全球海绵城市快照

Arup全球海绵城市快照 使用数字工具了解城市的自然吸收能力，以应对越来越大的降雨 Contents 前言 我们如何评价城市的“海绵”海绵快照结果 城市概况奥克兰伦敦蒙特利尔孟买内罗毕 纽约市上海新加坡悉尼 多伦多 今后的建议 4 5数字工具来了解自然吸收性 6以应付越来越大的降雨 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 32 Introduction 城市不能继续成为与自然冲突的混凝土丛林。为了繁荣，城市需要与自然“协调”。他们需要快速学习如何部署基于自然的解决方案，这些解决方案比传统的工程“灰色”基础设施带来更广泛的利益，并为生物多样性和碳减排做出积极贡献。好消息是，现在有了强大的新数字地图工具，可以帮助我们将城市理解为复杂的系统，使我们能够在项目中采用基于自然的解决方案。现在需要在全球范围内加快这一进程。 我们开发了全球海绵城市快照，以强调了解城市管理暴雨的自然能力的重要性，这是增强这种能力的关键的第一步。它并不能回答所有的问题，但它旨在加速一场急需的对话-让城市更深入地了解其现有的蓝色和绿色基础设施。我们的信息很简单：城市需要问-“我有多海绵？”。我们需要习惯于衡量和理解我们现有的蓝色和绿色基础设施，以帮助我们加强它。我们的绿色和蓝色资产-草，树木，灌木丛，湖泊和池塘-需要在中进行量化和估值。 同样的方式，我们处理其他资源，如泵和混凝土管道。 本报告重点关注蓝色和绿色特征在帮助城市应对风暴事件方面的价值。基于自然的解决方案也可以应用于气候变化将带来的一系列问题，如极端高温和干旱。除了努力将全球变暖控制在2摄氏度以下，我们还需要建立城市和社区应对气候变化影响的韧性。其中一个主要风险是洪水。 我们的调查对来自世界各地的几个城市的当前自然吸收性或“海绵性”进行了排名。它是使用我们的数字工具地形编制的，并量化了绿色（草，树）和蓝色 （例如，池塘或湖泊）的数量 城市中心的基础设施与灰色的数量(建筑物和坚硬的表面 )。 它考虑了多种土地“类型”：不仅可以识别公园土地中的绿色植物，还可以识别私人花园和建筑物周围的绿色植物。 一旦我们知道了我们的自然基线，我们就可以更好地了解如何增强、扩展和使用这些自然资产。我们有能力利用这种自然的吸收性，摆脱对一些传统的工程“灰色”解决方案的依赖，这些解决方案不一定能最好地应对气候变化的影响，包括泵、管道和储罐。我希望这份报告开始对话，让人们理解和相信，基于自然的基础设施解决方案可以部署，带来更有弹性、更清洁、更健康和更快乐的城市。 马克·弗莱彻 Arup全球水务领导者 绿色格兰杰敦 作为英国加的夫GreenerGrangetown项目的一部分，“雨水花园”的创建旨在减缓雨水径流，每年清除超过40,000立方米的雨水进入合并的下水道网络。阅读更多。 前言 几千年来，世界各地的文明都学会了与周围的自然共存和利用。 -从古老的灌溉系统到当今的雨水花园来管理雨水。在气候变化和城市快速发展的影响下，城市雨水系统问题尤为严重，表现出许多问题，例如频繁的洪水灾害，水 环境恶化、水资源短缺和水生态破坏。 基于自然海绵的自然解决方案从'适应'和'缓解'两个角度提高了城市雨水系统的韧性,虽然从整体上看,结合蓝色改善城市雨水系统是一个普遍的共识, 绿色和灰色,不同的国家或城市根据自身情况制定和实施了不同的标准体系,导致雨洪治理的管理模式和实际效果存在一定的差异,实际上不同的城市和所在地区存在不同的问题、特点和目标,我认为海绵城市是多目标的,可以调整的 海绵城市可适用于任何气候和地质条件。 全球海绵城市快照研究有助于突出城市摆脱不可持续和昂贵的干预措施，转向绿色和蓝色解决方案的机会。我希望世界各地的城市都能注意到并找到更好地利用其自然资产的方法。 李俊奇教授 北京建筑工程学院 “几千年来，世界各地的文明都学会了与周围的自然相处和利用” 北京建筑工程学院李俊奇教授 我们如何评价城市“海绵” 我的城市有多海绵？它吸收降雨的自然能力是什么 ？ 这些是城市需要问自己的问题，如果他们要应对气候变化的主要影响之一-洪水增加。 利用这项调查作为“镜头”，我们已经开始更多地了解世界各地城市的自然吸收能力，以及它们管理日益沉重和持续降雨的自然能力。 我们研究了世界各地不同城市的不同城市-从人口稠密的孟买到以其慷慨的公共公园而闻名的奥克兰。 我们根据三个主要因素对每个城市进行了海绵性评级 ：城市环境中绿色和蓝色空间的数量；每个城市土壤的水文特性以及绿色区域的水径流潜力。 1.使用我们先进的数字工具测量绿色和蓝色空间的数量 我们已经着手快速准确地测量城市中心的树木、草和水体，以更好地了解它们的自然吸收能力。我们使用先进的数字地图工具地形进行了计算，该工具使用机器学习技术根据卫星图像进行高质量的土地利用评估。 为了进行分析，我们从商业和开源中获取了每个城市的详细卫星图像。我们确保这些图像覆盖了城市主要城市中心的大约150平方公里，以提供具有代表性的研究区域。 然后，我们对机器学习模型进行了训练，以识别多种类型-根据城市的不同，在8到15之间-例如 ，低层住宅，塔楼或城市公园。草、树、水体和“灰色基础设施” -坚硬的铺装表面和建筑物。这给了我们平均数量的蓝色，绿色和灰色 每个城市的每种类型的基础设施，然后可以乘以城市中每种类型的数量-为我们提供了每个城市的绿色，蓝色和灰色表面区域的细分。 2.土壤类型的核算 一旦我们确定了每个城市的蓝色，绿色和灰色空间的百分比，下一步就是考虑每个城市不同土壤类型和植被的影响。 使用全球水文土壤组数据库（HYSOGs250m），我们能够计算出每个城市中存在的每种主要水文土壤类型的数量。土壤类型对水径流量产生重大影响，因此城市的海绵状。这可能是由于土壤 类型和质地——例如，沙质土壤比粘土基土壤“海绵状”；以及土壤深度和到地下水位的深度——例如，靠近地表的地下水位降低了土壤的海绵容量。 3.计算绿地的径流潜力 考虑到土壤类型的影响，我们然后使用曲线数方法-一种简单，广泛使用的方法-来计算定义的降雨事件的径流量。 想象一下，雨水落在地表上：它要么被吸收，要么被“储存”在土壤中-可能会增加地下水的储存-要么慢慢进入水体。或者，它从土地上流失，因此会导致暴风雨和潜在的洪水：这就是降雨径流潜力。 径流受植被覆盖的影响；在我们的例子中，我们考虑了土壤是“公平条件”下的草覆盖开放空间还是树草混合。降雨径流 潜力也会根据降雨的数量而变化，因此在我们的计算中 ，我们查看了每个城市一天中50毫米降雨的径流潜力- 这相当于1英寸 伦敦的5年降雨事件或纽约的年度事件。对于类型内的蓝色空间，假设所有降雨都被吸收。 我们如何评价城市“海绵” 海绵排名概述 土壤类型和植被 水径流潜力 海绵城市 排名 城市的自然 吸收率 % 蓝色、绿色和灰色基础设施 总而言之，我们计算了城市中蓝色，绿色和灰色基础设施的百分比，并考虑了土壤类型和植被的影响，最后是水径流潜力。然后，我们将其用于计算城市的绿色和蓝色空间的自然吸收能力-自然吸收能力越大，海绵排名越高。 我们建议城市也考虑诸如下水道网络容量或洪水存储区域等因素。在这项研究中，我们不考虑城市建筑环境的比较表现。Procedre雨水下水道网络容量或雨水收集潜力，在管理暴雨方面。我们已经排除了每个城市的主要水体，例如哈德逊河。这是尽量避免主。 水体区域扭曲了本研究的结果。如果在其他类型（如湖泊或公园内）中评估水体，则保留这些类型。 这项调查提供的城市很好地表明了他们的基线，这是建立全面计划以加强其基于自然的基础设施的一个步骤。 ++= 海绵快照结果 50% 城市海绵排名总计%'海绵性'绿蓝面积%土壤分类和径流潜力注释 我们发现 内罗毕 2 34% 浅层土壤和(<50%沙子和>40%粘土)到基岩的深度 52% 新加坡 3 30% 中等高径流潜力（<60％沙子和 45%20-50％粘土） 孟买 3 30% 高径流潜力浅层土壤和地下水位（<50％沙子和20-40％粘土）和 45%/或基岩深度 纽约市 3 30% 中低径流潜力（40-70％的沙子 39%和<10％的粘土） 多伦多 3 30% 中等高径流潜力（<50％沙子， 39%20-40％粘土） 蒙特利尔 4 29% 中等高径流潜力（<50％沙子和 36%20-40％粘土） 我们根据三个因素评估了每个城市的整体“海绵性”： –蓝色和绿色空间的数量 –土壤类型因素 –水径流潜力 奥克兰135% 中等高径流潜力（<60％沙子和10-20％粘土） 海绵城市 上海 蒙特利尔 孟买 纽约市 悉尼 伦敦 新加坡 内罗毕 多伦多 奥克兰 排名 1st 城市仪表板 奥克兰分析 海绵百分比 透水表面 35% 50% 绿色/蓝色 土壤特性 中等高径流潜力 <60% 砂土 10-20% 单击地图以展开 奥克兰 调查面积 奥克兰是新西兰人口最多的城市地区，城市人口约140万。奥克兰是世界上少数几个在两个独立的主要水域中各有一个港口的城市之一。研究区设有包括纽马克特和伊甸园在内的中央区。它以低层住宅物业为主，中等高层商业建筑占相当比例。除了以惠灵顿山为特色外，该地区还有许多绿色空间，包括公园和高尔夫球场。 洪水风险 奥克兰经历了暴雨事件，风暴潮，沿海淹没和干旱，预计这些事件将变得更加频繁。 自2010年以来，新西兰发生的所有自然灾害中有14％以上发生在奥克兰，从洪水到龙卷风等极端天气。 鉴于海平面上升和温度上升的预测，如果不采取行动，降雨量可能超过当前雨水系统的容量，并导致地表洪水。 海绵排名 尽管拥有大量的低层住宅开发项目，但奥克兰各地仍有大量的绿色基础设施，其住房通常包括大型花园和遍布城市的大型城市公园。低层住宅中的绿色区域帮助该市获得了较高的蓝绿色百分比，仅次于内罗毕。最近宣布的《国家城市发展政策声明》允许将低密度住宅区转换为中等密度的三层，预计这将对奥克兰的城市形态产生重大变化。 工业园区缺乏绿色基础设施，但这些都是聚集的，通常是边界公园，草地和农田。所有这些因素都帮助奥克兰，一个低洼的沿海城市，年平均降雨量为127毫米 ，在我们的调查中排名更高。 该城市受益于奥克兰议会目前采取的雨水管理举措。其中包括强制在特定区域拘留和保留雨水径流，促进和确定水敏感性城市设计的过程，以及全面的网络排放同意 ，这在很大程度上取决于保留和恢复场地的自然水文。 这反映了一个城市通常为大量降雨做好了充分的准备 ，考虑到平均一年中一个小时的最大降雨量为20.6 毫米，这一点很重要。 即使将港口排除在计算之外，这座城市的“海绵排名”也主要是由于绿色和蓝色表面的比例很高。奥克兰中部地峡的大部分土壤在透水区域内具有相对较高的渗透潜力。研究区域内有几个郊区，处置以吸收通常是雨水管理的主要手段。 值得注意的是，该研究评估称，与纽约、新加坡和孟买相比，奥克兰的树木比例较低。 伦敦 排名 6th 城市仪表板 伦敦分析 海绵百分比 透水表面 22% 31% 绿色/蓝色 土壤特性 中等高径流潜力 <50% 砂土 20-40% 单击地图以展开 伦敦 调查面积 英国首都伦敦是一座地势低洼的城市，由流经它的泰晤士河穿过，将这座城市分为南北两个部分。 伦敦的城市公园分布在整个研究区域,而这些公园对城市的蓝绿色比例贡献最大。 伦敦的降雨量在一年中相对恒定，伦敦每年一个小时的最大降雨量通常在7.4毫米左右。 洪水风险 伦敦最近经历了山洪暴发的事件，2021年的降雨量远高于通常在24小时内降雨47.8毫米时发现的降雨量-其中大部分仅在一个小时内。 它使道路被洪水淹没，人们需要从家中撤离，并取消了火车服务。 据估计，对企业，基础设施和住宅建筑的损害以数百万英镑计。 泰晤士河屏障是世界上最大的可移动防洪屏障之一，保护伦敦免受潮汐冲击，自1982