低影響開發(fā)生態(tài)雨水系統(tǒng)研究

北京建工國(guó)通建設(shè)工程有限責(zé)任公司，北京 101101

1 傳統(tǒng)排水方式

傳統(tǒng)的管道排水方式以排放為主，帶來(lái)了很多的問題。（1）道路滯水。傳統(tǒng)的管道排水方式需將雨水經(jīng)管道轉(zhuǎn)輸排至下游受納水體，一旦中途發(fā)生管道損壞、管道淤積情況，或當(dāng)雨水流量大于管道及下游水體承載能力時(shí)，會(huì)造成排水不暢，使路面區(qū)域滯水或積水，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生內(nèi)澇。（2）水質(zhì)污染。由于初期雨水水質(zhì)較差，同時(shí)雨水中攜帶了大量的污染物，因此雨水由管道轉(zhuǎn)輸排入下游受納水體，會(huì)影響水體水質(zhì)，加重水體凈化壓力。（3）資源利用率低。雨水是寶貴的淡水資源，傳統(tǒng)的雨水排除系統(tǒng)是將雨水直接排入下游水體，雨水大量流失，可利用率低，尤其是在缺水地區(qū)，造成了極大的浪費(fèi)。（4）不利于地下水資源的維護(hù)。在進(jìn)行傳統(tǒng)的管道排水系統(tǒng)施工時(shí)，為保證管道及施工作業(yè)人員安全，常需要進(jìn)行降低地下水水位的作業(yè)，同時(shí)由于雨水的下滲顯著減少，使地下水資源被浪費(fèi)，且增加了地下水使用及保護(hù)難度。

2 低影響開發(fā)

2.1 低影響開發(fā)的概念

低影響開發(fā)又稱低沖擊開發(fā)（Low Impact Development,LID），是發(fā)達(dá)國(guó)家新興的城市規(guī)劃概念，其基本內(nèi)涵是通過(guò)有效的水文設(shè)計(jì)，綜合采用入滲、過(guò)濾、蒸發(fā)和蓄流等方式減少?gòu)搅髋潘?，使城市開發(fā)區(qū)域的水文功能盡量接近開發(fā)之前的狀況，這對(duì)建設(shè)綠色城市、生態(tài)城市以及城市的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義[1]。

2.2 低影響開發(fā)生態(tài)雨水系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

（1）減少?gòu)搅髋欧?，提高排除能力。通過(guò)一些滲水設(shè)施，增加雨水的下滲量，重要地區(qū)可增設(shè)干塘等設(shè)施，使雨水錯(cuò)峰排放，降低區(qū)域積水風(fēng)險(xiǎn)。（2）合理利用雨水資源。傳統(tǒng)的雨水排除模式是將雨水直接排放，而低影響開發(fā)生態(tài)雨水系統(tǒng)將雨水收集后，部分通過(guò)下滲回灌補(bǔ)充地下水資源，另一部分則進(jìn)行合理的再利用。（3）降低下游受納水體污染。利用雨水收集設(shè)施，通過(guò)對(duì)雨水的過(guò)濾等措施，攔截、凈化雨水中的污染物，能夠減少污染物的排放，從而減輕對(duì)下游受納水體的污染，保護(hù)水環(huán)境。

3 實(shí)例分析

3.1 項(xiàng)目概述

北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)地處北京市東南部，位于五環(huán)路的南側(cè)，是北京市唯一的國(guó)家級(jí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)?？苿?chuàng)十七街（排干渠西路—經(jīng)海九路）位于路東新區(qū)用地范圍最南側(cè)，南側(cè)為涼水河，北與蓄洪區(qū)毗鄰，道路全長(zhǎng)約1.7km。此次設(shè)計(jì)采用低影響生態(tài)雨水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雨水源頭控制，以雨水蓄存、回滲為主，排放為輔為原則，以改善生態(tài)環(huán)境、保護(hù)水體為目的，進(jìn)行雨水的收集及利用工作，旨在降低雨水對(duì)環(huán)境及水體的影響。

3.2 自然地質(zhì)條件

（1）氣候條件。北京市屬典型暖溫帶、半濕潤(rùn)～半干旱大陸性氣候，特點(diǎn)是夏季炎熱多雨、冬季寒冷干燥、春季干旱多風(fēng)、秋季短促。年平均氣溫為10～12℃，7月平均氣溫為25～26℃，最高氣溫達(dá)到40℃以上；年最低氣溫為-20～-18℃，1月平均氣溫約-5～-4℃。地面平均溫度為13.7℃，最高為29.7℃，1月最低為4.5℃。

北京地區(qū)多年平均水面蒸發(fā)量為1843.8mm。多年平均降水量約為550～660mm，全年降水量的2/3集中在7、8兩個(gè)月，一般可占全年降水量的80%以上，冬季（12月至次年2月）降水量?jī)H占全年降水量的2%左右。降水季節(jié)性變化很大，由于降水量高度集中，即使是干旱地區(qū)，局部地勢(shì)低洼地區(qū)也容易積水成澇。多年降雪資料記錄顯示，全年平均降雪日數(shù)為10d，平均積雪日數(shù)為14.5d，最大積雪深度為23cm。凍結(jié)期自11月下旬至次年3月，平原區(qū)最大凍結(jié)深度為0.8m。

（2）地質(zhì)條件。擬建場(chǎng)地屬永定河水系流域，在地貌單元上屬于永定河沖積扇中上部沖積平原地貌。地形比較平坦，基巖埋深大于50m。地下水水位類型為潛水，水位升降幅度約1.0～1.5m，呈下降趨勢(shì)。

3.3 設(shè)計(jì)原則

（1）利用生態(tài)輸送方式，有效減少雨水地表徑流量及徑流峰流量，延緩徑流峰值時(shí)間[2]。（2）將雨水控制利用與景觀結(jié)合，利用植物去除部分污染物。（3）通過(guò)對(duì)污染物的去除，減少對(duì)受納水體的污染。（4）合理利用雨水，通過(guò)下滲等方式來(lái)補(bǔ)充地下水，降低雨水對(duì)環(huán)境及水體的影響。

3.4 雨水系統(tǒng)單項(xiàng)技術(shù)

（1）滯留帶。將道路主輔路隔離帶改造為雨水滯留帶，滯留帶設(shè)計(jì)斷面為梯形，上口寬4m、下口寬1.8m，深1.1m。滯留帶分為雨水蓄水層、植被及種植土層、爐渣填料層、礫石層。①雨水蓄水層：利用對(duì)雨水的集蓄，減少雨水地表徑流量及徑流峰流量，延緩徑流峰值時(shí)間。該層厚約20cm。②植被及種植土層：植物不僅可以起到美化環(huán)境的作用，還可以營(yíng)造良好的生態(tài)環(huán)境，并對(duì)雨水進(jìn)行簡(jiǎn)單凈化。該層厚約25cm。③爐渣填料層：使雨水均勻下滲，同時(shí)攔截雨水中所攜帶的大顆粒污染物，利用物理方式對(duì)雨水進(jìn)行簡(jiǎn)單的凈化。該層厚約35cm。④級(jí)配砂石層：利用級(jí)配砂石的導(dǎo)水能力使雨水均勻下滲。該層厚約20cm。

沿滯留帶每隔約20m設(shè)置進(jìn)水口一處，道路在進(jìn)水口處地面低于周圍高程3cm，方便雨水更快進(jìn)入滯留帶。進(jìn)水口為預(yù)制立緣石制成，寬0.5m，高為0.13m，雨水經(jīng)進(jìn)水口進(jìn)入滯留帶，滯留帶進(jìn)水口處設(shè)置進(jìn)水口構(gòu)造（采用卵石干鋪二層，卵石粒徑為30～60mm，詳細(xì)做法見相應(yīng)圖紙），防止水流沖刷植物根系，同時(shí)使路面的泥沙等進(jìn)行一定程度的沉積。在進(jìn)水口附近種植馬藺，用于阻擋漂浮物進(jìn)入滯留帶內(nèi)。

（2）低勢(shì)綠地。低勢(shì)綠地設(shè)在道路兩側(cè)的步道外側(cè)，是比周邊道路低10cm的綠地。利用植被截流和土壤滲透原理改善雨水徑流水質(zhì)，減少對(duì)下游水體的污染，同時(shí)增加雨水的下滲，以補(bǔ)充地下水。同時(shí)，為了配合蓄洪區(qū)及涼水河河道景觀要求，將低勢(shì)綠地的部分雨水引入河道景觀范圍，供景觀造景，以達(dá)到對(duì)雨水最大限度的利用。

3.5 工藝設(shè)計(jì)

考慮到科創(chuàng)十七街是連接北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)核心區(qū)及路東新區(qū)的重要通道，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，為保證道路排水安全，設(shè)計(jì)中將道路分為有市政管線段（崔家窯西路—經(jīng)海九路段）及無(wú)市政管線段（排干渠西路—崔家窯西路段）兩部分。

（1）有市政管線部分。工藝流程如圖1所示。該段道路橫坡主路、輔路均坡向滯留帶，雨水經(jīng)進(jìn)水口先流入滯留帶儲(chǔ)存、下滲，多余的雨水流入滯留帶內(nèi)設(shè)置的雨水口，將滯留帶內(nèi)溢流進(jìn)來(lái)的雨水收集后，再排入附近市政雨水管線中，最終排入下游水體。集水管（DN150）沿滯留帶布設(shè)，用于收集沿線滲流的雨水，再排入雨水口。集水管采用PVC管，管道上半部開孔（孔徑Ф25mm），梅花形布設(shè)，集水管外包返濾土工布，以保證雨水滲透順利，同時(shí)防止土粒堵塞滲水孔，搭接不小于150mm[3]。道路低點(diǎn)是雨水主要匯集點(diǎn)，因此可在滯留帶道路低點(diǎn)處設(shè)置雨水進(jìn)水口，并設(shè)置集中出流點(diǎn)來(lái)提高滯留帶的溢流和道路綜合排水能力，在滯留帶的低點(diǎn)處增設(shè)雨水口，保證道路排水安全。

圖1 有市政管線部分排水設(shè)計(jì)示意圖

（2）無(wú)市政管線部分。工藝流程如圖2所示。該段道路橫坡主路路面坡向滯留帶，雨水經(jīng)進(jìn)水口流入滯留帶儲(chǔ)存、下滲，多余的雨水通過(guò)主輔路間的出水口溢流到輔路，輔路坡向外側(cè)，雨水通過(guò)人行步道下的異型排水槽進(jìn)入低勢(shì)綠地。人行步道異型排水槽設(shè)置在人行道下，每隔約20m設(shè)置一道，采用預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)，槽寬約0.5m，高0.13m，道路低點(diǎn)處數(shù)量相應(yīng)增加，以保證雨水順利通過(guò)。

圖2 無(wú)市政管線部分排水設(shè)計(jì)示意圖

4 結(jié)束語(yǔ)

低影響開發(fā)生態(tài)雨水系統(tǒng)作為新型的排水模式，在雨水綜合利用、減少雨水徑流排放等方面有著顯著的效果。由于大部分的雨水下滲回灌地下水資源，使排入市政雨水管網(wǎng)的水量明顯減少，有效減輕了市政管網(wǎng)的壓力，在降低了管網(wǎng)維護(hù)費(fèi)用的同時(shí)，也減輕了因雨水被污染而帶來(lái)的收納水體及水體環(huán)境的污染，可謂一舉多得。北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)采用低影響開發(fā)生態(tài)雨水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了雨水源頭控制，以雨水蓄存、回滲為主，排放為輔的原則，達(dá)到了改善生態(tài)環(huán)境及保護(hù)水體的目的，從而降低了區(qū)內(nèi)雨水對(duì)環(huán)境及水體的影響。