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响应城市内涝机制的减灾型景观地形设计与量化调控方法研究

项目来源

国家自然科学基金(NSFC)

项目主持人

周燕

项目受资助机构

武汉大学

立项年度

2017

立项时间

未公开

项目编号

51708426

项目级别

国家级

研究期限

未知 / 未知

受资助金额

26.00万元

学科

工程与材料科学-建筑与土木工程-城乡规划

学科代码

E-E08-E0802

基金类别

青年科学基金项目

关键词

设计方法 ; 地形设计 ; 量化调控 ; 景观地形 ; 内涝机制 ; landscape topography ; design method ; topographic design ; quantitative control ; flood mechanism

参与者

余洋；李丹；吴昊；苟翡翠；朱振杰；冉玲于；方磊；程晗蓓；李灵

参与机构

武汉大学

项目标书摘要：研究证实地形要素对城市场地尺度的水文过程具有重要影响。课题面向城市内涝减灾问题，拟探讨调控景观地形要素以提升场地响应城市内涝能力的风景园林学途径。将按照“规律解析—理论建构—系统实验”的路径开展：通过综合分析建立城市内涝灾害机制与景观地形要素的对应与反馈关联关系；运用类型学方法从地形数据库中提炼地形原型为调控基础，以图示化表达建立起减灾型景观地形的设计参考；整合ArcGIS、Grasshopper、Linsley技术辅助建构减灾型地形设计指导与绩效量化评估模型；通过武汉市梦泽湖在地实验验证减灾型地形设计方法的运行绩效，完成对理论的补充与设计方法的反馈调试。课题拟达成构建构涵盖基础理论、设计方法、量化支持、配合工程、规划评估等5项内容的减灾型景观地形设计理论体系与应用指导的目标。

Application Abstract: Previous literature suggests that topographic elements play an important role in the hydrological processes in the urban site scale.The aim of our project is to discuss the problem of urban waterlogging,flooding and disaster reduction,and to explore ways to improve the ability of a site to respond to flooding from the perspective of optimizing landscape topographic elements.The study comprises a"general analysis-theoretical framework-system experiment"mode.The relationship between the flood disaster occurring mechanism and the landscape topography in the city is established by a comprehensive multi-disciplinary literature review.The typology method is used to identify the typical topographic elements as the basis for flooding regulation and provide diagrams and graphics as design references for flood relief.In the study,ArcGIS,Grasshopper,Linsley and other technologies are used to build the topographic design reference and a quantitative evaluation model for flood-control performance.Through the comparative analysis of on-site experiment of Mengze Lake Park in Wuhan,the operational flood-control performance of topographic design method has been verified,serving as practical source of theoretical support and feedback for the method.The study aims to build a theoretical system and application guidelines for landscape topographic design method for flood-control covering five basic contents,basic theory,design methods,quantitative support,engineering and planning evaluation.

项目受资助省

湖北省

项目结题报告(全文)

近年来随着全球气候变化和城市下垫面透水性能的减弱，城市内涝成为了社会经济发展和公共安全保障的又一大威胁。在“海绵城市”建设理念指导下，诸多城市通过宏、中观空间规划及“渗、蓄、滞、净、用、排”等微观控制措施，开展了城市雨洪管控工作，成绩斐然但仍然存在一定局限性。基于此，课题面向城市内涝减灾问题，调控景观地形要素，探讨了提升城市内涝应对能力的风景园林途径。课题主要包括三部分内容:(1)微观尺度上，深化减灾型地形要素概念，厘清景观地形与城市内涝机制之间的关联反馈关系，建构减灾型地形的设计方法体系;(2)中观尺度上，对减灾型地形的规划指标进行量化，将其与现有规划体系相结合，划定规划标准;(3)宏观尺度上，解析城市绿色基础设施影响城市雨洪调蓄功能的复杂因素，探索响应机制，构建适宜性评价体系。课题研究结果在微观尺度上提出了提升城市雨洪调蓄功能的地形设计策略与设计依据，中观尺度上提出了将低势绿地率作为规划技术指标的计算方法、适用范围及落实机制，在宏观尺度形成了以提升雨洪调蓄功能为导向的绿色基础设施适宜性评价体系。研究以提升城市雨洪调蓄功能为总体目标导向，形成囊括宏、中、微三个尺度的空间调控方法，探讨将其纳入城市总体规划与控制性规划的标准体系的方法路径，并在场地、区域以及城市尺度进行在地实验，检验方法的可操作性。课题研究结果为海绵城市微观层面设施建设提供一定的实践参考，实现了对海绵城市面域控制内容的补充，并为城市绿色基础设施的布局优化提供选址参考，解决了目前城市中雨洪管控技术的尺度异位、大多工程措施调控的因子对实际内涝问题解决贡献度不高、提升调蓄功能的绿地建设重指标不重质量等问题，创新了海绵城市的内涝减灾落实机制，同时对城市水文的良性循环起到了促进作用，对城市内涝及水生态问题进行了有效缓解，对建设城市生态文明的倡导做到了积极回应。

  • 排序方式：
  • 1
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  • 1.以减轻涝灾为导向的水生态基础设施空间模型构建方法研究

    • 关键词：
    • 城市内涝;水生态基础设施;构成要素;空间布局;模型构建方法;水文过程
    • 冉玲于
    • 指导老师：武汉大学 周燕
    • 学位论文

    我国城市目前普遍面临城市内涝灾害的持续困扰。在宏观综合视角的生态理论发展趋势的引导,和我国防涝政策转型、海绵城市、存量规划、生态文明建设等行业政策的推动下,水生态基础设施作为能同时满足升级城市滞水防涝能力和提升城市空间品质的双重需求的物质空间载体,面临着布局结构的理论研究与规划应用的发展契机,而当前水生态基础设施本身也存在着基础理论研究缺乏、功能定位局限、空间结构模糊等发展困境。如何构建一套能够支撑理想雨涝调蓄空间结构的理论研究亟需相关学术成果的补充。本文是以水生态基础设施为研究对象,在缓解内涝灾害的目标导向下所进行的理想水生态基础设施空间模型的构建方法与应用场景的初步探索。主要包括了三大部分内容:第一部分是基于“源、流、汇”景观理论对水生态基础设施的要素构成进行了界定。此外,借助与自然水文过程的对比剖析了城市水文过程的具体环节与物质载体,并从城市水文过程相较自然水文过程的变化的角度出发解读了城市内涝致灾机制。最后,运用可拓学原理,判别了水生态基础设施与城市内涝机制的耦合关系,指明了水生态基础设施缓解内涝灾害的可行性。第二部分尝试基于景观格局与生态过程耦合的理论,探索提出了减灾导向的理想水生态基础设施空间模型构建的方法论,初步搭建了“城市水文服务功能评价——格局-过程系统耦合关系分析——空间格局现状评价——系统空间模型构建”的方法框架。第三部分以武汉市市域为实践对象,应用所得的水生态基础设施理想空间模型构建方法论,检验了此次研究的理论原理、应用价值和规划实践思路。本研究将城市土地利用类型的空间特性与城市水文过程进行了探索性整合,对城市内涝问题的缓解进行了积极求解,以期能够弥补当前系统层面减轻内涝的空间格局的基础理论的空白,以为缓解城市内涝灾害的实际问题提供一定科学依据,为海绵城市的建设推广与政策落实带来一定理论借鉴和实践参考意义。

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  • 2.城市雨水廊道构建方法及应用——以武汉市青山示范区为例

    • 关键词：
    • 城市雨水管理;绿色基础设施;空间分析;最小成本路径;武汉青山海绵示范区
    • 方磊
    • 指导老师：武汉大学 周燕
    • 学位论文

    不断扩大的城市建成区以及世界范围内的气候变化深刻地改变了城市中的自然水文过程和城市雨水的性质。城市雨水从一种宝贵资源变成了诸多城市问题的根源。此次研究的主要目标是利用新型雨水管理方法——城市雨水廊道尽可能地将城市中的水文循环恢复到自然状态以解决雨水带来的城市问题,同时对雨水进行管理以达成多重效益目标。文献综述部分以研究主线——城市雨水管理为切入点,利用科学知识图谱软件CiteSpace对城市雨水管理及其密切相关的术语做了深入的分析。分析清晰地呈现了城市雨水管理的概念,涉及的相关知识群组,研究发展状况和近年来的研究热点与方向。近年来,城市雨水管理已从单纯依赖灰色基础设施快排转变为综合利用绿色基础设施从更高的层面对雨水进行管理。绿色基础设施的概念由单纯的绿色网络转向包含前者且增加了实践层面的雨水管理部分以及国外的城市雨水管理的发展脉络都可以佐证这一转变。综述的最后一部分选择了在国际社会上十分成功的两个城市雨水管理的案例进行了深入的研究,案例证明了之前的分析并给予城市雨水廊道的可行性以有力支撑。城市雨水廊道是一种利用城市地表与地下的自然与人工排水设施构建的以绿色基础设施为主的综合性的雨水管理系统,雨水廊道的识别与构建基于对城市地表水文过程的正确识别和对绿色基础设施构建方法的深入了解。识别出潜在的地表雨水廊道之后,结合城市的用地适宜性评价对构建地表雨水廊道最合适的城市用地进行判断。对于构建地表雨水廊道适宜性较低的城市用地,则以层次分析法的有效结果,结合灰色雨水基础设施保证城市雨水廊道的连通性,以便实现其雨水管理主要功能的同时达成多重的效益。研究以武汉市青山海绵示范区为研究基地开展了实证研究。在对示范区背景条件充分了解的条件下,成功识别出示范区内的城市雨水廊道,并进一步对示范区构建地表雨水廊道的用地适宜性做出了评价。最后,研究提出了城市雨水廊道在规划应用中可能遇到的障碍以及应对措施。总结了此次研究的不足之处,并对城市雨水廊道的未来完善方向提出了几点建议。

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