1.1 研究对象
本文的研究对象是“城市型水灾”。“城市型水灾”的概念最早由日本提出,1982 年二战后重建的长崎受特大暴雨袭击发生水灾,整个城市陷入瘫痪,在这次灾害后日本总结教训,发现问题的原因是河川流域的开发与城市化、不透水地面的增加、洼地田地的减少所导致径流区域的保水功能和滞洪功能下降,在流域遭受暴雨袭击时,短时间内雨水从河流集中溢流、洪水决堤泛滥而至城市被淹,
或发生城市内涝引起城市功能瘫痪,总体损失增加,从而建立起“城市型水灾”的概念。近些年来,随着我国城市化进程加快,越来越多的城市也开始频繁遭受到由城市化引起的洪水泛滥和城市内涝的现象,严重影响了人们正常的工作和生活。但是在我国至今对这些还没有形成一个统一的概念,不同的学者对“城市型水灾”提出不同的理解。程晓陶认为:“城市型水灾”是指城市化过程中,城市遭受暴雨袭击后,洪涝的水文特性与成灾机制发生显著变化的水灾,灾害显现出与传统洪水灾害不同特点;何建新在《城市化引起水灾的加剧化及防洪对策研究》中指出:城市型水灾是指城市化造成流域原有环境与地表条件改变引起洪水水文过程的变化,而城市由于财富聚集度越来越高导致洪水造成的损失有增大的趋势。张晓瑞、周国艳认为:城市水灾频发是受到人口剧增和环境恶化的影响,由河道硬化导致的洪水不能自行调节也属于城市型水灾的范畴。周玉文《城市何时不再“水漫金山”》中指出:城市型水灾是指由于城市化建设为主导因素产生的、发生在城市区域的水灾。基于以上的观点,本文对 “城市型水灾”的理解为:流域内城市化建设、江河传统工程治理等人为因素导致的发生在城市的洪涝灾害现象,包括暴雨袭击城市排水不畅导致的内涝、城市雨水迅速排入江河导致水位上涨而溢流淹没沿河的城区、水库溃坝引起城市发生洪灾等。“城市型水灾”与传统农业型水灾最大差异在于其成因:现代城市型水灾受人为因素影响较大,甚至占主导地位,而传统农业型水灾的成因是以然因素为主。
1.2 研究目的
21 世纪以来我国各地城市型水灾发生频率有增加和受损程度加剧的趋势。而城市型水灾的水文机制与成灾机制又发生了显著变化,它与传统农业社会的水灾相比出现的新特点,对传统的治水理念和模式提出了严峻的挑战。目前,我国对城市型水灾的防灾减灾的研究还十分匮乏,在理念、策略和措施等方面可依据的研究成果还相对较少,很多都是从传统的防洪工程措施的水利工程角度进行防御和控制城市洪水和内涝。而景观生态学由于具有学科综合性特点,在解决由于人类日益频繁活动而引起的各种问题中起到了越来越重要的作用。本文将景观生态学运用在城市型水灾防灾减灾中,分析整体水环系统的变迁及城市型水灾害的发生机理,探讨通过保护流域生态系统稳定性、维护城市水自然循环、利用雨洪的场地景观设计,为城市型防水灾减灾提供有益的参考。.3 研究动态在人类与传统型的农业水灾的长期对抗中,人类一直想利用修筑大坝、修筑提防、对河道采取截弯取直等科学技术手段控制洪水,却陷入了人与自然的恶性互动中。人类每一次在河岸两侧进行城市建设,提高防洪标准后,带来的是更为严重的洪水泛滥造成的悲剧。随着人类活动导致的城市型水灾频率的增加和损失的增大,人类开始反思单纯的依靠工程手段治水活动。哲学理论概括任何事物都有两面性,洪水应该也是一把双刃剑,可以利用它有利于人类的一面,减少不利于人类的一面。于是,人类逐渐意识到洪水是自然的一种生态平衡现象,是水文循环过程中的一部分,只能在尊重其自然生态过程的前提下,引导它对人类有利的方向发展,从而尽量减少灾害的发生次数和损失程度
1.3.1 国外研究动态
早在 20 世纪 50 年代,美国就有人提出报告认为城市化会导致流域内暴雨的流量增加,但是对于城市化与洪水的联系还没有做系统研究。之后,美国地质调查局开始研究两者之间的联系,探究地表径流问题,经过 10 年的研究得出以下结论:土地利用方式的改变会使得地表径流总量和暴雨径流速度增加,而人工排水系统引导雨水迅速排出流入河流中对下游造成了危险,这些共同造成了洪水发生更加频繁,更具有破坏性。于是,地质调查局提出通过优化土地利用和调整排水方法,减少城市化地区的雨水流量。1968 年美国颁布了国家洪水保险法,政府开始涉及土地开发利用方式的管理以及城市洪灾减灾设施的管理。对不适宜建设的土地上的多次遭受水灾的建筑进行了拆除,并把人迁移到安全地带,对河道进行生态补偿,恢复两岸自然生态,改善沿岸植被状态,恢复泛滥原的自然功能等。同年,《城市土地规划的水文学》中,卢纳·利奥波德提出了保留自然排水系统和修筑蓄水池等方法来缓减和储存雨水。许多州开始立法规定新建开发区必须“就地蓄留洪水防止城市内涝”。在此之后形成了“蓝-绿开发”模式,将雨水利用到城市景观的理水当中,雨水与户外休闲空间开始结合起来。70 年代美国发布了“洪泛区管理及河滩地保护命令”反映了由控制洪水到管理洪水截然不同的防洪理念,正是由于对洪灾有了本质的理解——洪水是不可以消除的自然现象,强调防洪是减少洪水对社会经济的影响即减少灾害损失,而不是消除洪水。在 1983 年的《美国洪水及减灾研究计划》中,提出了多项研究项目,包括生态学模型的建立和应用、防洪减灾工程措施可能对河道产生的深远影响、防洪目标的界定以及控制洪水污染。美国学者注意到雨水径流导致河湖等水体质量下降,从考虑用场地留雨水到对雨水污染治理的思路上来。20 世纪 90 年代以来,精明增长和可持续发展影响到水灾治理,基于流域特点的洪泛区管理等新的防灾概念和方法开始形成。欧洲国家在治理城市型水灾方面也积了丰富的经验。在流域规划上,倡导“近自然型河流”,还原河流原有生态环境,保护生物多样性,退田还河,恢河道自然水文形态和泛区自然蓄水状态;在洪泛区土地利用规划上,结合防洪要求,土地管理非常严格,禁止在洪水严重区进行规定之外的建设;在城市建设上,采用生态方法改善雨水系统条件,开展雨洪调蓄的有机模式。1986 年莱茵河开展的恢复健康河流的示范项目,通过调整和优化土地利用方式,恢复泛河平原以及河岸湿地,保持生物多样性,植树造林等多种措施减少人类对自然水文过程的影响,来达到保护原有的生态系统,增加河流自身的调蓄雨水能力的目的。在德国,汉堡等城市设置地下调蓄水库用来储存洪水来临时多余水量,采用透水铺装人行道和透水层,提高城市绿化率,增加公园、绿地或人工湿地,增加雨水渗量,减少地表径流,削减洪水;德国国家还通过立法规定新区要建造雨水利用设施,用来积蓄汛期的雨水,经过处理后的雨水作为城市可用水源,一定程度上避免了雨水对河流的污染,又削减了洪峰流量,降低了洪灾损失。在荷兰,由于
参考文献
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[14] 邬建国,景观生态学——格局、过程与等级, 北京:高等教育出版社,2007.
摘要............3-4
ABSTRACT............4
目录............6-8
第一章 绪论............8-16
1.1 研究对象............8-9
1.2 研究目的............9
1.3 研究动态............9-14
1.3.1 国外研究动态............9-12
1.3.2 国内研究动态............12-14
1.4 研究内容与框架............14-16
第二章 景观生态学............16-24
2.1 景观生态学相关概念............16-19
2.1.1 景观生态学............16-17
2.1.2 景观结构、功能和动态............17-18
2.1.3 斑块-廊道-基质............18-19
2.2 景观生态学的相关原理............19-23
2.2.1 系统整体性原理............19-20
2.2.2 景观敏感性原理............20-21
2.2.3 尺度分析原理............21
2.2.4 人类主导性原理............21-22
2.2.5 景观多功能原理............22-23
2.3 本章小结............23-24
第三章 我国城市型水灾分析............24-36
3.1 城市型水灾概况............24-27
3.1.1 水灾损失惨重............24-26
3.1.2 水灾损失多样化............26
3.1.3 内涝损失加大............26-27
3.2 城市型水灾害成因分析............27-32
3.2.1 城市自然水循环系统改变............27-31
3.2.2 外河流域水系生态变化............31-32
3.3 传统治水工程措施分析............32-34
3.3.3 传统治水工程措施举例............32-34
3.3.4 传统治水工程措施问题分析............34
3.4 本章小结............34-36
第四章 基于景观生态学的城市型水灾防灾减灾对策............36-58
4.1 流域层面防灾减灾对策............36-41
4.1.1 完善植被景观格局............36-38
4.1.2 恢复湖泊调节功能............38-39
4.1.3 保护河流生态廊道............39-41
4.2 城市层面防灾减灾对策............41-51
4.2.1 调整城市用地布局............41-43
4.2.2 完善城市水系结构............43-48
4.2.3 采取雨水生态补偿............48-51
4.3 场地层面防灾减灾对策............51-57
4.3.4 集蓄利用雨水............51-53
4.3.5 渗透回灌地下水............53-56
4.3.6 综合利用雨水............56-57
4.4 本章小结............57-58
第五章 实证研究............58-68
5.1 城市层面城市型水灾防灾减灾——以山东省枣庄市山亭区为例............58-65
5.1.1 项目概况............58-59
5.1.2 建设现状与问题分析............59-60
5.1.3 水系与建设规划............60-65
5.2 场地层面城市型水灾防灾减灾——以沈庄小区为例............65-67
5.2.1 项目概况............65-66
5.2.2 雨水资源利用规划............66-67
5.3 本章小结............67-68
第六章 结语............68-69
参考文献............69-75
发表论文和参加科研情况说明............75-76
致谢............76