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摘要:针对我国城市发展过程中经常出现的城市雨水积水及内涝的问题，探讨了建设生态绿色城市对于解决城市雨水问题的积极作用。结合雨水设计流量计算理论及我国古代传统城市排水建设的启发，提出了建设生态绿色城市的措施，从而实现人与自然的和谐发展，改善城市居民的人居环境。
关键词:雨水设计流量 水环境 雨水渗透 雨水调蓄 雨水回用 径流系数 回用水
Abstract in order to solve the problem of city rainwater seeper and waterlogging occurs frequently in the city development of our country, discusses the construction of ecological green city plays a positive role in solving the problem of the city. Inspired by the combination of rainwater design discharge calculation theory and the ancient city of our country and drainage construction, put forward the construction of ecological green city measures, so as to realize the harmonious development of man and nature, city residents to improve the living environment.
Keywords rainwater design discharge water rainwater infiltration of rainwater storage rainwater reuse of reclaimed water runoff coefficient
中图分类号：TU991.14文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
在我国城市化进程中，城市人口和城市面积急剧膨胀，使得城区及其周边地区的生态系统发生显著的变化，极端降雨天气不断出现，对于城市排水系统形成一次次新的考验。降雨常常给城市居民的生活造成巨大地影响和损失。然而，在城市雨水泛滥的同时，城市的用水需求却常常得不到有效的保障。据统计, 在我国600 多座城市中, 有50%的城市缺水, 其中108 座城市严重缺水。在城市建设过程中，传统的雨水系统着重考虑的是“尽快安全地将降雨排走”，结果是降水被快速排到城市周边的沟渠、河流、湖泊中，缺得不到有效的利用。城市化的发展与水资源紧缺和生态环境的恶化让我们重新进行审视和反思，建设生态绿色的城市成为建设可持续发展节约型社会的重要内容之一，对于改善城市雨水排放也将起到非常深远的影响。
1、城市化过程中对于水环境的影响
（1）对城市水环境的影响
城市化发展造成不透水地表面积增加，地面硬化后改变了原地面的水文特性，降雨形成的地面径流急剧增加，地下水从降水中获得的补水量减少，地下水位不断下降，枯水期河流径流量也相应减小。另一方面，雨水入渗量减少还使土壤含水量减少，水分蒸发量下降，空气干燥，造成了生态环境的恶化。在一定程度上改变了城市地区的局部气候条件，又进一步影响到城市的降水条件。
（2）城市出现洪涝灾害
城市化发展导致不透水面积猛增, 洪峰流量增加，使得暴雨洪峰流量迅速形成, 加大了城市排水系统的负担，城市的交通路面频繁积水，影响了城市居民的正常生活。对雨水排水系统的排放能力的要求日益增长。
（3）雨水径流污染
随着城市化进程，硬化路面、交通量、人口密度和空气污染程度增大。降雨过程中雨水淋洗空气污染物，水质往往偏酸性并夹杂着空气中的粉尘。而在地表汇流过程中，雨水冲刷屋顶、路面等硬质铺装后，其污染比较严重。这些地表污染物在雨洪期间进入水体。从而对于雨水径流产生污染，进而污染城市周边的自然水体。
2建设生态绿色的城市对于城市水环境的积极影响
在城市建设的过程中，大量的硬化路面及混凝土建筑向城市周边扩张。原有的透水性绿地及湖泊不断减少，使得降雨期间地下水资源得不到有效的补充，再加上过量的开采地下水，使得原有的地下水位不断得下降，从而产生了地质隐患，更加剧了城市暴雨时期的积水现象。所以在城市建设过程中通过增加公园绿地、透水性路面、保持自然湖泊沟渠的生态绿色措施将有效地保障地表水和地下水的健康循环和交换，改善城市的人居环境。
（1）建设生态绿色城市的理论依据。
暴雨设计流量Q=ΨqF，（q为暴雨强度、F为汇水面积、Ψ为径流系数）。Ψ值根据各类地面面积加权平均计算得出（建筑屋面、沥青路面、混凝土路面取0.85~0.95，碎石路面取0.35~0.40，公园、池塘生态绿地取0.10~0.20）。
由上式可见，在城市建设过程中，当城市扩建导致硬化路面及汇水面积大量增加。F值及Ψ值也将大量增加，从而使暴雨流量Q出现巨大的增大。比如：城市原有面积F的综合径流系数Ψ为0.7，暴雨强度不变的情况下，城市建设面积扩大为1.5倍，增加的城市面积0.5F由原有的绿地建设为沥青路面、混凝土路面、建筑物，Ψ值即由原有的0.15（绿地）扩大为0.9。经过计算可以得出：
扩建之前的综合径流系数Ψ1==0.51
原有的暴雨流量Q1=0.51qF=0.76qF
扩建之后的综合径流系数Ψ2==0.76
暴雨流量Q2=0.761.5Fq=1.14qf=1.5Q1
即城市扩建后原有面积上产生的暴雨流量将扩大为原有流量的1.5倍,
然而极端降雨天气情况下，假设暴雨强度加大的为1.5q的情况下，Q3=1.71 qf=2.25Q1
暴雨流量将扩大为原有流量的2.25倍。暴雨流量Q将超过原有的排水系统的最大负荷。从而出现积水和涌水现象。
如果在城市发展的过程中建设生态绿色城市，较多地采用雨水渗透技术，比如：改造原有老城区的不透水路面为透水性路面，增加公园绿地水塘等透水性地表，并增加小区雨水调蓄及回用，可大大降低汇水面积内的径流系数。假设通过以上的措施降低城市综合径流系数Ψ3=0.5，Q3=0.51.5Fq=0.75qf=0.98Q1。可以得出：通过建设生态绿色城市，降低城市雨水综合径流系数，使得城市扩建后的暴雨流量显著降低，甚至小于城市扩建之初原有的暴雨流量，即城市原有的地下雨水排水系统可以承受扩建后带来的城市暴雨流量。这意味着在不增加城市地下排水管网投资的情况下，可以有效地减少城市雨水排放负荷，明显地改善城市暴雨期间的排水情况。
（2）中国古代传统城市排水建设对于建设生态绿色城市的启发
中国古代的城市建设，主要考虑的是易经中的阴阳调和理论，崇尚人与自然的和谐发展。城市建设中具有亲水性质的山林绿地、湖泊、水渠是为阴，具有不透水性质的邑舍蹊道是为阳。城市建设过程中充分考慮二者的和谐统一关系，合理地分配二者的比例，从而很好的解决了城市排水的问题。关于土地利用,先秦时期就有因地制宜、合理规划的思想。《商君书・算地篇》云：“故为国任地者山林居什一，薮泽居什一，溪谷流水居什一，都邑蹊道居什四。”此外，《管子》还论述了建设城市沟渠排水系统的问题：“地高则沟之，下则堤之， 内为落渠之泻，因大川而注焉。”(《管子・度地》)这些原则对我们今天的城市规划和建设仍具有积极的指导意义。
古代城市水系包括城内沟渠、湖池、环城壕沟、城外河流、湖池等。发达完善的城市水系保证了古代城市的供排水需求。城市一般要保持一定的河道密度和巨大的调蓄能力。如汉长安城内河道密度为1公里/平方公里,昆明池蓄水能力达3549.17万立方米，宋东京城河道密度为1.55公里/平方公里,总蓄水能力为1852.23万立方米。 古代的城市充分利用了天然的河流、湖泊和洼地,同时又规划并开挖许多人工沟渠、湖池,共同组成发达的城市水系。如元大都及明清北京城有海子和太液池，明朝有记载的排水干渠有内城的大明壕、东沟与西沟和通惠河故道等。到了清朝,又增辟了一些新的渠道。据吴庆洲估算,明清北京城内河道密度为1.07公里/平方公里,全城水系总容量为1935.29万立方米。这应该是京城罕有洪涝雨潦之灾的主要原因。合理的城市绿地及河道水系可以综合解决城市供水、灌溉、排水、防洪、防御以及航运和防火等一系列问题,并且可以有效地改善城市生态环境。
然而,现代城市建设过程中，并没有认识到城市水系的重要作用。常出现向水面要土地、填沟修路、填湖造房的现象。城市公园绿地面积不足，具有调蓄泄洪能力的沟渠湖泊没有到达与城市发展相匹配的比例。城市面积却不断扩张，混凝土建筑及沥青路面大量的增加，这样的结果与建设生态绿色的城市理念背道而驰，不仅破坏了城市原有的风貌，更加剧了内涝威胁，而且对于城市居民生态环境，特别是空气环境、水环境、气候环境造成了巨大的影响。中国有悠久的历史和传统文化，古人的阴阳调和、人与自然和谐发展的城市建设理论对于当今的城市建设者们应该是值得学习和借鉴的。
3建设生态绿色的城市的具体措施
建设生态绿色城市首先应以建设与城市发展向匹配的公园绿地、沟渠湖泊等地表水系为理念。改善城市居民的人居环境的同时，又可以保证水环境的自然循环，同时解决城市暴雨期间的内涝问题。在城市建设过程中尽可能地采用雨水渗滤技术。雨水渗滤的场所包括城市透水性绿地、湖泊水塘、建筑庭院、透水性的停车场、运动场和小区路面等。结合降水特点及地形、地质条件，具体措施有：
（1）人行道、广场、小区道路等处采用人造透水铺装地面：包括透水面层、找平层、垫层。如草坪砖、透水面砖，透水性混凝土路面等。利用表层土壤对雨水的净化能力，对预处理要求相对较低，技术简单，便于管理。人造透水地面的径流系数可达0.05～0.35。透水路面即使垫层以下的基础为黏土，透水地面结构也可以满足大雨的降雨量要求。
（2）低势植物绿地：绿地是一种天然的渗透设施。在地势较低的区域种植植物，通过植物、草皮截流、土壤过滤从而减少地表径流。它具有透水性好、造价最低、便于雨水引入等优点，同时对雨水中的一些污染物具有一定的截留和净化作用。
（3）雨水湿地：小型湿地适合建在道路附近或占地面积大而建筑密度较小的住宅或公园区。表流湿地处理能力低、卫生条件差，但造价低。潜流湿地处理能力较好、不易受气候条件影响、卫生条件好，但容易堵塞、造价较高。雨季淹没的最大水深应保障植物生存并发挥其功能。超高深度取决于种植水生植物的种类，超高一般为0.3—0.6m。
（4）景观雨水生态塘：在住宅小区或公园，雨水生态塘通常设计为湿塘，兼有储存、净化与回用雨水的目的，并按照设计标准排放暴雨。设计良好的湿塘也是一种很好的水景观，适合大量动植物的繁殖生长，改善城市和小区环境。
（5）小区雨水综合利用技术：根据雨水水量平衡计算，道路及停车场的雨水径流及屋顶的雨水经过初期雨水弃流装置，再通过小区的植被浅沟或植被缓冲带引至小区雨水调蓄装置（生态塘、景观水池、地下水池等），同时根据雨水回用的目的设置相应的人工水体自净或水质处理装置。雨水循环与提升系统将雨水回用与景观（喷灌、绿化、喷泉等）、冲厕、或消防蓄水等。
4． 结语
城市生态绿色建设，应遵循因地制宜、兼顾经济效益、环境效益和社会效益的原则，与雨水径流污染控制、城市防洪减涝、生态景观改善相结合。在城市发展的过程中，通过建设生态绿色城市，改善城市居民的人居环境，调节城市气温和湿度，补充地下水资源，削减城市雨水径流量，减少城市非点源污染。同时，通过城市生态绿色建设可以保证城市水环境的自然循环，实现人与自然的和谐发展，有效地解决城市暴雨期间的内涝问题。
参考文献
1 《排水工程》中国建筑工业出版社
2GB50014-2006室外排水設计规范，2011年版
3宋永嘉 林卫东 慕星.城市建设中雨水资源利用研究.人民黄河 (2010)07
4杜鹏飞 钱 易.中国古代的城市排水.《自然科学史研究》 第18卷 第2期(1999年)
关键词:雨水设计流量 水环境 雨水渗透 雨水调蓄 雨水回用 径流系数 回用水
Abstract in order to solve the problem of city rainwater seeper and waterlogging occurs frequently in the city development of our country, discusses the construction of ecological green city plays a positive role in solving the problem of the city. Inspired by the combination of rainwater design discharge calculation theory and the ancient city of our country and drainage construction, put forward the construction of ecological green city measures, so as to realize the harmonious development of man and nature, city residents to improve the living environment.
Keywords rainwater design discharge water rainwater infiltration of rainwater storage rainwater reuse of reclaimed water runoff coefficient
中图分类号：TU991.14文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
在我国城市化进程中，城市人口和城市面积急剧膨胀，使得城区及其周边地区的生态系统发生显著的变化，极端降雨天气不断出现，对于城市排水系统形成一次次新的考验。降雨常常给城市居民的生活造成巨大地影响和损失。然而，在城市雨水泛滥的同时，城市的用水需求却常常得不到有效的保障。据统计, 在我国600 多座城市中, 有50%的城市缺水, 其中108 座城市严重缺水。在城市建设过程中，传统的雨水系统着重考虑的是“尽快安全地将降雨排走”，结果是降水被快速排到城市周边的沟渠、河流、湖泊中，缺得不到有效的利用。城市化的发展与水资源紧缺和生态环境的恶化让我们重新进行审视和反思，建设生态绿色的城市成为建设可持续发展节约型社会的重要内容之一，对于改善城市雨水排放也将起到非常深远的影响。
1、城市化过程中对于水环境的影响
（1）对城市水环境的影响
城市化发展造成不透水地表面积增加，地面硬化后改变了原地面的水文特性，降雨形成的地面径流急剧增加，地下水从降水中获得的补水量减少，地下水位不断下降，枯水期河流径流量也相应减小。另一方面，雨水入渗量减少还使土壤含水量减少，水分蒸发量下降，空气干燥，造成了生态环境的恶化。在一定程度上改变了城市地区的局部气候条件，又进一步影响到城市的降水条件。
（2）城市出现洪涝灾害
城市化发展导致不透水面积猛增, 洪峰流量增加，使得暴雨洪峰流量迅速形成, 加大了城市排水系统的负担，城市的交通路面频繁积水，影响了城市居民的正常生活。对雨水排水系统的排放能力的要求日益增长。
（3）雨水径流污染
随着城市化进程，硬化路面、交通量、人口密度和空气污染程度增大。降雨过程中雨水淋洗空气污染物，水质往往偏酸性并夹杂着空气中的粉尘。而在地表汇流过程中，雨水冲刷屋顶、路面等硬质铺装后，其污染比较严重。这些地表污染物在雨洪期间进入水体。从而对于雨水径流产生污染，进而污染城市周边的自然水体。
2建设生态绿色的城市对于城市水环境的积极影响
在城市建设的过程中，大量的硬化路面及混凝土建筑向城市周边扩张。原有的透水性绿地及湖泊不断减少，使得降雨期间地下水资源得不到有效的补充，再加上过量的开采地下水，使得原有的地下水位不断得下降，从而产生了地质隐患，更加剧了城市暴雨时期的积水现象。所以在城市建设过程中通过增加公园绿地、透水性路面、保持自然湖泊沟渠的生态绿色措施将有效地保障地表水和地下水的健康循环和交换，改善城市的人居环境。
（1）建设生态绿色城市的理论依据。
暴雨设计流量Q=ΨqF，（q为暴雨强度、F为汇水面积、Ψ为径流系数）。Ψ值根据各类地面面积加权平均计算得出（建筑屋面、沥青路面、混凝土路面取0.85~0.95，碎石路面取0.35~0.40，公园、池塘生态绿地取0.10~0.20）。
由上式可见，在城市建设过程中，当城市扩建导致硬化路面及汇水面积大量增加。F值及Ψ值也将大量增加，从而使暴雨流量Q出现巨大的增大。比如：城市原有面积F的综合径流系数Ψ为0.7，暴雨强度不变的情况下，城市建设面积扩大为1.5倍，增加的城市面积0.5F由原有的绿地建设为沥青路面、混凝土路面、建筑物，Ψ值即由原有的0.15（绿地）扩大为0.9。经过计算可以得出：
扩建之前的综合径流系数Ψ1==0.51
原有的暴雨流量Q1=0.51qF=0.76qF
扩建之后的综合径流系数Ψ2==0.76
暴雨流量Q2=0.761.5Fq=1.14qf=1.5Q1
即城市扩建后原有面积上产生的暴雨流量将扩大为原有流量的1.5倍,
然而极端降雨天气情况下，假设暴雨强度加大的为1.5q的情况下，Q3=1.71 qf=2.25Q1
暴雨流量将扩大为原有流量的2.25倍。暴雨流量Q将超过原有的排水系统的最大负荷。从而出现积水和涌水现象。
如果在城市发展的过程中建设生态绿色城市，较多地采用雨水渗透技术，比如：改造原有老城区的不透水路面为透水性路面，增加公园绿地水塘等透水性地表，并增加小区雨水调蓄及回用，可大大降低汇水面积内的径流系数。假设通过以上的措施降低城市综合径流系数Ψ3=0.5，Q3=0.51.5Fq=0.75qf=0.98Q1。可以得出：通过建设生态绿色城市，降低城市雨水综合径流系数，使得城市扩建后的暴雨流量显著降低，甚至小于城市扩建之初原有的暴雨流量，即城市原有的地下雨水排水系统可以承受扩建后带来的城市暴雨流量。这意味着在不增加城市地下排水管网投资的情况下，可以有效地减少城市雨水排放负荷，明显地改善城市暴雨期间的排水情况。
（2）中国古代传统城市排水建设对于建设生态绿色城市的启发
中国古代的城市建设，主要考虑的是易经中的阴阳调和理论，崇尚人与自然的和谐发展。城市建设中具有亲水性质的山林绿地、湖泊、水渠是为阴，具有不透水性质的邑舍蹊道是为阳。城市建设过程中充分考慮二者的和谐统一关系，合理地分配二者的比例，从而很好的解决了城市排水的问题。关于土地利用,先秦时期就有因地制宜、合理规划的思想。《商君书・算地篇》云：“故为国任地者山林居什一，薮泽居什一，溪谷流水居什一，都邑蹊道居什四。”此外，《管子》还论述了建设城市沟渠排水系统的问题：“地高则沟之，下则堤之， 内为落渠之泻，因大川而注焉。”(《管子・度地》)这些原则对我们今天的城市规划和建设仍具有积极的指导意义。
古代城市水系包括城内沟渠、湖池、环城壕沟、城外河流、湖池等。发达完善的城市水系保证了古代城市的供排水需求。城市一般要保持一定的河道密度和巨大的调蓄能力。如汉长安城内河道密度为1公里/平方公里,昆明池蓄水能力达3549.17万立方米，宋东京城河道密度为1.55公里/平方公里,总蓄水能力为1852.23万立方米。 古代的城市充分利用了天然的河流、湖泊和洼地,同时又规划并开挖许多人工沟渠、湖池,共同组成发达的城市水系。如元大都及明清北京城有海子和太液池，明朝有记载的排水干渠有内城的大明壕、东沟与西沟和通惠河故道等。到了清朝,又增辟了一些新的渠道。据吴庆洲估算,明清北京城内河道密度为1.07公里/平方公里,全城水系总容量为1935.29万立方米。这应该是京城罕有洪涝雨潦之灾的主要原因。合理的城市绿地及河道水系可以综合解决城市供水、灌溉、排水、防洪、防御以及航运和防火等一系列问题,并且可以有效地改善城市生态环境。
然而,现代城市建设过程中，并没有认识到城市水系的重要作用。常出现向水面要土地、填沟修路、填湖造房的现象。城市公园绿地面积不足，具有调蓄泄洪能力的沟渠湖泊没有到达与城市发展相匹配的比例。城市面积却不断扩张，混凝土建筑及沥青路面大量的增加，这样的结果与建设生态绿色的城市理念背道而驰，不仅破坏了城市原有的风貌，更加剧了内涝威胁，而且对于城市居民生态环境，特别是空气环境、水环境、气候环境造成了巨大的影响。中国有悠久的历史和传统文化，古人的阴阳调和、人与自然和谐发展的城市建设理论对于当今的城市建设者们应该是值得学习和借鉴的。
3建设生态绿色的城市的具体措施
建设生态绿色城市首先应以建设与城市发展向匹配的公园绿地、沟渠湖泊等地表水系为理念。改善城市居民的人居环境的同时，又可以保证水环境的自然循环，同时解决城市暴雨期间的内涝问题。在城市建设过程中尽可能地采用雨水渗滤技术。雨水渗滤的场所包括城市透水性绿地、湖泊水塘、建筑庭院、透水性的停车场、运动场和小区路面等。结合降水特点及地形、地质条件，具体措施有：
（1）人行道、广场、小区道路等处采用人造透水铺装地面：包括透水面层、找平层、垫层。如草坪砖、透水面砖，透水性混凝土路面等。利用表层土壤对雨水的净化能力，对预处理要求相对较低，技术简单，便于管理。人造透水地面的径流系数可达0.05～0.35。透水路面即使垫层以下的基础为黏土，透水地面结构也可以满足大雨的降雨量要求。
（2）低势植物绿地：绿地是一种天然的渗透设施。在地势较低的区域种植植物，通过植物、草皮截流、土壤过滤从而减少地表径流。它具有透水性好、造价最低、便于雨水引入等优点，同时对雨水中的一些污染物具有一定的截留和净化作用。
（3）雨水湿地：小型湿地适合建在道路附近或占地面积大而建筑密度较小的住宅或公园区。表流湿地处理能力低、卫生条件差，但造价低。潜流湿地处理能力较好、不易受气候条件影响、卫生条件好，但容易堵塞、造价较高。雨季淹没的最大水深应保障植物生存并发挥其功能。超高深度取决于种植水生植物的种类，超高一般为0.3—0.6m。
（4）景观雨水生态塘：在住宅小区或公园，雨水生态塘通常设计为湿塘，兼有储存、净化与回用雨水的目的，并按照设计标准排放暴雨。设计良好的湿塘也是一种很好的水景观，适合大量动植物的繁殖生长，改善城市和小区环境。
（5）小区雨水综合利用技术：根据雨水水量平衡计算，道路及停车场的雨水径流及屋顶的雨水经过初期雨水弃流装置，再通过小区的植被浅沟或植被缓冲带引至小区雨水调蓄装置（生态塘、景观水池、地下水池等），同时根据雨水回用的目的设置相应的人工水体自净或水质处理装置。雨水循环与提升系统将雨水回用与景观（喷灌、绿化、喷泉等）、冲厕、或消防蓄水等。
4． 结语
城市生态绿色建设，应遵循因地制宜、兼顾经济效益、环境效益和社会效益的原则，与雨水径流污染控制、城市防洪减涝、生态景观改善相结合。在城市发展的过程中，通过建设生态绿色城市，改善城市居民的人居环境，调节城市气温和湿度，补充地下水资源，削减城市雨水径流量，减少城市非点源污染。同时，通过城市生态绿色建设可以保证城市水环境的自然循环，实现人与自然的和谐发展，有效地解决城市暴雨期间的内涝问题。
参考文献
1 《排水工程》中国建筑工业出版社
2GB50014-2006室外排水設计规范，2011年版
3宋永嘉 林卫东 慕星.城市建设中雨水资源利用研究.人民黄河 (2010)07
4杜鹏飞 钱 易.中国古代的城市排水.《自然科学史研究》 第18卷 第2期(1999年)