1、1广东省直单位第五届工作技能大赛暨市县机关工作技能邀请赛我局参赛作品文稿展示创 新 雨 洪 利 用 模 式 ，打 造 三 维 海 绵 城 市广 东 省 水 文 局 湛 江 水 文 分 局一 、 提 出 背 景（一 ）城 市 发 展 环 境 问 题 凸 显21 世 纪 ，中 国 进 入 经 济 高 速 发 展 期 。伴 随 着 经 济 快 速 发 展 ，城 市 面 临 众 多 环 境 问 题 。水 资 源 短 缺 、城 市 内 涝 、海 水 入 侵 、地面 沉 降 等 问 题 ，严 重 威 胁 人 民 的 生 命 和 财 产 安 全 ，制 约 社 会 和谐 发 展 。目 前 ，全 国 600 多
2、 个 城 市 中 有 三 分 之 二 供 水 不 足 ，其中 六 分 之 一 严 重 缺 水 ，有 6 个 省 、区 已 处 于 极 度 缺 水 状 态 。过去 3 年 内 我 国 超 过 360 个 城 市 遭 遇 内 涝 ，今 年 以 来 ，已 有 41座 城 镇 因 暴 雨 内 涝 受 淹 ，因 暴 雨 洪 水 已 直 接 造 成 了 约 353 亿元 的 经 济 损 失 ，“逢 雨 必 涝 ”已 成 为 我 国 城 市 重 大 灾 害 之 一 。海水 入 侵 使 灌 溉 地 下 水 水 质 变 咸 、土 壤 盐 渍 化 ，导 致 水 田 面 积 减少 、荒 地 面 积 增 加 。中 国
3、 海 水 入 侵 主 要 出 现 在 辽 宁 、河 北 、天 津 、山 东 、江 苏 、上 海 、浙 江 、海 南 、广 西 9 个 省 份 的 沿 海 地 区 。最严 重 的 是 山 东 、辽 宁 两 省 ，入 侵 总 面 积 已 超 过 2000 平 方 公 里 。（二 ）全 国 海 绵 城 市 概 念 提 出 和 建 设 热 潮2012 年 4 月 ，在 2012 低 碳 城 市 与 区 域 发 展 科 技 论 坛 中 ，“海 绵 城 市 ”概 念 首 次 提 出 ，即 通 过 “渗 、滞 、蓄 、用 、排 ”等 技 术 ，2使 得 城 市 能 像 海 绵 一 样 ，在 适 应 环 境
4、变 化 和 应 对 自 然 灾 害 等方 面 具 有 良 好 的 “弹 性 ”，下 雨 时 吸 水 、蓄 水 、净 水 ，需 要 时 将 蓄存 的 水 “释 放 ”并 加 以 利 用 。2013 年 12 月 12 日 ，习 近 平 总 书 记在 中 央 城 镇 化 工 作 会 议 的 讲 话 中 强 调 ：“提 升 城 市 排 水 系 统时 要 优 先 考 虑 把 有 限 的 雨 水 留 下 来 ，优 先 考 虑 更 多 利 用 自 然力 量 排 水 ，建 设 自 然 存 积 、自 然 渗 透 、自 然 净 化 的 海 绵 城 市 ”。2015 年 4 月 2 日 ，海 绵 城 市 建 设
5、试 点 城 市 名 单 正 式 公 布 。根 据地 区 得 分 ，排 名 在 前 16 位 的 城 市 分 别 是 （按 行 政 区 划 序 列 排列 ）：迁 安 、白 城 、镇 江 、嘉 兴 、池 州 、厦 门 、萍 乡 、济 南 、鹤 壁 、武 汉 、常 德 、南 宁 、重 庆 、遂 宁 、贵 安 新 区 和 西 咸 新 区 。作 为 城市 发 展 理 念 和 建 设 方 式 转 型 的 重 要 标 志 ，全 国 已 有 130 多 个城 市 制 定 了 海 绵 城 市 建 设 方 案 。（三 ）创 新 雨 洪 利 用 模 式 ，打 造 三 维 海 绵 城 市 的 必 要 性雨 洪 利 用
6、 技 术 ，可 把 从 自 然 或 人 工 集 雨 面 流 出 的 雨 水 进行 收 集 、集 中 和 储 存 ，是 将 降 雨 就 地 消 纳 和 利 用 的 重 要 手 段 ，是 减 轻 城 市 防 洪 压 力 、缓 解 水 资 源 短 缺 、改 善 并 稳 定 维 持 生 态系 统 平 衡 的 重 要 措 施 ，是 建 设 海 绵 城 市 的 重 要 技 术 手 段 。常 规雨 洪 利 用 建 设 海 绵 城 市 不 仅 需 要 巨 大 的 资 金 投 入 ，而 且 未 充分 考 虑 使 用 地 下 含 水 层 具 有 的 巨 大 储 水 潜 力 。海 绵 城 市 建 设 ，注 重 “小
7、 雨 蓄 起 来 、中 雨 排 出 去 、大 雨 别 成灾 ”，回 用 剩 余 的 雨 水 径 流 通 过 管 网 、水 泵 外 排 ，提 升 了 城 市 排水 系 统 的 标 准 ，保 证 了 城 市 的 安 全 ，但 雨 洪 资 源 难 以 得 到 充 分3的 利 用 。全 国 很 多 城 市 虽 然 水 资 源 丰 富 ，但 时 空 分 布 不 均 ，气候 复 杂 多 变 ，水 资 源 调 控 能 力 较 差 ，使 得 城 市 出 现 季 节 性 性 水资 源 短 缺 。不 论 从 充 分 使 用 城 市 空 间 、加 大 水 资 源 利 用 率 、提 升 城 市水 资 源 调 控 能
8、力 ，抑 或 治 理 城 市 环 境 污 染 等 方 面 都 迫 切 要 求创 新 雨 洪 利 用 模 式 ，打 造 三 维 海 绵 城 市 。二 、 存 在 问 题（一 ）投 入 资 金 巨 大 ，效 果 难 达 预 期 。常 规 雨 洪 利 用 建 设 海绵 城 市 需 要 巨 大 的 资 金 投 入 。据 估 计 每 平 方 公 里 海 绵 城 市 建设 投 资 将 达 到 1 亿 至 1.5 亿 元 。目 前 ，海 绵 城 市 试 点 建 设 在 全国 大 部 分 范 围 内 开 展 ，目 前 已 纳 入 试 点 的 城 市 共 30 个 。据 不完 全 统 计 ，第 一 批 纳 入
9、试 点 的 16 个 海 绵 城 市 中 发 生 内 涝 率 达62.5%；第 二 批 试 点 的 14 个 海 绵 城 市 中 发 生 内 涝 率 达 64.3%。目 前 ，建 设 效 果 并 未 达 到 预 期 。（二 ）海 绵 城 市 建 设 储 水 体 少 。“储 水 体 ”既 包 括 河 湖 、池 塘等 水 系 ，也 包 括 绿 地 、花 园 、可 渗 透 路 面 这 样 的 城 市 配 套 设 施 ，是 城 市 重 要 的 储 水 和 释 水 容 器 ，是 处 理 城 市 内 涝 的 重 要 缓 冲地 带 ，其 规 模 和 质 量 是 海 绵 城 市 建 设 的 关 键 环 节 。
10、对 于 大 多 数海 边 城 市 ，地 势 平 坦 ，使 当 地 天 然 “储 水 体 ”较 少 。同 时 ，城 市 化进 程 使 大 多 数 城 市 建 设 追 求 用 地 一 马 平 川 ，往 往 会 填 湖 平 壑 。因 此 ，大 多 数 海 绵 城 市 建 设 都 面 临 着 储 水 体 缺 乏 的 难 题 。（三 ）雨 洪 利 用 模 式 需 因 地 制 宜 。传 统 雨 洪 利 用 ，注 重 通 过4建 设 或 安 装 仪 器 进 行 雨 洪 收 集 ，并 将 雨 洪 储 存 在 地 表 或 地 下浅 层 。既 需 耗 费 巨 额 资 金 ，又 需 占 据 较 大 的 空 间 ，且
11、 雨 洪 得 不到 高 效 利 用 。创 新 雨 洪 利 用 模 式 ，综 合 当 地 的 气 候 、地 形 、地 貌 、水 文 和 地 质 条 件 ，评 估 地 表 、地 下 空 间 的 储 水 能 力 和 城 市 排 水能 力 ，因 地 制 宜 设 计 符 合 地 方 特 色 的 工 程 和 非 工 程 措 施 ；同 时 ，将 雨 洪 用 于 治 理 地 下 水 超 采 、海 水 入 侵 等 问 题 。三 、 主 要 内 容创 新 雨 洪 利 用 模 式 ，遵 循 生 态 优 先 原 则 ，因 地 制 宜 ，将 自然 途 径 与 人 工 措 施 相 结 合 ，在 确 保 城 市 排 水 防
12、 涝 安 全 的 前 提下 ，最 大 限 度 地 实 现 雨 水 在 城 市 区 域 的 积 存 、渗 透 、净 化 ，最 大限 度 提 升 雨 水 利 用 效 率 。打 造 三 维 海 绵 城 市 ，充 分 利 用 了 城 市地 表 和 地 下 巨 大 空 间 ，以 地 表 水 体 、植 被 、地 下 含 水 层 作 为 “储水 体 ”，下 雨 时 蓄 水 、渗 水 、净 水 ，需 要 时 将 蓄 存 的 水 “释 放 ”利用 ，最 大 程 度 实 现 城 市 向 绿 色 节 能 、生 态 环 保 发 展 。具 体 举 措如 下 ：（一 ）理 清 城 区 径 流 特 征 ，建 设 地 表 集
13、 雨 装 置理 清 城 区 径 流 特 征 ：第 一 ，根 据 地 形 和 地 貌 特 征 ，查 清 雨洪 径 流 的 上 中 下 游 和 产 流 特 征 ，计 算 径 流 区 域 的 集 雨 面 积 ；结合 城 市 管 网 排 水 系 统 ，根 据 不 同 降 雨 量 ，设 计 典 型 降 雨 ，计 算各 区 域 径 流 总 量 ，确 定 雨 量 分 级 ，进 行 洪 涝 风 险 评 估 ；第 二 ，对雨 水 管 理 模 型 的 径 流 模 拟 系 统 、污 染 物 累 积 及 径 流 冲 刷 模 拟系 统 、管 道 输 送 模 拟 系 统 的 模 型 的 参 数 进 行 研 究 ，讨 论
14、各 区 域5雨 洪 收 集 和 处 理 装 置 ，并 对 其 效 果 进 行 评 估 。第 三 ，根 据 不 同雨 量 的 雨 洪 量 ，选 择 不 同 的 集 雨 装 置 。地 表 集 雨 措 施 ：理 清 城 区 径 流 特 征 ，选 定 雨 洪 收 集 装 置 后 ，在 城 区 不 同 位 置 安 装 相 应 的 集 雨 装 置 ：在 住 宅 区 、厂 区 、政 府大 楼 等 建 筑 物 屋 顶 安 装 屋 顶 雨 水 过 滤 器 ；在 地 面 、停 车 场 采 用符 合 透 水 和 抗 压 强 度 要 求 的 透 水 性 地 面 砖 ，在 道 路 上 采 用 环保 型 的 雨 水 口
15、，拦 截 道 路 上 的 初 期 径 流 ；在 公 园 、绿 地 、草 坪 采用 下 凹 式 绿 地 。收 集 的 雨 水 经 管 道 进 入 一 级 储 水 装 置 （一 个 分区 ）；若 超 出 一 级 储 水 装 置 容 量 的 ，雨 水 经 管 道 进 入 二 级 储 水装 置 （多 个 分 区 ），依 次 类 推 ，逐 级 收 集 ，雨 水 暂 时 储 存 起 来 。（二 ）创 新 雨 洪 利 用 模 式 ，地 表 和 地 下 空 间 共 同 储 水根 据 实 测 地 下 水 水 位 、水 文 地 质 参 数 ，建 立 三 维 水 流 和 地层 应 力 模 型 ，进 行 地 下 水
16、超 采 致 灾 评 估 ；根 据 实 测 土 壤 湿 度 ，建 立 包 气 带 干 旱 模 型 ，评 估 干 旱 程 度 ；同 时 ，结 合 各 个 地 表 储水 体 实 时 储 水 量 ，选 择 不 同 的 储 水 容 器 ：包 括 地 表 储 水 体 、地表 与 地 下 （地 下 水 补 给 系 统 ）一 体 储 水 体 。1雨 洪 储 存 于 地 表 储 水 体现 代 城 市 中 ，主 要 的 地 表 储 水 体 有 河 流 、湖 泊 和 湿 地 ，增加 雨 洪 对 储 水 体 补 给 的 主 要 手 段 有 ：第 一 ，雨 季 ，经 地 表 集 雨装 置 收 集 的 雨 水 ，导 入
17、储 水 体 中 ；第 二 ，在 储 水 体 附 近 建 设 如“水 系 ”般 的 集 雨 沟 渠 ，改 变 地 面 径 流 的 流 向 ，使 它 们 流 入 湖 内 。既 增 加 集 水 面 积 ，又 有 效 减 小 雨 洪 规 模 。62雨 洪 储 存 于 含 水 层 中 ，建 立 地 下 水 补 给 系 统利 用 地 下 巨 大 空 间 ，储 存 雨 水 ，提 升 城 市 的 水 资 源 调 控 能力 。查 清 地 表 储 水 体 附 近 的 含 水 层 岩 性 特 征 ，选 择 含 水 层 数 量多 、厚 度 大 、渗 透 系 数 大 的 位 置 ，修 建 回 灌 丼 群 ，建 立 地
18、表 补 给地 下 的 地 下 水 补 给 系 统 ：经 处 理 后 的 地 表 储 水 体 内 的 雨 水 作 为水 源 ，通 过 回 灌 丼 注 入 到 含 水 层 中 ，当 需 要 水 时 ，可 “释 放 ”使用 。旱 季 时 ，有 地 下 水 井 抽 水 ，若 地 下 水 水 位 下 降 较 大 ，则 地 表水 持 续 稳 定 回 灌 ，以 维 持 地 下 水 水 位 的 稳 定 ，同 时 腾 出 地 表 空间 ，待 雨 季 补 给 。地 下 水 补 给 系 统 的 建 立 ，充 分 发 挥 了 含 水 层的 “海 绵 ”作 用 （蓄 水 和 释 水 ），既 可 减 轻 内 涝 灾 害
19、，又 可 解 决 地下 水 水 位 大 幅 下 降 、地 面 沉 降 等 地 质 问 题 。位 于 粤 西 地 区 的 湛江 市 曾 于 2015 年 上 半 年 发 生 一 次 较 大 旱 灾 ，导 致 当 地 农 业 经济 损 失 3.8 亿 元 ，大 量 农 作 物 枯 死 。据 调 查 ，当 地 地 处 平 原 地区 ，降 雨 丰 沛 ，年 均 降 雨 量 1700-1800mm，而 降 雨 时 空 分 布 不均 与 地 势 平 坦 ，使 当 地 蓄 水 能 力 不 足 ；但 地 下 含 水 层 多 、赋 水性 强 ，在 800m 以 内 的 涠 洲 组 至 湛 江 组 中 ，存 在
20、3-25 个 粗 砾 含水 层 ，单 层 厚 2-30m，总 厚 度 20-310m。当 地 地 下 水 年 开 采 量约 6.3 亿 m3，留 出 了 巨 大 的 储 水 空 间 。由 于 当 地 未 建 立 地 下 水补 给 系 统 ，在 干 旱 来 临 时 ，地 表 水 水 量 剧 减 ，地 下 储 水 不 足 ，导致 当 地 无 水 可 用 。（三 ）增 强 地 下 水 补 给 区 补 给 能 力为 增 加 雨 洪 和 地 表 水 对 地 下 水 的 补 给 ，提 高 下 游 城 区 含7水 层 的 储 水 量 ，需 建 立 持 续 稳 定 的 补 给 区 ，具 体 举 措 ：增 加
21、物 种 多 样 性 ，改 变 植 被 和 作 物 垂 直 和 水 平 组 成 ，提 升渗 透 性 能 ：即 在 补 给 区 种 植 易 吸 水 、根 系 发 达 的 植 物 ，增 加 植被 覆 盖 ；垂 向 上 ，乔 木 与 矮 木 结 合 ，逐 级 截 留 雨 水 ；在 周 围 种 植区 ，种 植 根 系 发 达 的 农 作 物 。既 可 以 使 补 给 区 土 壤 吸 水 充 足 ，又 达 到 保 护 生 态 环 境 的 目 的 。在 补 给 区 修 建 水 利 工 程 。塘 和 堰 是 蓄 水 的 重 要 水 利 和 民生 工 程 ，在 雨 季 可 收 集 一 定 量 的 水 ，收 集
22、的 地 表 水 在 旱 季 可 持续 补 给 地 下 水 ，亦 可 供 当 地 村 民 使 用 。（四 ）建 立 海 水 入 侵 屏 障除 地 下 水 超 采 和 地 面 沉 降 问 题 ，较 多 海 绵 城 市 一 直 饱 受海 水 入 侵 的 困 扰 。可 考 虑 利 用 已 有 地 表 储 水 体 和 地 下 水 补 给系 统 ，建 立 防 止 海 水 入 侵 的 屏 障 。具 体 措 施 ：在 沿 海 发 生 海 水入 侵 的 区 域 ，建 设 沿 线 状 分 布 的 地 下 水 井 作 为 壁 垒 井 ，将 处 理后 达 到 标 准 的 雨 洪 注 入 到 含 水 层 中 ，提 升
23、地 下 水 水 位 ，形 成 稳定 的 淡 水 和 海 水 分 隔 带 ，阻 隔 海 水 入 侵 。实 现 了 雨 水 最 大 化 的利 用 。四 、 可 行 性（一 ）通 过 洪 涝 风 险 评 估 ，因 地 制 宜 选 择 集 雨 装 置 ，分 级 储水 ，建 立 地 下 水 补 给 系 统 和 防 海 水 入 侵 屏 障 ，打 造 三 维 海 绵 城市 ，在 技 术 上 是 可 行 的 。目 前 城 市 产 流 特 征 、集 雨 面 积 等 水 文 数 据 主 要 在 当 地 水8利 部 门 ，城 市 管 网 排 水 系 统 数 据 主 要 在 城 建 部 门 ，地 下 含 水 层参 数
24、 信 息 在 地 质 部 门 ，要 获 取 并 不 困 难 。同 时 ，北 京 市 水 利 科学 研 究 所 依 托 中 德 合 作 “北 京 城 区 雨 洪 控 制 与 利 用 ”项 目 ，已 经研 制 开 发 了 透 水 型 地 面 砖 、环 保 型 雨 水 口 、填 料 式 蓄 水 池 、屋顶 雨 水 过 滤 器 等 雨 洪 利 用 设 备 。美 国 加 州 橙 郡 地 区 一 直 受 到 干 旱 和 海 水 入 侵 的 困 扰 。21世 纪 初 ，当 地 建 造 了 建 立 了 地 下 水 补 给 系 统 ，每 天 生 产 水 37.9万 立 方 米 ，有 效 地 应 对 了 当 地
25、的 干 旱 问 题 ；同 时 ，每 天 将 13.2万 立 方 米 水 注 入 壁 垒 丼 中 ，成 功 治 理 了 当 地 的 海 水 入 侵 。（二 ）打 造 三 维 海 绵 城 市 ，既 符 合 关 于 推 进 海 绵 城 市 建 设的 指 导 意 见 ，又 契 合 “绿 水 青 山 就 是 金 山 银 山 ”理 念 。在 资 金上 可 依 托 政 府 主 导 、社 会 参 与 的 海 绵 城 市 等 项 目 。因 此 ，具 有可 行 性 和 推 广 性 。五 、 预 期 成 效（一 ）增 强 城 市 水 资 源 调 控 与 管 理 水 平 。建 立 三 维 水 流 和地 层 应 力 模
26、 型 ，根 据 不 同 降 雨 和 径 流 量 ，选 择 不 同 的 地 表 和 地下 储 水 模 式 ，减 轻 城 市 内 涝 问 题 ；同 时 ，加 强 上 游 地 下 水 补 给区 补 给 能 力 ；使 雨 水 资 源 在 一 年 中 均 匀 分 配 ，增 强 城 市 水 资 源调 控 与 管 理 水 平 。（二 ）提 升 雨 洪 资 源 收 集 效 率 。依 据 地 区 地 形 地 貌 、水 文 气象 及 径 流 特 征 ，建 立 洪 涝 风 险 评 估 模 型 ，在 不 同 城 区 不 同 位 置使 用 不 同 的 集 雨 装 置 ，提 升 雨 洪 资 源 的 收 集 效 率 。9（
27、三 ）拓 展 海 绵 城 市 储 水 体 类 型 ，节 约 建 设 资 金 。建 立 地 下水 补 给 系 统 ，将 地 下 与 地 下 作 为 储 水 体 ，解 决 海 绵 城 市 建 设 储水 体 不 足 ，节 省 海 绵 城 市 资 金 投 入 ，为 海 绵 城 市 建 设 提 供 新 思路 。（四 ）建 设 绿 色 、生 态 、环 保 的 三 维 海 绵 城 市 。通 过 创 新 雨洪 利 用 模 式 ，将 雨 洪 用 于 治 理 地 下 水 超 采 和 建 立 海 水 入 侵 屏障 ，建 设 绿 色 、生 态 、环 保 的 三 维 海 绵 城 市 。（团队成员：肖子平、任雅娴、魏铭聪、吴春玲、张胜华、朱子建）
