基于低影响开发模式下雨水利用方法综述

基于低影响开发的雨水控制方法综述摘要：城市化改变了场地的下垫面条件，进而改变了天然状态下的水文机制，导致水环境恶化、内涝风险加剧、径流污染严重、雨水资源流失等问题凸现。传统的雨水排放模式已不能满足目前城市可持续发展的需求，城市低影响开发（LowImpactDevelopment，LID）正展现出优势。针对目前我国在雨水管理措施设计上的欠缺，我们需要借鉴国外的先进理念和实践经验，结合国内城市发展的详实情况，完善、细化和系统化现有的雨水管理体系。关键词：城市化城市雨水利用低影响开发AbstractBychangingunderlyingsurfaceconditions,urbanizationhaslongbeenrecognizedasaffectingthenaturalofhydrologicalcharacteristicsandconsequentlycauseaseriesofhighlightproblems,suchasWaterEnvironmentDeterioration,WaterloggingRiskaggravation,RunoffPollutionseriously,andRainwaterresourcesrunningoff.Traditionaldischargesystemwouldnolongersatisfythesustainableurbanstormwatermanagementrequirements,andrecently,lowimpactdevelopmentbecomemoreandmorepopular.Obviously,ourcountryneedstolearnfromadvancedconceptandpracticalexperiencesabroadandtoameliorateourownurbanrunoffmanagementmeasuresandplanningdesignsystemwithpracticalcasestudy.Keywords:Urbanization，UrbanRainwater，UtilizationLowImpactDevelopment城市化带来了土地利用的变化，其导致的一个最为严重的问题就是地表径流速度和数量的变化。城市化使地表径流、洪峰频率和流量大幅度增加，对经济和环境都会产生严重影响，比如城市洪水所导致的财产损失、水质恶化、河道侵蚀和栖息地退化。我国城市化进程很快，但由于相应的雨洪管理理念和技术落后，所以雨季城市内涝频发，造成了严重的生命财产损失。近年来，我国城市水涝灾害呈加剧之势，除了自然气候因素，主要原因便是城市排水设施落后，雨水管理主要还停留在简单、快速排放的陈旧模式，已有的排水系统在遭遇大暴雨和随着城市发展不断增加的径流量时，往往不堪重负，此外，城市径流水质污染也相当严重。可见，传统雨洪管理模式已不适合城市可持续发展，因此，为改善和解决我国水环境问题，必须根据目前我国城市雨水系统现状和存在的问题，综合考虑水资源、水环境和水安全等问题对城市的综合影响，研究城市雨水利用综合体系及径流减排的新型战略和途径。美国提出的低影响开发（LID）雨洪管理理念和技术体系已经较为完善，我国有引入LID模式的客观需要。1.城市雨水问题的分析雨水是城市水循环和区域水循环系统中的重要环节，对补充、调节地区水资源、改善生态环境发挥着极为关键的作用。目前中国正处在快速发展的城市化进程之中，随着城市化水平的不断提高和经济的快速发展，城市雨水问题就愈发凸显出来。主要表现为：城市径流雨水资源流失严重；雨水径流污染严重；洪灾风险加剧。因此，为了改善和解决城市水问题，必须根据目前我国城市雨水系统现状和存在的问题，综合考虑水资源、水环境和水安全等问题对城市的综合影响，研究城市雨水综合利用体系及径流减排的综合战略和途径。2.国内外LID研究进展及应用实例2.1低影响开发模式概念低影响开发（LowImpactDevelopment，LID）措施是20世纪90年代中期由美国马里兰州乔治王子郡和西北地区的西雅图市、波特兰市共同提出的一种新型雨水管理理念，其基本原理是在人工系统的开发建设过程中，尽最大可能减少对自然生态系统的冲击和破坏，对人类敏感而脆弱的水生态系统而言，低影响开发理念要求通过分散的、小规模的源头控制设施来实现对降雨所产生的径流和污染的控制，使区域开发建设后尽量接近于开发建设前的自然水文状态]1[。2.2低影响开发模式与原有城市排水模式的对比低影响开发模式的水文循环原理与传统的城市雨水排水规划设计不同。传统的排水规划以雨水的尽快排除为根本出发点；低影响开发模式则强调雨水的源头控制。城市降雨后，首先屋顶储水、建筑储水、小区再储水，溢满出来再进入街道地下沟储水，然后再溢到城市排水系统。低影响开发模式与传统的排水模式对比见表。项目传统雨洪排水模式低影响开发模式主要目标以雨水尽快排除为根本出发点，降低区域雨水径流的峰流流量。源头控制雨水水量与水质，减轻洪涝灾害，控制面源污染。规划设计末端集中处置为主。源头分散处理为主。雨水处理方式直接排放或进入城市污水处理厂。生态处理处置为主。应用效果排除多，入渗少，洪峰流量大，管网负荷大，面源污染严重。入渗多，排除少，可有效削减洪峰和径流总量，控制面源污染。生态效益无补充地下水，创造微气候环境，减轻城市热岛效应等。管理维护较复杂简单升级改造复杂简单2.3国外低影响开发研究进展及实例2.3.1国外LID理念的发展低影响开发理念在国际上的发展大致分为以下几个阶段：20世纪80年代：美国乔治王子郡以雨水花园为基础提出LID设计理念。1999年：乔治王子郡编制出第一部综合性LID设计技术标准。2000-2005年，LID设计理念快速得到了美国联邦政府、各州政府及地方政府的认可，各种LID技术设施得到了广泛应用。2006-2010年：美国联邦环保局正式认可LID设计理念应用于暴雨管理和面源污染控制设计。当前阶段：2009年美国联邦环保局开始推广“绿色基础设施”理念。绿色基础设施是一个较新的理念，可以适用于城市市政设施建设的各个方面，美国联邦环保局推广的绿色基础设施理念在水环境方面与低影响开发设计理念基本相同，其目的只是要求将低影响开发的理念从市政排水方面扩展到市政基础建设的各个方面。2.3.2国外LID研究实例——美国HighPoint住宅区美国西雅图HighPoint住宅区综合使用了多种绿色水基础设施。(1)透水性铺装。HighPoint住宅区的街道和停车场都使用了透水性铺装。(2)雨水花园。当降雨较多，达不到排放要求时，则通过雨水花园来增加雨水的下渗和过滤。(3)植被浅沟。HighPoint住宅区有一个由植被浅沟组成的网络系统，植被浅沟沿街布置，路缘石开口，可以使得雨水流入。道路一般为单坡向路面，可将雨水引入植被浅沟中。2.4国内LID发展现状及实例2.4.1国内LID发展现状国内关于新型雨水控制利用的研究较少，且具有一定的局限性，研究大多集中于基于合流制、分流制以及其变形系统的传统雨水技术体系。随着城市雨水控制利用的内涵不断演变和扩大，传统的技术体系已远远不能适应当今的发展要求。车伍等人针对城市雨水回用提出了构建城市雨水直接利用、间接利用和综合利用的技术体系]2[。此外，结合绿色建筑指标体系构建了相应的雨水管理技术体系。总体来看，国内给予径流污染控制，内涝控制，集蓄回用，生态保护于一体的城市雨水控制利用技术体系的研究较少，仅限于少量的雨水回用和绿色建筑相关的技术体系的研究。2.4.2国内LID应用实例——深圳光明区LID示范区2010年住建部和深圳市签订了LID技术示范合约，深圳光明新区(150平方公里)将作为中国第一个LID技术示范区。(1)光明新区规划绿地面积占到了16.6%。因此，下凹式绿地、植被浅沟以及透水性铺装等雨水入渗设施可利用较大的绿地面积因地制宜，大胆尝试。由于绿地的贮存能力有限，考虑到新区的自然河道和湖泊较多，因此可充分利用自然水体贮存和调蓄雨水。将超过设计重现期的雨水径流集中引入自然河道或湖泊，从而防止洪涝灾害;也可将新区自然河道和湖泊改建为雨水湿地，从而使排入的雨水得到净化。(2)新区中的城中村排水设施不完善，所以首要应建设排水系统。城中村的绿地面积少，建筑物密度大，所以考虑在原有设施基础上增建占地面积较小的渗透设施。3.LID在大连地区实用性分析大连是一个资源型缺水城市，由于地理环境影响，地表水资源十分匮乏，在相当长的一段时间里，城市用水很大程度取自地下水，致使大连地区的海水入侵问题十分严重。而雨水是城市水循环和区域水循环中的重要环节，对补充、调节地区水资源，改善生态环境发挥着极为关键的作用。低影响开发（LID）的技术措施主要包括：保护性设计，渗透，径流蓄存，过滤，生物滞留，低冲击景观等，基于上述对比，我认为可以通过对以上技术措施的加以整合，借鉴发达国家经验，结合大连地区的实际情况，对LID模式的雨水利用方法进行研究，探索适应本地需求的雨水控制利用方法。4.总结与展望4.1总结4总结与展望4.1总结与传统排水机制技术成本高、占地面积大等不利条件相比，LID技术将排水和景观合并，不仅节省了费用并且节省了土地，这在寸土寸金的城市中发展优势很大。其次，LID技术属于低成本和低能耗技术(lowcostandlowtech)，它需要大量的廉价劳动力，对解决农村人口就业问题也有很大帮助。再者，LID也会为岩土、植物、景观、化工、材料、城市规划、给排水等领域创造出新的产品和市场。4.2展望LID理念有很多优势，甚至可以结合开放式的雨水渠或排水沟构建完全自然的排水系统，取代传统的排水管网。但是如果发生大到暴雨，LID的源头控制没有传统雨水截流池那样有效。另一方面，雨水集中处理设施的缺点也显而易见，如建设成本高，不利于雨水分散利用等。综上并结合中国降雨分布不均、城市建设密度高、水资源匮乏等国情，可以将LID理念与雨水处理设施和雨水管网相结合，构建可持续的城市雨水系统。参考文献[1]CoffmanLS.LowImpactDevelopmentcreatingastormofcontroversy[J].WaterResourcesImpact,2001,3(6);7-9.[2]王建龙，车伍，易红星.低影响开发与绿色建筑的雨水控制利用[C].第五届国际智能、绿色建筑与建筑节能大会论文集,2009，（3）.