低冲击开发(海绵城市-水敏性城市)

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低冲击开发(海绵城市-水敏性城市)

一、背景

   近些年，随着我国经济的不断发展，城市化进程也取得了一定的效果，但在城市化过程中，围绕以城市为中心的排水、水环境保护与防洪排涝等问题日益突出。由于城市建成区面积迅猛增加,建成区占城市土地面积的比例逐渐增高,城市的雨水系统承受的压力也逐渐增大。导致城市建成区地面硬化程度高、透水性能差,下垫面发生改变,地面径流系数提高,增加了城市雨水排水系统及防洪工程抵御灾害的风险,同时加剧了城市面源污染,对城区生态环境造成损害。通过引入低冲击开发建设理念对城市雨水排放、面源污染控制方式进行策略分析,借此找出城市雨水系统低冲击开发的建设思路,为城市的可持续发展提供有益的技术参考。

二、相关概念

   LID (Low Impact Development)即低冲击开发：是一种着重于从源头控制暴雨径流，遵循雨水落在哪里就留在哪里新的暴雨管理设计理念,通过小型的、易建造的及维护成本低的设施，一般情况下，利用植被、土壤以及可渗透路面等的蓄流、入渗、过滤和蒸发功能，尽量使水文循环与开发前的自然水文循环接近，实现水源污染控制、洪峰削减、维持景观生态及水土保持等多种功能。

三、特点

LID技术优势

1）占地面积小。

商业发展和传统的BMP 技术如生态公园、滞留塘、人工湿地等存在着争地的矛盾，而 LID 技术占地少、分散、并与规划中的景观建设相结合，所以造价比 BMP 低。

2）保留了原生态设计。

与最佳场地设计(BSD)、保护性设计(CD)、绿色基础设施(GD)等概念相比，低影响雨洪管理策略的特点在于，其目标不仅是超越传统技术，通过更多技术手段去规划和开发场地以维持或恢复流域水动力和生态功能，更重要的是从战略上用规范化的保护性措施，多功能、分散的、小尺度的综合污染预防控制措施，保护了城市的自然特征。

3）低成本。

采用 LID 技术更为重要的是可以相应减少排水管道和进水口设施的使用，消除或减小大型雨洪储水池的尺寸，从而达到降低成本的目的。

四、应用

低冲击开发技术在城市雨水系统中的应用方式

低冲击开发模式在城市雨水系统中的应用涉及多部门、多专业,体系是非常复杂的。根据城市规划设计规范,城市中建筑覆盖率不宜超过35%,对于新开发区域,在相关政策及法规逐步完善的前提下,低冲击开发模式的应用相对容易推广,但如今大部分城市建成区覆盖率均超过35%,建成区的雨水系统已相对完善,其低冲击开发技术的应用涉及城市发展更新,是个长期逐步推进的过程。

LID技术在城市雨水系统中的应用主要分为入渗系统、滞流系统、滞留系统、人工湿地、过滤系统和植物性过滤系统等。其具体工程应用方式如下。

   (1)滞留塘。

滞留塘通过永久性池塘和延时滞留部分容积容纳地表径流,从而降低洪峰流量和控制面源污染。滞留塘需要有足够的汇水面积或者稳定的地下水位以保证在旱季有基流可以维持塘内水位。

   (2)雨水湿地。

雨水湿地是介于陆地生态系统和水生生态系统之间的一种特殊的生态系统,它具有地表多水、土壤潜育化和植物种类多等特点。其利用自然生态系统中的物理、化学和生物三重协同作用,通过过滤、吸附、共沉、等离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对雨水的高效净化。

   (3)雨水过滤设施。

雨水过滤系统是一种收集并临时储存雨水的设施,通过砂、有机物、土壤等滤料对雨水进行过滤,从而达到净化雨水的目的。雨水过滤系统与给水处理的过滤原理相似,都是通过各种滤料的拦截、吸附等作用对水中的各种非溶解物进行去除。雨水中的主要污染物是COD和SS,这些污染物通过过滤后一般都能大部分被去除。雨水过滤系统在过滤前设置了临时储存雨水的容积,滤料一般选择土壤、砂和有机质。

   (4)植被草沟。

植被草沟宜用于道路、高速公路、居民区(干草沟)等周边用地。雨水在浅沟中是靠重力流输送,通过可透性植被渗透进入地下,雨水中颗粒物被截留。

   (5)雨水入渗设施。

雨水入渗一般采用入渗沟、入渗洼地、渗透管沟及渗透井。为了保证足够的净化效果,地下水位以上的渗水区厚度至少保持在1 m以上,雨水入渗设施的土壤渗透系数宜采用10- 6～ 10- 3 m/ s。

(6)生物滞留槽。

生物滞留槽,又称作“雨水花园(RainGarden)”,一般由预处理草沟(根据具体条件也可不设)、种植植物、浅层存水区、覆盖层、种植土壤层、沙滤层、砾石垫层、排水系统和溢流装置组成,是城市雨水径流控制、面源污染控制低冲击设计技术中非常重要和最常用方式之一。可结合城市景观需要广泛应用于购物中心、停车场、广场、学校、街道等公共区。

(7)绿色屋顶。

绿色屋顶是低碳城市一种非常有效的降低碳排放的设施。绿色屋顶可降低屋面顶层温度,减少空调能源消耗;屋面储存的雨水,可以作为绿化适用;美化建筑物屋面景观;降低雨水排放,有利于防洪;屋面的绿色植物可以吸收二氧化碳,减少碳排放。

五、总结

低碳型城市是城市可持续发展的必然选择,低冲击开发模式在城市建设中越来越受到重视。在城市雨水系统建设中,可采用LID技术实施雨洪资源利用、低负荷开发,提高城市水面率、改善下垫面以蓄滞洪水降低洪峰流量,减小河道防洪及城市雨水排水管网压力,减轻城市面源污染,从而提高城市抵御洪涝灾害的能力,综合提升城市环境容量。