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应对气候变化和城市发展的城市雨洪管控模式研究

王墨  
【摘要】:城市雨洪管控可持续性建设是当今人居环境建设领域的一项前沿热点课题,也是当代中国快速城镇化背景下亟待解决的城市如何科学建设的重大问题,是风景园林学科如何科学指导城市绿地发挥绿色基础设施功能的重要内容。气候变化导致极端暴雨事件频发,快速城镇化改变了地表径流的排放方式。在气候变化和城市发展二者的综合影响下,城市雨洪管控在暴雨径流量管控、径流水质改善以及雨水资源利用等方面面临严峻挑战。科学预估气候变化和城市发展对降雨径流的影响,从而制定有效的雨洪管控措施,有着重要意义。然而,目前关于应对气候变化和城市发展综合影响下的城市雨洪管控研究十分有限,城市雨洪管控措施可持续性建设的实践亟需相关理论的指导。本人通过文献阅读、实地调研、案例分析、比较研究和模型模拟,融贯气象学、水文学、经济学、土木工程学、城乡规划学和风景园林学等学科内容,力图从理论构建和方法指导两方面提供关于可因应气候变化和城市发展的雨洪管控模式的研究成果。本文首先系统比较常规型与综合型城市雨洪管控方式,并以香港和新加坡为现实案例进行分析。香港采用以灰色基础设施工程手段为主的常规型城市雨洪管控方式,新加坡则实施了多目标系统性的综合型城市雨洪管控方式,并重点突出了以城市绿地为主要手段的源头管理措施。通过比较研究,认为综合型城市管控方式在价值目标、空间尺度、成本绩效等方面均具有显著优势,强调非结构和结构性措施协同推进的综合型城市雨洪管控方式应作为可有效应对未来挑战的模式基础。为切实预估气候变化和城市发展对雨洪管控的影响,本人通过整合典型浓度路径RCPs、共享社会经济路径SSPs以及城市雨洪管控宏观、中观、微观三层级的共享社会经济路径(SSPa/b/c),构建了城市雨洪管控未来情景模拟方法(RCPs-SSPs-SSPa/b/c)。在此基础上,将新加坡作为应用研究对象,预估了新加坡宏观、中观、微观三层级雨洪管控所受的影响以及雨洪管控措施的有效性。模拟研究发现:①不同未来情景下雨洪压力呈现不同程度的增长;②低重现期降雨事件的变率要大于高重现期;③低重现期降雨情况下管控径流水量和改善水质的难度显著增加;④单方面而言,城市发展比气候变化对城市集水区降雨径流水量和水质的影响更大;⑤不同的土地利用和发展模式下,雨洪管控所受的水量和水质压力存在差异,其中以商业和居住用地为主的城市中心区较以工业和居住用地为主的城市新区,雨洪流量和水质变化更为敏感;⑥降雨径流中的水质变化比流量变化更为敏感;⑦低影响开发措施可有效缓解城市发展和气候变化影响下的暴雨水量压力,并改善径流水质状况。因此,科学应用城市雨洪管控未来情景模拟进行水文预估,能检视包括低影响开发措施在内的城市现有雨洪管控措施的有效性,评估包括城市绿地在内的基础设施应对暴雨事件的潜在能力,更可为城市雨洪管控制定适应性和缓解性策略提供科学参照。基于城市雨洪管控比较研究和未来情景模拟方法及应用研究,构建了因应气候变化和城市发展的城市雨洪管控模式,提出了管控模式的内涵、原则、目标、流程和方法,即以建设可持续性城市水文循环为内涵;兼容城市规划体系,重点整合城市绿地系统规划,以战略性、公开性、专业性和目标导向性为原则;以解决不同层级雨洪管控问题为目标;以统筹现状分析、未来情景模拟、管控目标、非结构和结构性措施及绩效评估为方法。此外,重点阐述了非结构性措施中政府与社会资本合作模式和源头管控典型措施的技术手段,为我国城市雨洪管控建设思路和方法变革提供专业指导和必要补充。该管控模式对不同城市因应气候变化和城市发展的雨洪管控可持续性建设,有着广泛且具弹性的指导价值。此外,该管控模式的建立可为风景园林学引导城市绿地进行科学的雨洪管控,提供理论基础。


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