绿色高效的雄安新区城市水系统规划建设综合方案研究

在集成应用供排水传统模型方法的基础上,突破城市水系统构建和城市水设施建设的关键技术,按新型城市水系统的结构模式,以建设标准为约束和目标,探讨了城市水系统整体优化的技术路线.通过过程耦合、综合评估与多轮反馈,优化提出了城市水系统规划建设的综合方案.研究结果表明,城市—组团—片区不同空间尺度上分散或分布式的、功能复合的灰绿设施布局方案,有利于实现系统的多层次循环和多维度目标,并提高系统的整体效率和灵活性.     

城市水系统发展历程分析与趋势展望

城市水系统作为水的自然循环和社会循环在城市尺度耦合的重要载体，对其进行优化重构是统筹水资源、水环境、水生态治理的核心抓手，是全面提升水资源利用效率、保障国家水生态安全、促进经济高质量发展的关键举措。面向新时代国家生态文明建设的总体方针和核心需求，通过历史视角梳理了城市水系统的发展历程，分析和总结各历史时期城市水系统迭代发展的背景、取得的成就和存在的不足，并探讨未来我国城市水系统创新发展的若干关键任务和要点，为深入实施国家节水行动方案、推进水资源节约集约利用提供科学建议，以满足增进人类福祉和保障水生态安全的重大需求。     

中国古代治水理念及对城市水系统建设的经验启示

我国历史上水患频繁,劳动人民经过长期的探索,在处理水与聚居地关系方面的经验经过历代总结和传承,形成了比较系统完整的治水理念.在区域尺度重视水资源的综合利用,在城市尺度强调空间的科学布局,在院落尺度推崇天人合一的建设理念.结合我国现代城市水系统问题,对中国古代治水优秀的实践经验进行总结凝练.从系统和理念层面,对我国城市水系统规划建设总结出若干经验和启示.     

"四水统筹、人水和谐"的雄安新区城市水系统建设标准研究

基于雄安新区新型城市水系统的双循环模式,课题从维持健康自然水循环、发挥城市水系统各项社会功能两个层面、水资源、水环境、水生态和水安全4个维度,研究提出了"四水统筹、人水和谐"的新型城市水系统建设标准(控制指标),包括城市水系统构建标准、城市水设施建设标准和韧性城市水系统构建标准3项;以落实新发展理念引领雄安新区城市水系统高标准的规划建设.     

城市水管理与海绵城市建设之理论基础—城市水文学研究进展

过去数十年来,我国经济社会快速发展,城市化进程不断加快,但由于不合理的城市规划和建设,自然水循环系统受到无序的干扰和破坏,引发了一系列城市水问题,城市水管理工作面临巨大挑战。城市水管理的理论支撑就是以研究城市水循环为核心的城市水文科学,"海绵城市"建设作为我国现代城市水管理的重大战略,必须以城市水文学理论为依据,深入研究城市水循环机理和规律。本文围绕城市水管理支撑理论,系统梳理了国内外在城市化水文效应、城市产汇流理论、城市雨洪模拟与管理方面的研究进展,指出城市水文观测与预报、城市化水文效应与产汇流理论、城市综合水系统模型研究是当前和未来一段时间研究的重点和难点。提出了我国当前城市水管理和海绵城市建设所面临的城市产汇流基础理论、城市气象水文监测和水文过程模拟技术问题,以及城市水文学研究应对变化环境下城市复杂的综合水问题开展基于多学科理论的全面精细化模拟分析的基本思路。     

基于不确定性的雄安新区城市水系统安全保障技术研究

为提升雄安新区应对气候变化和急性冲击灾害的适应能力,建设高韧性高弹性的城市水系统,实现新区水系统的安全运行与可持续发展,构建了基于不确定性的雄安新区城市水系统安全保障技术.该技术包括水系统的风险源识别、风险综合评价和风险管理策略3部分.在应对气候变化方面,提出了"气候变化模拟预估—气候变化增量分析—水系统影响风险分析"的技术框架、不同精度的气候变化增量分析方法,以及分层级的城市水系统气候变化影响与风险分析方法.在应对急性冲击方面,提出了有效识别城市水系统面临的急性冲击风险源识别方法,以及急性冲击灾害多情景多灾种风险分析方法.在安全保障机制方面,提出了建立雄安新区水系统应急预案体系的要求,以及区域协同、综合应对、专业负责和网格化管理的"城市-组团-社区"三级风险管控机制.     

城市水系统关联模型研究

为了理清城市水系统中多因素间的复杂关系,对系统解决城市水问题提供帮助,基于水系统理论与城市水系统模拟相关研究,提出了城市水系统中水-经济社会-生态环境各因素之间相互作用和反馈的关联模型理论框架,建立了城市水系统演变过程中由针对经济发展的正反馈回路和针对可持续性的负反馈回路共同控制的新模式,构建了模拟城市水-经济社会-生态环境内在联系的城市水系统关联模型。以武汉市为例,应用建立的城市水系统关联模型,采用2001—2017年的历史统计数据,建立了武汉市城市水-经济社会-生态环境各要素之间互馈作用的模拟模型,预测了武汉市的城市发展轨迹,并与武汉市2030年的远期规划进行比较,验证了模型的有效性,表明城市水系统模型能够揭示城市水-经济社会-生态环境多要素的耦合驱动机制,体现了节水技术与绿色发展相关政策两大因子导向下的生态环境、经济社会协同发展的良好预期。     

水美城市核心理念与规划体系

面向国家美丽中国重大战略需求，以城市治水模式创新促进城市可持续发展、满足人民对宜居环境和美好生活的新期盼，是当代城市治水的难点和热点。通过对国际城市治水趋势的分析和国内典型城市面向美丽中国战略的治水经验的总结，根据水美城市跨行业融合、多学科交叉的特点，创新发展了水美城市基本理论框架，构建了水美城市规划体系。简要阐述水美城市以河湖健康和安全保障为基础、流域与城市水系关系优化与调控为核心，提升城市宜居水平和内在品质并满足城市居民美好生活期许为目标、水文化-水景观-滨水/涉水产业优化调整一体化为载体、智慧管理与调度能力为支撑的核心理念与底层逻辑，构建水美城市规划体系并界定其主要工作内容，并对推进水美城市高质量发展的方向进行展望。水美城市是当代城市治水支撑美丽中国建设战略的重要内容，强化水美城市理论研究、技术研发、模式优化和标准建设对水美城市高质量发展具有重要意义。     

我国海绵城市建设中的水科学难题

在总结我国海绵城市建设实践和相关研究成果的基础上,分析海绵城市建设提出的背景和承载的期望以及可能存在的问题,从水科学学科体系的10个方面(水文学、水资源、水环境、水安全、水工程、水经济、水法律、水文化、水信息、水教育),阐述水科学在海绵城市建设中的应用和海绵城市建设中可能遇到的6方面水科学难题:海绵城市建设水文效应与水系统模型、水资源高效利用机理及方案优选、面源污染物通过土壤渗虑消减机理及效应、"渗、蓄、滞"作用机理与城市雨洪计算、水安全风险管控及适应机制、水管理体系研究,并初步提出这些难题的解决途径,旨在为海绵城市建设的研究和实施提供参考。     

基于相对差异函数的海绵城市弹性评价

针对海绵城市中观尺度的区域水系统综合评价问题,引入工程弹性的理念,构建了由生态弹性、工程弹性、自然弹性和社会弹性4个维度共17个影响因子的弹性指标体系,基于相对差异函数的模糊可变评价模型,对17个指标5个级别（极强、较强、中等、较弱、极弱）弹性阈值进行说明和界定。以开封市为研究实例进行评价计算,结果显示:2013年、2014年和2015年系统弹性为Ⅴ级,表明这3年开封市的海绵城市水系统具有极弱的弹性;2016年、2017年为Ⅳ级,开封市海绵城市水系统弹性为中等。同时对2013年、2017年的17个指标的相对隶属度覆盖等级进行对比,与开封海绵城市建设和成效进行对照分析,评价结果与实际情况高度吻和,均发生了明显的弹性增强过程。经过实例计算可得基于相对差异函数的海绵城市水系统弹性评价体系构建合理,针对中观尺度的评价区域,能够通过指标信息确定对应的相对隶属度,获得精准的评价结果,为海绵城市提高水系统弹性提供可靠的理论依据和数据支持。     

鸡西市穆棱河综合治理水利工程建设系列报道之二 以水兴城,全力打造鸡西生态滨水城市

穆棱河综合治理水利工程建设项目是鸡西市委市政府为加快推进生态滨水城市建设,打造"绿色矿区、生态城市、宜居家园"而实施的一项惠民工程,更是市委市政府实施"以水兴城、以水富城、以水丽城"三年城市大变样的一项重点工程。鸡西市水务部门按照市委市政府总体规划和部署,把穆棱河水利工程建设与生态滨水城市建设有机结合起来,统筹推进生态水利工程建设,做足、做净、做活     

可持续城市水环境系统规划设计方法与工具研究

在明确可持续城市水环境系统概念特征的基础上,以最大化系统的可持续性为根本目标提出了系统规划设计原则,建立了以系统模式选择、空间布局优化与工程设计为核心步骤的三阶段规划方法,自主研发了规划新工具——基于多属性不确定性决策的系统模式筛选模型与基于空间多目标优化的系统布局优化模型。将所建立的方法与工具应用于某新城地区的水系统规划,为当地确定了系统建设模式与空间布局最优方案,并验证了研究成果从理念原则、方法工具、与现有规划体系衔接等多个层面满足当前城市水环境系统规划的需求。     

多尺度海绵城市系统雨洪控制研究

雨水的开放性与流动性使城市洪涝灾害的产生具有多尺度特征,海绵城市系统中也存在多种规划建设层级与尺度,且各层级尺度下的规划建设内涵与雨洪控制目标各不相同。本文基于SWMM模型,以位于广州市的三个不同空间尺度区域(局域集水单元、城市汇水区、城区小流域)为研究对象,通过现状解析、海绵改造方案设计与模拟的方式,对不同尺度海绵系统雨洪控制措施的合理设置,以及实现城市排水治涝与海绵城市建设的综合控制目标进行系统性实例研究。研究结果表明：在小尺度海绵系统中应通过微观控制措施实现系统径流、出流要素控制,在中、大尺度海绵系统中应通过兼顾绿色与灰色基础设施、管渠与调蓄设施、源头与终端结合的控制措施,分别实现流量峰值的控制与积水情况的缓解。研究可为海绵城市的统筹规划建设及不同单一尺度区域的海绵城市规划设计与研究提供明晰的参考。     

海绵城市系统构建模式

海绵城市是我国城市水问题综合治理的一种新理念。目前科学界和实践部门因各自的专业所限和视角不同,对于海绵城市的本质内涵、构建模式和建设途径还存在诸多不同观点,缺乏统一认识,在一定程度上阻碍了海绵城市研究与实践的深入。本文试从对城市水问题的基本判断出发,分析指出海绵城市的科学内涵,综合提出海绵城市构建的系统模式。该模式从系统思维出发,总结了海绵城市建设的本质内涵、系统诊断、基本途径和耦合平衡,并统合于海绵城市"一片天对一片地"核心思想,突破专业限制,从宏观上提出了涵盖海绵城市全要素全过程的系统科学范式,可为海绵城市研究、规划与建设提供基础理论支撑。     

山水园林城市水文化、水景观建设

城市的产生、发展离不开水的作用。承德山水园林城市的形成及沿袭与传承创新水文化、打造城市水景观密不可分。遵循"以水为魂"、"人水和谐"的治水理念,承德把单一的城市水利工程建设,提升到兼顾环境、协调人文、促进城市经济发展的"大避暑山庄"水环境景观建设的高度,实现了由"300年山庄岁月"向武烈河、滦河"两河时代"的跨越。针对构建"大避暑山庄"的需要,提出"以文促景"、"以景兴文"、"水城共生"的水文化、水景观建设思想。     

新型城市水系统构建的雄安模式研究

针对新区面临的多重水约束条件,结合新区未来发展的定位目标,在充分认识系统性及维持自然水循环重要意义的基础上,提出了"节水优先、灰绿结合"双循环结构的新型城市水系统模式,进而讨论了城市水系统的结构、功能及调控路径.其次,建立了资源-环境-安全-经济-社会/管理-技术六维度的综合评估指标体系,通过模型对子系统模式及过程进行模拟和综合评估,提出了空间布局模式的优化方案.     

生态城市建设中的水系统规划

分析了我国目前城市水系统规划的现状,即缺乏人与自然构建和谐社会准则,缺乏与宏观经济发展相协调的科学发展观理念,导致单位经济增长量水资源消耗过大和水资源有效利用率过低等问题长久得不到解决,从而严重影响了城市水系统的可持续发展。提出了以创造生态城市建设为总体目标,以水的综合利用作为基点的生态城市水系统规划的新思路。     

国外雨水管理对我国海绵城市建设的启示

介绍我国海绵城市建设的背景,分析海绵城市建设的必要性,讨论海绵城市建设与雨水管理之间的关系,认为可借鉴日本、美国、澳大利亚以及欧洲一些国家的"低影响开发技术"、"水敏性城市设计"、"绿色基础设施建设"等理念和技术,以及一些雨水管理法规与奖励政策,因地制宜地进行城市排水系统改造、雨水管理信息系统建设等,推进我国海绵城市的建设。     

海绵城市建设中若干水文学问题的研讨

针对海绵城市建设面临的问题和挑战,提出了以水循环为纽带、将城市暴雨-径流、水污染治理和城市生态绿地、湿地建设与市政建设(排水、排污)规划管理联系为一体的"城市水系统"的概念与方法。基于水文学原理,分析了目前海绵城市建设中最为关键、也是质疑较多的年径流总量控制率概念,指出现行的年径流总量控制率的计算实质是年降水总量控制率。如果回归到水文学概念,年径流总量控制率就必须与水文系统响应的增益因子,即径流系数建立内在的联系;需要研究径流系数并非常数,而是与土壤湿度、降水强度和下垫面组合的时变非线性理论问题。此外,对比分析了现行海绵城市建设低影响开发措施和改进后的年径流总量控制率之间的关系,深入剖析了"城市看海"发生的条件与风险。最后就海绵城市建设与规划的水文学基础亟待改进的方面:径流系数非线性、区分自然条件和城市化后的蓄水量变化的差别、考虑河湖水系调蓄和陆地蒸散发、与流域大海绵调控结合、风险管理等,进行了研讨,并提出了未来我国海绵城市建设的若干建议。     

哈尔滨水生态文明城市建设探索

哈尔滨是全国水生态文明城市建设第一批试点城市之一。在分析哈尔滨市水资源、水环境及水生态系统现状的基础上,针对目前存在的主要问题,遵循"以松花江为纲、以水定城、以水兴城、城水相依"的理念,提出哈尔滨市水生态文明城市建设的总体布局,从水资源管理、水资源优化配置及节约用水、防洪排涝、水环境改善、水生态系统保护与修复、水文化传承与水景观提升六个方面,全面启动哈尔滨市水生态文明城市建设,建成"大江安澜,湖库明净,内河水秀,滩岛生态"的水生态文明城市,为平原地区水生态文明城市建设提供参考。