時間：2023-07-25 17:17:05
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇海綿城市具體措施，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
中圖分類號：TU984；TU99 文獻標識碼：A
一、海綿城市的理論
建設海綿城市，即構建低影響開發雨水系統，主要是指通過“滲、滯、蓄、凈、用、排”等多種技術途徑，實現城市良性水文循環，提高對徑流雨水的滲透、調蓄、凈化、利用和排放能力，維持或恢復城市的“海綿”功能。傳統城市建設模式主要依靠管渠、泵站等“灰色”設施來組織排放徑流雨水，以“快速排除”和“末端集中”控制為主要規劃設計理念，這不僅增加市政雨水管網及收納水體、排澇設施壓力，而且降雨初期大量污染物隨徑流雨水入河影響水環境質量。另外大量雨水外排，也是水資源的一種浪費。海綿城市構建從源頭到末端的全過程控制雨水系統，與傳統雨水利用相比，海綿城市更注重雨水的自然積存、自然滲透和自然凈化，是一種綠色可持續的雨水排放模式。
二、海綿城市理論在城市規劃中的實踐
本文將結合我國南方某城市闡述海綿城市理論的實踐。
（一）水系濕地規劃
河湖水系、坑塘濕地等是城市天然的雨水滯納凈化場地。尤其是城區水面率高的城市，要在河道兩側控制不小于5 m～50 m的綠化帶，為河濱植被緩沖帶、河濱濕地、雨水滯留塘等低影響開發系統的構建提供條件。首先應加強對現有水系濕地的保護，尤其是城市低洼區的河溝、坑塘等，嚴禁盲目填埋，增加內澇風險。對歷史填埋的河道水系，特別是在因缺乏調蓄水體導致內澇風險較高的區域，應結合城市建設進行生態恢復。
針對該城市水路并行、城河相依的城市格局，應充分利用河道與道路之間的綠化帶，建設植被緩沖帶，并設置橫向地表泄水通道將地塊雨水引入緩沖帶。在河濱綠化帶較寬、地勢低洼的區域應構建濕地系統，強化對雨水的調蓄與凈化。對于相對封閉的河溝、坑塘等，應輔以適當的工程措施，設置雨水滯留塘。
（二）綠地廣場規劃
該城市生態綠城建設規劃提出至2020年，城鎮綠化覆蓋40%以上（其中建成區綠化覆蓋率45%以上），城市人均公園綠地面積達到13O。充分挖掘綠地、廣場、公園等城市開敞空間滯蓄、凈化雨水的潛力，使之成為城市徑流污染的處理場地、超標暴雨的臨時滯納空間。
為突破傳統、建設海綿城市，在濕地公園規劃設計中，統籌考慮了公園與周邊區域的空間關系、豎向關系、雨水出路等，在公園內部構建低影響開發系統，使公園不僅服務周邊市民的游憩，更服務于周邊雨水的消納與凈化。
（三）城市道路規劃
城市道路雨水徑流量大，污染嚴重，是城市污染的主要來源。在滿足道路交通安全等基本功能的基礎上，應充分利用道路自身及周邊綠化空間推行下凹式綠地、透水路面、LID樹池等低影響開發措施，削減徑流水量、改善徑流水質。利用道路景觀綠化帶構建下凹式綠地系統，道路雨水地表徑流匯入綠化帶進行儲存、入滲和凈化，超標雨水溢流排放。采用透水路面，強化雨水入滲，考慮到車行道污染相對較重、荷載較高，采用透水路面應當慎重；但非機動車道、人行道等，應大力推廣透水路面。為盡可能多地消納道路雨水徑流，人行道樹木可采用LID樹池形式。
（四）地塊內部規劃
低影響開發的核心理念即是采用小規模源頭分散措施控制降雨徑流水量和水質，因此建設海綿城市的重點即是在地塊內推廣低影響開發。適用于地塊內部的低影響開發設施主要有綠色屋頂、下凹式綠地、透水路面、雨水花壇等。
該城市的大型小區進行了雨水綜合利用嘗試，但仍采用傳統的加藥處理工藝，初期棄流雨水直排河道，既不節能，也不能有效控制徑流污染。應改變傳統思路，根據水環境特征及河道水質控制目標要求，更加注重利用低影響開發設施來控制降雨徑流污染，提升雨水利用率。對于已建地塊，尤其是排水管道標準較低、內澇風險較高的老小區和城中村，根據實施條件，有選擇地采用低影響開發設施提高內澇防范能力。
三、推進海綿城市建設的幾點建議
推動海綿城市建設意義重大，任務艱巨，為貫徹落實講話精神，提出以下建議。
（一）水利部門應在海綿城市建設中發揮主導作用
海綿城市建設與水資源配置、非常規水資源利用、城市防洪排澇、水生態環境建設等工作密切相關。水利部門應在海綿城市建設中發揮主導作用，把海綿城市建設作為解決我國城市水問題的重要抓手，協調住建、環保等有關部門推進海綿城市建設，并逐步把雨洪資源納入到城市水資源配置體系當中去。
（二）推動出臺海綿城市建設的指導意見
海綿城市建設是一個復雜的系統工程，涉及到城市規劃、供水、防洪、排澇、環境保護等多個方面，必須統籌規劃，綜合實施。目前，海綿城市建設的理念正逐步為人們所接受，國內很多城市已經開展了海綿城市建設的探索。提出我國建設海綿城市的總體目標、思路和具體措施，引導全國海綿城市建設的開展，提高城市水安全保障能力。
（三）積極開展海綿城市建設試點
建議選取基礎工作比較好的、雨洪資源利用潛力大的城市小區、園區、高校等開展海綿城市建設試點，并在資金和項目上給予一定的支持。試點地區要從實際情況出發，充分考慮當地的水資源條件和防洪排澇、環境保護等方面的要求，采用先進的理念、技術方法和手段，積極探索海綿城市建設模式和實現路徑。要及時總結經驗，加強宣傳交流，切實起到示范作用，以點帶面，為全國海綿城市建設提供借鑒。
（四）研究制定支持海綿城市建設的政策法規
根據城市雨洪綜合利用的公益性特點，借鑒國外發達國家經驗，為推進海綿城市建設，在國家層面應研究制定強制和鼓勵城市雨洪綜合利用的政策法規，限制城市建設中過多地采用不透水路面和屋頂，強制在市政工程建設和開發建設項目中采取雨洪利用措施，采取財政補貼、設置專項資金等形式鼓勵城市雨洪綜合利用工程技術研發、生產和使用，促進海綿城市產業化發展。
結語
綜上，在我國海綿城市建設仍剛剛起步，需要各部門齊心協力、同抓共管，需要在城市開發建設的各個環節貫徹落實低影響開發理念，需要全社會共同參與。
參考文獻
[1]王國榮，楊宇棟. 城市內澇地區改造對策研究――以常州為例[J]. 江蘇城市規劃. 2013（02）
[2]王建龍，車伍，易紅星. 基于低影響開發的雨水管理模型研究及進展[J]. 中國給水排水. 2010（18）
【關鍵詞】廢舊燒結黏土磚；再生骨料；透水磚
0 引言
近10年來，我國房地產業超前發展，產生了大量的建筑垃圾，占用土地資源[4]。目前主要利用廢舊混凝土再生骨料制備再生混凝土，具有巨大的社會效益、經濟效益和環境效益。但廢舊燒結黏土磚因孔隙率大、強度低等缺陷，回收利用率低。隨著海綿城市建設的興起，我國正在努力實現雨水的積存和滲透，促進其與地表水及地下水的平衡。
透水磚是由水泥、水和不連續粒級骨料組成，形成多孔的堆積結構，與普通磚相比，具有良好的透氣性和透水性。將其鋪設于人行路面或者休閑廣場，能夠有效緩解“城市熱島效應”，促進海綿城市的實現，減少內澇或者旱災現象。
本文利用廢舊黏土磚再生骨料制造強度要求不高的人行道路面透水磚，實現廢舊黏土磚的回收利用，同時提高地面的透氣性、透水性，減少城市綠化灌溉頻率，減少路面排水設施、降低城市洪患，為海綿城市的實現奉獻力量。
1 原料及設計思路
1.1 原料
水泥：選用32.5標號普通硅酸鹽水泥，其表觀密度為3g/cm3。
骨料：采用人工挑揀、壓碎廢舊燒結黏土磚，篩分出公稱粒徑2.5～5mm單粒級顆粒；再生骨料與同粒級天然石子按初始比1：2混合、清洗、晾干，配置碎石骨料。實驗測得，石子表觀密度為2.40 g/cm3，再生骨料表觀密度為2.16 g/cm3。
水：選用自來水。
養護劑：選用上海楷順化工有限公司噴涂混凝土養護劑。隔絕透水磚表面水泥與空氣，提高透水磚的耐久性。
1.2 設計思路
本設計以初始集灰比4.0，初始水灰比0.35計算透水磚的各原料質量。并以“透水磚的體積為各集料體積與空隙體積之和”進行理論計算，得孔隙率為18.6%，透水系數0.26（A級），能夠滿足透水要求，理論上具有可行性。因此開始進行試塊試配，并按照《標準》進行性能測定。根據實驗過程中的和易性、實驗強度和透水系數的要求調整配合比。在滿足強度及透水系數的條件下，調整出再生骨料的最大比例。最終確定按集灰比為3.5，水灰比為0.37，廢舊燒結黏土磚占總骨料的1/5，制作出的透水磚能夠滿足《標準》要求，實現廢舊燒結黏土磚的回收利用。最后運用混凝土養護劑涂膜處理的方法提高透水磚的耐久性。
2 試件制作及性能測定
實驗按《標準》進行試件制作及性能測定。
2.1 件制作
本項目采用水泥包裹法對透水磚的原料進行攪拌，即先將再生骨料與天然骨料以1：4混合均勻，加入8%～10%水攪拌20s，制得飽和面干的混合碎石集料；再以集灰比3.5加入水泥，攪拌90s[7]，制得包裹有水泥的包裹料；最后加入剩余的90%～92%水并充分攪拌。
攪拌均勻后，將材料分5層物裝入200mm×100mm×60mm模具中，每層每次插搗20次。插搗時，應注意邊角，從邊緣向中心均勻填鋪。試塊制作好后，在標準養護條件下養護30h后拆模。在室內放置2h，再放入標準養護室內養護7d，之后取出試塊，等試塊表面干燥后，按照《標準》測試透水磚透水系數和劈裂抗拉強度[6]。
2.2 性能測定
透水系數的測定比較困難。本項目先測定三塊試塊孔隙率，再查閱文獻，參考孔隙率與透水系數關系曲線圖（如圖1）[7]，便能推出透水磚的透水系數。
首先向帶有刻度的水缸中加自來水，直至能完全浸泡透水磚并讀數。測量透水磚的表觀體積V1，將透水磚放入水中常溫浸泡24h，測定浸泡前后水體積的變化量V2。由公式1-V1/V2算出透水磚的孔隙率。最終測得平均孔隙率為14.02%，透水系數為0.135mm/s（B級），能夠滿足《標準》要求。
圖1 孔隙率與透水系數關系曲線圖[7]
劈裂抗拉強度的測定選用5塊試塊，在自來水中常溫浸泡24h后，做劈裂抗拉強度試驗。以加荷速度0.4 MPa/s～0.6MPa/s，勻速、連續地加荷，直至試件破壞，記錄破壞荷載。最終測得5塊試塊的抗壓強度平均值為28.3N。由公式fu=0.637*K*P/S[6]算出透水磚的劈裂抗拉強度為3.00MPa。能滿足《標準》要求。
3 總結
實驗結果表明，以水灰比0.37，集灰比3.5，再生骨料占總骨料的1/5所配制的透水磚28D折算劈裂抗拉強度大于3.00MPa，透水系數為B級，滿足《標準》。
本作品應用于人行道等強度要求不高的地方，即避開了黏土磚再生骨料孔隙率大、強度低等缺陷，能夠實現該類透水磚正常使用，實現透水磚的回收利用，降低了透水磚的生產成本，節約大量土地資源；又促進了透水磚的推廣，實現路面透氣透水，有利于推動海綿城市的建設，減輕舊建拆遷給環境帶來的負擔。
本項目的研究仍有一些不足。一是透水系數的實驗值與理論值設計稍有偏差，可能與膠結材料、黏土磚骨料空隙及施工工藝有關；二是本文只提出了滿足透水磚強度及透水系數前提下，再生骨料的最大用量，并未提出集灰比、水灰比及再生骨料所占比例三者最優配合比；三是透水磚耐久性方面，只提出了具體措施，并沒有進行實驗，尚有待于深入研究。
【參考文獻】
[1]鄭偉琴，崔崇等.舊房拆遷廢棄建筑粘土磚的再利用研究[D].南京：南京理工大學，2013.
[2]燕芳，艾紅梅等.廢棄粘土磚對再生水泥熟料燒成及性能的影響[D].遼寧：大連理工大學，2013.
[3]梁科科.建筑垃圾混凝土標準磚實驗研究[J].河北：邯鄲職業技術學院學報，2012， （01）：53-56.
[4]趙陵川.建筑垃圾的現狀、組成及處理技術[J].現代商貿工業，2016，09（23）： 214
[5]宋志斌，黃明君，馬建軍.混凝土透水磚的研制[J].河北工程大學學報，2008，06（02）：13-16.
關鍵詞：雨水徑流；控制；生態城市
中圖分類號： S891 文獻標識碼： A
前言
進入 21 世紀后，世界城市生態問題呈現出愈演愈烈的態勢。基于工業文明
的傳統城市發展模式已舉步維艱、難以為繼，生態問題和環境壓力促使人們必
須考慮在城市化進程中應該選擇怎樣的發展路線圖,實施怎樣的緩解生態壓力的基本策略，生態城市概念應運而生。發達國家的實踐表明，充分利用雨水生態化技術對城市雨水徑流進行滲透、調蓄以及凈化，是解決城市化帶來城區水文、水質條件惡化問題的一個重要途徑，也是減少城區面源污染的重要措施。在土地資源緊張的城市，基于雨水徑流控制措施空間合理利用的雨水生態來構建城市生態環境具有污染物處理能力強、維護管理成本低等諸多優點。此外，將城市屋面、綠地等下墊面的較清潔雨水簡單處理后存儲，并用于澆灌、道路沖洗等市政工程用水，能節約大量優質自來水，不僅有利于生態城市的構建，也符合當前節約型社會的理念。
一、雨水徑流控制對生態城市發展的重要性
對于一般城區而言，雨水徑流污染是城市非點源污染的重要組成部分之一，其通過天然降雨及形成的雨水徑流的淋洗、沖刷作用，使空氣、地面、表層土壤中的懸浮或沉積的污染物質，被雨水徑流攜入各類地表水體。影響城市雨水徑流污染的主要因素有地表堆積物、大氣污染狀況及雨水徑流量。城市地表堆積了大量的污染物質，包括顆粒物質、重金屬、營養物質、耗氧物質、細菌及其它污染物，這些地表堆積物就是城市非點源污染的最初來源。地表堆積物通過降雨徑流進入受納水體，造成水體富營養化及其他形式的污染，進而破壞水生動植物的生存環境，導致水體水環境質量惡化。而城市地表積累的污染物數量與積累時間呈正比，因此，雨前晴天數對徑流中的污染物濃度影響較大。大氣污染狀況雨水中的污染物濃度有一定的貢獻，但與地表徑流沖刷相比，該項影響不是很大，可忽略不計。徑流量與降雨強度、降雨量、降雨歷時以及城市地表的不透水程度有關。降雨強度是影響雨水徑流對地表污染物質沖刷程度的決定性因素，降雨量大小則表征徑流中污染物的稀釋水平，城市地表的不透水程度決定污染物稀釋水量的大小，降雨歷時既為地表徑流對污染物的沖刷時間，也是降雨期間污染物向受納水體輸送的時間。雨水徑流污染是城市面源污染的重要組成部分，調查分析城市典型下墊面的雨水徑流污染狀況是了解城市面源污染狀況的關鍵環節，為控制城市徑流污染，緩解面源污染提供了必要前提。
隨著我國城鎮化水平的不斷提高，城區人口數量、活動強度和非滲透性區域面積比例隨之增加，由此引發的城區水文、水質條件惡化，城市內澇、面源污染和水資源短缺等問題日益凸顯，亟需尋找技術經濟合理的解決方案。歐美等發達國家的理論研究和實踐經驗表明，充分利用城市雨水徑流的生態化利用技術，綜合利用城市發展所產生的非滲透區域的雨水是緩解土地開發帶來的上述問題的重要途徑之一。城市雨水徑流的生態化利用不但是能緩解水資源的短缺，更能提高城市綠化率與生態環境，是構建生態城市必不可少的環節。
二、基于生態城市下的雨水徑流處理原則
2014年 11月，住房與城鄉建設部了《海綿城市建設技術指南――低影響開發雨水系統構建》。指南中提出，在城市建設中應該把雨水留下，建設成自然留存、自然滲透、自然凈化的海綿城市。建立“滲，蓄，滯，用，排”五位一體的新型城市雨水處理系統，把80%左右的雨水留住，以便涵養水源，改善城市生態效益。
（1）因地制宜 不同的區域的雨水徑流污染狀況不盡相同，應根據各個區域的特點優先選用適合的技術方法，包括所在地的自然環境條件、水環境方案、經濟技術水平等。
（2）有針對性地選擇 不同的技術措施對不同污染物的處理效果相差很大，應根據各主要污染物有針對性的選擇技術措施。
（3）優先選用 優先選用的措施可以是投資少、效果好且易于運行管理的技術方法。
三、基于生態城市下的雨水徑流控制措施
（一）雨水源頭
1 屋頂綠化
屋頂綠化是以綠色灌木植物為主要覆蓋物，配以植物生存所需要的營養土層、蓄水層以及屋面所需要的植物根系阻攔層、排水層、防水層等共同組成，它可以有效改善城市生態環E、調節小氣候、凈化空氣、降低室溫，同時還是消減雨水洪峰徑流量，豐富城市景觀、構建生態城市的一項重要舉措。
綠化屋面宜用于平頂屋面，以及小坡度的坡屋面。屋面的植物種植土增加了建筑屋頂負荷、同時需要進行防水等特殊處理因此會增加建筑物的建設費用。城市區域的建筑屋面約占到城市總面積的 30%，屋頂綠化能夠增加城市綠地面積，減小城市熱島效應，因此條件允許時應該優先采用屋頂綠化。
2 低勢綠地
低勢綠地是一種低于周圍地面高程的、雨水滲透能力良好的綠地，不但可以匯集自身面積上的降雨，還可以消納周圍非滲透性鋪面產生的雨水徑流。應用低勢綠地一方面可以削減洪峰流量、減輕洪澇災害，增加地下水的入滲補給；另一方面綠地所匯集的徑流經滲透、沉淀、截留作用，其中污染物得到部分去除，可減輕城鎮非滲透性鋪面的面源污染，因而低勢綠地具有滯留利用雨水與控制面源污染的雙重作用，是一種具有優良凈化能力的綠地生態系統。
低勢綠地具有投資少、蓄滲效果好、可凈化徑流雨水、不易堵塞等優點。低勢綠地宜設置在建筑密度低且綠地空間較大的城鎮區域，譬如居住區、大型公共綠地；其局限是在地下水埋深小、土壤粘重的地區應用，容易發生積水，影響綠地的景觀生態效果。在相關地區應用低勢綠地，需考慮改良土壤、使用下排水設施。
3 生物滯留設施
生物滯留設施是一種雨水砂濾和滲透技術，整合了兩種技術的功能，在城市開發區域的低洼區域設置種有灌木、花草乃至樹木的濾床，利用自然系統中生態作用對非滲透性鋪面徑流進行自然凈化、消納。這類設施主要通過土壤和植物的過濾作用、以及介質中微生物的作用凈化雨水，同時通過將雨水暫時滯留而后逐漸滲入土壤以減少徑流量，增加對地下水的補給與雨水資源的利用。生物滯留設施因其水量負荷較高、便于分散設置、維護管理簡單，是當前發達國家城鎮雨水徑流源頭分散控制中最受關注的設施。在城鎮綠地中設置生物滯留設施，不僅可以增加綠地內部雨水的滯留利用，也有可能利用綠地空間改善綠地周邊非滲透性鋪面的徑流控制。
生物滯留設施一般建在匯水區域內地勢較低的區域，由耐淹植物、蓄水層、樹皮覆蓋層、種植填料層、礫石層組成，在設計、管理恰當的情況下可望獲得良好的景觀效果；通過裝置中天然/人工土壤、植物、微生物的滲濾、截留、吸附，以及微生物的作用凈化匯水區域上游非滲透性鋪面的徑流雨水；通過存儲、滯留作用削減洪峰水量，可以同時達到凈化水質、削減徑流量、涵養地下水等目的。發達國家的研究表明生物滯留設施是一種高效的雨水徑流污染控制措施，與下凹式綠地等相比，其運行負荷高、占用土地少，一般為匯水區域不透水面積的5~10%，生物滯留設施可建造在建筑、人口密度較高的城鎮綠地空間，通過分散匯集處理方式，利用小尺度的分散綠地消納、利用城鎮綠地中道路、停車場、服務設施周邊的非滲透性地塊的徑流。
4 植被淺溝
植被淺溝是指在地表明溝（渠）中覆蓋自然植被的一種工程性措施，該技術主要功能是在明溝（渠）重力排水的過程中，利用植物截留、土壤過濾等作用消減徑流污染負荷。植被淺溝可以用作收集、輸送雨水的生態措施，能夠增強雨水下滲，降低流速，有利于污染的沉淀去除，并且淺溝內的植被能夠吸附、降解污染物，同時節約管道建設費用。淺溝可用于道路排水以及建筑小區內的排水，在條件允許的情況下，應優先選用淺溝排水，只有在不適合采用淺溝時才應用管道排水系統。
5 透水鋪裝
透水鋪裝是用透水混凝土、透水磚等具有透水性能的鋪裝材料或采用草坪磚、碎石卵石鋪面等透水的施工與鋪裝形式覆蓋地表，從而大大提高地面的透水性能。透水鋪裝適用于人行道、停車場以及交通較少的道路。這些鋪裝完全能夠取代傳統的不透水鋪裝，其成本卻不一定高。透水鋪裝能夠有效促進雨水入滲，補給地下水，減少地面集水幾率；徑流量的消減還降低了雨水徑流對硬化鋪裝的沖刷，污染物流失量得到控制。此外，嵌草磚里種植的植物，能更有效的凈化徑流雨水、調節大氣溫度和濕度、延緩徑流速度及美化環境。
（二）雨水匯流
1 雨水截污掛籃與截污雨水井
雨水口為污染物進入管網的入口，污染物進入管道后會由于沉淀而沉積在管道內，有時會堵塞管道，長時間積累的污染物會發生腐化分解，在雨水的沖洗下排入水體。在雨水口設置截污掛籃可以截留雨水中的懸浮物（垃圾、樹葉等），同時旱季進入雨水口的垃圾等能夠被掛藍收集，通過清掃易于清除，從而避免了管道內積累垃圾等對雨水的污染。
此外，對于特定排水區域，如未實現最終的污染物控制目標，可在雨水干管設置具有沉淀（過濾）作用的環保雨水井。雨水井內設置沉淀區域、或過濾設施，可去除較為細小的懸浮污染物質。雨水井左側為沉淀、隔油區域，中間設置透水擋墻，右側能夠進一步取出更為細小的污染物質。道路、停車場加油站等區域的雨水沉淀井需要設置隔油區，住宅區、公園等無油類污染的區域則只需要設置沉淀區。
2 滲透渠（管）
滲透渠（管）是在傳統雨水排水渠（管）的基礎上通過在渠（管）體上打孔或采用多孔管材，并在渠（管）回填礫石等高孔隙填充物，改造為滲透渠或滲透管（穿孔管）。雨水徑流進入滲透渠（管）后，首先向四周土層滲透，待徑流量變大或圖層含水率達到飽和時，徑流才向下游排放。通過滲透和表層土壤過濾可去除雨水徑流中的固體小顆粒污染物質，對營養物（氮、磷）、重金屬及病原菌都有一定的處理效果，還可削減部分或全部徑流量，如能對地下水進行一定的補給。
滲透（溝）渠適用于沿道路、建筑物、景觀水體四周設置，其適用條件有以下幾點：①滲透溝底應離季節性最高地下水位至少 0.6 米。②設施應設計在離水源地至少 120 米的地方，離化糞池系統 30 米遠，且離建筑物地基至少 6 米。③滲透溝設置在離硬化面積至少 3 米的地方。
3 雨水滲透池（塘）
滲透塘/池是指利用地面低洼地、水塘或地下水池，收集、暫時貯存進入的雨水，并在24 小時里將其滲入地下的雨水滲透設施，通過土壤的過濾以及填料層生長的微生物作用去除水體中污染物質，雨水滲透池/塘對雨水徑流中污染物及徑流削減都有較好效果的措施，能有效地去除細小顆粒物、營養物、重金屬、病原菌以及碳氫化合物等雨水徑流中的污染物，同時也能補給地下水，保護開發地區的自然水循環，并降低下游地區的洪澇危險，并且減少對接受水體的熱量影響。雨水滲透塘/池適用于對小區域的雨水徑流進行水質、水量控制的離線式（off-line）匯流控制設施，不宜將其設置在污染嚴重的區域，宜設置在公園、小區等污染不嚴重的地區。
4 雨水過濾設施
雨水過濾池是使雨水通過砂、沸石、粉煤灰等濾料或土工布、微孔管等多孔介質的作用，截流水中的懸浮物質，從而消減雨水徑流污染物的構筑物。雨水過濾池對污染物的去除效果好，如對SS的去除率較高，并能去除一定量的營養物質，對金屬、細菌去除效果也比較高。同時雨水過濾設施還可以間接消減雨水洪峰流量，減小雨水徑流量過大時，對下游排水設施的水力負荷。雨水過濾池宜應用于土地利用率高，高度發展的城區，可減少該區域的不透水面積率，如商業區、工業區和高速公路等場所。它也可應用于土地價值高或者由于土壤、地下水位比較高不宜采用其它設施的小城鎮區域。
（三）雨水末端
1 雨水塘
雨水塘一般設置于雨水進入受納水體前，雨水徑流中的懸浮污染物可通過通過沉淀作用而去除。雨水塘可分為兩類，一類為濕式塘，長期具有水域；另一類是只有在雨季才具有水域的干式塘。濕塘通過物理沉降、吸附、自然的化學絮凝、微生物的降解以及水生植物和藻類的吸收，達到去除城市暴雨徑流中所挾帶的污染物的目的。此外濕塘還可減少一定的徑流量，降低下游洪澇風險，是潛在的野生動物棲息地，具有一定的景觀價值和娛樂功能。干塘主要起控制雨水徑流流速的作用，對暴雨徑流的懸浮物有一定去除能力，對其他污染物的去除能力一般。
雨水塘一般是在線式（on-line）和管網終端雨水徑流污染物控制措施。濕塘由于對污染物有較好的去除效果，一般可應用于住宅區、商業區和工業區等區域，也可以設置在控制雨水徑流量的地區。干塘一般設在控制雨水徑流量的區域。
2雨水濕地
雨水濕地是一種由人工建造和監督控制的與天然沼澤地類似的雨水生態處理系統，由人工將石、砂、土壤、煤渣等一種或幾種介質按一定比例構成基質，并有選擇性地植入植物而構成。目前，國內外表面流濕地和潛流濕地在污水處理領域已得到成功應用。然而，由于潛流濕地用于暴雨徑流處理容易堵塞以及對徑流高峰流量的調蓄能力差，國外一般使用表面流濕地處理雨水徑流。雨水濕地主要由基質和植物組成，通過沉淀、過濾、吸附和微生物轉化等多種方式聯合作用消減徑流污染物。同時還能達到削減洪峰流量，調蓄利用雨水資源的目的。
雨水濕地作為一種高效的雨水徑流污染控制措施，具有污染物去除效果好，操作管理簡單，維護運行費用低，可豐富城市生態多樣性等優點。由于濕地本身是城鎮綠地中的一個組成部分，特別是在豐水地區，暴雨濕地在城鎮綠地雨水利用技術方面具有一定競爭力，在水量調蓄方面較其它技術具有優勢。然而，濕地在城鎮綠地中使用也存在一些局限，如占地面積大，在小塊綠地區域內可能面積不夠或破壞總體景觀而不宜使用；而且，雨水濕地還容易出現干旱季節景觀效果不佳等問題。此外，在土壤滲透性好、地下水位低的區域，為維持一定的水位，人工濕地需要做防滲處理，造價較高。
四、結束語
本文從雨水徑流方面來進行研究，通過雨水徑流的控制措施來構建生態城市，具有成本低、效果好、節約水資源等優點，生態城市是一個復雜的系統，本文僅從雨水徑流層面闡述其原理與具體措施，存在一定的局限性，在后續研究中會繼續加強，以促進我國生態文明城市的發展。
參考文獻：
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【關鍵詞】大鋼模板；高層住宅；清水混凝土
1 大鋼模板施工方式簡介
最近十幾年，我國的商品住宅經濟飛速發展，高層住宅建筑迎來了歷史性的機遇，在高層住宅建筑結構中，鋼筋混凝土剪力墻是其主要的形式，目前我國在施工中主要采取全鋼大模板施工，這種方式使清水墻效果很好的達到結構墻體外美內堅的效果，保證平整度和垂直度，偏差在1到3毫米之間，而且還能減去墻面抹灰的工序，減輕了樓宇自重的同時還能節省黃沙河水泥等資源，于此同時，用的適用面積還相應增大了，可以說，這種施工方式具有多方面的好處，推廣這種清水墻全鋼大板塊體系施工方法能產生良好的經濟效益，還具有很高的社會價值。
傳統的施工方式在科技高度發展的時代潮流下必將發生更本性的轉變，現代施工方式相比于傳統的更注重新型材料的適用，并重視與新型材料相適應的施工方式的選擇，其目的不僅是為了建設出滿足現代人們的需求，同時也是為了節省勞力，節省材料，使環境與建筑施工達到統一而和諧的效果，做到可持續發展的狀態。對此，我國政府的是相當的重視，在建設部關于印發《綠色施工導則》的通知中就強調了要大力發展適合綠色施工的資源利用與環境保護技術，加大扶持和鼓勵綠色施工技術的發展，努力推動綠色施工技術的不斷創新。
本文介紹的這種大鋼板施工技術就是一種綠色的施工技術，它完全符合國家相關綠色概念，這種施工方式能減少對資源的破壞，其具體施工是采用全鋼結構，模板的剛度強度都很大，周轉次數可以達到很高，能多次循環利用，同時，由于板幅面積較大，工人的施工時間和塔吊的吊次能大大減少，這有利于節省勞力資源，此外，這種施工方式建設出來的墻面成型后拼縫很少，外觀平整光滑，表象效果極佳，還省去了二次抹灰的工序，增加了經濟效益。正式由于上述優點，目前在我國，這種大鋼模板施工技術在高層住宅建筑工程中應用十分廣泛，施工技術與愈發成熟。
下面從具體工程施工實例來對大鋼模板施工技術做出詳細分析。
2 大鋼板施工技術在實例中的應用分析
2.1 工程整體概況
此次介紹的工程是由建筑設計研究院設計的一個項目工程，此工程地上二十八層地下兩層，整體建筑面積約為20650平方米，其結構形式均為現澆鋼筋砼剪力墻結構。墻體模板使用的是大鋼模板，主樓墻外墻厚為250mm，內墻厚200mm，地下室墻厚300mm，樓層高位2800mm，最薄板厚度為100mm。
2.2 施工流水段的劃分
此工程中，混凝土施工根據主樓平面的結構形式分為四個流水段，1-10／H—R軸、10一1 9，H—R軸、l一10／A—H軸、10—19／A—H軸，在中部核心筒處模板配滿，以便于模板的周轉，這種做法能有效保證塔樓的正常施工，提高工程的施工進度。此工程中，工程質量的目標為清水混凝土。
2.3 模板的設計
清水混凝土就是施工后混凝土表面顏色要均勻一致，平整光潔，陰陽角要棱角分明，施工縫處無漏漿無流淌，線條筆直，過渡自然。設計原則是通用性要強，規格類型要少，能滿足不同平面組合的需要，裝拆靈活方便，力求構造簡單合理，堅固耐用，經濟合理，接縫嚴密。在模板設計中實現清水混凝土需要特別重視以下幾個問題的處理方法：1、模板的強度及剛度； 2、上下樓層間施工縫；3、陰陽角模節點；4、膜板拼縫處；5、門窗洞口。下面對這幾個問題的處理方式作出介紹，并說明實現清水混凝土的具體施工措施。
1)墻體大模板
采用“工業化模板體系”中的大模數組拼企口搭接式大鋼模板來作為剪力墻模板，根據工程開間進深尺寸和工程結構形式確定模板的組拼規格，突出整體施工的特點，在塔吊的重量允許條件下，盡可能地使模板拼成大塊，最好是每一面墻就是一塊模板。模板為橫背楞模板，這種模板可以使用助芯帶鎖緊工具，這種特殊的工具能對每個連接點都處理好，有效的保證了模板的剛度和強度。
2)角模
在墻體陽角處采用的是大陽角模，墻模板接口處與陽角模成企口搭接，大模面板陽與角模間不留間隙。陰角模則是采用大陰角，標準陰角模尺寸為500mmx500mm，這種陰角模選材和結構與大鋼模板類似，并可與相鄰的大模板利用芯帶連接固定，相對的角模用穿墻螺栓對接，所以定位有一定的難度。該角模與相鄰墻模搭接外觀呈企口形式。這種施工方法能使大模和角模搭接指出的混凝土留有一條砼線，再用角磨機對其進行處理，就能使搭接處顯得很自然，保證了角模與墻模板拼接處施工質量，使砼表面施工達到了清水效果。
3)模板高度
此次工程中的標準層高度為2800mm，樓板厚120mm，局部坐落在陽臺上的模板配置高度=層高，內墻模板配置高度=層高一板厚+20mm，外墻模板配置高度=層高+搭接尺寸50mm，局部下接活動槽鋼，在模板周轉時換位使用，角模配置高度=內模+100mm。這種配模方法能實現清水混凝土奠定基礎。
4)模板的連接
相鄰的模板與角模極易直墻之間連接處的兩塊大模采用標準螺栓連接，在這的基礎上適用直芯帶聯接，再用鋼楔子進行鎖緊加固。在聯接縫中塞滿海綿條，用以防治漏漿，從而達到清水效果。
5)外墻施工縫的處理
外墻上口施工縫留程L形狀，這樣能防治漏漿，達到清水效果，且上下樓層間只有一條縫隙。
6)樓梯間模板
踏步采用專用定型鋼模。外墻模板做法與樓梯問墻體模板一樣。
7)模板配件
模板配置活動式的斜支撐，拆模后收起支撐，施工時用支撐來調整垂直度，完成后將其幾種堆放到專用的支架上，避免占用地方。穿墻螺栓采用的是直徑為30mm的T型扣錐形螺栓，這種螺栓由螺母、墊板和銷板組成，在施工過程中不需要加塑料套管。
8)電梯井筒模
電梯模板為伸縮式整體電梯井筒模，其主要由提升底座平臺、折頁角模與墻體模板以及伸縮機構幾個部分組成。芯帶的鎖緊功能能夠保證筒體的整體性，使折頁角模不會轉動，以保證方正的效果，這種簡模有準確的中心定位機構，能有效保證筒模的垂直度。
9)門窗洞口模板
可調節式全鋼模制成門窗洞模板。根據窗位置，外平窗模板設計成企口式模板，這種設計能很有效地減少窗口吸收抹灰。
10)外墻模板外掛架
1 外掛架安裝后，應按設計要求，每幾個榀掛架用腳手架連成整體，組成安裝單元，采用塔吊來進行安裝。掛架安裝時的砼強度需要高于7.5Mpa。
2 模板外掛架在墻體上安裝，按設計要求制定掛架布置間距，掛架布置間距必須小于1500mm。
3 結束語
住宅建筑的高層化是社會發展與城市化進程必然要求，這對高層住宅建筑的施工提出新的要求，要滿足質量和數量上的雙重標準，大鋼板模塊在高層住宅建筑中應用的廣泛順應了時代的要求，這中施工方式也是將來的發展方向，本文中對大鋼板施工技術在高層住宅工程中的應用作了詳細的介紹，對施工工程的具體措施作了分析，對從事此行業的技術人員有一定的指導意義。
參考文獻
[1] 高層建筑施工細節祥解 劉書玲 主編/2009-04-01/機械工業出版社
1.1城市化的水文效應研究
綜合已有研究,將城市化過程中對區域水循環和水文過程產生的影響以及由此引發的水文現象稱為城市化水文效應.從水文過程的本身來看,城市化帶來的水文過程效應主要包括:城市降雨過程特征突變、城市耗散強度增大以及城市產匯流過程畸變等.對于城市降雨過程,眾多研究表明,城市市區內的降水量顯著高于郊區降水量,城市周圍降水時空趨勢性分布十分明顯.其主要原因是城市化對水分和能量收支的影響,這些影響被稱之為城市“熱島效應”、“雨島效應”、城市“干/濕島效應”等.其中,城市“雨島效益”和“干/濕島效應”與城市“熱島效應”密切相關.在城市“熱島效應”方面,Gedzelman等人、Champollion等人、Bottyan和Unger、Nadir基于城區和郊區的氣溫觀測數據分別研究了美國紐約、法國巴黎、匈牙利塞巨(Szged)、蘇丹喀土穆等城市的熱島效應,發現紐約城市熱島效應最強,城區和郊區的氣溫差最高可達8℃.張景哲等人、周淑貞對北京、上海的“熱島效應”做了系統研究.在“熱島效應”定量模擬方面,日本學者Kimura和Takahashi,Toshiaki和Kazuhiro建立了人工熱排放(包括汽車尾氣、工業廢熱、人工取暖等)的精細模擬模型,繪制了較為詳細的逐日和年際人工熱排放變化圖.香港城市大學Chan教授建立了考慮熱島效應的城區溫度變化修正曲線.在“雨島效應”方面,黃國如和何泓杰,王棟成等人在濟南的研究表明:“雨島效應”導致城市增雨率約為10%;曹琨等人選取1959~2007年上海市龍華站降水、氣溫資料及青浦、嘉定降水資料,運用累積曲線、距平統計和相對偏差對比等方法對上海地區降水量進行統計分析,發現“雨島效應”主要集中于汛期5~10月,市區降水平均年增長率為郊區的1.6倍;目前,在國際上關于“雨島效應”具有2個基本觀點:一是城市化導致城區高強度降水增加;二是城市化及其工業污染產生的氣溶膠導致城區降水減少.第一種觀點的代表性研究在墨西哥城,Jauregui和Romales通過1941~1985年的數據分析,發現夏季城區“>20mm/h”的高強度降水明顯增加,而同時期郊區雨量站的降水沒有顯著變化.第二種觀點的代表性人物是Daniel,他基于NOAAAVHRR數據和歷史降水數據分析得出“城市化和工業污染導致區域降水量減少”.這兩派觀點看似矛盾,實際具有科學上的內在一致性,城區點上極端(高強度)降水增加,是以面上其他區域降水的減少為代價的,因為區域水汽通量條件并沒有發生大的變化,“點”上多必然導致“面”上少.在“干/濕島效應”方面,目前的研究主要集中在對長時期、大范圍氣象觀測資料的對比分析上,Katharine等人基于全球1973~2003年系列5°5°分辨率的逐月地表濕度分布數據分析發現,城市化及其他人類活動導致地表水汽含量(絕對濕度)明顯增加.Brown和Degaetano基于美國145個氣象站的逐小時濕度數據分析了美國1930~2010年的地表濕度演變趨勢,發現絕對濕度普遍增加,相對濕度在城市和郊區表現不一樣,東部、中部和西部表現也不一樣,大體是東部城市呈現“干島”,西部城市呈現“濕島”.顧麗華等人利用4個氣象站1961~2005年水汽壓、相對濕度的資料,對南京市的城市干島和濕島效應進行了全面、細致的研究,發現南京在平均相對濕度和水汽壓上表現為明顯的干島效應,隨著城市規模的發展,南京城市干島效應總體為增強的趨勢;在浙江麗水和福建廈門,潘婭英等人和張少麗等人的研究也得到了“城市干島”的結論.在城市蒸散發研究方面,已有研究認為,由于城市化進程使植被、土壤等下墊面條件被不透水硬地面替代,持水下墊面的減少會導致蒸發量的減少.倪廣恒和敬書珍基于遙感技術研究了城市蒸散發過程與土地利用/覆蓋的響應關系;吳炳方和邵建華基于遙感影響建立了區域蒸騰蒸發量的時空推演方法,該方法在流域大尺度范圍內應用較好,但其空間分辨率較低,對城市區的模擬精度受到限制,而且也沒有考慮城市人工取用水的蒸發耗散.Qin等人將下墊面分為5類(耕地、城鄉居工地、陸生植被區、水生植被區、未利用土地),分別提出了各項ET的理論與計算方法,在城市耗水計算中綜合運用了用水定額、耗水系數和水量平衡法.在耗水率計算方面,李彥東認為“工業和生活用水的蒸發耗水率不超過10%”.孟凡貴在博文“制度性干旱”的附文中()測算北京市區工業和生活蒸發耗水僅為133mm,由此推斷城市單位面積水耗遠比農田小,對水源的貢獻遠比農田大,這一計算忽略了城市中水回用及復雜的循環轉化消耗過程,結果偏小.“制度性干旱”的觀點一度引起學術界的爭論.中國科學院南京土壤研究所張佳寶研究員()在接受《科學時報》采訪時說:“(孟凡貴)之所以能得出一些令人觸目驚心的結論,是因為該文在計算各項水資源消耗量時有一些問題”.以上爭論從一個側面反映了學術界和社會公眾對蒸發耗水的關注.總體來看,目前城市蒸散發對自然側、大尺度的研究較多,對考慮城市耗用水過程的綜合蒸散發過程的研究還比較少.
1.2城市化伴生的水環境及水生態效應
從歷史的發展來看,城市化和工業化往往導致城市環境惡化,生態受到較大破壞.中國目前處于工業化中后期和快速城市化時期,城市環境和生態質量逐漸成為制約社會可持續發展的重要因素.其中,水環境和水生態是城市生態環境體系的重要組成部分.2007年,經濟合作與發展組織(OECD)的“中國環境報告”指出,中國在經濟迅速發展的同時,環境質量水平大幅度下滑,“與世界上最貧窮的國家近似”.根據中國人民共和國環境保護部《2013中國環境狀況公報》,中國已有超過30%的主要河流、70%的湖泊和20%的沿海水域遭到嚴重污染,尤其是河流流經城市段的污染最為嚴重.同時,城市區域地下水污染問題不容忽視,地下水水質優良的比例僅占37.3%.水環境和水生態惡化不僅對居民飲用水安全構成威脅,也是城市實現可持續發展,經濟穩定增長的絆腳石.因此,近些年來,城市化、工業化伴生的水環境與水生態效應相關研究成為城市水文學領域的熱點之一.在城市水環境方面,以水環境承載力研究為著眼點,Zacharof等人,Schütze等人在此基礎上提出了水環境納污能力計算、水環境過程演變模擬等模型和污水處理系統的實施監控方案.水環境納污計算模型可以定量求解水環境承載力,對城市建設決策,可持續發展提供有力依據.郭懷成和唐劍武以山東臨淄為例,建立了該區水環境系統動態預測與決策模型,由模型獲得定量化水環境承載力,以研究城市水環境與社會、經濟綜合協調發展戰略及對各協調策略進行評價.崔鳳軍采用系統研究方法,利用城市水環境承載力指數分析城市水環境,對策略變量做出預測、優化,并利用系統動力學模擬手段進行了實證研究.左其亭等人提出了計算城市水環境承載能力的“控制目標反推模型”(COIM模型),同時以鄭州市為應用范例,介紹城市水環境承載能力計算模型應用及水環境調控對策制定.水環境和水質過程演變研究主要從污染物性質,污染事件的過程與方式等方面認識環境惡化與水質劣變過程的演化機理,同時提出相關防治對策.張學勤和曹光杰就城市水質問題提出了節約用水、控制點源和面源污染、加強城市綠地建設、生態修復城市水體等改善城市水環境質量的具體措施.任玉芬等人通過對不同城市下墊面的分析,研究了屋面和路面等不透水面以及綠地3類城市主要下墊面形式的降雨徑流污染.Zheng等人通過動態建模方法,研究城市雨水徑流多環芳香烴(PAH)的污染評估.Gnecco等人研究了在城市表面的降雨污染,分別調查了屋頂和路面污染情況.結果顯示在路面徑流中最顯著的污染物為溶解形式的Cu,Pb和Zn的重金屬;關于屋頂徑流,鋅濃度是非常高的.Vizintin等人使用結合過程的模型,測定考慮城市水循環的城市沖積含水層地下水污染.在城市水生態方面,相關研究結合城市生態建設管理實踐,通過水與其他生態要素的統一分析,為城市生態可持續發展提供決策依據與科學建議.早期的城市生態建設規劃主要考慮城市結構、形態設計等,忽視了能源的節約和環境的保護,直到20世紀90年代初,城市水問題、水環境和水生態的研究才逐漸受到重視.Kattel等人認為,城市生態是一個聯合的整體,是建筑、土地利用、城市綠地、道路、濕地、棲息地及島嶼等不同的組合聚集在一起形成的,維持城市生態,保障城市可持續發展十分重要.Gbel等人提出了擬自然的城市水文生態管理方法,并評估了這種管理模式下城市地下水的響應規律.王沛芳等人提出了水安全、水環境、水景觀、水文化和水經濟五位一體的城市水生態系統建設模式.Wang等人研究了青島嶗山區水資源和生態環境的綜合管理,對于城市居民區的廢水排放,為預防水體富營養化和藻類的營養物質匯集,人工濕地和沿岸水生植物形成了緩沖地帶.周文華等人以北京市為例,探討了城市水生態足跡的內涵和4種典型城市水生態足跡的發展軌跡,提出了基于城市生態需水量的水生態足跡的核算方法.劉武藝等人定義了基于城市水生態系統健康的生態承載力,提出了“基于城市水生態系統健康的生態承載力-壓力量化模型”,并根據理論模型設計了計算模型.綜上所述,城市水環境與水生態效應研究不單單局限于水資源本身,需要結合城市整體建設規劃,考慮經濟和社會因素.在水環境治理方面,水環境承載力具備了一定的研究基礎,今后主要的研究方向應該側重于污染物的運移轉化,以及污染事件和水質劣變過程機理的認識和模擬等方面.水生態研究作為城市生態建設的重要部分,則緊密結合了經濟、社會等各類因素.城市生態需水量、城市生態承載力等研究都已開展.在城市生態建設日益得到重視的情況下,水生態學的研究將以可持續發展為目標,為統籌規劃、綜合管理提供理論依據.
1.3城市化水文過程機理研究
城市化水文過程機理研究是城市水文研究的另一重要分支,這部分研究可劃分為“自然”和“社會”2個方面.“自然”方面重點研究天然降水在城市復雜下墊面上的運動轉化和消耗過程;“社會”方面則集中于城市供用水方式和排水過程特征等領域.“自然”方面早期主要關注城市暴雨洪水及市政排水設計等工程問題,中國部分高校為此開設了“城市水利工程”專業.近期關注城市水文內在機理與模擬預測等基礎科學問題,包括不同城市下墊面的降雨-徑流關系、城市產匯流集成模擬、城市暴雨洪水的源頭控制(Perrine等人),代表性成果包括Smith等人,Ragab等人,Amaguchi等人,Naftaly等人,Thomas等人,Yang等人,Ramier等人.研究結果表明,城市化對天然水循環的影響作用主要集中在以下幾個方面:
(1)城市化進程改變了天然的下墊面條件,隔斷了地表、土壤與地下的水文聯系,在一定程度上改變了區域的產匯流特性;
(2)城市化進程破壞了已有的水文格局,改變了原有的水生態系統平衡,對城市生態環境造成一定程度的影響;
(3)城市化進程從整體上改變了城市水文系統的調節能力,增大了城市洪水內澇的發生風險.“社會”方面,已有研究重點關注城市供水安全,研究不同城市單元的用水量及其影響因素以及城市水體水質劣變與驅動機制研究等.Mercedes等人對巴塞羅那居住區游泳池的用水量進行了分析,發現城市游泳池的用水約占了總用水量的10%,富人區游泳池相對較多,人均用水量也更高一些.Rachelle等人通過澳大利亞金海岸城132個家庭的用水觀測和行為分析,研究了有無節水意識對最終生活用水量的影響.Peter和Denny對澳大利亞布里斯班城市資源消耗(水資源、能源、住房)的決定因素的半定量分析表明,用水量的決定因素主要取決于收入水平,個人節水意識對片區用水量的影響較小.Angela和Thomas研究了西班牙馬洛卡旅游度假區的用水量,指出高端旅游度假區人均用水量最高,其原因之一就是其私家花園的用水量占到了夏天總用水量的70%,大眾旅游度假區的花園用水量占30%,城市居住區約占20%.劉家宏等人、左其亭剖析了中國城市生活用水指標的演變機理,建立了考慮氣候、經濟發展水平等因素的城市生活用水指標計算模型.城市水質劣變和污染負荷驅動機制是“社會”側的新的研究熱點.Chebbo和Gromaire通過法國巴黎一個名叫“LeMarais”的城市試驗小區的綜合觀測,定量分析了下水道系統的污染負荷,分別估計了徑流,廢污水和下水道的沉積物對總污染負荷的貢獻.Campisano等人利用數學建模和實驗觀測,研究了下水道的沖洗脈沖波對管道沉積物的沖刷效應.李家科等人從機理模型、統計模型和概念模型3個方面進行了歸類整理,梳理總結了城市面源污染估算的主要方法和模型,系統地闡述了城市地表徑流污染的過程機理與描述方案.
1.4城市水文過程模擬模型
城市水文過程模擬模型研究主要集中在城市產匯流與暴雨內澇過程方面,已有研究認為城市化導致城市產匯流機制和產匯流特性均發生改變.Urbonas等人繪制了城市暴雨徑流系數與城市不透水面積比例的相關關系圖,表明隨著城市下墊面不透水特性的增強城市產流系數迅速增大.Brun和Band研究表明,城市不透水面增加0.1~1倍,產生的地表徑流將增加2~5倍.Seth等人在美國對高度城市化流域和自然流域進行對比研究后發現,城市化區域降雨徑流峰值要比自然流域高出30%以上,同時,城市化區域徑流衰退系數要比自然流域低40%左右.Mark等人和Schmitt等人解析了暴雨洪水時城市表面流和下水管道流量之間的相互作用.我國學者在城市產匯流和洪澇研究領域主要集中在對城市降雨和徑流的預報上.許有鵬等人以我國南方城市地區為例,借助“3S”技術平臺,對區域徑流過程進行了模擬,結論表明快速城市化導致區域不透水率增加,河網滯蓄能力下降,區域徑流深度和徑流系數增大.由于水文過程的復雜性和不確定性,原型觀測的難度較大.隨著計算機技術和數學模擬技術的發展,借助區域或者流域水文模型對城市化過程中的水文過程進行模擬越來越受到研究者的重視.Lhomme等人建立了基于GIS的城市地表產匯流模型.Vieux和Bedient用數值方法分析了人口稠密的城市化地區洪水預報的不確定性.Valeo和Ho分析了目前融雪模型的一些問題,建立了以野外實驗得到的城市融雪參數為基礎的融雪模型,解決了城市地區的融雪問題.Berthier等人用二維數值模型來確定土壤在城市集水區徑流的形成中的作用,發現土壤出流的貢獻可以占到徑流總量的14%.城市水文過程模擬模型基本上可以分為以下幾類:
(1)概念性水文模型;
(2)物理性水文模型;
(3)水動力模型.其中,水文模型將城市水循環系統看做一個“黑箱”或者“灰箱”系統,借助輸入-輸出響應關系或者具有一定物理機理關系的方程來描述系統的水文過程和水循環行為.此類模型結構簡單,對輸入數據和參數的要求不高,便于普及應用,缺點在于模擬精度受到一定的限制,模擬過程的時空尺度不宜太小.水動力學模型對城市水文過程進行了顯式刻畫,利用地表水動力學方程,管道流體運動方程等對城市水循環過程進行模擬計算,大大地提高了模擬精度,并且可以顯著降低模擬的時間尺度.但是由于建模過程需要大量復雜的輸入數據和參數,限制了模型的廣泛應用.當前,城市水文和水動力模型層出不窮,但每一種模型都具有其獨特的適用范圍.這些模型在特定區域和特定工況條件下取得了較好的研究成果.總結來看,SWMM模型、InfoWorks模型和MIKE模型是應用成功的典型.SWMM模型的全稱是城市暴雨雨水管理模型(StormWaterManagementModel),是由美國環保局于20世紀70年代初開發的.該模型可以模擬城市區域次降雨徑流過程,包括城市地面暴雨徑流的過程響應以及在城市排水系統的水力運動過程等.模型問世以來,被廣泛地應用于世界各地的城市規劃和管理中,在城市暴雨徑流預報模擬、污水排放的環境效應分析以及城市雨水污水排水設計等領域均有應用.我國學者針對SWMM模型開展了廣泛的應用研究,劉俊和徐向陽利用SWMM模型對天津主城區外環河以內的主要河道進行了建模計算,得到了研究區重要河道斷面的流量過程.陳鑫等人對鄭州市主城區的暴雨徑流過程進行了模擬,并對研究區設計排澇標準和排水重現期進行了分析.InfoWorks模型由英國Wallingford集團負責研發.該模型的最大特點是可以仿真模擬城市水循環過程,對城市管網的水流過程模擬能力比較強大.我國學者近些年來也積極引進該模型.姚宇建立了城市工業園區排水網絡模擬模型,仿真模擬城市排水管網的運行性能.張偉分析了城市排水管網的水力特性,并模擬管網水流的沉積規律,為城市管網防淤塞管理提供有力工具.MIKE模型是丹麥水資源及水環境研究所(DHI)的產品.DHI是非政府的國際化組織,基金會組織結構形式,主要致力于水資源及水環境方面的研究,擁有世界上最完善的軟件、領先的技術.MIKE模型家族中有一款專為城市水系統量身定做的模擬工具-MIKEURBAN模型,其前身為MIKEMOUSE模().MIKEURBAN是模擬城市排水,污水系統的水文,水力學和水質等集成工程軟件,它集成了城市下水系統中的地表流,明渠流,管道流,水質以及泥沙傳輸等計算模型,具有強大的城市水循環及伴生過程模擬能力.文獻檢索顯示,MIKE系列模型目前在國內已有廣泛的應用,但是MIKEURBAN模型的應用還不是很多.隨著我國城市化的迅速推進,基于城市水循環調控與城市水生態系統保護修復的需要,MIKE-URBAN模型會有更廣闊的應用前景和提升空間.
2城市水文學發展趨勢
城市水文研究是通過分析城市化對于降水、城市下墊面產匯流規律、城市暴雨洪水以及供需水、水資源保障、水環境、水生態等方面的影響機制,來實現對城市氣候成因分析、洪水預測計算、污染事件防控、景觀生態系統建設、雨洪資源化利用等目的.通過以上國內外文獻檢索可以發現,城市水文學興起于20世紀80年代,主要開展城市化的水文效應、城市水文機理與模擬等方面的研究.目前學術界對城市熱島效應的研究結論基本一致,對產生“熱島效應”的機理認識也比較清楚.研究手段已從數據對比法(包括城/郊觀測數據對比、城區長系列歷史數據對比)上升到模型模擬和實驗室模擬階段,建立了一系列能夠反演城市“熱島效應”的統計模型、能量平衡模型、數值模型、解析模型和物理模型.目前對城市夏季“雨島效應”的研究結論基本一致,對“雨島效應”的產生機理認識也比較統一.但對城市干/濕島效應的研究結論在不同地區并不一致,這與城市水循環的復雜性、城市所在區域氣候背景的差異性,以及水分相變過程與能量平衡(顯熱/潛熱轉化)過程的高度契合性密切相關.城市干/濕島效應與城市蒸散發密切相關,欲從機理上闡釋干/濕島形成的原因,必先弄清城市蒸散發的機制及其各項水分來源.城市水文機理與模擬方面,“自然側”的降水-產匯流研究比較系統,已建立了包括城市屋面、硬化地面、城市綠地等復雜城市下墊面的降水-蒸發-徑流定量模擬模型.“社會側”的用水規律和需求預測研究也比較多,剖析了收入水平、節水意識、生活習慣等因素對城市用水量的影響,建立了考慮氣候、經濟發展水平等因素的城市生活用水指標計算模型.對城市人工取用水的耗水機理研究較少,在城市綜合耗水強度“是高還是低”的定性認識上還存在激烈爭論.目前對工業、生活及城市景觀生態用水消耗的定量計算做了一些探索,定量方法主要是經驗性的耗水系數法,尚沒有建立具有物理機制的城市用水蒸發耗散模型.從城市化的發展趨勢、水資源消耗的空間分布,以及城市化對水分收支影響等關鍵科學問題來看,城市綜合耗水的內在機理研究將是現代城市水文學研究的前沿和熱點,該方面研究獲得的城市蒸發耗水的定量計算成果,可以建立水分相變過程(蒸發)的能量吸收(潛熱)與氣溫(顯熱)的關系模型,從而架起城市蒸發耗水與能量收支之間的橋梁,為解釋不同地區、不同季節、不同濕度條件下城市熱島效應的強弱奠定科學基礎.理論上,蒸發耗散強度大(相對于郊區)的城市,其熱島效應弱,反之則強,因為蒸發吸收顯熱,對溫度升高具有抑制作用.在應用方面,隨著城市內澇問題的日益凸顯,城市建成區短歷時暴雨洪水的精細模擬預測、城市水文極值事件的定量描述、“海綿型”社區建設(低影響社區)模式及其水文響應規律等也是城市水文研究重要方向.城市水文學理論的發展過程中還存在很多問題需要解決,目前國內在機理和模型上的研究還要朝以下幾個方面努力:首先,要重視水文效應機理研究.之前諸多研究結果表明:城市水文效應存在明顯的區域性,不同地區存在不同的水文現象.把握城市水文效應的規律性并開發定量模擬模型是今后工作的重點.如城市暴雨產流過程的時空精細化模擬,重點要探究城市“雨島效應”、“干濕島效應”對城市局部氣候的定量化影響,提高降雨預報精度和預見期.其次,要發展多學科交叉及應用研究.做好城市水文學研究必須涉及多個領域、學科的交叉合作,城市水文研究不僅與大氣科學密切相關,還與環境科學、生態學及社會科學、城市規劃等學科領域相互關聯,只有協調好學科間的相互關系,領域之間互相合作,才能更好地認識和理解城市水文效應機制.最后,要把握好氣候變化對城市水文過程的響應.全球變暖已經成為科學界不爭的事實,諸多學者認為全球變暖現象對于城市水文過程及水生態系統存在一定的影響,相對于其他系統而言,城市系統對于氣候變化的影響更加脆弱,因此分析氣候變化對于城市水文過程的影響十分必要.
3結論與展望
城市水文學是水文學的一個重要分支,20世紀80年代正式獨立成為一門學科,早期重點關注城市排水工程設計等水文計算問題.21世紀以來,隨著城市化進程的加快,城市水文學面臨的問題更趨復雜,學科研究領域逐漸拓寬,囊括了城市化伴生的水環境與水生態效應、城市水文過程機理解析和過程模擬等內容.近30年來,城市水文學在城市水文與伴生過程模擬、城市水資源配置與高效利用、城市防洪減災等方面取得了豐碩成果,基本形成了一套完整的機理、模型和實驗觀測方法.但是,目前城市水文學還有諸多問題存在爭議.隨著氣候變化和城市化進程的推進,這些問題逐漸受到廣泛關注.
(1)城市區域局部氣候變化與極端天氣事件頻發問題.目前,城市區域的“熱島效應”、“干島效應”和“濕島效應”受到學界廣泛認可,但上述效應的產生機理以及定量表征方法研究還很不充分.
(2)受到氣候變化和強人類活動干擾影響,城市水文要素和自然流域相比發生了深刻變化.其中,城市區域的綜合耗水強度和蒸散發量顯著升高.認識城市高耗水過程機理,實施ET耗水管理,控制城市高耗水對促進區域真實節水具有重要作用.
