低影響場地規(guī)劃理論與方法

摘要：低影響場地規(guī)劃是一種融合了低影響開發(fā)相關(guān)理念的場地規(guī)劃模式，是低影響開發(fā)戰(zhàn)略實施的重要路徑。其主要思想是強調(diào)從源頭上控制場地開發(fā)對場地內(nèi)水文環(huán)境的影響，通過各種場地規(guī)劃工具和控制措施，模擬場地開發(fā)前自然水文環(huán)境，并通過生態(tài)的方法來濾除地表徑流污染。本文明確了低影響場地規(guī)劃的概念，比較了其與傳統(tǒng)場地規(guī)劃理論與方法的差異，并詳細闡述了低影響場地規(guī)劃中的指導(dǎo)思想和相關(guān)技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：低影響開發(fā)；場地規(guī)劃；水循環(huán)；不透水面

1.引言

在城市建設(shè)過程中，以“建立快速有效的場地排水系統(tǒng)”為目的，以“雨水管網(wǎng)”加“終端處理”為主要特征的傳統(tǒng)場地規(guī)劃模式，使得原本以植被為主的自然景觀逐漸被眾多人工建筑所取代，導(dǎo)致城市中不透水層面積的不斷擴大，水文生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞。這種城市化模式，自20世紀70年代以來，就受到了很多西方學(xué)者的批判。比如，Booth Reinelt（1993）就認為傳統(tǒng)的城市化過程，使得流域內(nèi)的自然環(huán)境發(fā)生了深刻的變化，這些變化不僅包括流域內(nèi)不透水面積的增加、流域植被的清除（vegetation clearing）、土壤的板結(jié)（soil compaction）、輸水方式（water conveyance）的轉(zhuǎn)變、濱水廊道的改變，以及伴生開發(fā)過程中污染物的輸入。這些變化深刻地影響了地表徑流和下游地表排水體系。自20世紀80年代，西方發(fā)達國家在實踐中逐步形成了“低影響開發(fā)”（Low Impact Development）相關(guān)規(guī)劃設(shè)計理論與方法。美國馬里蘭州喬治王子郡環(huán)境資源部最初把低影響開發(fā)視為“一種創(chuàng)新的雨洪管理方法”，通過“設(shè)計創(chuàng)造水文功能景觀（hydrologically functional landscape），來模擬場地自然水文環(huán)境（hydrologic regime）”，“綜合利用場地水文功能設(shè)計（hydrologically functional site design）和污染物防治措施（pollution prevention measures）來補償土地開發(fā)對水文和水質(zhì)的影響”，是“在城市規(guī)劃與設(shè)計過程中，從單個地塊到整個流域，全過程導(dǎo)入場地生態(tài)和環(huán)境”。美國低影響開發(fā)研究中心（Low Impact Development Center）把低影響開發(fā)視為“一種新的土地利用規(guī)劃和工程設(shè)計方法，其目標是維持城市和流域開發(fā)前場地的水文環(huán)境”。低影響場地規(guī)劃（Low Impact development site planning）是低影響開發(fā)戰(zhàn)略實施的重要路徑，其主要思想是通過各種場地規(guī)劃工具和控制措施，模擬場地開發(fā)前自然水文環(huán)境，并通過生態(tài)的方法來濾除地表徑流污染（non-point source pollution or diffuse source pollution）[1]。

2.低影響場地規(guī)劃的指導(dǎo)思想

低影響場地規(guī)劃的指導(dǎo)思想是把水文作為一個場地規(guī)劃的基本要素，在場地規(guī)劃過程中通過各種分散的、小型的、多樣的和本地化的非工程設(shè)施的應(yīng)用，減少開發(fā)場地的不透水面積，控制場地開發(fā)對自然水循環(huán)的影響。具體包括一下五個方面：

①把水文作為場地規(guī)劃的綜合框架

傳統(tǒng)的場地規(guī)劃強調(diào)建立快速有效的場地排水系統(tǒng)，不考慮場地的自然水循環(huán)。在低影響場地規(guī)劃中，把自然水循環(huán)納入場地規(guī)劃過程中，通過使用各種規(guī)劃工具和控制方法去保護場地中的水文功能，模擬場地開發(fā)前的水文環(huán)境，而不是快速高效地進行場地排水。

②運用微觀控制思想（microsubsheds）

低影響場地規(guī)劃強調(diào)從微觀視角處理雨洪，對地段場地內(nèi)的雨水進行分散控制。

③在源頭進行雨水控制

傳統(tǒng)的場地規(guī)劃，強調(diào)通過排水管網(wǎng)，對雨洪進行終端式處理。而低影響場地規(guī)劃，強調(diào)從源頭進行雨洪控制。這些措施包括運用功能性自然景觀的滲透、過濾、截留，以及對污染物的處理功能。

④應(yīng)用非工程設(shè)施

傳統(tǒng)場地設(shè)計重視使用工程性措施，而低影響開發(fā)則基于水文生態(tài)學(xué)，采用非工程性的模擬場地自然水循環(huán)的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施。 低影響場地規(guī)劃中，使用非工程設(shè)施可降低特有工程材料的使用（如鋼鐵和混凝土等）。通過使用諸如原生植物、土壤和礫石這些系統(tǒng)可以提供更多機會模仿自然的水文功能，并且增加審美價值?！白匀弧钡奶攸c也可能增加業(yè)主的認可并愿意接受和維護這些系統(tǒng)。同時這些非工程設(shè)施系統(tǒng)還提供了一大技術(shù)優(yōu)勢：一個或更多的系統(tǒng)的失敗不會損害場地控制戰(zhàn)略的整體完整性[4]。

⑤創(chuàng)造一個多功能的景觀和基礎(chǔ)設(shè)施

低影響場地規(guī)劃提供了一個創(chuàng)新的城市雨水管理替代方法，統(tǒng)一而完整的把雨水控制體系融入到多功能景觀特征中，在此過程中從源頭對徑流進行微觀管理和控制。低影響場地規(guī)劃能夠使開發(fā)場地內(nèi)的景觀和基礎(chǔ)設(shè)施（屋頂、街道、停車場、人行道、綠地）都具有延遲（detention）、保持（retention）、過濾和循環(huán)利用徑流的功能[6]。通過對場地自然排水方式的調(diào)研分析，可以規(guī)劃出水流匯集的主要區(qū)域，合理布設(shè)人工排水系統(tǒng)。同時，有助于防止因建設(shè)人工排水系統(tǒng)而損害自然場地。場地中現(xiàn)存的天然排水方式應(yīng)盡可能地通過植被緩沖區(qū)保護起來，避免因場地建設(shè)增加地表徑流。

最終形成一個綜合的具有自然水文功能的場地規(guī)劃，保持了開發(fā)前的水文狀況，進一步提高了場地的審美價值，并通過增加額外的特色景觀提供了游憩資源。

3.低影響場地規(guī)劃與傳統(tǒng)場地規(guī)劃的區(qū)別

傳統(tǒng)場地規(guī)劃為了使場地的使用能夠達到最佳狀態(tài)，使用極為高效的雨水徑流輸送系統(tǒng)，它能快速的把徑流輸送到管道系統(tǒng)尾端的終端處理設(shè)備。道路、水溝、排水洼地等都經(jīng)過精心設(shè)計以迅速的處置徑流。傳統(tǒng)的場地規(guī)劃缺乏天然功能，由于不透水面面積的增加，造成水文（流量、頻率、排放速度）大幅度變化，自然儲存功能的丟失和徑流輸送時間的降低，進而破壞了自然水循環(huán)系統(tǒng)。與此相反，低影響場地規(guī)劃通過非工程設(shè)施的利用創(chuàng)造性的把場地開發(fā)前的水文功能融入到場地規(guī)劃中，從而對水系的穩(wěn)定性、棲息地的結(jié)構(gòu)、基流、水質(zhì)等產(chǎn)生了積極作用，有效的保護了場地內(nèi)的自然生態(tài)環(huán)境[2]。

傳統(tǒng)場地規(guī)劃中的雨洪管理需要一個非常高效的場地排水系統(tǒng)，雖然它提供了優(yōu)質(zhì)的場地排水，大大改變了自然水文機制并且提高了污染物的運輸能力，但是這種方法非但沒有解決場地內(nèi)的水質(zhì)問題而且大大提高了場地外的洪水發(fā)生頻率，并且由于洪峰流量和洪峰發(fā)生頻率的改變對下游水體造成嚴重影響。而低影響場地開發(fā)技術(shù)從微觀視角，通過采用分布式的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施，有效的控制了場地內(nèi)暴雨事件的發(fā)生，維護了場地的自然水文環(huán)境，也減小了下游受納水體的污染負荷。

4.低影響場地規(guī)劃技術(shù)措施

4.1 減少對場地擾動的技術(shù)措施

場地開發(fā)過程中涉及到植被清理的問題時，應(yīng)盡量減少對現(xiàn)有場地土地覆蓋的破壞。開發(fā)的區(qū)域應(yīng)設(shè)在對干擾不敏感或水文功能上價值較低的地區(qū)（例如，開發(fā)貧瘠的粘性土比開發(fā)森林砂性土對水文的影響更?。?，至少，開發(fā)區(qū)域應(yīng)放在敏感區(qū)（如溪流、漫灘、濕地和斜坡）外的緩沖區(qū)[3]。

使用場地特征識別（Site Fingerprinting）（最小干擾技術(shù)）可以進一步降低對場地的擾動，從而最大限度地減少水文影響。場地特征識別包括能夠鑒別出最小的適宜區(qū)域和在場地上明確地勾畫出場地的干擾限制區(qū)域。最小干擾技術(shù)減少對土地覆蓋的影響包括以下內(nèi)容：

①降低高滲透性土壤的鋪裝和壓實；

②盡量減少建筑用地的使用規(guī)模及物料儲存區(qū)面積，并在項目建設(shè)階段把儲備物資放在開發(fā)的范圍內(nèi)；

③合理進行建筑布局以避免移動現(xiàn)有的樹木；

④通過減少鋪裝面的總面積縮小不透水面積；

⑤勾畫和標記最小的場地干擾區(qū)以盡可能減少土壤壓實，以及控制建筑設(shè)備暫時儲存在這些區(qū)域；

⑥盡可能斷開不透水面以增加滲透機會，減少徑流流量；

⑦維護現(xiàn)有地形特征以促進分散的排水流動路徑。

4.2 控制場地內(nèi)不透水面技術(shù)方法

4.2.1 最小化總不滲透區(qū)

在開發(fā)范圍確定之后或同時進行，就可以制定交通模式、道路設(shè)計和初步布局。整個交通的網(wǎng)絡(luò)（道路、人行道、車道和停車區(qū)）是場地不透水區(qū)的最大來源，如圖4所示。這些不透水面積的變化改變了徑流補給值和場地水文（圖1）。由公路和停車場鋪裝面組成的不透水面是低影響場地規(guī)劃過程中的重要組成部分。減少不透水區(qū)徑流總量的方法介紹如下。

（1）改變道路布局

交通或道路布局對場地規(guī)劃中的總不透水面和水文環(huán)境有非常重要的影響。圖2說明，在不同的道路布局選項中鋪面或不透水面的總長度有顯著的變化，選擇一種合理的道路布局可以降低26%的不透水面積。

（2）縮小道路斷面

減少道路斷面寬度是一個可以用來減少場地不透水面的替代辦法。圖3顯示了一個典型的一般住宅街道斷面和一個典型的農(nóng)村住宅街道斷面。兩個斷面右邊的寬度是18米。主要居住區(qū)鋪裝斷面的寬度為12米寬，其中斷面包括路緣石和排水溝。通過在農(nóng)村居民點路段使用農(nóng)村道路斷面，路面寬度可以減少到9至12米，它表示鋪面寬度可以減少33%。農(nóng)村道路斷面中消除了混凝土路緣石和排水溝，并且使用了路邊植被洼地，這樣使建設(shè)成本大大降低。

（4）減少路旁停車

減少道路一側(cè)停車，甚至完全消除路邊停車，能夠減少路面和由此產(chǎn)生的場地總不透水區(qū)面積的25%-30%。

（5）車道

車道是場地中另一個能夠被規(guī)劃以減少總不透水面積的元素，可以使用下面一些方法，其中包括：

①盡可能使用共享車道，尤其是在敏感地區(qū)；

②限制行車道寬度為3米（適用于單車道和共享車道）；

③車道和停車場使用透水鋪面材料如透水磚或碎石等，以增加徑流的滲透和運輸時間。

4.2.2減少直接相連的不透水區(qū)

當不透水區(qū)域無法減小的時候，還可以通過分散不透水區(qū)等微處理措施減少對水文的影響，這些措施包括如下：

①分散屋頂排水和引導(dǎo)水流流向植物種植區(qū)；

②引導(dǎo)來自鋪裝面（比如車道）的水流進入固定的植物生長區(qū)；

③分散來自大面積鋪裝面的水流流向；

④仔細確定不透水面以便使徑流從自然生態(tài)系統(tǒng)、植被緩沖區(qū)、自然資源領(lǐng)域或土壤滲透區(qū)流過。

4.3改善場地內(nèi)徑流路徑

匯水時間（Time of Concentration，簡稱TC），連同場地中的水文條件，決定了雨水排放頻率的峰值。場地和基礎(chǔ)設(shè)施將影響到匯水時間，其中包括輸送距離（流動路徑）、地面邊坡、表面粗糙度以及溝渠的形狀和模式等。

通過管理場地開發(fā)中的徑流和輸送系統(tǒng)把影響和控制TC的技術(shù)納入到低影響場地規(guī)劃中：

（1）增加地面徑流。低影響開發(fā)場地內(nèi)應(yīng)該最大限度延長地面水流的距離，并盡量減少開發(fā)后對匯水時間的干擾。這種做法將增加徑流的輸送時間，從而也增加了匯水時間。因此，排水洪峰率也會降低。區(qū)域中被分級為自然排水方式的徑流流動速度應(yīng)該盡可能低，以避免水土流失。徑流可以通過沿自然排水緩沖區(qū)的高地突起安裝片流轉(zhuǎn)換器（Level spreaders）減緩速度，或在緩沖區(qū)高地一側(cè)創(chuàng)建一個平坦的面寬約9米的草地用于分散徑流，這草地可以被納入到緩沖區(qū)本身。

（2）增加和延長徑流路徑。地表徑流路徑的增加同時也增加了入滲和輸送時間。低影響場地規(guī)劃的目標之一是提供盡可能多的經(jīng)陸路或坡面的徑流，以增加用于屋頂和車道水流到達開發(fā)洼地排水系統(tǒng)的時間。要做到這一點，設(shè)計人員在確定去捕捉徑流到達草地之前可以直接將屋頂和車道徑流引入生物滯留設(shè)施、滲透溝、干井或者水箱。、

（3）改善場地斜坡道路布局。在陡峭的坡地區(qū)興建道路不必要地增加了對場地土壤的干擾。良好的道路布局，通過道路等級設(shè)計和遵循沿山脊線運行，避免把道路放置在陡峭的斜坡上（見圖4）。如果場地內(nèi)的道路使用傳統(tǒng)的道路設(shè)計規(guī)范，那么陡峭的場地坡度往往需要增加填挖量。如果納入到初始的細分布局過程中，坡度能夠成為開發(fā)的有力條件。

替代道路布局選項使用道路規(guī)劃，基于山脊線和場地內(nèi)現(xiàn)有的排水模式指定街道盡端式的長度和一側(cè)分支的數(shù)量：

①對于有山脊的丘陵地區(qū)使用多個短分支盡端式道路；

②對于地勢平坦的地區(qū)使用流暢的格網(wǎng)模式，但是有時需要打斷格網(wǎng)以避開自然排水路徑和其他自然資源保護區(qū)。

圖5闡述了平坦場地內(nèi)的低影響開發(fā)場地分級技術(shù)。對于住宅開發(fā)，低影響開發(fā)技術(shù)應(yīng)該被應(yīng)用于建筑地層外的場地區(qū)域。建筑地層是該建筑周長3米左右范圍內(nèi)的部分用4%的排水坡度。場地內(nèi)的土壤壓實應(yīng)該最大限度地避免對土壤入滲能力的影響。

（4）最大限度地使用開放系統(tǒng)

只要有可能，低影響場地規(guī)劃應(yīng)該使用更多的開放式排水系統(tǒng)，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)雨水排放系統(tǒng)。為了減輕洪水問題，并減少對傳統(tǒng)雨水排水系統(tǒng)的需求，植被或草地等開放方式排水系統(tǒng)應(yīng)該作為輸送場地和道路內(nèi)地表徑流的主要手段被提供。

5.結(jié)語

場地規(guī)劃是城市規(guī)劃建設(shè)的重要一環(huán)，隨著生態(tài)可持續(xù)思想的深入，傳統(tǒng)的以形態(tài)功能為導(dǎo)向的場地規(guī)劃模式，逐步轉(zhuǎn)向生態(tài)導(dǎo)向的場地規(guī)劃。低影響場地規(guī)劃，從水文學(xué)和水文生態(tài)學(xué)視角，探索場地規(guī)劃的新模式，深化了場地設(shè)計的生態(tài)思想，對指導(dǎo)城市建設(shè)具有重要理論與現(xiàn)實意義。

References （參考文獻）

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