低影響開發(fā)在城市雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與探討

姚智文，劉 燕

（1.青島市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，山東青島 266101；2.青島致遠(yuǎn)環(huán)境工程有限公司，山東青島 266071）

0 前言

目前，城市雨水排放主要存在以下3個(gè)特點(diǎn)：雨多、雨少，雨臟?！坝甓唷笔怯捎诔鞘谢饺找嫣岣?，城市不透水面日益增大，雨水匯流時(shí)間縮短，峰值流量大，造成內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)；“雨少”是由于雨水資源流失嚴(yán)重，導(dǎo)致地下水位降低，水資源短缺；“雨臟”是由于初期雨水中含有大量的污染物質(zhì)，對(duì)城市水體造成污染，水環(huán)境惡化嚴(yán)重。

雨水徑流不僅帶來了城市內(nèi)澇災(zāi)害，也引發(fā)了水質(zhì)污染等環(huán)境問題，但同時(shí)雨水也是城市的重要水源，科學(xué)合理地處理雨水徑流問題，將為城市的持續(xù)健康發(fā)展提供契機(jī)。針對(duì)雨水排放特點(diǎn)，《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50014—2006）（2011年版）2.1.8B提出低影響開發(fā)（LID）理念，強(qiáng)調(diào)城鎮(zhèn)開發(fā)應(yīng)減少對(duì)環(huán)境的沖擊，其核心是基于源頭控制和延緩沖擊負(fù)荷的理念，構(gòu)建與自然相適應(yīng)的城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)，合理利用景觀空間和采取相應(yīng)措施對(duì)暴雨徑流進(jìn)行控制，減少城鎮(zhèn)面源污染[1]。

1 城市雨水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50014—2006）（2011年版）3.2.4中確定重要干道、重要地區(qū)或短期積水即能引起較嚴(yán)重后果的地區(qū)，重現(xiàn)期應(yīng)采用3～5 a，并應(yīng)與道路設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)，經(jīng)濟(jì)條件較好或有特殊要求的地區(qū)宜采用規(guī)定的上限。特別重要地區(qū)可采用10 a或以上。

在城市雨水管道設(shè)計(jì)中，雨水管道一般沿市政道路進(jìn)行敷設(shè)，城市道路兩側(cè)以居住、公建為主。目前，我國城市雨水管道設(shè)計(jì)重現(xiàn)期一般采用1～3 a，根據(jù)道路的等級(jí)進(jìn)行雨水管徑設(shè)計(jì)，支路雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P=1.5 a，次干路雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P=2 a，主干路雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P=3 a，綜合徑流系數(shù)ψ=0.6，與發(fā)達(dá)國家城市及現(xiàn)行《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50014—2006）相比較略低，造成實(shí)際設(shè)計(jì)排水能力偏低。

2 低影響開發(fā)在城市雨水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的城市建設(shè)導(dǎo)致硬地化，不僅增加了城市排水壓力，也造成水污染等多個(gè)問題。國際上，城市建設(shè)采用低影響開發(fā)已是發(fā)展趨勢(shì)。近年來，雨水入滲及調(diào)蓄系統(tǒng)得到越來越多的應(yīng)用，一些具有前瞻性的城市管理政策已經(jīng)或正在制訂，包括鼓勵(lì)采用雨水入滲及調(diào)蓄系統(tǒng)，倡導(dǎo)低影響開發(fā)（LID）理念，降低雨水徑流系數(shù)等綜合措施，有些工程已取得明顯的社會(huì)效果[2]。針對(duì)不同下墊面的雨水水質(zhì)情況，雨水由直排向“滲、蓄、用、排”轉(zhuǎn)化[3]，采取因地制宜的方針，通過入滲、蓄集等多種低影響開發(fā)（LID）途徑，將降雨留在徑流前的最初狀態(tài)，做到資源利用和環(huán)境效益的統(tǒng)一。城市中的低影響開發(fā)主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面。

（1）在住宅小區(qū)內(nèi)的應(yīng)用

伴隨著城市化建設(shè)，大量居民涌入城鎮(zhèn)，小區(qū)的品質(zhì)及數(shù)量也急劇上升，高品質(zhì)生態(tài)小區(qū)內(nèi)景觀水系眾多，綠化率高，可充分利用小區(qū)內(nèi)的景觀水系對(duì)雨水加以利用，不僅可以減少小區(qū)內(nèi)景觀水系的給水補(bǔ)給，有效節(jié)約水資源，而且可以提高小區(qū)自身的防洪標(biāo)準(zhǔn)，有效減少雨水對(duì)下游水體的污染負(fù)荷。對(duì)于建設(shè)規(guī)模相對(duì)較小的居住區(qū)，采用滲渠、滲管將綠化帶內(nèi)的雨水收集于蓄水池內(nèi)，用于對(duì)小區(qū)內(nèi)的綠化澆灌。對(duì)于現(xiàn)狀已經(jīng)建成的住宅小區(qū)，建筑屋面可采用屋頂綠化加以裝飾與改造，既可改善整個(gè)城市的景觀視覺效果，又可減輕大氣污染和削減雨水污染負(fù)荷，調(diào)節(jié)城市氣溫與濕度，改善建筑屋頂?shù)男阅芗皽囟取?/p>

（2）在公建內(nèi)的應(yīng)用

公建大型屋面比較多，大型屋面一般采用金屬屋面或者是水泥磚保護(hù)層屋面，降雨過程中，初期徑流中所含的污染物的量較中、后期的雨水徑流大很多，水質(zhì)相對(duì)較差。采用容積棄流型、小管棄流型雨水收集措施，可將屋面雨水收集于蓄水池，所收集雨水基本可以滿足企業(yè)內(nèi)綠化澆灌及道路沖洗。初期棄流雨水排入企業(yè)內(nèi)的污水管道，最終排往污水處理廠進(jìn)行集中處理。

（3）在市政道路中的應(yīng)用

市政道路采用透水路面，透水墊層厚度不小于150 mm，孔隙率不應(yīng)小于30%，并滿足相應(yīng)的承載力要求，保證冬季不發(fā)生凍漲。路面宜高于路邊綠地5～10 cm，并應(yīng)確保雨水順暢流入綠地；雨水口宜設(shè)在匯水面的低洼處，頂面標(biāo)高宜低于地面10～20 mm。

通過以上模式的建設(shè)，徑流系數(shù)可得到有效降低，即在相同降雨量下收集到的雨水會(huì)相應(yīng)減少，一些小雨對(duì)市政排水管道而言甚至不會(huì)形成徑流，而且徑流水質(zhì)會(huì)明顯改善，尤其是雨水中的SS含量會(huì)很少。以上低影響開發(fā)措施，對(duì)進(jìn)入市政雨水管道的雨水可起到延時(shí)排放、污染削減的目的，避免城市內(nèi)澇現(xiàn)象的發(fā)生，改善下游受納水體水質(zhì)。

3 低影響開發(fā)的效益探討

目前，國內(nèi)尚沒有低影響開發(fā)技術(shù)的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，低影響開發(fā)技術(shù)仍處于探索階段，在現(xiàn)有城市的基礎(chǔ)上進(jìn)行全規(guī)模低影響改建，將極大地增加建設(shè)成本。對(duì)在新建或者改建項(xiàng)目中采用低影響開發(fā)的建設(shè)單位進(jìn)行35%～40%的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)助，采用資金補(bǔ)助或在招商引資中給予優(yōu)惠的方式，用于彌補(bǔ)低影響開發(fā)與雨水直排之間的投資差額[4]。各地區(qū)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，因地制宜，開展相應(yīng)的本土低影響開發(fā)技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)現(xiàn)低影響開發(fā)的本土化。低影響開發(fā)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，與區(qū)域特性關(guān)聯(lián)度極大，且具有較高的彈性度，需根據(jù)區(qū)域的開發(fā)現(xiàn)狀、用地特征等實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

在美國和歐洲的一些城市，低影響開發(fā)效果顯著，根據(jù)目前的統(tǒng)計(jì)資料，低影響開發(fā)（LID）可以減少暴雨徑流30%～99% 并延遲暴雨徑流值5～20 min，從而減輕市政排水管網(wǎng)系統(tǒng)的壓力；低影響開發(fā)（LID）還可以有效去除雨水徑流中的磷、氮、油脂、重金屬等污染物，有中和酸雨的效果，可以節(jié)省雨水回用成本；生態(tài)綠色屋頂還可以降低室內(nèi)溫度2℃左右并美化環(huán)境，創(chuàng)造舒適的生活空間。

以青島高新區(qū)為例，市政排水管網(wǎng)已基本敷設(shè)完畢，開發(fā)建設(shè)用地約占整合建設(shè)用地的25%，采用低影響模式進(jìn)行后續(xù)開發(fā)后，現(xiàn)狀雨水管道排水能力將得到有效提升：支路雨水排澇標(biāo)準(zhǔn)由1.5 a提高至2 a，次干路由2 a提高至3 a，主干路由3 a提高至5 a，可提高整個(gè)區(qū)域的排澇標(biāo)準(zhǔn)；采用低影響開發(fā)建設(shè)模式后，由于初期雨水中的污染物得到有效控制，年均可減少COD、NH3-N、TP總量分別為1 250 t、37 t、1.25 t，減少對(duì)周邊水體的污染，避免河道富營養(yǎng)化。

4 結(jié)語

近年城市暴雨頻發(fā)，城市內(nèi)澇問題及其解決方案受到多方關(guān)注[5]。從傳統(tǒng)的雨水直排轉(zhuǎn)變?yōu)榈陀绊戦_發(fā)理念進(jìn)行城市建設(shè)，需要城市建設(shè)管理部門加大對(duì)相應(yīng)地塊開發(fā)過程中雨水綜合利用的審批力度[6]，由開發(fā)建設(shè)單位在雨水收集排放過程中輔以適當(dāng)?shù)墓こ淌侄渭按胧?，保證城市建設(shè)過程中將低影響開發(fā)落到實(shí)處。

[1]GB 50014—2006，室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范（2011年版）[S].

[2]王建龍，車伍，等.基于低影響開發(fā)的城市雨洪控制與利用方法[J].中國給水排水，2009，25（14）：6-9.

[3]宋進(jìn)喜，李琦，等.區(qū)域性城市雨水資源化利用有機(jī)協(xié)調(diào)體系的建立[J].中國給水排水，2010，26（24）：92-96.

[4]胡愛兵，任心欣，等.深證市創(chuàng)建低影響開發(fā)雨水綜合利用示范區(qū)[J].中國給水排水，2010，26（20）：69-72.

[5]王峰，嚴(yán)正惠，等.城市雨水內(nèi)澇及對(duì)策[J].中國給水排水，2012，28（12）：15-20.

[6]車伍，李俊奇.城市雨水利用技術(shù)與管理[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.