应对暴雨内涝的城市韧性研究

作者简介

王峤，博士，博士生导师，天津大学建筑学院副教授，城乡规划系副主任，国家注册城乡规划师，新加坡国立大学访问学者，天津大学北洋青年骨干教师。自然资源部高层次科技创新人才工程（国土空间规划行业）青年科技人才、天津市青年科技工作者协会“优秀青年科技工作者”。获天津大学沈志康奖教金、天津大学第二十三届“十佳杰出青年（教工）”优秀教书育人奖、天津大学黄大年式教师团队等荣誉。 中国城市科学研究会韧性城市专业委员会委员，天津市规划和自然资源领域科技专家，天津市城市规划学会理事，天津市城市规划学会理论与学术工作委员会副主任委员及秘书长、生态与韧性规划专业委员会委员、青年工作委员会委员，城乡规划专业（智能城市与智能规划方向）教育部虚拟教研室成员。 主要科研方向为城市韧性、城市综合防灾减灾、生态城市规划与设计等。近年来主持纵向科研项目13项，其中国家和省部级以上项目共6项；参加纵向项目共21项，其中国家和省部级以上科研项目14项。主编及参编书籍12部，发表学术论文50余篇。论文获奖7项，指导学生获得国际国内城市规划类竞赛奖20余项，科研成果获厦门市科学技术进步奖，设计成果获中国土木工程詹天佑住宅小区金奖、天津市优秀城乡规划设计一等奖等9项。

内容简介

塑造城区开放空间体系 开放空间体系在应对暴雨内涝的过程中会起到重要的作用，绿地、水系的集水与调蓄能力可以有效增强城区对雨水的源头控制能力，场地的不渗透比率也会对径流产生较大影响，所以塑造科学合理的城区开放空间体系，不管是对源头减排还是过程控制都具有积极的韧性提升作用。 1. 优化绿地形态与体系布局 在应对暴雨内涝的韧性因子耦合模拟中，绿地率因子的调整对系统径流量的削减作用十分明显，其韧性作用方式主要是增强源头控制，增加雨水就地蓄留储存，从而达到削减地表径流、实现雨水再利用的目的。 城市绿地主要从三个方面提升应对暴雨内涝的韧性：首先，绿化用地本身状态与属性都接近自然地表，一般城市街区内的绿地，为了使植被在人工种植条件下得以存活与健康生长，都采用较高渗透性土壤，土壤孔隙率可达50.48%，雨水在降落后可被迅速吸收并储存在土壤内；其次，绿地中的植被对于雨水的吸收与收集作用也十分明显，植物的枝茎与叶片系统可以承接大量雨水，延缓雨水落至地表的速度，从而极大延缓地表洪峰到来的时间；最后，绿化用地的渗透性N 值较大，在地表径流经过绿化用地时，雨水漫流速率可被大幅度削减，使单位时间内进入道路表面的径流量降低，从而达到削减雨洪峰值、缩短时间的效果。 绿地作为连片的自然地表景观，在规划布置时从空间位置的选址到绿化形态的选择，可能都会对最终的雨洪韧性效果产生不同的影响，故运用SWMM 理想模型设置实验，来验证不同位置和形态的绿化植被对雨洪韧性的影响效果（图7-38）。理想模型由9 个10 hm2 模块组成，整体面积分布较为均匀，代入计算的为天津市暴雨雨型降雨数据。整个系统排水方向为由北至南，区域北部为排水上游，南部为排水下游。在实验中，首先将面积相同的绿地分别放置在场地排水区域的上、中、下游的位置，分别模拟；然后将同样条件的绿地集中布置或分散布置，再次进行模拟，得到两组实验结果。而在绿地形态方面，将其设置为集中式与分散式形态下对雨洪韧性的影响效果，绿地位置与形态实验模拟结果如图7-39 所示。 从模拟结果可以看出，在绿地空间位置方面，当绿地面积相同时，绿地布置在街区排水区域上游，对系统径流量的削减程度最高；绿地布置在中游时，削减程度适中；绿地布置在下游时，削减程度最差。这是因为系统产生径流堆积时，是由上游至下游层层叠加，不断漫流形成的，而当绿地布置在上游时，上游降水大量地被绿地吸收，从而产生较小径流或不产生径流，中下游产生的径流没有上游来水补充，又由于靠近系统出口可以快速排流，所以堆积速度自然大大减缓；而当绿地位于下游时，上游所产生的径流需要漫径流过整个街区地表到达绿地，产生的径流堆积量自然较大，且存在时间较长。在绿地形态方面，当绿地面积相同时，分散式绿地比集中式绿地对系统径流的削减程度更高。这是因为分散式的布局将系统径流平均分配到了各个组团内部，每个组团在经过自身内部小块绿地的吸收与渗透后，出流量都明显减少，相较于集中式布局，这种作用的“源头”更靠前，作用时段更早，可以吸收更多的雨水。图7-40、图7-41 展示了百年一遇暴雨情景下中心城区典型地区径流量和中心城区典型地区绿地空间分布。 故在城区内布置绿地时，若无其他条件限制，首先需要识别径流量较大的区域，将绿地布置于其汇流面的上游，绿地采用分散式布局并串联成网，使地表径流能够最大限度地被绿地消纳吸收，从而达到提升雨洪韧性的目的。通过叠加分析各子汇水区径流量分布与现状绿地分布，按照上述原则对城区绿地进行增补，可以形成有利于韧性提升的中心城区典型地区绿地系统规划（图7-42）。 本书从城市韧性理念视角出发，探索暴雨内涝产生发展过程与城市物质空间环境之间的耦合机理与作用关系，从空间设计、环境优化的角度提出应对暴雨内涝的方法体系。选题突破现有暴雨内涝研究排水系统、雨洪管理等内容范畴，解析城市韧性、空间环境与暴雨内涝之间的关联机理，从而提出具有操作性的设计方法，为城市暴雨内涝应对提供解决途径。