城市洪澇與防治標(biāo)準(zhǔn)研究課件

1、城市洪澇與防治標(biāo)準(zhǔn)研究提綱一.城市洪澇問題二.為什么城市暴雨越來越多三 .為什么逢大雨必澇四.城市洪澇治理標(biāo)準(zhǔn)等問題討論五 .小結(jié)特殊氣候條件，城市防洪始終是突出問題特殊地理位置季風(fēng)影響明顯 城市洪澇突出1931年，長江流域發(fā)生流域性大洪水，武漢三鎮(zhèn)，平地水深丈 余，陸地行舟，瘟疫流行，受淹時間長達(dá)133天“大船若蛙，半浮水面，小船如蟻，漂流四周”國聞周報(bào)特殊氣候條件，城市防洪始終是突出問題1931年大水時的武漢關(guān)2010年，廣州、重慶多城市洪澇變化環(huán)境，致城市洪澇問題越來越突出廣州5.7特大暴雨洪澇，死亡6人，全市受災(zāi)人口32166人。中心城區(qū)大部交通堵塞。重慶8.2暴雨洪水，全市23個縣(

2、區(qū))155118處地段出現(xiàn)內(nèi)澇水浸，造成城區(qū) 萬人受災(zāi)，因?yàn)?zāi)死亡10人，失蹤1人，緊急轉(zhuǎn)移安置12.3萬余人2012年北京“7.21”特大暴雨洪澇死亡79人變化環(huán)境，致城市洪澇問題越來越突出北京721洪澇，損失重，影響到，引起國家高度重視，提高 標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，使得我國城市洪澇防治進(jìn)入 新的歷史時期2013年廈門、上海、寧波等城市暴雨洪澇7.19西馬侖臺風(fēng)廈大為海洋大學(xué)10.8菲特強(qiáng)臺風(fēng)-同濟(jì)“知識海洋”10.8菲特強(qiáng)臺風(fēng)余姚70%城區(qū)被淹洪水后的余姚變化環(huán)境，致城市洪澇問題越來越突出2015年上海、南京及蘇南多城市洪澇6月17日，復(fù)旦、同濟(jì)等 大學(xué)看海抓魚6月26日，南京暴雨，城

3、 區(qū)19處大范圍被淹，機(jī) 場高速關(guān)閉，網(wǎng)上戲稱： 南京所有的大學(xué)都改名 為河海大學(xué)變化環(huán)境，致城市洪澇問題越來越突出城市暴雨頻次明顯增加。2008年至2010年，全國有62%的城市發(fā)生過不同程度的洪澇，有137個城市洪澇 災(zāi)害超過3次以上。城市暴雨頻頻破時段雨量記錄。如：北京2012.7.21暴 雨房山最大點(diǎn)降雨量達(dá)541mm，浙江余姚2013.10.8受菲 特影響，全市過程雨量496.4毫米，其中最大張公嶺 站809毫米降雨統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：變化環(huán)境，致城市洪澇問題越來越突出徐家匯近百年小時降水極值變化據(jù)1916-2014資料統(tǒng)計(jì)（有小時降水記錄以來），特別是新中國成立以來， 增大趨勢明顯（2.72

4、mm/hr/10yr），尤以近代（1981-2014年）增大趨勢（6.60mm/hr/10yr）最為顯著（丁一匯院士）。變化環(huán)境，致城市洪澇問題越來越突出城市暴雨呈增多增強(qiáng)趨勢逢大雨必澇已成中國城市的通病現(xiàn)象表明：變化環(huán)境，致城市洪澇問題越來越突出提綱一.城市洪澇問題二.為什么城市暴雨越來越多三 .為什么逢大雨必澇四.城市洪澇治理相關(guān)問題討論五 .小結(jié)分析1：全球變化對暴雨特性的影響全球變暖，一方面導(dǎo)致水 文循環(huán)加快，海洋蒸發(fā)增加 ；另一方面大氣本身的含 水量增加（溫度每升高1，大氣含水量可提高約1%）。大氣溫度與持水能力由于大氣溫度上升，大氣的持水能力增強(qiáng)，需要更多的水汽，大 氣才能達(dá)到飽和

5、，形成降水條件。由于空氣中水分較大，一旦 發(fā)生降水，降雨強(qiáng)度就會較大。潮濕和溫暖的大氣穩(wěn)定性較差，也容易形成暴雨過程。分析1：全球變化對暴雨特性的影響分析2：城市化對暴雨特性的影響城市水文效應(yīng)：熱島效應(yīng)(Urban heat island effect）城市人口集中，工業(yè)發(fā)達(dá)，交通擁塞，大 氣污染嚴(yán)重，城市建筑大多為石材和混 凝土，其熱容量低，熱傳導(dǎo)率高，加上 建筑物本身對風(fēng)的阻擋或減弱作用，致 城市年平均氣溫比郊區(qū)偏高（可高2以上），在溫度的空間分布上, 城市猶 如一個溫暖的島嶼。城市水文效應(yīng)凝結(jié)核增強(qiáng)作用。城市大氣污染物上升，產(chǎn)生凝結(jié)核增強(qiáng)效應(yīng) ，增加城區(qū)的降雨機(jī)率和強(qiáng)度。(人工降雨技術(shù)就

6、是在空中播撒碘化銀顆粒作為凝結(jié)核，促使水蒸氣凝結(jié))微地形阻障效應(yīng)。暖濕空氣在運(yùn)動過程中，遇到高樓大廈群，有 一定地形爬升作用，暖濕空氣上升冷卻，增加降雨的可能性。分析2：城市化對暴雨特性的影響美國 “都市圈氣象觀測試驗(yàn)計(jì)劃 ”(METROMEX)，發(fā)現(xiàn)城市對 夏季中等以上強(qiáng)度的對流性降 水的增雨效果尤其顯著長三角城區(qū)暴雨天數(shù)增幅明顯高 于郊區(qū)。19812010年與19611980年相比，蘇州市城區(qū)、郊 區(qū)暴雨日數(shù)增幅分別為30.0%和18.0%，南京市分別為22.5%和11.0%；寧波市分別為32.0%和2.0%；分析2：城市化對暴雨特性的影響分析2：城市化對暴雨特性的影響34年小時強(qiáng)降水事件

7、的變化趨勢呈現(xiàn)出明顯的城市化效應(yīng)特征：市區(qū)浦東和 徐匯站及近郊增加趨勢明顯，線性趨勢為每10年增加0.50.7次。上海地區(qū) 各站總的強(qiáng)降水事件頻數(shù)呈增加趨勢，表明強(qiáng)降水事件更集中于城區(qū)與近郊30.83131.231.431.631.832-0.3-0.1500.150.30.450.60.7530.6120.8121121.2121.4121.6121.81221981-2014年上海地區(qū)小時強(qiáng)降水事件頻數(shù)變化趨勢空間分布（次/10年） （丁一匯院士）雨島效應(yīng)提綱一.城市洪澇問題二.為什么城市暴雨越來越多 三.為什么逢大雨必澇四.城市洪澇治理標(biāo)準(zhǔn)等問題討論五 .小結(jié)當(dāng)前，我國正處于城鎮(zhèn)化高速發(fā)

8、展階段，城鎮(zhèn)化水平從2000年的36.3%發(fā)展至2014年的54.77%。截至2012年末，全國共有設(shè)市城 市658個，建制鎮(zhèn)數(shù)量約20000個。資料來源：中國統(tǒng)計(jì)年鑒形成3個國家級和7個區(qū)域性城市群，10個城市群的面積、人口和GDP分別 約占全國10%、40%和68%。分析：城市化快速發(fā)展產(chǎn)生的重要影響分析：城市化快速發(fā)展產(chǎn)生的重要影響2013年國務(wù)院關(guān)于城 鎮(zhèn)化建設(shè)工作情況的報(bào)告， 我國城市群的發(fā)展目標(biāo)：京津冀、長江三角洲和珠 江三角洲城市群將向世界級 城市群發(fā)展；規(guī)劃打造哈長、呼包鄂榆、 太原、寧夏沿黃、江淮、北 部灣、黔中、滇中、蘭西、 烏昌石等10個區(qū)域性城市群。預(yù)計(jì)未來20年城鎮(zhèn)化

9、仍將持續(xù)快速發(fā)展城市化進(jìn)程推進(jìn)，城市道路和廣場面積增加，使得不透水面積 大幅度增加，下滲減少，流域徑流系數(shù)大幅度增大；糙率系數(shù)降 低，匯流速度大幅度加快，使得地表徑流過程峰高量大分析：城市化改變了流域產(chǎn)匯流規(guī)律城市化使得土地利用空間格局劇烈調(diào)整，大規(guī) 模擠壓洪水調(diào)蓄空間城市擴(kuò)張導(dǎo)致耕地、林地大量減少，濕地、水域衰減或破碎化，水 量調(diào)蓄能力降低，洪水長驅(qū)直入，導(dǎo)致城區(qū)洪澇嚴(yán)重。2013年浙江 余姚為例。分析：城市化擠壓洪水調(diào)蓄空間城市建設(shè)破壞了改變城市排 水方式和排水格局，增加了排 水系統(tǒng)脆弱性。部分河道被人為填埋或暗溝 化，河網(wǎng)結(jié)構(gòu)及排水功能退化 管道與河道排水之間的銜接和配套不合理排水路徑變

10、化，排水格局紊亂分析：城市建設(shè)破壞原來的排水格局城市大量的地下停車場、商場、立交橋等微地形有利 于雨水積聚和洪澇的形成下沉式立交橋、地下商場等形成了一系列人工洼地，成為雨 水易于積聚成澇的環(huán)境。分析：城市微地形利于洪澇形成城市排水標(biāo)準(zhǔn)普遍（12年一遇 ）偏低，北京天安門的排水標(biāo) 準(zhǔn)不到5年一遇。國務(wù)院2013.9關(guān)于加強(qiáng)城市基礎(chǔ)設(shè) 施建設(shè)的意見用10年左右時間建成較完善的城 市排水防澇、防洪工程體系。分析：城市排水標(biāo)準(zhǔn)低實(shí)時信息感知、監(jiān)控與預(yù)警能力薄弱管理決策支持薄弱、應(yīng)急預(yù)案不健全分析：城市應(yīng)急管理能力薄弱提綱一.城市洪澇問題二.為什么城市暴雨越來越多三 .為什么逢大雨必澇四.城市洪澇治理標(biāo)

11、準(zhǔn)等問題討論五 .小結(jié)城市洪澇治理相關(guān)問題討論防治標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)暴雨和設(shè)計(jì)洪水城市規(guī)劃與管理海綿城市理念與建設(shè)城市洪澇治理相關(guān)問題討論1.防治標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)暴雨和設(shè)計(jì)洪水城市規(guī)劃與管理海綿城市理念與建設(shè)三類標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)城市防洪城市除澇城市排水洪澇防治標(biāo)準(zhǔn)城市防洪針對城市過境或是城市邊緣（外圍）洪水（高潮位）。城市 防洪系統(tǒng)由防御城市外圍較大洪水的基礎(chǔ)設(shè)施組成，包括泄洪河 道、泄洪閘、防洪堤、水庫、蓄滯洪區(qū)等。城市防洪任務(wù)主要由水利部門主管1. 城市洪澇防治標(biāo)準(zhǔn)問題城市防洪標(biāo)準(zhǔn)是城市為防御持續(xù)時間較長的主要外河或湖泊洪水，或是濱 海城市為防御設(shè)計(jì)高潮位所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)防洪標(biāo)準(zhǔn)（GB50201-94，2010年

12、修訂），城市防洪 標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)其社會經(jīng)濟(jì)地位的重要性、非農(nóng)業(yè)人口指標(biāo)分為四 個等級確定。防護(hù) 等級重要性非農(nóng)業(yè)（常?。?人口（萬人）經(jīng)濟(jì)當(dāng)量人口（萬人）防洪標(biāo)準(zhǔn)（重現(xiàn)期 年）特別重要150300200重要15050300100200100比較重要50201004010050一般重要20405020以城市行洪河道所抵御的洪水（客水）的大小為依據(jù)，洪 水的大小在定量上通常以某一重現(xiàn)期（或頻率）的洪水流 量或是水位表示。1. 城市洪澇防治標(biāo)準(zhǔn)問題防洪 防御由 永定河堤防防御 中心城的外洪水排澇由北運(yùn)河 水系排除中心城的 洪澇水及北部山區(qū) 洪水北京市防洪系統(tǒng)防洪永定河、西山；排澇北運(yùn)水系1. 城市洪澇防治

13、標(biāo)準(zhǔn)問題洪澇防治標(biāo)準(zhǔn)城市除澇解決較大匯流面積上較長歷時暴雨產(chǎn)生的澇水排放問題， 主要指城區(qū)內(nèi)承擔(dān)排澇功能的河道水系及排澇泵站;包括內(nèi)河、湖泊、排水溝渠和排澇泵站、水閘建設(shè)。城市排澇任務(wù)也主要由水利部門主管，少數(shù)由城建部門管1. 城市洪澇防治標(biāo)準(zhǔn)問題城市排澇標(biāo)準(zhǔn)將降雨期間的地面積水控制在可接受的范圍，保障城市內(nèi)澇防治 標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)的暴雨不造成災(zāi)害，不造成較大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡24小時暴雨不成災(zāi)。2012年頒布的城市防洪工程規(guī)劃規(guī)范（GB/T 50805-2012）， 增加了城市排澇的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，針對不同的城市防洪工程級別，排 澇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在520年一遇，特大城市大于20年一遇。城市防洪 工程等別設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

14、（年）洪水澇水海潮山洪2002020050100且20010且20100且20030且5050且10010且2050且10020且3020且505且1020且5010且201. 城市洪澇防治標(biāo)準(zhǔn)問題北京市除澇系統(tǒng)排澇河道：清 河、壩河、通 惠河、涼水河4條主要排水 河道及120條 支流，總長約580公里，承 擔(dān)著中心城的 防洪排水任務(wù)。1. 城市洪澇防治標(biāo)準(zhǔn)問題洪澇防治標(biāo)準(zhǔn)城市排水針對產(chǎn)生于城市內(nèi)較小匯水面積上較短歷時的雨水徑流 進(jìn)行排除，指城區(qū)內(nèi)承擔(dān)地面排水的排水管網(wǎng)溝渠。包括雨水管渠（含合流管渠）、檢查井、排水明溝、雨 水泵站、閘閥等。城市排水任務(wù)主要由城建部門管1. 城市洪澇防治標(biāo)準(zhǔn)問題

15、城市排水標(biāo)準(zhǔn)主要是指雨水排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。2014年2月住建部頒布的室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50014-2006，2014年版），較大幅度地提高了我國雨水管渠的設(shè)計(jì) 重現(xiàn)期。城區(qū)類型城市類型中心 城區(qū)非中心 城區(qū)中心城區(qū)的 重要地區(qū)中心城區(qū)地下通 道和下沉式廣場 等特大城市（市區(qū)人口在500萬以上）35235103050大城市（市區(qū)人口在100萬500萬）25235102030中等城市和小城市（市區(qū)人口在100萬以下）23233510201. 城市洪澇防治標(biāo)準(zhǔn)問題雨水管網(wǎng)： 中心城主要 雨水管道約2500 公里， 約 350 個 主 要排水流域。北京市排水系統(tǒng)1. 城市洪澇防治標(biāo)準(zhǔn)問題城市洪澇

16、治理相關(guān)問題討論防治標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)暴雨和設(shè)計(jì)洪水城市規(guī)劃與管理海綿城市理念與建設(shè)樣本選擇分析方法樣本決定了設(shè)計(jì)暴雨和洪水的代表性及可靠性。常用選樣方法：年最大值法（MA,水利系統(tǒng)常用）：是對任一種歷時降雨從 每年資料中選取其最大者。年超大值法：將N年全部降雨資料分別不同歷時按大小順序 排列，取前面最大的N個雨量，平均每年取一個，這樣處理使 得大雨年選入資料較多，小雨年往往沒有選入。超定量法：選取觀測N年中某暴雨標(biāo)準(zhǔn)值以上的所有降雨資 料，資料個數(shù)與記錄年限無關(guān)。年多個樣法，每年對每個暴雨歷時選取68個最大值，然后 不論年次，將所取的樣本系列按大小次序排列，從中選擇資料 年數(shù)34倍的最大值。2.設(shè)計(jì)暴

17、雨和設(shè)計(jì)洪水 樣本選擇水利行業(yè)頻率分析法：選樣系列取經(jīng)驗(yàn)頻率，頻率曲線線型采用 皮爾遜III型分布。暴雨圖集法：水利行業(yè)采用查所在各省地區(qū)的暴雨等值 線圖、表的方法得出雨量均值和參數(shù)Cv、Cs值，按PIII型 曲線分布規(guī)律推算。q為設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度，m3/（s.hm2）；A1為重現(xiàn)期為1年的設(shè)計(jì)降雨雨力；p為設(shè)計(jì)洪水重 現(xiàn)期，C為雨力變動參數(shù)，反映設(shè)計(jì)降雨各歷時不同重現(xiàn)期的強(qiáng)度變化，t為設(shè)計(jì)降雨歷 時，min。2.設(shè)計(jì)暴雨和設(shè)計(jì)洪水 分析方法城市對洪水的調(diào)蓄能力較差，決定工程規(guī)模的主要因素是洪 峰流量，設(shè)計(jì)洪水分析計(jì)算的重點(diǎn)是推求設(shè)計(jì)洪峰流量絕大部分城市小匯流區(qū)域一般沒有實(shí)測的河川徑流資料，設(shè) 計(jì)

18、洪峰流量一般由設(shè)計(jì)暴雨來間接推求。常用方法：推理公式計(jì)算洪峰流量：認(rèn)為流域出口斷面所形成的洪峰流量是降在流域上的暴雨所成。R iFR為洪峰流量，為徑流系數(shù)，i為暴雨強(qiáng)度，F(xiàn)為匯水面積2.設(shè)計(jì)暴雨和設(shè)計(jì)洪水 設(shè)計(jì)洪水城市洪澇治理相關(guān)問題討論防治標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)暴雨和設(shè)計(jì)洪水城市規(guī)劃與管理海綿城市理念與建設(shè)(1)低影響和可持續(xù) 開發(fā)的理念(2)提升城市管理能 力和水平低影響開發(fā)（LowImpactDevelopment，LID）20世紀(jì)80年代：美國喬治王子郡以雨水花園為基礎(chǔ)提出LID設(shè)計(jì)理 念。并于1999年頒布第一部綜合性LID設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。低影響開發(fā)是指應(yīng)用源頭控制理念，實(shí)現(xiàn)雨洪 控制與資源化利用的

19、一種雨水管理方法。LID的 目標(biāo)是盡可能維持或恢復(fù)開發(fā)區(qū)域開發(fā)前的水 文特征，即開發(fā)后不增加區(qū)域徑流量和徑流污 染物負(fù)荷。453.城市規(guī)劃與管理問題可持續(xù)排水系統(tǒng)（SustainableDrainageSystems,SuDS)可持續(xù)城市排水系統(tǒng)指運(yùn)用一系列的管理措施和控制手段，通過 一種比傳統(tǒng)技術(shù)更加可持續(xù)的方法來處理地表水的排放?？沙掷m(xù)排水系統(tǒng)利用方式: 利用場地設(shè)計(jì)以及家庭和社區(qū)管理， 防止徑流的產(chǎn)生和污染物的排放； 在源頭或接近源頭的地方控制徑 流； 對來自不同源頭的徑流統(tǒng)一管理。3.城市規(guī)劃與管理問題目的：建設(shè)技術(shù)先進(jìn)、性能優(yōu)越、能適應(yīng)復(fù)雜條件和滿足調(diào)度 要求的城市洪澇監(jiān)控調(diào)度決策系

20、統(tǒng)，為決策部門在面臨突發(fā) 性澇災(zāi)害作出科學(xué)反應(yīng)提供準(zhǔn)確的信息，以支持決策部門選 擇合理可行、易于實(shí)施的調(diào)度方案和應(yīng)急措施付諸實(shí)施。3.城市規(guī)劃與管理問題-信息系統(tǒng)建設(shè)信息類型：水雨澇監(jiān)測監(jiān)控信息、城市管網(wǎng)及水利工程信息、用戶信息等；服務(wù)功能：立體感知、數(shù)據(jù)存儲、計(jì)算模型、預(yù)警應(yīng)急、信息終端服務(wù)子系統(tǒng)等；信 息傳輸方式：4G網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)；信息流程 3.城市規(guī)劃與管理問題-信息系統(tǒng)建設(shè)模擬與三維仿真利用高精度數(shù)字地理信息，開發(fā) 精細(xì)的城市洪澇分布式模擬模 型，在三維GIS平臺上動態(tài)分析 和展示洪澇演進(jìn)過程。模型特點(diǎn)耦合降水預(yù)報(bào)，四層基本結(jié)構(gòu) （地面+路網(wǎng)+管網(wǎng)+河網(wǎng)），水文學(xué)與水力學(xué)方法相 結(jié)合，

21、三維高清展示。3.城市規(guī)劃與管理問題-信息系統(tǒng)建設(shè)模型技術(shù)降水預(yù)報(bào)：基于多普勒雷達(dá)信息的臨近降水預(yù)報(bào)（10分鐘1小時）地表產(chǎn)流：根據(jù)下墊面類型，開發(fā)分布式水文模型地表坡面匯流：二維Saint-Venant方程的擴(kuò)散波模型路網(wǎng)、管網(wǎng)和河網(wǎng)中的水流運(yùn)動：一維Saint-Venant方程實(shí)時校正：Ensemble Kalman Filter3.城市規(guī)劃與管理問題-信息系統(tǒng)建設(shè)智能預(yù)警功能：根據(jù)立體監(jiān)測信 息和預(yù)報(bào)預(yù)測結(jié)果，實(shí)時發(fā)布暴雨洪澇 預(yù)警信息、提供相關(guān) 信息查詢服務(wù)。方式：推送、查詢客戶端：PC端、手機(jī) 端、平板電腦等管理：預(yù)警信息分級 管理。 3.城市規(guī)劃與管理問題-信息系統(tǒng)建設(shè)城市洪澇治理相關(guān)問題討論防治標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)暴雨和設(shè)計(jì)洪水城市規(guī)劃與管理海綿城市理念與建設(shè)海綿城市然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時能夠吸水、蓄水、滲 水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”出來并加以利用。4. 海綿城市理念與建設(shè)海綿城市的內(nèi)涵是指城市像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自海綿城市的理念海綿城市建設(shè)強(qiáng)調(diào)的是自然積存、自然滲透和自然凈化的功能，是實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化和環(huán)境資源協(xié)調(diào)發(fā)展的重要體現(xiàn)，