海绵城市目标下的居住区低影响开发系统模型设计

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海绵城市目标下的居住区低影响开发系统模型设计
南京大学研究生毕业设计


摘要
随着中囡改革开放30 多年来的快速发展，城市发展面临巨大转型，经济社会发展逐渐步入新常态。人的面求也随着生活质量和精神文化的提高而改变， 从而更重视对生态环境与高品质生活的追求. 中共十八大提出推进"阿个全面"以实现包括生态文明在内的" 五位一体"要求，十八届五中全会通过了"牢固树立创新、协调、绿色、开放、共辜的发展理念"等宏观政策，生态安全、生态文明、幸福直居己成为国家层面的新战略、新要求。在此宏观背景下，积极推动海绵城市建设不仅是响应国家强化圭态文明发展目标的必然选择，也是顺应新常态城市转型发展变化要求的切实举措。
本设计首先总结了国外城市雨洪管理的研究进展及实践，对国外的先进的雨洪管理理念、技术措施、技术规范等进行分析，逐步得出国外基于低影响开发的雨洪管理理念与我国当前的海绵城市建设的理念具有高度的契合度， 并进一步对国外低影响开发案例进行分析。然后按照发展脉络对我国海绵城市概念进行梳理，分析了我国海绵城市体系，并以深圳光明新区低影响开发为例介绍f 我国低影响开发的实践案例。分析得出应结合我国城市特点和居住区排水要求，因地制宜地将低影响开发技术与城市居住区相结合，开展适合我国居住区特点的低影响开发模式研究。
其次，从政策、管理、技术三个层面对我国城市居住区雨水系统规划的现状与问题进行总结，进而对我国城市居住区低影响开发的适用性进行分析， 并梳理了当前低影响开发在不同空间尺度的实践案例. 然后从居住区场地利用、居住区结构规划、居住区排水系统设计三个方面对我国城市居住区低影响开发的开发内容进行剖析。进一步在对比分析不同低影响开发单项设施的基础上.对适合我国居住区的低影响开发设施进行组合系统优化。
再次， 选取南京江心洲洲岛家园为研究区， 根据国家层面海绵城市的控制目标和地方层面雨水管渠的建设标准，设计洲岛家园居住区低影响开发雨水系统模型， 采用基础情最、经济适用型情景和功效最大化情景三种情景进行情景分析，得出低影响开发技术对地表径流和管道流量具有明显的削减作用。对低影响开发效果评估，得出经济适用型悄景和功做最大化情景均满足海绵城市的要求，但当降雨重现期为3 年(设计降雨量为7 1. 71mrn ) 时. rj]效最大化情景在年径流总f主控制率也可以保持在65%以上，突显出其径流总量控制的优势，初步达到南京市新哇地区3 1，;f.-遇的年径流总量控制标准。推荐采用功效最大化情景来对洲岛东国居住区布置低影响开发设施，包括透水铺装、绿色屋顶、下沉式绿地、生物滞留设施、植草沟。
最后， 结合海绵城市目标，针对居住区低影响开发规划需要解快的问题为切入点，提出了涵盖居住区雨水规划原则、控制目标和l 雨水利用系统等方面的规划和设计策略e 居住区低影响开发应以开发前的自然条件为基础.制定高效集约的雨水利用原则和模式，配置合理的点线面消解单元。然后分层次确定居住区年径流总量控制目标，并进一步在各层次规划上逐步分解居住区年径流总量控制指标， 构建居住区各要素(建筑、道路、绿地、公共场地)协调的雨水利用系统。
关键词: 海绵城市，低影响开发， 居住区，雨洪管理， 径流总量控制率



目录
第一章绪论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . .. 1
1. 1 设计研究背最. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. J
1. 2 设计研究源起与意义... ........... ....... .......... ..... ......... . ........ 3
1. 2. 1 设计研究源起.................................. . .... .. .... . .. . .. . .. 3
1. 2. 2 设计研究意义...... ... ........... .... . ............................. 4
1.2.2.1 理论意义........................................ ... . .. . ... .. 4
1. 2. 2. 2 实践意义........... ............... . ..................... .... 4
1. 3 设计研究内容与方法....... .... .. .......... . . . ... .... . . . .. .... .. . ..... .... 4
1. 3. 1 设计内容. . ......... .. . .. ... . ..... .. .... .. . .... .. ........ . .. .. . . .. . 4
1. 3. 2 研究方法........... ... ... ... ..... . .... ... ..................... .... 5
1. 3. 3 技术路线. . .. .. .. . . .... ... .... .... .. ... .. . . ........... ....... .. . . .. 5
1. 4 相关概念及理论辨识... ......... . ... . .. .. ............ .... ... .. ... .. . ... . .. 6
1. 4. 1 海绵城市. ..... ............. . ............ .... .. ..... .. .... .. ...... . 6
1. 4 .2 低影响开发... . ........................... .. .... ...... ... . ..... ... . 7
1. 4.3 绿色基础设施. . ... ....... ........ . . ....... '" ... . ... . . .. .. .. ... .. .. 7
1. 4. 4 城市水文模型.. . ..... . ......... .... .......... .... .......... . ....... 8
1. 5 实证案例的选取........ .. .... ... ... ..... .. .... ... ........... .. .... .. ..... 9
第二章相关研究进展及实践..................... . ..... . ......................... 10
2. 1 国外城市雨洪管理的研究进展及实践. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 10
2. 1. 1 国外城市雨洪管理的研究进展. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  10
2. 1. 1. 1 最佳管理模式(BMPs ， Best ~anagement Practices) .. ........... 10
2. 1. 1. 2 低影响开发(LID， Low Impact Development) .. . ..... .... ... .... 11
2. 1. 1. 3 水敏感性城市设计( WSUÐ， Water Sens itive Urban Oevelopment) . 12
2. 1. 1. 4 可持续排水系统(SUOS， Sustainable Urban Orainagc Systems) .. 14
2. 1. 2 国外不同城市雨洪管理模式的对比. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  15
2.1.3 国外基于低影响开发的雨洪管理实践....... . ...................... ... 15
2. 2 国内城市雨洪管理的研究进展及实践. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
2 . 2. 1 国内海绵城市理念的提出. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17
2. 2. 1. 1 概念提出阶段. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17
2.2. 1.2 实践探索阶段. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2. 1. 3 概念发展阶段. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 18
2.2. 1. 4 概念形成阶段. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
2.2.2 国内海绵城市体系的形成.... . ..... . ... . .. .. .. .. .. ............... ... 20
2.2.3 罔内基于低影响开发的雨洪管理实践......... ..................... ... 21
2. 3 国内外雨洪管理经验评价.... .. .... . .............. .. ........ ..... ......... 22
2.4 本章小结... . . .... .. .. .... . . .. .. ... ... . .. .. .. . .. .... . . .. .  22
第三章低影响开发系统模型在居住区建设中的开发内容及技术优化. ....... . . . . .. .. ... 23
3. 1 低影响开发视角下居住区雨洪问题分析.......... . .. ..... . ...... . . .. . .. ..... 23
3. 1. 1 基于政策层面的居住区雨洪问题......... .... ..... . ..... . . . . . ... . .... 23
3. 1. 1. 1 海绵城dJ规划体系尚未建立，缺乏分层次雨水利用规范........ ... 23
3. 1. l. 2 城市原有排水标准和体制落后，造成实际排水能力偏低... . .... .. . 23
3. 1. 1. 3 居住区雨水利用缺乏系统规划引导，雨水利用不成体系........ ... 25

3. 1. 1. 4 排水系统建设资金供给不足，排水管网建设跟不上城市发展. . . ... ..26
3. 1. 2 基于管理层面的居住区雨洪问题. ..... ... .... ... ... .. .... ... ..... . ....26
3. 1.2. 1 排水管理职能分散，缺乏协调，造成排水设施总体运行效率不高. . ..26
3. 1. 2. 2 排水管理能力不高， 导致实际运行状况不佳. ......... . . " .. . . . . . . 27
3. 1. 3 基于技术层面的居住区雨洪问题....... . . . .... . ... .. ..... . . . . .. .. . . . . . 27
3. 1. 3. 1 雨水收集能力不足. ... ... . .. .. . .. .. .. .. . ....... . . . . " ... . . . . . 28
3. 1. 3. 2 雨水滞渗能力弱...... . . . ... . . ... ... . . . . ... . . .. ... . ' " . . ... . . 28
3. 1. 3. 3 雨水输送不畅. ..... . . . . ... .. . . . ..... .. ... . . . ... . .. . ... .... .. 29
3. 1. 3. 4 雨水排出能力低...... . . .... . . .. .. .. . .. . .. . . . .. .. . '" .. . ... . . 29
3. 2 低影响开发系统模型在居住区建设中的开发内容确定.. . .. . . . . ..... . ... ..... ...30
3. 2. 1 低影响开发在居住区中的适用性. .. . .. ... ..... . . .. .. . . .. . . .. . . . . . .. . ..30
3. 2. 1. 1 低影响开发在居住区中的适用性. . .. . .. . . . . . .. ... . .. . . " ... . .. . .30
3. 2. 1. 2 低影响开发在不同空间尺度中的实践案例. . .. . .. .. ... .. . . . .. . ... .30
3 . 2.2 低影响开发在居住区中的开发内容..... . ..... ... .......... .. ..... . ....31
3.2.2. 1 居住区场地利用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3 . 2 . 2.2 居住区结构规划. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.2.2.3 居住区排水系统设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3. 3 低影响开发系统模型在居住区建设中的技术选择与优化. . . .. . .. ., . .... . . . . . .. . . 35
3. 3. 1 低影响开发的技术选择.. ... . .. . . ... . . . .. . ' " . .... . .. ... . . .... . ....35
3. 3. 2 低影响开发设施组合系统优化.. ... .... . ... . ' " . .. . .. .. . . .. . .... . ....36
3. 4 本草小结.. . .... ' " .. . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . ' " . ... .37
第四章居住区低影响开发系统模型的设计及情景模拟分析: 以南京江心洲洲岛家园为例.. 38
4. 1 洲岛家园概况.... . ................. . ..... . ........ ........... . ..........38
4. 1. 1 背景. . .. . .. .. .. . . .. ....... . .. ... ... . .. . .. .. ....... 38
4. 1. 2 概况... .. . . .......... . . . ... .. ..... . ........ ..... . .... . ...... . ....39
4. 1. 3 场地条件分析......... .... ........ .. .. . . .. ...... ... . . . ... ......... 40
4. 1. 3. 1 地形地貌. . .. . .. .... . .. . . . . . . . .... . . . ... .. .... ....... . . .. ..40
4. 1. 3. 2 降雨水文. . .. .. . ..... . . .. ..... . ..... ... .. .. ..... . ...... . . . ..41
4. 1. 3. 3 布局结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4. 1. 3.4 景观结构... ....... .. .. .. ... . ...... . . .. ............. .. . .. ... 4 2
4.2 控制目标和指标的确定.......... . ........................................43
4.2. 1 海绵城市的规划控制目标. ... . .. . . . ... . . ... . . .. . .. . . . . . ... .. . . . .. .. .43
4. 2. ). 1 国家层面海绵城市的控制目标... . ...... . ............ . ..... .. ...43
4.2. l. 2 地方层面雨水管蜒的建设标准... . . . .... . .. . .. . ..... .. .... . .....43
4. 2. 2 低影响开发引导控制指标... .. ... . . . . ... .. .... . ...... ... .. .... . . . . .. 44
4.3 低影响开发系统模型的设计... . .... .. .. .... . . . .......... . . . .. . . ..... . .....45
4.3. 1 研究区概化...... . .. .. . .. .. . . . .. .. . . . . . .. ...... . .... . . . .. . . .. ..... 45
4 . 3 . 2 模型参数的确定.... .. . .. .. . . . . . . .. . . .... . . ..... .... . ... . .. . .. . . ...47
4. 3.2. )$W阳模型参数的确定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4 . 3.2 . 2 低影响开发措施参数的确定... .. ..... .. .... . .. . .. . .. .. .... ... . .4 8
4 . 3.3 设计降雨数据准备. ... ... ... . .. . . . ..... . . .. .. .. .... .. . . .. .... . . .. . .49
4.3.3. 1 短历时暴雨强度公式.... . .................. . .................49
4.3.3.2 设计降雨重现期. . . . . ... . ............ . ....... .. . . .. . .... . ....50
4.4 情景模拟分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

4.4. 1 情景设计. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4.4.2 情景模拟分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4.4.2. 1 地表径流流量及其变化率模拟分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 51
4.4.2.2 管道流盐及其变化率模拟分析. . . .. . . . .. .... . . ... .. .. .......... 54
4.5 放果评估.... .. ........................ .......... .. . .. .... . . ............ 56
4.5. 1 年径流总量控制率评估............................ ................. 56
4. 5. 2 经济成本评估. . ..... . ... . .. ...... . ........... . ... ....... .... . .. ... 57
4. 6 本章小结.... ........ ...... ... . . .. ..... . ........ . ... .. . . .. . .. . ..... ..... 57
第五章低影响开发系统模型对我国居住区规划建设的启示........................... 59
5. 1 制定岗娥的居住区低影响开发规划原则.... . .... .. ........................ . . 59
5. 1. 1 在用地布局中强化消解单元的划定................................... 59
5.1.2 采用点线面结合的消解单元戈Ij 定方式................ ................. 59
5. 1. 2. 1 面域空间...... ... .......... . .... . . ........ .......... .. .... . 59
5. 1. 2. 2 线状空间. .............................. . .................. . 60
5. 1. 2. 3 节点空间....................... .. ...... . ........... .. ...... 60
5. 2 分层次确定居住区年径流总量控制目标........... . ..... . . . .... . ...... . . . . .. 60
5.2. 1 确定和优化居住区年径流总量控制目标............... ......... . ...... 60
5.2.2 合理分解居住区年径流总量控制指标. . ............ . ..... .. .......... . 60
5. 3 构建居住区各类要素协调的雨水利用系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
5.3. 1 居住区建筑.. ...... . ................. .. .................. ......... 62
5.3.2 居住区道路... . ..... . ............ . ...... . ............. . ........... 62
5.3.3 居住区绿地............ ........... .......................... . ..... 63
5 . 3.4 居住区公共场地................. ........ .......................... 64
5.4 本章小结............ ...... . .................. ............. . ... ......... 65
第六章结论与讨论.......... ................................................... 66
6. 1 结论. ... ... ... ......... ............. .. ...... ..... ...................... 66
6.2 创新点...... ... .. . .. .......... .. . . . ..... . ..... .. ... ... . . . . . . 66
6.3 讨论................ . ..... . .................. .... ... .. ... . . ......... ... 67
致谢......... . ............ . ... . ....................................... ..... ... 68
主要参考文献.. .... ... ................. . . . ... . ...................... . ..... .. ... .的
专著类.. .......... ... .. ... .......... .......... ....... ............ ... .. .... 69
期刊类......... . .......................................................... 69
网站及其它 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 71
插图和附表消单............. ....... ...... .......... ....... .................... . 73
附录攻读学位期间发表的学术论文目录..... ....... ..... . . . .... . . ..... ............ 75
主要设计图纸............. .......................................... ........... 76



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