制定了相应的法律、法规。20世纪90年代，BMP模式被进一步的完善，并全面应用到美国社会。随着城市的开展，人口的急剧增加，可用地面积的逐渐减少，目前美国已经开发了新一代的BMP模式，重点强调绿色生态技术与非工程管理方法的结合。绿色生态技术包括雨水湿地、生物滞留设施、雨水塘、修建沉淀池等。非工程方法包括清扫路面和城市环境管理等。BMP强调采取一个或多个措施，来解决该地区的生态、水质和水量等问题，同时它通过一系列标准的制定来保护受纳水体、实现地下水的回灌。BMP以控制雨水洪峰流量与洪涝灾害为目标，重点去除悬
10、浮物、沉淀物等污染物并集中关注小降雨事件。美国国家环境保护局制定了大量的措施和相应的法规来促进BMP的应用与实施，以物理、化学及生物的标准来保证BMP措施的实施效果。许多州也提出了适合自己BMP指南，如费城要求设计重现期至少为1年；纽约州制定了与雨水相关的管理手册，提供了相关技术标准与实例；首都华盛顿要求尽最大的可能性利用BMP技术，实现洪涝与洪峰控制。低影响开发(1.ID1.owImpactDeve1.opment)概要20世纪90年代，美国乔治圣马里兰州王子郡的雨洪管理专家们首次提出了1.ID理念。随后，1.ID理念由之前的小规模措施开展成为更为全面的综合性措施,并逐渐被美国的各大州所利用
11、如今，1.1.D理念已被日本、瑞典、新西兰、加拿大等多个兴旺国家所接受和应用。1.1.D强调了利用小型(5英亩或更小)、外乡化、低本钱的雨水控制措施并且结合城市景观功能，来模拟自然水文循环，减少径流污染。同时，IJD注重公民的积极参与，将原有的排水方式进行改良，修养水源。采用绿色屋顶、植草沟、雨水塘、雨水湿地、透水铺装等，可以节省投资、减小径流污染，具有很高的经济效益和环境效益。1.1.D技术在处理场地径流的过程中，需结合多种控制技术，包括渗透、过滤、径流输送技术，径流调储、保护性技术及低影响景观等六种措施。(3)可持续排水系统(SUDSSustainab1.eUrbanDrainageSy
12、stems)概要20世纪70年代，英国针对当时排水体制造成的洪涝灾害及径流污染问题，首次提出了SUDS的理念。SUDS强调了人与自然的可持续开展，在综合设计中重点将水量、水质及景观娱乐紧密结合在一起，使得整个地域的水文系统得到优化。SUDS与传统的城市排水方式不同，采取过滤式沉淀池、渗透铺装等措施削减洪峰流量，提高径流水质。它既可以应用在城市老区的优化改造中，也可以应用在新建城区的雨水利用工程中，使更多的雨水下渗，补充地下水源。同时，与绿色景观的结合，也为野生动物提供了良好的栖息地。SUDS与1.ID、BMP相似,均遵从预防控制、源头控制、场地控制及区域控制。首先，在住宅小区、社区等源头处，采
13、用绿色屋顶、透水铺装等方法对径流和污染进行控制；其次，在整个链带上，利用渗水坑、调蓄池、雨水塘等对径流进行削减、滞留及收集控制；最终，将雨水利用或排入雨水管道。目前，西欧多个国家，均开发出适合本国国情的SUDS可持续开展战略，并广泛应用在城市施工、设计及运行的各个方面。(4)水敏感性城市设计(WSUDWaterSensitiveUrbanDeve1.opment)概要水敏感性城市设计WSUD起源于澳大利亚，目的为保护澳大利亚的城市水生态系统及供水平安，是其对传统开发方式的改良。WSUD致力于保护自然环境，确保地表、地下水的水质平安，减少污水的排放，以提高居民的生活质量。WSUD利用可持续开展的
14、先进理念，克服了城市开发对水文循环及生态系统的负面影响，对城市进行了科学的规划及设计。与其他的管理体系不同，WSUD系统不仅仅指对雨水的管理，而是将雨水、饮用水、污水管理等水文循环结合在一起，作为一个整体进行综合管理。整个循环间相互影响、相互协调，渗透到城市开发的各个环节中。其中，雨水管理是其中必不可少的一个环节，是城市水循环的关键。澳大利亚通过大量的法律法规来确保WSUD系统的实施和运行，取得了瞩目的效果。(5)低影响城市设计和开发(1.IUDD1.owImpactUrbanDesignandDeve1.opment)概要1.IUDD是1.ID及WSUD综合开展而形成的新的理念。它不仅强调了
15、城市的合理开发利用，同时也适用于城市周边及农村的规划、设计开发。1.IUDD对于水质、水量、生物多样性及土地利用等进行了综合考虑，减少了环境污染，促进良好的循环。1.2.3 国内海绵城市的开展进程近几年来，城市内涝和径流污染问题越来越严重。究其原因，大致可归为以下几个方面：我国城市化进程过快，城市排水仅强调“排”字，而未考虑可持续的资源利用；城市雨水排放设施仍为传统的雨水口、雨水管道管渠及雨水泵站等“灰色”根底设施，并未考虑水文循环的自然规律；雨水径流中，携带了大量的污染物，如无机化合物、氮、磷及防冻剂等。针对这几方面的原因，我国从经济、社会和环境效益出发，制定了多方面的政策及措施。2002年
16、我国发布了健康住宅建设设计要点。要点强调，在建筑小区的雨水收集和利用的过程中，应结合当地自然地理情况，因地制宜。透水铺装应应用在道路的次干道或人行道上，以到达削减洪峰流量，渗透雨水，保持水土的作用。2005年，中国建筑设计研究院开始对住宅小区的雨水利用进行了多方面的研究。2006年6月，我国公布了绿色建筑评价标准(GB/T50378-2006),标准对卫生洁具的用水量、冲厕、浇洒道路的水量水质等均作了明确的要求。同时，标准对于节能环保，注重资源的可持续利用方面作出了规定，为海绵城市理念的提出做了铺垫。2007年4月，建设部发布了建筑与小区雨水利用工程技术标准(GB50400-2006)o它是
17、我国第一部关于建筑小区雨水收集利用的设计标准。标准重点对雨水的水量、水质，雨水系统的选型、收集利用方式及土壤入渗等各个方面进行了规定，提出了初步的解决方法，为从事给排水相关专业的设计人员提供了新的思路。“十二五”规划中提出，至2015年，城乡饮用水平安及水质保护得到显著提高。同时，强调了低碳、环保的理念，重视雨水的管理控制及技术措施。十八大中，强调将生态文明列入首位，与政治、经济、文化及社会建设共同作用，促进国家的开展。习总书记在2013年中央城镇化工作会议中，也明确指出，太多的水泥地占用了可以保持水土的林地、草地、池塘及湖泊，破坏了正常的水文循环，致使暴雨来袭时，雨水只能从管道排出，无法收集
18、利用、补充地下水。假设想解决城市缺水问题，顺应水文循环的自然规律，一种重要的方式就是将雨水“留”下来。充分利用大自然的力量，建设能够自然存蓄、净化的“海绵城市”。2013年,国务院发布通知，要求在2014年底，制定详尽的城市排水防涝的设计规划，将治理城市内涝列入政绩考核，争取用10年的时间形成完善的雨水排涝体系。2014年5月，中国气象局和住房城乡建设部共同发布了城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导那么：指导各地建立雨水监测站点，收集并分析雨水的暴雨强度数据；协助当地气象部门确定降雨的时空分布特征，分析其降雨类型并研制、开发相应的暴雨强度公式推求的软件；确保雨水监测站点的周边环境不受干
19、扰，以提供准确的实时数据。2014年10月，住房城乡建设部编制了海绵城市建设技术指南一一低影响开发雨水系统构建（试行），重点介绍了海绵城市的可行性实施方案，为相关人员提供了新的视角，对指导新建、改扩建工程的设计、施工及维护运行具有重要的意义。自此，全国各地纷纷响应，北京、上海、宁波等地已进行试点。同时,陕西西咸新区的泮西新城作为首个试点地区，对于引领西部地区水资源的利用，促进水环境状况的改善具有重大意义。2014年12月，水利部、建设部等三部委提出了建设海绵城市试点城市的通知。2015年1月，开展了海绵城市试点的申报工作。1.3 合肥市现状改革开放以来，合肥市得到了迅速的开展，随着城市规模的扩
20、大和社会经济的开展。近十年来，内涝已成为合肥抚慰不平的一处伤痛。年复一年的受灾、治理；再受灾、再治理，循环往复却收效甚微，几乎每年都要发生“水漫金山”之事。严重的积水不仅影响了居民正常的生活和出行，更给这座城市造成了巨大的损失。由于近来年“海绵城市”的兴起，合肥市开始大规模的实践探索。合肥市排水设施建设历史如下:1964年，随着合肥东部工业区的兴建、开展，华东市政工程设计院编制了合肥市东区排水规划，确定了合肥市的排水体制，即：老城区为截流式合流制，其余地区为分流制。1996年，根据合肥市城市总体规划（19952010年），合肥市政设计院编制了合肥市排水规划（19962010年）。2002年起，
21、合肥市市政设计院编制了合肥市排水规划（修编）纲要20022005年，安徽省水利水电勘测设计院编制完成了合肥市城市防洪规划中间成果（近期2010年、远期2020年）和合肥市城市治涝规划。1984年以来，合肥市兴建了一批防洪排涝工程，主城区总体防洪能力根本上到达了100年一遇的防洪标准。合肥市现有d3（X）d2（XX）雨水和合流制的排水管道及盖板涵约800km,市区排水管网根本完善。根据城市排水办2010年统计资料显示，合肥市排水管渠覆盖率已到达98%,老城区排水管渠的设计重现期为0.5/年，重点区域的设计重现期为1年,新城区为1.5年，现行的城市排水规划为2007年编制，规划完成率为98%,主要
22、管理部门为市规划局、市城乡建委，分别管理城市规划及建设维护工作。1.4 问题的提出与分析依据“海绵城市”理念国内外的理论和实践探索现状，本论文重点研究的问题是：合肥的内涝成因是什么；再比照国内外“海绵城市”成功案例分析其优点，如何适宜性的运用到合肥内涝防治的问题上，提出对合肥内涝防治问题有针对性的建议。研究和总结合肥城市内涝的成因；实际探讨西安城市针对于内涝问题防治所采取的优势措施，提出适用于合肥内涝防治的合理建议。1.5 论文完成的工作量表1-2工作量表序号工作内容工作量1234567第2章合肥概况据近年统计的数据，合肥市建成区（不包括巢湖）面积300km2,城区总人口为508万人，中心城区
23、人口300万，老城区人口密度在2.83.3万/kn?左右，城市扩张迅速，人口密度也在不断增加，水资源紧缺、环境污染、生态破坏等问题也不断加剧，尤其是每年夏季内涝灾害尤其严重，下而将从该市的地形地貌、气候特征和河流水系三个方面介绍，从而对合肥市自然环境和条件有所了解，便于分析合肥市内涝的成因和提出合理的治理措施。2.1 地形地貌合肥市地处中国东部，位于安徽省中部，江淮之间，巢湖西北岸。地理坐标为东径116o40r-117o52,北纬313032。37图2-1合肥位置分布图如图2-1所示，合肥市境域东与滁州市、马鞍山市交界，西与六安市接连，南濒巢湖和杭埠河与芜湖市相连，北与淮南市毗邻。合肥市辖瑶海
24、庐阳、蜀山、包河4区和肥东、肥西、长丰3县，并赋予合肥高新技术产业开发区、合肥经济技术开发区、合肥新站综合试验区市级管理权限（下列图2-2所示）。市区地形大局部为岗冲起状的丘陵，城市建成区高程（吴淞高程系，下同）为1245m,沿河地洼地高程1012m。每逢汛期河水上涨到一定高度时，市区内积水全靠机泵排入河道。图2-2合肥市城区区划图2.2 气候合肥地区属季风亚热带半湿润气候，四季清楚，气候温和，无霜期长。多年平均降雨量：1OOOmm左右,夏季年均降雨量为411.6mm,占全年降雨量的41.6%,年平均气温：15.7C,年平均绝对湿度：15.8mb,年平均相对湿度：76%,历年极端最低气温：-
25、20.6C,历年极端最高温度：41,年最大降雨量：1498mm,年最小降雨量：529mm,常年主导风向：东风偏东南，夏季主导风向：东南风、南风。合肥市年降雨量的季节分配不均，一般夏季最多从降雨强度来看，合肥市在1999年之前中雨的出现频率占全年降水日的17.1%,大雨到暴雨占8%,随着全球气候的变化，合肥出现极端天气的频率也在逐渐增加。合肥市降雨量年际变化大，各年的降雨量不稳定，容易发生洪涝灾害。2.3 水系合肥市区有“一湖、两库、三河”，其中，“一湖”是指巢湖，它是都市区中最大的水体生态空间；“两库”是指董铺、大房郢水库，它们是最贴近市区中心的蓝色生态空间；“三河”是指贯穿于都市区的三条主要
26、的河流，即南洲河、上派河、店埠河；“四区”是指分别楔入都市区城镇空间的四大片生态景观绿地。通过都市区的生态空间组织，使得合肥市原有的翠绿绕城、田园入锲的形态特征得到保持和延续。从合肥水利志上查询，南观河古称施水,源于江淮分水岭大潜山余脉长岗（地面高程72米）南麓。东南向流，至夏大郢进入董铺水库，于大杨店南出库后，穿亳州路桥，经合肥市区左纳四里河、板桥河来水，穿屯溪路桥至和尚口左纳二十埠河来水，至三汉河左纳店埠河来水，折西南流，于施口注入巢湖，全长70公里。而且合肥市域因江淮分水岭自西南向东北横贯，天然分属长江和淮河两大流域。图231988年合肥市中心城区水系图2-4目前合肥市区水系图2-3和图
27、2-4分别是1988年与目前合肥市区水系，从这两幅图比照可知,合肥市区水系随着城市建设大量减少，如板桥河，长乐河等。2.4 区域地质1.）构造在地质构造上，合肥地区属于下扬子海槽和淮阳古陆边缘地带。震旦纪前，该地为烟波浩淼的海浸区，吕梁造山运动，产生了淮阳高地与古大别山。白垩纪的燕山运动，江淮间出现皱褶，形成了江淮丘陵。第四纪的喜马拉雅运动，地壳升降、断裂、曲折，出现西东走向的江淮分水岭，形成江淮分水格局。合肥地区断层较为发育，除郊庐（山东省郑城至安徽省庐江）深断裂通过其东部外，境内尚有纵横九道断层。从北向南依次为：孤堆至七里塘断层、瓦埠湖至护城岗断层、年家岗至吴山庙断层、朱巷至双墩断层、肥中
28、断层、蜀山断层、桥头集至东关断层、巢湖断层和六安断层（亦称肥西一韩摆渡断层）。（二）地层合肥市地区地层，除局部地区为太古界、元古界和古生界地层外，大局部为中生界地层。肥东部庐断裂带以东低山残丘区，为古淮阳地质延伸局部，有太古界片麻岩、元古界震旦纪前磷片岩和震旦纪变岩裸露。断裂带以西以垩纪地质为主，堆积约四千余米厚中生界地层。长丰北部属舜耕山脉地质，为古生界寒武纪、奥陶纪地层。岩持以灰岩和沉积岩为主，太古界片麻岩、元古界震旦纪石英砂岩、页岩、白云岩亦有出露。中南部及合肥市城郊多为白垩纪地层。肥西县境内，大局部为大别山沉降地层（又称中生代合肥凹陷地层），除坊虎山南麓呈东西向狭窄地带有少数前震旦纪变
29、质岩裸露外，其余皆为中生界侏罗纪陆相地层，地下分布着红砂岩、砾岩及大别山杂岩。全市境域内地层上部，广为第四纪松散沉积物覆盖，其厚度，据钻探资料：肥东八斗9m、护城岗29m、梁园33m、路口集38m、店埠44m、撮镇63m,郑庐断裂附近分别为103m和144m以上。郊区从西北向东南由薄变厚，在IO-100m之间。肥西县境内大柏店一上派一一柿树岗一洪桥一线以西厚度在Iom以内，五十小庙一花岗一桃溪以东厚度在20m以上，再东达40m。岩性以粉砂、粘土为主。巢湖北岸平原，为近代冲积型地层，堆积着数十米厚的内陆湖泊沉积物。2.5 土壤和植被（一）土壤合肥地区土壤以黄棕壤、水稻土两类为主要土壤，约占全部土
30、壤的85%。其余为石灰岩）土、紫色土和砂黑土。土壤计为5个土类，12个亚类，103个土种。黄棕土壤普及全境，成土母系下蜀黄土。该土壤土层较厚，质地粘重，阻水、阻气，在30Cm深以上形成滞水层，水分难以向下渗透。降雨时上层滞水，即从地面流失，雨过天晴，土壤很快又变干，出现龟裂。适耕期短，肥力低，理化性关也差。此土壤俗称黄泥或“黄泥板子”。农民形容为“下雨流不歇，晴天大开裂”，还有“雨天一包脓，晴天一块铜”之说。水稻土呈黄白色或青灰色，下部有细砂层、砾石层，其成土母质为下蜀黄第四纪堆积物。原成土母质，经过人类长期耕作水稻后，逐渐发育形成一种特殊类型的耕作土壤。该土主要分布于巢湖沿岸低洼坪区及中部波
31、状丘陵旁中间。该土壤在上旁地肥力较差，下旁地及十阶地平坦地带，肥力较高，低洼地带，土性冷，团粒结构差，系石灰岩风化物，属自然土壤。市境内东部和西南低山残丘及舜耕山南麓，零性分布着紫色土和砂黑土。紫色土质地较轻，结构疏松，含有砂粘、砾石，成土母质为大别山红砂岩，含水性差，有机质贫乏。砂黑土（又称黑土）成土母质为黄泛沉积物，上部为黑土层，下部为砂石土层，故又名砂石黑土。黑土层一般厚度30厘米，颜色浅灰或暗灰，质地多属粘壤，无石灰反映，中性偏酸，有机质含量低；砂石层局部出现在70厘米左右浅土层，多数在两米以下深土层。砂黑土土壤组合变化，按地形从上到下划分为黄土、灰白土、黑粘土三个亚类。三亚类土都是质
32、地粘重，性冷，耐旱，易涝渍，是水、肥、气、热很不协调的一种土壤。此类土壤亦是适耕期短，耕作阻力大，难以耕种。全市境域内土壤酸碱度适中，一般中性偏酸，较适宜各种作物生长。（二）植被合肥市境内土地，大面积已开垦为农田，植被覆盖主要是农作物，林木甚少。建国前，山峦多为荒山秃岭，自然景观极差，水土流失严重；波状丘陵地带无成片林，只是村屯宅旁有少量林木。灰色和黄褐色，是旧合肥城乡的两大主色块。建国后，经过30多年的人工植树造林，森林覆盖率逐步在扩大。现全市陆地垦植指数为52.3%,其中农作物覆盖占垦植数92.9%,森林占垦植数7.1%。农作物方面，以稻、麦、菽类为主，其次为薯类、玉黍、棉、油料、瓜蔬等。
33、历史上合肥地区农耕制度多为一年一熟，即以一季中稻为主。建国后，耕作制度有所改变，麦稻轮作，一年两熟。南部低洼珏贩区，1964年以来，推广油菜或紫云英和双季稻轮作，实行一年三熟耕作制。第3章合肥内涝成因分析城市内涝是指由于强降水或连续性降水超过城市排水能力致使城市内产生积水灾害的现象。据住房和城乡建设部2010年对351个城市进行的专项调研结果显示，20082010年间，全国62%的城市发生过城市内涝，其中内涝灾害超过3次以上的城市有137个，2011年往后的情况就更是严重了，可见，城市内涝已成为当今我国城市的通病。当然，合肥也不例外，究其原因，一是自然因素的影响，主要有气候和地形地势；二是人为
34、因素，主要有竖向设计不合理、城市透水面积减少、城市水系的退化、排水系统不完善四个方面因素。3.1 自然因素3.1.1 气候因素集中的区间暴雨是导致内涝的直接因素。一是由于受季风影响，合肥市年降雨量的季节分配不均，一般夏季最多。夏季年均降雨量为411.6mm,占全年降雨量的41.6%。合肥市降雨量年际变化大，各年的降雨量不稳定，容易发生洪涝灾害。从降雨强度来看，合肥市在1999年之前中雨的出现频率占全年降水日的17.1%,大雨到暴雨占8%,随着全球气候的变化，合肥出现极端天气的频率也在逐渐增加；二是近年来，随着合肥城市化快速开展，“雨岛效应”被广泛提及，即城市的高密度生活导致了城市热量排放超常增
35、加，使城市上空形成热气流，热气流越积越厚，最终导致降水形成。合肥强降雨天气在夏季汛期表达的尤为明显，易形成大面积积水甚至区域内涝。合肥夏季最长，天气炎热，近几年来每到59月份降雨集中，降水强度大。正常情况下，短时间内每小时3040mm甚至更高一点的降水，合肥的排水系统一般都能承受，因为水能通过排水管道排掉。但是下雨不是按照人的标准，一个小时就下30mm,因此一旦降雨集中超过防涝的标准值，就会造成内涝。3.1.2 地形地势合肥地势西北高东南低，由于地形的限制，形成了城市内很多低洼地区，周围地势较，如果周围建造居民房或是工厂，那么非常容易积水发生内涝，而且这些地区容易积水、积攒泥沙，易造成雨水口堵
36、塞。城市建成区高程（吴淞高程系，下同）为1245m,沿河地洼地高程1012m,即使在建设过程中也不同程度地填土加高，然而还是明显低于周边地区。3.2 人为因素竖向设计不合理我们的城市在建设过程中不可防止的会留下很多地势较低的地方，城市道路竖向与城市排水排涝也有紧密关系。有时是在建设时有意识地降低高程，为了控制总高，就把下面的道路做得低一点，桥下道路地势低洼，造成周边雨水流入。例如一环路下穿桥、二环路下穿桥等比方立交桥和过街的地下通道，如图片3-1所示，地势比较低，每到降雨天气雨水都会往地势低处流淌，低洼处地面标上下于汛期城市泄洪河道的洪水位，以致汛期低洼处地面雨水无法靠重力排至城市泄洪河道。还
37、有天然的水塘、沼泽地，地势低降雨时可以蓄水，而由于城市建设大局部被填埋，以致几乎所有雨水都由排水管道排泄。照片3-1东一环下穿通道成瀑布因此，城市低洼地区在暴雨袭来时，不可防止地首先成为一片汪洋，即使用机械强制排水，但收效甚微，因为你这边排，那边又有源源不断的水涌进来，而且要把地势低的水排到更低的地方，其排放距离必然很长，这又增加了难度。如果该低洼地范围较大的话，必然成为城市内涝的严重区域，退水的时间将更长。城市透水面积下降自然土地具有渗透、吸纳、修养水分的功能，而城市内部以建筑屋顶和硬质铺地为主。有关试验说明，地面硬化之前正常降雨形成的地面径流量与雨水入渗量之比约为2:8,地面硬化后二者比例
38、变为8:2地面硬化干扰了自然界水文循环,导致大量雨水流失,交通路而频繁积水，影响正常生活，雨洪峰值变大加重排水系统负荷，土壤含水量减少，热岛效应及地下水位下降现象加剧等。合肥现在正处在城市化的顶峰期，人口和财富不断向城市集中，城市人口的高度集中也是城市内涝不可无视的一个因素。研究说明，城市的开发强度或人口密度与地面的渗透能力存在正比关系，人口密度越大，城市不透水地面适应功能开展要求被迫增多，如图3-2所示，城市的整体渗透能力就会变小，城市就容易发生内涝灾害。图3-2不渗透路面的比例与城币人口密度的关系由于城市化导致原来的绿地被大面积的水泥地、柏油路、硬质铺装所取代地的压实硬化，不透水地面剧增，
39、这些硬化路面削弱了土壤原本较强的渗水能力，使本来“会呼吸的地面”变得无法渗水。从而使原本的平衡系统被打乱，雨水在地表的汇流时间变短，汇流总量和峰流量大幅度增加，却仅能依靠城市排水系统进行处理。城市水系的退化城市水系是城市复合生态系统的重要组成局部，它发挥着多种重要的生态功能。在防涝方面它能够起着调蓄雨水、排水泄洪的重要作用，都说城市河流、沟渠是城市的“血脉”，自古合肥具有庐州“水城”的美誉，俗语说“天生的重庆,铁打的古庐州”，合肥属于盆地，何以堪称“铁打”，主要讲的就是古庐州水网密布，城内河流沟渠交织，水系四通八达，张辽力战逍遥津便是有名的水上战役。事实也说明，历史上合肥城内出现内涝的几率很小
40、然而时过境迁，鸟瞰现在的合肥，星星点点的水系再也无法形成如网般的景致，只有是城市硬化基底的点缀。在现代城市大建设中，为了扩大用地而填河、填湖，致使城市水体面积锐减，或是城市垃圾污染河流水质、侵占河床等，使河流和湿地的蓄水渗水作用丧失，逐渐失去自然消化雨水的功能，大大丧失了雨水滞蓄的能力。暴雨来临，造成地表径流量大大增加，给地表排水造成很大压力，使得极易形成道路积水与区域性内涝，甚至造成河道的过度冲刷，增加城市内涝风险。其次由于权属问题，省了拆迁的本钱，故而沟渠、水塘被当作一大块“肥肉”，在城市建设时往往被填平。例如交通饭店建成后把板桥河的分洪道给填了起来，一下子让暴雨难以分洪,形成习惯性内涝
41、还有金大塘被填建了金大塘菜市场等。传统的排水方式不利于水系生态系统的保护。以河道整治为例，合肥在花巨资新建或整治河道，把治理的对象仅仅瞄准河道本身。采用的治理方式往往是工程措施，如对河道裁弯取直、对两岸和河底进行水泥护衬，改造后的河道虽然比以前美观，但水系失去了其亲水性，疏远了人与水之间的联系；并且导致水系与周边生态环境的分割和水生生物生存空间的破坏，大量物种无法生存，自然环境不再可持续。根据相关研究，城市内水渠衬砌后，岸边的生物种类将减少70%以上,而水生物也只相当于原来的一半，河道整治还使水体自净能力减弱，其结果不仅没有彻底治理水体污染和改善河道的生态环境，反而可能使环境进一步恶化。图3
42、3南犹河水体污染图图3-4被污染的塘西河目前合肥市域主城区范围内河流有8处，包括二里河、南洲河、十五里河、四里河、板桥河、二十里埠河、塘西河和史家河，而其中二里河已成为地下沟渠,十五里河、塘西河淤塞严重，如照片33所示。二十埠河、四里河河床被侵占，板桥河也被防洪墙高高竖起，上游也遭受企业的污染造成河道的淤塞，其排涝的能力几乎可以忽略不计。史家河污染严重，臭气熏天，河道阻塞不能行洪。南观河堤岸硬化，虽行洪能力大大提高，但污染也较为严重，如照片3-4所示。3.2.4排水系统的不完善(1)城市排水标准偏低目前，在全球气候变化、降雨规律发生改变的情况下，我国反映城市尺度范围降雨特征、用于计算雨量和设
43、计排水管道的“暴雨公式”没有及时修订更新。同时,在设计方法上,我国大局部城市仍沿用20世纪50年代前苏联的设计理论,在模拟仿真、计算精度和适用性等方面，明显落后于兴旺国家普遍采用的计算机模拟仿真技术。当前，城市一般地区排水设施的设计暴雨重现期为(即抵御半年至3年一遇的暴雨)，到2011年修改成1至3年，年重要地区也只有3至5年，而在实施过程中，大局部城市普遍采取标准标准的下限。但仍满足不了城市开展的需要，更与国外排水标准相差甚远。如美国纽约是“十至十五年一遇”标准，日本东京为“五至十年一遇”标准，法国巴黎为“五年一遇”标准等。当前，合肥市排水能力缺乏，排水设施管理不完善，存在排水管网淤塞、管径
44、狭小、管网不配套等设施老化现象。而且成百上千年自然形成的城市排水体系被严重破坏，城市水系退化萎缩，排水能力降低。同时城市的建设和开展显著地改变了雨水径流产流汇流的下垫面条件，增大了径流系数，导致城市原有的排水设计不能满足需要，特别是在城市立交桥和地势低洼处积涝现象更为严重。现有的城市防洪标准与一些城市的地位极不相称。比方合肥市到2011年时才将排涝标准提升至3040mm,即改造后的排水系统标准最多可抵御每小时40mm的降水。现在雨水管道设计是依据合肥市包河工业区雨水工程规划进行设计的，当时雨水的设计参数，一般地区地面综合径流系数为=0.50,绿地综合径流系数为=0.20,排水重现期P=1.Oa
45、到2007年提高了雨水管道的设计标准，即一般地区地面综合径流系数为=0.60,绿地综合径流系数为=0.20,排水重现期P=1.5a0通过对现状雨水管道过流能力进行复核，大局部路段达不到新的设计标准的要求。(2)排水设施管理不力一般情况，强降雨时往往还伴随着强风、雷电，大风会把树叶和城市垃圾吹走，顺着风向又会堆在一起，有时可能正堵塞好排水口，这样再好的排水设施也无法发挥其作用；排水设施保养缺乏，排水管道内部沉积物过多，管道老化；地下管网资料完整度不够等城市人为管理缺陷也加剧了内涝。另外市民不文明的习惯也会导致周围排水管道堵塞，合肥老城区都是雨污合流排水体制，城市中最容易发生排水管道堵塞的地方是餐
46、饮业集中地区，餐饮业清洗产生的废水含有大量菜叶、瓜果皮、动物毛皮等，这些物质和排放的油脂混合，经长期堆积，就会形成极为黏稠、发酵膨胀的物质，严重阻塞管道。排水系统与城市宽敞的道路、漂亮的街心公园等不同，排水管道根本都是在地下，其畅通与否，在不出现暴雨的情况下往往对城市的美观不会造成影响，而且城市给排水管网的建设投资巨大，并且这些投资并不能给所在地区带来后续GDP的增长。银此，这些重要的民生设施往往会被人们无视。其次，城市老城区管道改造由于牵涉到众多部门，电信、给水、燃气等管线都位于排水管道内，改造城市给排水管网需要众多部门协调合作，这是一件不容易的事情，并且管道开挖会严重影响附近居民生活，所以
47、在老城区进行管网改造是一项极为困难的事。最后排水管道也不像其他建筑，其质量检验难度较大，由于管线埋在地下，其设计施工监督比较困难，只有在出现多年一遇的暴雨时候才能证明工程质量的好坏，而等到出现多年一遇暴雨的时，或许已经过去多年，工程早就验收结束，这时候追究责任就变得困难重重。第4章城市内涝实例分析城市内涝防治技术正在成熟化，就已建成的排水管道发生积水内涝问题，积水点还是靠小面积的开挖修整比较合理。4.1.1 西安自然概况（一）地理位置西安市位于陕西省的关中盆地，地处10949E10740E,3445,N3339No南靠秦岭主脊，北接渭河及黄土高原，东以零河和霸原为界，西临太白山、青花黄土台原。
48、西安市共有九区四县，分别为雁塔、碑林、莲湖、临潼、未央等9个市辖区及户县、高陵、周至及蓝田四个县，共计9983平方公里。其西部与眉县和太白县接壤；南部以安康的宁陕县、汉中的佛坪县和商洛的柞水县为界限；东部与渭南市区毗邻；北端与咸阳的三原县、秦都县及宝鸡市的扶风县相邻。西安市东西长大约为204km,南北宽约116km,市区面积约为1066kn（二）地形地貌西安市境内海拔高度差异较大，海拔最高点位于太白山脉，高约3767公里。城市地势呈阶梯式，东南高，西北低。秦岭位于西安市的南部，与渭河平原的分界十清楚显，它与临潼区的骊山并称为西安市的低山地貌。骊山及秦岭之间，有着沟壑纵横的黄土高原，水土流失现象十分严重。临潼区、蓝田县及长安县分布着高于渭河冲积平原的黄土台原地貌层面。（三）气候西安市平原地区属于温带半湿润大陆性季风气候，特点是夏季燥热多雨；春季易发寒潮、气候多变，温暖枯燥；秋季气候凉爽，多雨，温差较大；冬季寒冷,雨雪量较少。西安多年的平均气温在13C13.7C,最冷月份为1月，平均气温为-0.5C1.3C,七月份温度最高，平
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