LID技术介绍

LID技术及其应用南京林业大学风景园林学院赵兵Part1.LID的概念及其主要内容LID英文的全称是LowImpactDevelopmentLID技术是20世纪90年代末发展起的暴雨管理和面源污染处理技术和传统的技术如湿地、滞留塘、草沟等不同的是LID技术是通过分散的，小规模的源头控制来达到对暴雨所产生的径流和污染的控制，使开发地区尽量接近于自然的水文循环LID的介绍传统暴雨控制和LID比较时间（小时）流量(米/秒)传统暴雨控制如滞留塘或湿地城市管网直接排放都市开发前森林覆盖的自然状况LID技术就是使城市地区尽量接近于自然的水文循环LID技术包括都市自然排水系统雨水花园生态滞留草沟绿色街道可渗透路面生态屋顶雨水再生系统为什么要采用LID技术雨水是资源，不应成为污染源将雨水直接排放到江河湖海一方面将宝贵的雨水资源白白浪费掉，另一方面也污染了接受水体传统技术成本高、占地面积大，在寸土寸金的繁华都市很难实施LID技术是合理利用景观空间来对面源污染进行处理和对暴雨径流进行控制LID技术的效果暴雨径流减少30-99%延迟暴雨径流峰值5到20分钟有效去除雨水径流中的磷、氮、油脂、重金属等污染物降低酸雨效果绿色屋顶可降温2度，节能节省雨水回用成本美化环境，创造舒适的生活空间减少暴力犯罪（美国芝加哥地区）减轻市政排水管网系统的压力1.1LID技术之一：自然排水系统传统的排水系统让雨水顺着街道流入收集管道，然后排入河流或湖泊自然排水系统将雨水留住，对地下水进行补充自然排水系统的组成•植物•地表洼地和渗透空间•人工改良土壤•本地土壤•排水管道（选择性）植被保持或增强雨水的渗透华盛顿大学在的监测表明暴雨径流随时间减少地表积水在24-48小时内渗入地下地表洼地的尺寸根据涵洞的溢流来设计阶梯状自然排水系统水泥地面减少15%SEAStreet:三年监测结果表明暴雨径流总量减少99%2004年获得哈佛大学商学院年度创新奖2007年12月3日百年一遇的暴雨自然排水系统设计为25年一遇的暴雨（195mm）效率远远超出设计能力自然排水系统和传统排水系统的造价比较暴雨径流流域为1公顷，街道总长110米同样的水质水量要求自然排水系统$325,775单边走道100株树1,000株灌木街道6.6米宽传统排水系统$425,000双边走道10株树街道8.0米宽自然排水系统和传统排水系统的造价比较暴雨径流流域为11公顷，街道总长110米同样的水质水量要求阶梯状自然排水系统$285,100可渗透的人工改良土壤和生态草沟树和灌木传统排水系统$520,400不可渗透地下集雨水窑(Undergroundvaults）1.2LID技术之二：雨水花园雨水花园是利用花园的形式来吸收一部分由暴雨所带来的降水和过滤掉污染物质雨水花园25年一遇的暴雨径流/饱和条件(May6,2005)0.00.51.01.52.02.53.009:0009:1509:3009:4510:0010:15TimeFlow(cfs)InletOutletDesignOutflow=0.45cfs暴雨径流峰值减少：81%暴雨径流峰值延迟：17分钟暴雨径流减少：54%雨水花园雨水花园的设计屋顶面积20x2040025%流入水落管400x25%100屋顶加车道100+60160有效面积除20160除2080答案雨水花园至少为80平方米4x20或8x10的设计可行这是一座20x20米的别墅，估计25%的雨水将从屋顶流入水落管后排出。另外车道面积约为60平方米。若设计一个土壤深度为15厘米的雨水花园，花园的面积应该为多大？1.3LID技术之三：绿色街道利用LID技术进行街道改造西雅图市中心的VineStreet改造前改造后暴雨径流变清和城市景观结合艺术效果屋顶雨水直接流进可渗透土壤可渗透人行道和生态草沟雨水花园绿色街道和可渗透路面城市秋季落叶6-9个月后变成腐质土江浦路排水设计（剖面）生物滞留池排水设计图指标去除率%TSS80TP60TN50重金属45～95病原体70～100Part2.LID的应用——以“雨庭”为例1.2LID技术之二：雨水花园（雨庭）雨庭是利用花园的形式来吸收一部分由暴雨带来的降水和过滤掉污染物质。Part3.居住小区雨水利用建筑技术与设计居住小区雨水利用建筑技术与设计居住小区内可收集雨水的下垫面根据其特征分成以下几类：建筑屋面、小区内的道路和广场等硬化地面、绿地。根据技术措施和用途的不同，小区雨水利用可以分为雨水的直接利用（回用）、间接利用（渗透）和综合利用等几类。屋面是小区中最适合和常用的雨水收集面。屋面雨水具有水质较好、径流量大、便于收集利用等优点，屋面雨水收集利用是小区雨水利用的重要途径。1小区雨水利用建筑技术1.1建筑屋面雨水收集技术屋面雨水收集系统一般根据屋面形状和面积确定水落管间距。对长度不超过100m的多跨建筑物可以使用天沟，天沟布置在两跨中间，坡度在3‰～6‰之间。雨水斗设在伸出山墙的天沟末端，排水立管连接雨水斗并沿外墙布置。还可采用在建筑周围设置高位花坛作为雨水净化装置来接纳、净化屋面雨水。屋面雨水先流经高位花坛，花坛内填入渗透性能好、净化能力强的人工混合土，进行渗透净化，再通过低势绿地进行渗透。花坛底部设2～3个穿孔排水管，管径50mm，排水管与雨落管间距≥5m。为防止雨水冲刷花坛内植被和土壤，在雨落管出口处应设减冲措施或在花坛内铺设卵石现代屋顶绿化技术则具有净化雨水水质、蓄积雨水、削减屋面雨水径流量（可使屋面径流系数减少到0.3）、下渗补给地下水和缓解城市热岛效应等一系列作用。1.2屋顶绿化雨水利用技术它既可用于平屋顶，也可用于坡屋顶，是一种值得在小区广泛推广的雨水生态利用技术。多余的雨水可暂时蓄存于地下的蓄水池中后通过蓄水池的溢水口，经溢水管线流入建筑周边的绿地进行渗透；也可采用在过滤层下方的蓄排水层内设置排水管的方案来收集屋顶多余雨水。收集管顶头及侧面同时开口，这有利于上方雨水与蓄排水层侧面雨水的收集，这里的过滤层起到防止土壤颗粒堵塞排水管道的作用。小区地面指非建筑屋面以外的，包括小区道路、广场、绿地等地面。1.3.1路面雨水收集技术路面雨水收集系统可以采用雨水管、雨水暗（明）渠等方式。利用道路两侧的低势绿地或有植被的自然排水浅沟，是一种很有效的路面雨水收集截污系统。1.3地面雨水渗透技术雨水浅沟通过一定的坡度和断面自然排水，表层植被能拦截部分颗粒物，小雨或初期雨水会部分自然下渗，使收集的径流雨水水质沿途得到改善。雨水花园是指在低洼区域种有灌木、花草乃至树木等植物的工程设施，它主要通过土壤和植物的过滤作用净化雨水，同时通过将雨水暂时滞留而后慢慢渗入土壤来减少径流量，也被称作生物滞留区域。雨水花园作为城市暴雨最佳管理措施(BMPS)中的一项技术，具有建造费用低，运行管理简单，自然美观，易与景观结合等优点。1.3地面雨水渗透技术1.3.1路面雨水收集技术雨水花园的构造主要由5部分组成。其中在填料层和砾石层之间可以铺设一层砂层或土工织物。根据雨水花园与周边建筑物的距离和环境条件可以采用防渗或不防渗两种做法。当有回用要求或要排入水体时还可以在砾石层中埋置集水穿孔管。绿地是一种天然的渗透设施，它具有透水性好、节省投资、便于雨水引入就地消纳等优点，同时对雨水中的一些污染物具有一定的截留和净化作用。考虑到绿地径流系数很小（0.15），通过的雨水径流量根据城市规划的要求，新建小区的绿化率不得低于30%，可将小区绿地规划建设成低势绿地，低势绿地按低于路面5～10cm设计，达到增加雨水渗透量、去除初期雨水污染物和节约绿化用水并改善环境的目的。1.3.2低势绿地雨水利用技术2.雨水花园常用设计方法2.1蓄水层有效容积法2.2基于达西定律的渗滤法2.1蓄水层有效容积法这是一种在水量平衡的基础上,利用雨水花园蓄水层的有效容积消纳径流雨水的设计方法。根据植被被淹没的状态又分为两种情况。(1)部分植被的高度小于最大蓄水高度,则植被在蓄水层中所占体积如下式所示:将上式带入Af——蓄水层表面积，m。2.1蓄水层有效容积法令植物面积占有率2.1蓄水层有效容积法2.1蓄水层有效容积法此法主要利用雨水花园蓄水层的有效容积滞留雨水,考虑了植物对蓄水层储水量的影响,但未考虑雨水花园的渗透能力和空隙储水能力。实际应用中大多采用第二种情况进行计算,主要是用于处理初期雨水,处理的雨水径流量一般按12mm的降雨量设计。植物高度均超出蓄水高度，则有hv=hm，上式可化为：2.2基于达西定律的渗滤法(1)达西定律表征渗流能量损失与渗流流速之间关系,其表达式如式(1)所示:(2)雨水花园面积计算当蓄水层蓄满水时,流速如式(2)所示:2.2基于达西定律的渗滤法2.2基于达西定律的渗滤法(2)雨水花园面积计算2.3基于汇水面积的比例估算法3完全水量平衡法3.1水量平衡分析基本原理3.1水量平衡分析基本原理3.2径流雨水量3.3雨水花园下渗量3.4蓄水量3.5空隙储水量3.6雨水花园面积的计算K—依据不同条见进行取值（见3.3)结语在我国，小区建筑雨水利用有较大空间，对于水资源比较缺乏的北方大部分地区而言，雨水的直接排放无疑是水资源的一种浪费，而对于雨量比较充沛的南方地区而言，合理利用雨水更具有广泛的意义。小区的雨水利用要求建筑师要因地制宜，结合小区所在地域的气候、资源、自然环境及经济等因素采用适宜的建筑技术，实现小区雨水资源化，改善小区水循环和水环境，从而达到经济效益、社会效益和环境效益的统一。我们为什么不能这样既有发达的城市经济，又有优质的城市环境！既有现代的城市面貌，又有美比江南的湖滨水乡呢！我们既要发展又要环保，既要美丽又要经济！