海绵城市引领可持续发展：利用雨水资源打造滨水生态城.pdf

绿色转型白皮书 利用雨水资源打造滨水生态城 海绵城市 引领可持续发展 本白皮书内容 可持续城市排水系统（SUDS）替代传统排污系统 通过跨学科合作实现 协同增效并建立归属感 通过可持续城市排水系统 丰富生物多样性并提升宜居性 为水渗透或再利用确保适宜的水质 海绵城市引领可持续发展 利用雨水资源打造滨水生态城 版本 2.0 印刷于2016年5月 首页图片 封面照片展示了哥本哈根Taasinge Plads的气候适应解决方案 图片: Kontraframe 主编 绿色国度 技术编辑 丹麦技术研究所 / 城市地区用水: Hanne Kjr Jrgensen, hakjteknologisk.dk 丹麦技术研究所 / 城市地区用水: Ulrik Hindsberger, uhiteknologisk.dk 攥稿人 奥尔堡大学(Aalborg University): Birgitte Hoffmann, bhofplan.aau.dk 奥胡斯水务(Aarhus Water): Anne Laustsen, alaaarhusvand.dk 奥胡斯水务(Aarhus Water): Inge H. Jensen, ihjaarhusvand.dk ALECTIA(ALECTIA): Jan Jeppesen, Amphi咨询(Amphi Consult): Lars Briggs, lbamphi.dk Bonnerup咨询(Bonnerup Consult): Arne Bonnerup, Byggros(Byggros): Louise Hansen, 哥本哈根市(Skt. Kjelds Kvarter): Ren Sommer Lindsay, ZT2Jtmf.kk.dk 哥本哈根市(City of Copenhagen): Jan Rasmussen, jrasmustmf.kk.dk COWI(COWI): Ulla Rose Andersen , uvacowi.dk 丹华水利环境技术(DHI): Morten Rung, EnviDan(EnviDan): Mads Uggerby, mauenvidan.dk 腓特烈斯贝公共事务(Frederiksberg Utility): Henrik Bay, serviceFrb-forsyning.dk Genvand(Genvand): Sren Quist Rasmussen, HOFOR(HOFOR): Martin Vester, mveshofor.dk NIRAS(NIRAS): Jens Christian Riise, jcrniras.dk 奥彼康(Orbicon): Christine Krag Strmberg, ckstorbicon.dk 安博戴水道(Ramboll Studio Dreiseitl): Herbert Dreiseitl, SLA(SLA): Rasmus Astrup, rassla.dk 绿色国度(State of Green): Tanya Jacobsen, 丹麦技术大学(Technical University of Denmark): Karsten Arnbjerg Nielsen, kanenv.dtu.dk 气候城(The Climate City): Helle Baker Norden, hbnklima-byen.dk 第三自然(Tredje Natur): Flemming Rafn Thomsen, frttredjenatur.dk 哥本哈根大学(University of Copenhagen): Marina Bergen Jensen, mbjign.ku.dk 哥本哈根大学(University of Copenhagen): Rikke Juul Monberg, rjmign.ku.dk WATER PLUS(WATER PLUS): Sren Mller Christensen, smccarlbergchristensen.dk Watercare(Watercare): Henrik Eckhoff Rnnest, infowatercare.dk Wavin(Wavin): Thomas Milert, 更多信息 如需获取本白皮书副本及其相关出版物， 请通过 联络绿色国度。 绿色国度 版权所有 2016 2 内容摘要 人口增长、洪涝、越来越严重的饮用水污染、以及越来越频繁的长期干 旱都在促使我们优化城市的雨水利用。据传统情况而言，气候适应是为 了降低气候变化带来的风险，诸如极端降水情况造成的洪涝风险等。不 过，若以全局的角度来看待这些风险，我们可以通协同增效来应对一 些城市发展问题的挑战，从而同时解决多个领域的城市发展问题。就此 而言，可持续城市排水系统（SUDS）能够在城市水资源管理方面起到 关键作用，并且有助于我们将城市建设成为令人向往的家园。 本白皮书重点介绍了丹麦雨水管理与可持续城市排水系统领域的各利 益攸关者的经验教训，选用了最先进的案例来说明，如何利用雨水资源 创建更具弹性的宜居城市。 多功能的解决方案造就更具弹性的宜居城市 将雨水管理纳入城市总体规划能够很好地发挥协同增效的作用，并大 大提高成本效益。世界各地的城市正在倾注更多的努力来加强适应性， 以抵抗气候变化带来的洪涝与气候变暖等风险。而许多城市当前所面临 的重点问题是，如何确保为不断增长的人口供应充足的洁净饮用水。丹 麦正致力于开发多功能的解决方案，不仅能够管理城市雨水和预防洪 涝风险，还能够保持城市水资源的总体平衡并打造新的休闲娱乐景点， 从而进一步实现城市增值。 为自身所处城市的可持续排水系统寻找灵感 了解可持续城市排水系统的巨大应用潜力，以及丹麦与世界各地解决 方案实施的大概情；为本国的城市排水系统项目寻求丹麦合作伙伴，本 白皮书的意图正是为这些国际利益攸关者提供一个有用的参考工具。 我们希望您能从中获得启发。 3 气候、降雨量与降雨频次的变化，使得智 能雨水资源管理解决方案的需求也随之 改 变 。跟 许 多 其 他 国 家 一 样，丹 麦 也 亲 身 经历了气候变化带来的后果。在过去的 几年中，我们见证了极端的降水事件造 成的洪涝灾害以及对房屋与基础设施的 破坏。据政府间气候变化专门委员会第 五次评估报告，预计未来几年内的极端 天气事件甚至会更加频繁严峻。因此，找 寻新的创新水资源管理解决方案成为了 丹 麦 各 城 市 、水 务 机 构 及 各 大 公 司 的 重 中 之重。 城市排污系统的压力与日俱增 气候变化导致排水系统内沉淀越来越 多，从而致使城市排水系统压力增大。然 而，并不是用更大的管道替换现有管道 那 么 简 单，而 是 需 要 着 力 实 现 更 智 能 化 的雨水资源管理，将雨水储存到现有设 施，或 将 其 分 流 到 其 他 地 区 以 最 大 程 度 降低灾害损失，如此一来，城市排水系统 就能创造效益。为适应气候变化，丹麦制 定了一个全国性的行动计划，使得打造 气 候 弹 性 城 市 的 行 动 得 以 顺 利 推 行，与 此同时也涌现出了许多创新绿色解决方 案的范例。 可持续城市排水系统 丹麦越来越多的城市与水务机构都尽可 能将雨水当作资源来管理，并将其与污 水 系 统 和 废 水 处 理 厂 分 隔 开，从 而 降 低 合流下水道溢流的风险。 对于不断增加的雨水量的管理，解决方 案包括规划阶段的水工程模型，还有地 下渗滤床、绿色屋顶与透水路面等本地 雨水储存解决方案，以及独立的雨水管 道与污水管道设置、或通过路边的渗滤 床进行当地雨水处理等排水系统的解决 方案。 丹麦解决方案与全球性挑战 最佳的气候适应项目案例的成功之处在 于能够同时解决了多个问题，但是，这类 综合性解决方案需要政府部门、公共事 业单位、组织机构、私人企业以及个人公 民之间的紧密协作。在这方面，丹麦有着 悠久的传统，因此我们取得了较大成效。 我们为所拥有的解决方案与成果感到自 豪。同时，我们也渴望将所获得的经验与 教训与其他国家分享。 共享可持续 雨水资源管理 解决方案 “丹麦的经验表明：气候适应与雨水资源管理 可以成为创建绿色宜居城市的一个契机” Esben Lunde Larsen, 环境与食品部部长 4 前言 目录 1. 从气候适应到城市的绿色发展 . 6-7 利用雨水资源 2. 可持续城市排水系统（SUDS）替代传统排污系统 . 8-9 可持续城市排水系统简介 3. 气候适应中的跨学科合作 .10-11 通过各利益攸关者之间的协作 实现协同增效并节省成本 4. 可持续城市排水系统(SUDS)模拟模型 . 12-13 通过模拟模型评估 各类降雨事件的影响 5. 突破地面障碍 .14-15 在人口密集地区采用渗透地面处理雨水 6. 可持续城市排水系统增加生物多样性的一种手段 . 16-17 融合自然与城市生活， 打造绿色走廊与弹性城市 7. 可持续城市排水系统与径流治理 .18-19 确保适宜的雨水径流质量， 并改善水循环 8. 可持续城市排水系统与雨水再循环 .20-21 通过雨水收集实现城市水平衡 9. 利用可持续城市排水系统创建具有弹性的宜居城市 . 22-26 利用雨水资源打造 更具效益的城市绿色空间 10. 丹麦了解气候适应 .27 目录 5 人 口 增 长 、洪 涝 、越 来 越 严 重 的 饮 用 水 污 染、以及越见频繁的干旱等情况都在促 使我们优化雨水资源利用。此外，人们也 更加关注如何实现城市的自我冷却与降 温，从而降低城市热岛效应；如何减少 地表水污染；如何保障充足的饮用水供 应；以及如何将城市打造为人们向往的 家园。 据联合国下属的政府间气候变化专门委 员会预测，未来几年丹麦及其他几个国 家在降水方面会出现变化，高强度降雨 的频率会更高，同时干旱天气的持续时 间又会更长。许多城市的大部分地区都 是不透水地面，从而使得地面失去了储 水功能，综合考虑这一情况与上述预测， 我们会发现，相比降低洪涝风险，我们更 需要加强地面储水功能。 本白皮书提出了利用雨水资源的各种可 能，反 对 只 需 将 雨 水 排 入下 水 道 的 观 点 。 利用雨水资源的目的一方面是为了优化 雨 水 管 理 从 而 降 低 洪 涝 风 险，另 一 方 面 是为了促进更加绿色宜居的城市建设。 这 样，既 适 应 了 气 候 的 变 化，又 打 造 出 了 令人向往的城市环境，真可谓一举两得。 正如许多示范案例所展示的那样，若将 雨水资源管理融入城市总体规划之中， 就能够很好地发挥协同增效的作用并极 大 提 高 成 本 效 益 。其 关 键 就 是 使 用 正 确 的工具与模型，确保各种工作的正确优 先级别，以及对各种雨水资源管理方案 的完善设计，另外就是需要寻找合适的 利益攸关者在恰当的时间参与到整个过 程中。 通过各种处理技术，利用雨水资源帮助 城市维持可持续水平衡，可以带来多个 好处。这能够确保雨水资源的正确处理， 比 如 雨 水 或 渗 透 地 下 水 含 水 层，或 排 入 当地湖泊或河流等水环境。最后，缺水地 区收集和循环使用的本地雨水就可成为 有价值的非饮用水资源，可替代宝贵的 饮用水，用来浇灌植物、冲厕或洗衣服。 1. 从气候适应到 城市的绿色发展 利用雨水资源 “哥本哈根一直试图找到不仅能够解决问题， 还能提升哥本哈根市民生活质量的解决方案。我们结合 气候适应的各层次城市规划，为整个城市制定综合解决方案” Morten Kabell, 技术和环境事务主管, 哥本哈根市 6 1. 从气候适应到城市的绿色发展 暴雨管理计划,哥本哈根,丹麦 2010年以来，哥本哈根已遭遇过许多极端降水事件，预计在未来几年这类事件的发生频率还会增高。由于极端降水事件给各地 带来的巨大挑战会有所不同，所以某些特定方案，比如升级排水系统，并不能全面解决问题。因此，哥本哈根市决定进行协调和统 一，并综合适合所有地区的解决方案，于是在2012年推出了暴雨管理计划。 该计划罗列了适应包括极端降水在内的气候变化的方法、优先顺序与措施建议。指定了7个集水区，并列出了一份工程项目清单， 包括将近300个将在未来20年内实施的地面工程项目。在确定首先启动哪个项目的时候，我们会考虑各种因素。拿水力方面项目 的先后开展顺序来说，我们会考虑哪里的洪涝风险最高，哪里便于项目开展，哪里有正在进行的其他建设工程以及哪里可能实现 城市发展的协作增效。(友情提供: 哥本哈根市) 1. 从气候适应到城市的绿色发展 7 降水 深度 (毫米) 回报期 (年) 110 70 20 0.2 10 100 100 99 75 处理量 (%) 流量 (m 3 /秒) 时间 (秒) 来自城区的径流 城市化之前的径流 “如何开发 雨水的 其他用途?” 3 A B C 2 2 “当前系统超负荷时 会出现什么情况？” 雨水 资源 利用 城市 暴雨 引流 缓解 雨季洪涝 “我的责任 有哪些？” 降水 深度 (毫米) 回报期 (年) 110 70 20 0.2 10 100 100 99 75 处理量 (%) 流量 (m 3 /秒) 时间 (秒) 来自城区的径流 城市化之前的径流 “如何开发 雨水的 其他用途?” 3 A B C 2 2 “当前系统超负荷时 会出现什么情况？” 雨水 资源 利用 城市 暴雨 引流 缓解 雨季洪涝 “我的责任 有哪些？” 可持续城市排水系统是尽可能接近源头 的 雨 水 资 源 管 理 的 通 用 术 语 。有 时 也 称 为绿色雨水基础设施、水敏感城市设计 （ W S U D）、或 本 地 雨 水 收 集 。通 常，可 持续城市排水系统元素具有以下一种或 几种功能：渗透雨水、转移雨水、储存雨 水、延缓雨水流失或蒸发雨水。本白皮 书的第9页介绍了一些可持续城市排水 系统元素的典型例子。 减轻城市下水道系统压力 由于城市的大部分地区都是不透水的地 面，城市径流相比城市化以前的径流模 式已经有所不同。从下面的雨量分布图， 我们可以看到城市化的影响。由于城市 路面不透水，所以城市径流会很急剧。 当来自多个集水区的径流同时到达下水 道中的某些地方时，就会在下水道中形 成瓶颈，带来很高的内涝风险。 倘若出现径流的地方的全部或部分地面 设计具有透水性，最大径流和总径流就 可降低，从而延缓径流峰值的到来。这 样，来自各集水区的径流就会在不同时 段到达原先形成瓶颈的地方。在最大径 流被延缓和降低后，多地的洪涝风险会 因此而降到最低。将可持续城市排水系 统视为对传统下水道系统的拓展，SUDS 的目标是让径流量曲线变得平缓，从而 减轻下水道系统的压力。 设计可持续城市排水系统 处理各类降水事件 丹麦并没有关于如何设计可持续城市排 水系统的标准定义。在实际操作中，建 议每次设计可持续城市排水系统时，都 要 考 虑 日 常 降 水 情 况，设 计 的 暴 雨 和 大 暴雨情况（如下图的3点一线法所示）。 通常，专业人员与利益攸关者都倾向于 只关注某一类降水事件。但是一个地区 可能出现许多问题，会同时涉及日常降 水情况以及暴雨和大暴雨情况。因此在 设计解决方案时，同时关注所有降水事 件是非常重要的。可持续城市排水系统 在应对日常降雨事件的挑战时（下图的 3 /A）尤 其 有 效，但 如 果 使 用 得 当，可 持 续城市排水系统也对暴雨和大暴雨情况 相关的一些问题的解决有巨大帮助。 检测可持续城市排水系统元素 以符合国际标准 开发新式或应用现有气候适应产品并在 该领域实施解决方案前，通常需要对产 品进行全面的检测、优化与备案。产品 可能需要符合欧洲标准，因此需要满足 某些具体要求。或者，生产者可能需要为 可持续城市排水系统新要素的水平衡或 某 具 体 路 面 的 渗 透 性 等 备 案 。丹 麦 已 拥 有30多年检测地下水系统传统组件的经 验，如今也可在经认证的实验室内使用 高达30升/秒的水流速度对新的气候适 应产品进行全面的检测。该实验室也可 供其他国家的公司使用。若需了解更多 气 候 适 应 实 验 室 的 设 施 情 况，请 访 问 网 站：climateadaptationlab.dk。 2. 可持续城市排水系统（SUDS） 替代传统排污系统 可持续城市排水系统简介 雨量分布图： 作为下水道系统的拓展，可持续城市排水系统的目的是 平缓时间雨量曲线，降低流量峰值或延缓流量峰值的到来，从而恢复 更自然的水平衡。 3点一线法： 在每次设计可持续城市排水系统时，都需要考虑日常降水 情 况（总 降 水 量 的 8 0 %）、暴 雨 情 况（总 降 水 量 的 1 9 %）与 大 暴 雨 情 况（ 总 降 水 量 的 1 % ） 。* * Srup, H.J.D, Lerer, S.M., Arnbjerg-Nielsen, K., Mikkelsen, P.S. 与 Rygaard, M. (筹备人): 各种降雨情况下雨洪控制措施的效率：三点一线法（3PA）的量化。 8 2. 可持续城市排水系统（SUDS）替代传统排污系统 可持续城市排水系统的典型要素案例: 渗透地面 断开水落管并将雨水排至透水地面时，地面渗透就会随之发生。 雨水花园 雨水花园是一片洼地，用来吸收、储存与过滤来自屋顶与地面的径流，同时也是一个 专门设计的种植区，选种既能适应干旱条件又能适应潮湿条件的植物。 渗水坑或下渗沟 渗 水 坑（干 井 、渗 透 井）是 位 于 地 面 的 一 个 坑，由 包 裹 着 土 工 布 的 多 孔 材 料 固 定，由 表 土层与植被覆盖。下渗沟是几何形状呈沟型的渗水坑，比如宽60厘米、深1米、长数 米。 洼地 洼地是路边雨水花园，下面设有渗水坑。通常，洼地也起着减缓水流的作用。 绿化屋顶 绿化屋顶是由一个多层系统覆盖的屋顶，该系统组成包括：生长培养基、排水层与防 水膜。绿化屋顶可延缓屋顶的径流，并且总的径流量要比传统的瓦屋顶小。对径流的 延缓程度以及减少的径流量随生长培养基厚度的增加而增加。绿化屋顶可成为建筑 物的隔热层，还能为一些昆虫与鸟类提供栖息场所。滞留水会慢慢蒸发。 透水路面 透水路面不仅是适合行人或车辆通信的水平路面，同时也能让水渗入地下。透水路面 的渗透能力取决于设计，也取决于路基层以及路基层以下和周围土壤的水流容量。 水沟 在不方便设置开放型沟渠的地方，为不影响行人通行，可利用水沟将地面上的水转移 至其他地方，而且水沟还可以成为城市景观中的休闲元素。 河沟 河沟就是在地面上挖出的狭窄水道，通常位于路边或某一场地周边，用于排水。 2. 可持续城市排水系统（SUDS）替代传统排污系统 9 丹麦的跨学科合作 Water in Urban Areas（创立于2010年）是一家由150家知识型机构、政府机构、市政局、事业单位与私人企业（四螺旋结 构）组成的创新网络组织。Water in Urban Areas 旨在针对丹麦现有城区改造所需的适应气候变化技术及相关规划工具 进行开发、立案并最终将其呈现。 有关丹麦可持续城市排水系统的所有信息与经验都已发布至网站：sudsindenmark.dk。 雨水本身既跨行政边界又跨地理边界。 丹麦的经验表明，跨学科跨机构的协作 可以实现有价值的协同增效，从而打造 更加绿色宜居的城市，并使本地社区拥 有更高的娱乐价值。但是，协作途径受到 了 现 实 情 况 的 挑 战，水 循 环 的 各 个 部 分， 即污水、雨水、河流、湖泊以及地下水， 通常都是由不同的立法机构管理。 丹麦的立法与融资机制 气候适应的责任分为针对市政部门、水 务公司与私人业主的责任。丹麦的市政 部门必须在其发展规划中列入气候适应 规划。为帮助各市政部门制定规划，丹麦 自然署制定了一套气候适应规划指南， 指导市政部门如何将气候适应管理融入 其总体建设规划。 由于丹麦水务法案的关系，下水道系统 的拓展由水务公司管理并由水资源征税 资 助 。 根 据 联 合 融 资 规 定 ， 水 务 公 司 可为市政部门或私人业主开展的地面气 候适应项目提供联合资助，其中可涉及 道路、水道与休闲区。由于丹麦水务事 业单位在供水与排水管理方面有垄断地 位，他们的行动与投资都会受到丹麦竞 争与消费者管理局下属的水务处的严密 监查。 利益攸关者的及早参与 通过跨学科、跨机构与基于流域的多个 利 益 攸 关 者 的 参 与，可 以 增 强 其 对 可 持 续城市排水系统等解决方案的归属感。 采用这种整体方法，解决方案会与城市 的其他措施更好地实现协作增效。最终 打 造 出 更 加 宜 居 的 城 市，并 使 本 地 社 区 拥有更高的休闲价值。 丹麦的可持续城市排水系统项目经验表 明 ， 当 城 市 规 划 、建 设 、环 境 问 题 、融 资 机制以及相关利益人之间的关系均能在 发展过程中及早解决时，可持续城市排 水系统项目就更可能取得成功。因此， 在项目实施过程中尽早确定相关利益攸 关者并邀请他们进行对话尤为重要。为 给气候适应项目营造必要的势头与归属 感，市政部门的城市规划者、环境管理者 与工程师通常会在很早的阶段与水务事 业单位的工程师与规划者通力合作。为 确保本地社区的参与，在需要对各种解 决方案提案进行讨论和选择的时候，本 地市民、业主、本地企业以及民间环保组 织都会参与到项目实施过程中来。 在将跨学科与跨机构途径应用于协作的 同时，气候适应就成了多个项目实现协作 增效的机遇。 3. 气候适应中的 跨学科合作 通过各利益攸关者之间的协作 实现协同增效并节省成本 “丹麦的可持续城市排水系统项目经验表明， 当城市规划、建设、环境问题、融资机制以及相关利益人 之间的关系均能在发展过程中及早解决时，项目就更可能取得成功” Jens Christian Riise, 市场总监, 气候与资源部, NIRAS 10 3. 气候适应中的跨学科合作 吸引并动员当地社区参与气候城的创建,米泽尔法特,丹麦 米泽尔法特的气候城项目覆盖面积450,000平方米，展示了如何将适应气候变化与城市发展结合起来。基于共建过程对话，市政 当局与水务事业单位与景观设计师、当地市民以及项目开发过程中的其他利益攸关者实现了紧密合作。从策划阶段，到方案评比 过程以及随后的项目开发，再到具体的项目设计，市民们全程积极参与，凭借他们对本地情况的了解，提出意见与想法，为项目实 施贡献力量。通过公共区域的城市设计关注气候适应的气候城项目也具有带动作用，启发本地居民利用他们自己的花园进行雨水 资源管理。因此，气候城在很大程度上是在动员本地市民成为该项目的一个综合部分。气候城是米泽尔法特市政局、米泽尔法特 废水事物与公益组织Realdania之间的一个合作项目。（友情提供：米泽尔法特市政府、米泽尔法特废水事务Realdania、Bas - con、奥彼康、GHB Landscape Architects 与 ADEPT） 将雨水资源与现有生活区内的废水分离,奥胡斯,丹麦 下水道分离项目的实施，通常是为雨水与废水分别铺设独立的管道系统。然而在奥胡斯市的社区Risvangen，并没有铺设专门的 雨水管道。所有雨水都是利用各种可持续城市排水系统组件在路面上进行处理的。本地市民可以选择利用自家的场地处理雨水， 相关成本会由政府进行补偿，或者他们也可以通过地面将雨水引流至附近的公共区域，由本地水务事业单位奥胡斯水务（Aarhus Water）进行处理。让市民参与该项目的实施是一项艰巨而关键的任务。一些业主希望采用新的休闲性解决方案，所以该项目也 受到了部分抱有质疑态度的市民的抵制。因此，项目团队的方案必须非常周密并令人信服，并且他们也付出了巨大的努力确保市民 参与过程得到恰当的控制。他们同时召开各种研讨会、各种常见问题解答会甚至是走访私人的个人咨询会议来确保项目的顺利实 施。（友情提供：奥胡斯水务与EnviDan） 3. 气候适应中的跨学科合作 11 模拟模型可成为决策者的重要工具，帮 助他们分清事情的轻重缓急并做出决 策，因为这种模型有助于量化投资效果。 在模拟管道以及传统下水道系统中的水 流 与 水 深 方 面，丹 麦 是 开 拓 者 与 先 行 者 。 早在1985年，丹麦就开发了下水道系统 的 第 一 个 模 拟 模 型，自 此 以 后 其 商 业 化 的模拟软件就已销往世界各地。这类模 型取代了之前的手工计算或通过Excel表 格的计算，并且可以计算出下水道系统管 道与窨井的容量。 如 今，这 类 模 型 能 够 详 细 地 模 拟 水 循 环 。 我们可以选择水力模型，模拟管道与沙 井的水流与水深，或者选择水文视图模 拟 自 然 渗 透 。也 可 以 将 两 种 模 型 结 合 使 用。下面会对这两种模拟模型进行逐一 解释。 作为下水道系统拓展中 可持续城市排水系统要素的水力模型 使用模拟模型可以量化更大的可持续城 市排水系统管道或传统的下水道系统窨 井的效果。这类模型能够模拟历年各种 降水事件，计算出与各种降水事件相关 的下水道与沙井的水深与水流，还能计 算出该地区的洪涝情况。这类模型能够 模拟哪里会出现溢流与洪涝，还能模拟 灰色与绿色两种解决方案对水平面、溢 流、洪涝风险以及破坏程度会造成哪些 影响。 其中最新的一种模拟模型叫作MIKE URBAN，可以对在集水区作为现有下水 道系统的拓展而实施的各种绿色解决方 案，诸如雨水花园、下渗沟、透水路面、蓄 水桶、绿化屋顶等进行水力评估。 近来，还实现了可持续城市排水系统 单一要素的模拟，比如洼地模拟。为在 MIKE URBAN模型中模拟洼地，需要设 定渗水坑的一些几何参数、填充材料、以 及渗水坑底层与周边的渗透容量。可通 过溢流、水泵、下水道以及水闸将渗水坑 与下水道系统连接起来。除了水力模拟， 还可以利用一个补充模型模拟水质以及 各 种 水 处 理 的 效 果（生 态 模 型 试 验 室）。 模拟城市水文与 可持续城市排水系统 另外一种模拟模型MODFLOW-LID 模拟的是城市总体水循环以及应用可持 续城市排水系统替代基于下水道的排水 系统的效果。该模型可以模拟可持续城 市排水系统的典型特征，诸如绿化屋顶、 雨水池、洼地、渗透设施、流量调节设 施、以及从一种可持续城市排水系统设 施 到 另 一 种 设 施 的 溢 流 等 。城 市 水 循 环 中的其他重要过程也可以模拟，包括模 拟半透水与非透水地面径流、模拟雨水 通过不饱和区域渗透入地下水、模拟水 文地质层内的地下水流、以及模拟地下 水与井水、河水、渠水以及泄漏下水管、 基础排水管、下渗沟等社区基础设施内 水流的相互作用。 该模型的关键特点就是详细模拟了可持 续城市排水系统的分配比例、以及可持 续城市排水系统对社区与城市等级规模 的提升。因此，许多渗透设施对地下水位 的影响可以被模拟，并被用来分析浅水 位带动污染物损害建筑物基础与基底等 风险。可以将集水区径流（即暴雨径流、 基础排水与来自可持续城市排水系统结 构 的 溢 流）导入下 水 管 道 模 型，模 拟 可 持 续城市排水系统应对下水道溢流与洪涝 事件的水力效果。因此，该模型可用于社 区的可持续城市排水系统策略规划，并 降低低投资策略的风险。 4. 可持续城市排水系统(SUDS)模拟模型 通过模拟模型评估各类降雨事件的影响 采用模拟模型，决策者们能够更好地分清事情的轻重缓急， 因为他们能够事先预见投资效果 Morten Rung, 城市水务部门主管, DHI Jan Jeppesen, 气候适应部门主管, ALECTIA 12 4. 可持续城市排水系统(SUDS)模拟模型 可持续城市排水系统分配比例策略模拟： (A): 可持续城市排水系统元素图纸与暴雨流向; (B): 模拟10年一遇设计暴雨情况下，流向下水道系统的累计径流; (C): 模拟平均水平衡。 图 2: 图 1: 可持续暴雨渗透策略模拟,欧登塞,丹麦 丹麦开发的城市水文模型MODFLOW-LID在欧登塞市实验区得到了展示。各种可持续城市排水系统策略进行了详细模拟（见 图1），并通过该模型将其提升至社区级别（见图2）。可持续城市排水系统策略包括将雨水池、绿化屋顶、私人地块上的雨水花园 与渗水坑、带水闸与溢流的洼地水沟系统应用到现有地下下水道系统中。我们特别关注雨水收集模拟，以及绿化屋顶与渗透设施 相结合的模拟，以管理可持续渗透策略，将渗透性提升到最高，将建筑物之下的浅层地下水位风险降到最低，并延缓暴雨径流入 现有下水道系统。如图2所示，使用该模型模拟了各种暴雨渗透策略以及住宅区地下水位的相关深度：（a）：没有暴雨渗透的实际 情况（基准情景）；（b）：大量的雨水渗透造成低地势地块危险的浅层地下水位；（c）：采用绿化屋顶减少暴雨渗透量，从而降低地 下水位的危险性。（友情提供：丹麦水务部门技术发展基金VTU、ALECTIA、VCS丹麦、欧登塞市政府、奥胡斯大学、GEUS） 4. 可持续城市排水系统(SUDS)模拟模型 13 由于城市透水地面的增加与扩大，城市 径流相比城市化之前的自然径流模式已 经 出 现 了 变 化，正 如 第 2 章 解 释 的 那 样 。 在主要采用非透水地面的情况下，来自 数个集水区的径流会同时到达下水管道 的某些地段，致使汇聚的水流量超出下 水管道的容量。由此引发下水道的瓶颈 现象，带来很高的洪涝风险。在应用可持 续城市排水系统解决方案后，可以延缓 最大径流的出现甚至减小最大径流，从 而将洪涝风险降至最低。 替换非渗透路面的同时维持承载能力 在人口密集的城市应用可持续城市排水 系统后，保留包括承载能力在内的路基 层功能是很重要的。在将透水性沥青应 用于路面或街道，将透水砖应用于路 面或停车场之后，这是可以实现的。透水 性路面具有转移、储存与延缓雨水的功 能，但 基 本 没 有 蒸 发 雨 水 的 功 能 。 如需考虑透水路面地区的渗透，丹麦的 经验表明，有渗透和没有渗透的透水路 面都是可以建造的。比如，如果市政当局 对来自较大型停车场的径流的水质存在 担心，可以在建造透水路面时，在路面下 铺一层膜，并通过管道将径流引入取样 井。由市政当局确定取样频率，并对来自 停 车 场 的 径 流 水 质 进 行 备 案，并 据 此 评 估是否长期允许径流渗透。 绿化屋顶用于人口密集地区的 可持续城市排水系统 绿化屋顶也适合用于人口密集城市的可 持续排水系统。绿化屋顶具有转移、储 存、延滞以及蒸发雨水的功能，但不具备 雨水渗透功能。绿化屋顶建成之后，屋 顶 不 仅 保 留 了 原 有 的 功 能，而 且 还 具 备 了 双重用途（即屋顶与储水）。每次选择绿 化屋顶都要根据建筑的承重能力、价格 以及绿化屋顶策略来决定。也可以选择 能够增加该地区生物多样性的植物。丹 麦各市政当局现在可以（通过本地住宅 区规划）规划房屋是否需要建造绿色屋 顶，以确保气候适应。简而言之绿化屋 顶的设计溢流主要是流入雨水花园、渗 水坑或者流入现有下水道。 对于人口密集城市可持续排水系统的规 划、融资、设计与建设，丹麦已经积累了 许多知识与经验，同时丹麦也非常愿意 将其获得的经验教训与其他国家分享。 5. 突破地面障碍 在人口密集地区 采用渗透地面处理雨水 “即使路基层完全浸水，也不会出现问题， 因为它仍然能够满足承载需求道路功能无损” Kim Falkenberg, 销售经理, 产品研发, IBF 绿化屋顶允许全球性保健公司就地进行雨水处理,鲍斯韦,丹麦 全球性保健公司诺和诺德决定在一个密集的工业区将15,000多平方米的空间改造为绿化屋顶，从而在地下停车设施层打造一 个景观。他们采用的不是传统的景天属植物屋顶，而是各种各样的草与草地物种，也就是所有本土野生植物。他们的绿化屋顶扩 展了所有通往地面的通道，将屋顶与地面完美融合到一起，从而为增加生物多样性创造了一个可观的起点。同时，这一解决方案 也允许该公司在本地进行雨水处理。陡峭屋顶与大片屋顶区域的结合需要一个相应的定制化解决方案。Byggros公司就此对其 DiaCell系统进行了相应调整，以满足这些屋顶建筑的特殊需求。Fortrac土工网的安装结合了无纺土工织物的使用，可有效控制 水土流失。屋顶花园解决方案中广泛采用两层的土工格室与土壤基底，最后再铺上一层事先培植好的景天属植物垫/草地植被垫。 （友情提供：Henning Larsen Architects, SLA, Byggros A/S, Skaelskoer Anlaegsgartnere A/S） 14 5. 突破地面障碍 医院雨水蓄积与渗透,霍尔森斯,丹麦 丹麦霍尔森斯位于丹麦西部，近期建造了一个新的地下停车场。由公共下水道系统容量不足，该医院的新建建筑容易遭受极端 降水事件的侵害。为保护停车场，必须将雨水转移至其他区域，而不是下水道系统。为解决这一问题，医院设置了两个渗水坑，一 个叫Q-bic，一个叫Q-BB。通过地下雨水管道，将雨水从停车场屋顶最终转移至地面下的渗水坑。雨水渗透与蓄积容量将近700 立方米，有效降低了下水道溢流的可能性，更降低了洪涝风险。（友情提供：Wavin A/S） 吸收雨水的气候街道,哥本哈根,丹麦 为尝试预防大暴雨引起的洪涝，哥本哈根的一条街道（Helenevej）被改造成了具备雨水渗透功能的气候街道。为使雨水渗入地 面，用地砖替换了沥青。如此一来，雨水就能通过渗透进入地下水含水层。雨水经过地砖间的缝隙被转移至路面下。地砖与缝隙的 设计使得路面在达到最大渗水能力的同时，不降低其承重能力。地砖下面是由40厘米大小的砾石组成的蓄水层。遇到极端降雨事 件，雨水就会滞留在路面下的蓄水层内。砾石层内的缝隙占其体积的30%，这就意味着砾石层能够吸收的雨水高达其体积的30% 。而路边的水则可以在四个蓄水池之间流动。在一定情况下，可以将这些蓄水池与下水道系统联通，比如地面结冰造成降水滞留 路面之上。经证明，这种路面在遇到大暴雨时，能够应对大量的降水，不会出现任何问题。（友情提供：腓特烈斯贝公共事务、腓特 烈斯贝市政府、NCC、IBF，以及哥本哈根大学） 5. 突破地面障碍 15 由 于人 类 活 动 的 影 响，全 球 生 物 多 样 性 正面临压力，并且大多数濒危物种都面 临着威胁。重要的生态系统被削弱，食物 链也被破坏了。丹麦的连续政府致力于 打造可持续发展且更具弹性的自然环境 区域，同时提升本土动植物的生活环境， 从而扭转该国自然生物多样性下降的趋 势。这些区域的另一个作用是为提升当 地社区户外体验创造机会。 将自然重新融入城市 绿色屋顶、雨水花园与洼地等可持续城 市排水系统解决方案的实施有助于增加 本地生物多样性。通过自然与城市生活 的融合打造绿色走廊与弹性城市时，可 持续城市排水系统解决方案与水循环将 成为焦点。 可持续城市排水系统组成中的植物选择 可以是富含策略的，比如为某些昆虫（蜜 蜂、蝴蝶等）提供更友善的环境，从而间 接为鸟类、两栖动物与/或本土植物改善 生存空间。本土植物可为一些物种提供 栖 息 地，丹 麦 在 为 这 些 本 土 植 物 提 供 环 境支持和策略定制方面拥有丰富经验。 这种理念叫做城市绿化，就是选择植 物进行栽培并确保栽种的植物能够互 补，就像野生植物之间的共生关系。也就 是让自然重新回归城市，利用各种雨水 花园、洼地与绿化屋顶将我们的城市打 造成一个到处鸟语花香、绿意盎然、生机 勃勃的家园。 除了增加绿色走廊，可持续城市排水系 统还有许多其他作用。比如所谓的城市 热岛效应，其实就是指城市温度高于周 边郊区的情况，一旦城市绿化面积增加 了，这种效应自然就会缓解。对于建筑师 与城市规划者来说，已经出现了一种总体 趋势，那就是他们在进行新城区设计与 规划时，会受到自然界的启发，也会考虑 到自然环境与野生动植物。 6. 可持续城市排水系统 增加生物多样性的一种手段 融合自然与城市生活， 打造绿色走廊与弹性城市 恢复乡村池塘以预防洪涝灾害并增加生物多样性,拉多姆,波兰 位于波兰中部的拉多姆市的部分地区几乎每年夏天都会遭受暴雨引发的洪涝灾害。不是洪涝就是极端