低影響開發(fā)技術(shù)在城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

于潤沂

(山東中投建邦置業(yè)有限公司 山東濟(jì)南250013)

低影響開發(fā)技術(shù)在城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

于潤沂

(山東中投建邦置業(yè)有限公司 山東濟(jì)南250013)

針對(duì)我國在城市建設(shè)與發(fā)展過程中普遍存在的雨季內(nèi)澇嚴(yán)重、雨水資源浪費(fèi)及面源污染突出等問題，研究了基于LID技術(shù)的城鎮(zhèn)可持續(xù)排水系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)體系。以雨水“徑流調(diào)控-生態(tài)處理-景觀利用-平衡調(diào)度”為研究主線，分析了低影響開發(fā)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用情況，提出運(yùn)用低影響開發(fā)技術(shù)可以同時(shí)達(dá)到防治城鎮(zhèn)內(nèi)澇，利用雨水資源，控制面源污染，保持與改善區(qū)域內(nèi)水環(huán)境的目的。

低影響開發(fā)技術(shù) 城鎮(zhèn) 排水系統(tǒng)

針對(duì)我國在城市建設(shè)與發(fā)展過程中普遍存在的雨季內(nèi)澇嚴(yán)重、雨水資源浪費(fèi)及面源污染突出等問題，研究基于LID技術(shù)的城鎮(zhèn)可持續(xù)排水系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)體系。以雨水“徑流調(diào)控-生態(tài)處理-景觀利用-平衡調(diào)度”為研究主線，可以同時(shí)達(dá)到防治城鎮(zhèn)內(nèi)澇，利用雨水資源，控制面源污染，保持與改善區(qū)域內(nèi)水環(huán)境的目的。

該研究在分析研究區(qū)域內(nèi)的下墊面特征、雨水水質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，首先針對(duì)示范區(qū)域氣候及地形特征，開展基于LID理念的雨水徑流調(diào)控技術(shù)的模擬研究，重點(diǎn)研究改善雨水徑流系數(shù)的方法。然后，針對(duì)示范區(qū)域的雨水水質(zhì)特點(diǎn)，開展小尺度控制設(shè)施處理雨水的試驗(yàn)研究，并重點(diǎn)研究雨水進(jìn)入控制設(shè)施后的水系統(tǒng)生態(tài)保持技術(shù)。最后，針對(duì)研究成果，研發(fā)了一套城鎮(zhèn)可持續(xù)排水系統(tǒng)的管理方法。通過工程示范，形成了完整的城鎮(zhèn)可持續(xù)排水系統(tǒng)構(gòu)建模式與技術(shù)方法體系，可為華北地區(qū)建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型小城鎮(zhèn)提供樣板。

1 研究背景

低影響開發(fā)(Low Impact Development，LID)是20世紀(jì)90年代中期美國馬里蘭州提出的一種新型暴雨管理戰(zhàn)略思想與技術(shù)，目前已被美國、新西蘭、瑞典等發(fā)達(dá)國家廣泛采用。其核心理念是通過源頭控制，維持城市水文循環(huán)。基于LID理念，構(gòu)建將雨水源頭控制措施、雨水排除管網(wǎng)和雨水集中處理設(shè)施統(tǒng)一結(jié)合的可持續(xù)城市雨水系統(tǒng)，既可控制降雨徑流引起的負(fù)面影響，又可有效利用雨水資源，從整體上提高城市排水安全，減輕下游防洪壓力，控制城市非點(diǎn)源污染，更好地體現(xiàn)了我國的雨水管理要求。針對(duì)可持續(xù)城市雨水系統(tǒng)，建立科學(xué)的動(dòng)態(tài)評(píng)估方法，并開發(fā)界面友好、行之有效的評(píng)估工具，是其在工程應(yīng)用中的核心問題。如今，許多將LID技術(shù)與建筑、景觀、排水系統(tǒng)等巧妙結(jié)合的新建或改建小區(qū)設(shè)計(jì)方案，為住宅小區(qū)提供了一個(gè)非常有借鑒價(jià)值的雨水處置與管理的途徑。

近年來國內(nèi)城市內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)，給人民的生產(chǎn)生活帶來了重大危害。氣候的變化，城市過快發(fā)展導(dǎo)致硬覆蓋的增加，雨水管渠建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、設(shè)施不健全、管理不到位是導(dǎo)致城市內(nèi)澇的主要原因。低影響開發(fā)中從源頭減小雨水徑流量，提高排水管渠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)雨水調(diào)蓄設(shè)施，加強(qiáng)排水系統(tǒng)維護(hù)和管理等措施可以減少城市內(nèi)澇災(zāi)害的發(fā)生。

2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

低影響開發(fā)方法與傳統(tǒng)雨洪控制利用方法相比，具有可持續(xù)、分散化、節(jié)省投資、與場(chǎng)地開發(fā)和景觀設(shè)計(jì)相結(jié)合等特點(diǎn)，近幾年在國外城市雨洪控制利用中得到了迅速發(fā)展。實(shí)施LID不但能夠減少徑流流量，提高徑流水質(zhì)，而且通過采用本地化、生態(tài)化、低能耗的雨洪控制利用設(shè)施，可實(shí)現(xiàn)開發(fā)區(qū)域的可持續(xù)水循環(huán)。

2.1 低沖擊景觀

低沖擊景觀是眾多低影響開發(fā)技術(shù)措施中最具應(yīng)用價(jià)值的技術(shù)，通過生物技術(shù)使雨水徑流中的污染物得到有效去除，穩(wěn)步提升土壤土質(zhì)。但實(shí)施過程中需具體考慮當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件及土壤土質(zhì)，選擇合適的植物。

2.2 徑流蓄存

雨水回用是節(jié)約水資源的重要方式之一。為更好地回用雨水，低影響開發(fā)的下墊面表現(xiàn)為集中的封閉性下墊面，通過徑流蓄存有效回收雨水，也可以對(duì)洪峰流量進(jìn)行削減。

2.3 過濾

通過低影響開發(fā)的過濾技術(shù)，利用土工布或微孔材料對(duì)水體中的顆粒物進(jìn)行截流，有效實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水等水資源的凈化。

2.4 滲透

滲透的應(yīng)用價(jià)值在于減少地面徑流量，有效補(bǔ)充地下水。為實(shí)現(xiàn)這一應(yīng)用價(jià)值，需要利用自然設(shè)施或工程構(gòu)筑物等達(dá)到促進(jìn)雨水徑流入滲的目的。

2.5 保護(hù)性設(shè)計(jì)

保護(hù)性設(shè)計(jì)的作用在于減少地表徑流量。在開發(fā)中，建筑工作人員通過保護(hù)性設(shè)計(jì)縮小硬化路面的面積，使徑流量得到減緩。這一技術(shù)可以使多孔土壤區(qū)以及森林分布區(qū)、濕地等得到有效的保護(hù)。

2.6 生物滯留

在夏季等多雨季節(jié)，地面徑流較大，僅依靠貯存技術(shù)及滲透技術(shù)無法徹底消納徑流，因此，需要發(fā)揮生物滯留技術(shù)的作用。生物滯留技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可以有效消納徑流，甚至降低洪峰的流量。

3 應(yīng)用情況

3.1 深圳舊村

深圳舊村市政基礎(chǔ)設(shè)施落后，雨水管網(wǎng)排水能力差，迫切需要根據(jù)自身特點(diǎn)進(jìn)行改造。在舊村綜合整治工作中引入低影響開發(fā)雨水綜合利用，可在提高現(xiàn)有管網(wǎng)排澇能力、控制雨水徑流污染、改善社區(qū)生態(tài)環(huán)境等方面起到非常重要的作用，是建設(shè)環(huán)境友好、生態(tài)協(xié)調(diào)型城市社區(qū)的重要途徑。深圳市雨洪利用系統(tǒng)布局規(guī)劃提出的舊村低影響開發(fā)雨水綜合利用中，低影響開發(fā)雨水綜合利用成為舊村綜合整治的重要工作內(nèi)容。

3.2 深圳光明新區(qū)

深圳市光明新區(qū)在全國率先開展了城市低影響開發(fā)雨水綜合利用的實(shí)踐，并且探索出適合該地區(qū)的城市雨洪利用目標(biāo)、技術(shù)手段、實(shí)施方法以及相應(yīng)的政策保障措施。按照光明新區(qū)現(xiàn)有建筑小區(qū)及規(guī)劃，根據(jù)規(guī)劃用地分類及雨洪利用特點(diǎn)，將光明新區(qū)的城區(qū)劃分為9類雨洪利用小區(qū)，見圖1。

圖1 城區(qū)雨洪利用分類Fig.1Classification of rainfall flood utilization in urban area

該區(qū)域根據(jù)雨水綜合徑流系數(shù)確定新區(qū)開發(fā)建設(shè)后每一類雨洪利用小區(qū)的綜合徑流系數(shù)目標(biāo)。采用低影響開發(fā)雨洪利用適宜手段、實(shí)施方法以及相應(yīng)的政策保障措施進(jìn)行了探索與實(shí)踐，對(duì)其他城市具有借鑒和指導(dǎo)作用。

3.3 北京建筑工程學(xué)院小區(qū)

北京建筑工程學(xué)院的住宅小區(qū)雨水低影響開發(fā)技術(shù)與實(shí)踐，比較了LID與傳統(tǒng)排水系統(tǒng)的區(qū)別，同時(shí)在將LID技術(shù)與建筑、景觀、排水系統(tǒng)等巧妙結(jié)合的基礎(chǔ)上提出了典型的適合新建或改建小區(qū)的設(shè)計(jì)方案，為住宅小區(qū)提供了一個(gè)非常有借鑒價(jià)值的雨水處置與管理的途徑。

北京清華城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院環(huán)境技術(shù)所和清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院的基于低影響開發(fā)的可持續(xù)城市雨水系統(tǒng)，基于LID理念，構(gòu)建將雨水源頭控制措施、雨水排除管網(wǎng)和雨水集中處理設(shè)施統(tǒng)一結(jié)合的可持續(xù)城市雨水系統(tǒng)，既可控制降雨徑流引起的負(fù)面影響，又可有效利用雨水資源，從整體上保障城市排水安全，減輕下游防洪壓力，控制城市非點(diǎn)源污染，更好地體現(xiàn)了我國的雨水管理要求。針對(duì)可持續(xù)城市雨水系統(tǒng)，建立科學(xué)的動(dòng)態(tài)評(píng)估方法，并開發(fā)界面友好、行之有效的評(píng)估工具，是其在工程應(yīng)用中的核心問題。

4 低影響開發(fā)模式下的城鎮(zhèn)雨洪管理

傳統(tǒng)的以末端治理為主的雨洪管理措施已不能滿足城市健康發(fā)展的需要，城市發(fā)展需要具有可持續(xù)性的雨洪管理策略。低影響開發(fā)雨洪管理通過模擬場(chǎng)地開發(fā)前的水文狀況，采用分散、多樣、小型、本地化的技術(shù)從源頭上儲(chǔ)存、滲濾、蒸發(fā)以及截流雨水，最大程度保護(hù)開發(fā)改造地區(qū)的水文情勢(shì)，減少負(fù)面環(huán)境影響。這樣的新策略，對(duì)提高改善我國城市新區(qū)開發(fā)和舊城改造的雨水資源利用與管理是十分有意義的。

近年來，我國科研團(tuán)隊(duì)不斷探索創(chuàng)新，研制出一種用于雨污徑流污染治理的雨水處理裝置及其方法。該裝置包括相連接的沉淀井和過濾井，沉淀井的井壁上設(shè)有進(jìn)水口，進(jìn)水口通過進(jìn)水管外接雨水進(jìn)水器；沉淀井通過井壁上的布水口與過濾井相通，進(jìn)水口和布水口之間還設(shè)有隔網(wǎng)；過濾井內(nèi)設(shè)有布水板，布水板下方設(shè)有濾材，過濾井底部設(shè)有層托板，層托板下方為架空層，架空層設(shè)有出水口。該方法利用雨水進(jìn)水器收集雨水，然后送至沉淀井進(jìn)行沉淀，再送至過濾井進(jìn)行過濾凈化。該裝置占地面積小，建造靈活，結(jié)構(gòu)簡單，能很好地針對(duì)雨污徑流污染的特點(diǎn)來凈化水質(zhì)，過濾速度快，效率高，污水凈化效果明顯，SS去除率可達(dá)85%,左右，COD去除率可達(dá)60%左右。

5 結(jié) 語

目前，我國城市化進(jìn)程不斷加快，城市排水量顯著增多，傳統(tǒng)的排水技術(shù)和系統(tǒng)已經(jīng)不適應(yīng)時(shí)代的要求。低影響開發(fā)模式具有顯著的優(yōu)勢(shì)，在我國已有應(yīng)用，效果顯著。低影響開發(fā)技術(shù)在城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)中應(yīng)用技術(shù)包括：融合雨水徑流調(diào)控、面源污染控制、雨水資源利用理念，基于LID技術(shù)，適合在小城鎮(zhèn)廣泛應(yīng)用的可持續(xù)排水系統(tǒng)建設(shè)的規(guī)劃設(shè)計(jì)模式；建立在可持續(xù)排水系統(tǒng)基礎(chǔ)上，適合于小城鎮(zhèn)的雨水徑流調(diào)控技術(shù)，小城鎮(zhèn)雨水存儲(chǔ)凈化與生態(tài)利用技術(shù)和雨水受納型水體生態(tài)修復(fù)與保持技術(shù)；適用于城鎮(zhèn)的基于LID技術(shù)的可持續(xù)排水系統(tǒng)運(yùn)行管理體系。

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Application of Low Impact Development Technology in Urban Drainage Systems

YU Runyi
(Shandong Zhongtou Jianbang Properties Co.，Ltd.，Ji’nan 250013，Shandong Province，China)

Focusing on prevalent problems in urban development and construction in China，such as severe waterlogging in rainy season，waste of rainwater resources and non-point source pollution，this paper studies an urban construction technology system of sustainable drainage based on LID technology.Taking “rain runoff regulation-ecological treatmentlandscape use-balance scheduling” as the main line，it analyzes advantages of the low impact development technology and its application，and suggests using low impact development technology to avoid urban waterlogging，utilize water resources，control non-point source pollution and maintain and improve the internal environment.

low impact development technology；town；drainage system

TV523

：A

：1006-8945(2016)04-0068-03

2016-03-12