基于城市綠道的LID 技術(shù)應(yīng)用研究

李皓君 盧 林*

（云南省設(shè)計院集團(tuán)有限公司，云南 昆明 650000）

城市綠道通常為沿著山脊、河、湖等自然風(fēng)景帶的步行道、騎行道，主要功能包括：生態(tài)保護(hù)、康養(yǎng)休閑、慢行交通、文化體驗等。其中生態(tài)保護(hù)功能為城市綠道的首要功能，綠道可將城市生態(tài)環(huán)境的分散區(qū)塊串聯(lián)，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境和結(jié)構(gòu)的多樣性，并且成為城市生態(tài)敏感區(qū)的生態(tài)緩沖區(qū)和生態(tài)防線，有效截流和消減城市面源污染[1]。城市面源污染主要為初期雨水，對于初期雨水的管控主要包括徑流控制和污染控制。目前，LID 地影響開發(fā)技術(shù)逐漸成為世界各地接納并應(yīng)用最廣泛的雨水管控技術(shù)，LID 雨水管控技術(shù)的核心是通過從源頭上來降低開發(fā)建設(shè)導(dǎo)致的水文條件顯著變化對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響，其實現(xiàn)途徑為一系列綠色友好型的設(shè)計貫穿于開發(fā)建設(shè)活動中，能靈活解決開發(fā)與保護(hù)的矛盾。因此，在城市綠道開發(fā)建設(shè)活動中引入LID 技術(shù)，構(gòu)建各項LID 生態(tài)設(shè)施來實現(xiàn)對地表徑流的滲透、儲存、調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)輸、截污凈化等生態(tài)功能，不僅有助于改善城市雨洪、內(nèi)澇問題，還能夠為城市綠道發(fā)揮生態(tài)保護(hù)功能提供更加科學(xué)、切實的保障[2]。

1 城市綠道的LID 工程措施的適用性

1.1 下凹式綠地

狹義的下凹式綠地指低于周邊鋪砌地面或道路的綠地，由于構(gòu)造簡單、可應(yīng)用條件廣泛，城市建筑與小區(qū)、道路、綠地和廣場內(nèi)均可采用，下凹式綠地可以說是應(yīng)用得最為普遍的LID 措施。有相關(guān)研究表明[3]：下凹式綠地對雨水徑流中COD、NH4-N、TP 和SS 等污染物的平均消減率可達(dá)到：52.2%-41.3%，49.0%-44.1%、47.4%-39.0%和90%。

1.1.1 技術(shù)條件

下凹式綠地的下凹深度一般根據(jù)植物耐淹性能和土壤滲透性能確定，通常為100-200mm，并按設(shè)計蓄水量復(fù)核下凹深度。下凹式綠地內(nèi)一般應(yīng)設(shè)置雨水溢流口，保證暴雨時徑流的溢流排放，溢流口頂部標(biāo)高一般應(yīng)高于綠地50-100mm。

1.1.2 適用性分析

由于下凹式綠地對不同場地的適用性強(qiáng)，空間、形狀限制小，應(yīng)用方式靈活、景觀性好，對徑流量和污染物消減效果好，因此各種類型城市綠道均適用。

1.2 透水鋪裝

透水鋪裝指的是用各種透水性良好的人工材料鋪設(shè)的地面，包括透水磚鋪裝、透水水泥、混凝土鋪裝、透水瀝青混凝土鋪裝，嵌草磚、園林鋪裝中的鵝卵石、碎石鋪裝等。

1.2.1 技術(shù)條件

透水鋪裝對道路路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的潛在風(fēng)險較大時，可采用半透水鋪裝結(jié)構(gòu)。土地透水能力有限時，應(yīng)在透水鋪裝的透水基層內(nèi)設(shè)置排水管或排水板。

1.2.2 適用性分析

城市綠道一般為步行道和騎行道，承載力要求較低，因此滿足技術(shù)要求，路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性風(fēng)險較??；此外，從空間特點分析，城市綠道通常有驛站、停車場等節(jié)點設(shè)計，均可采用透水鋪裝有效減少硬化面積、增加區(qū)域徑流系數(shù)。

1.3 生物滯留設(shè)施（旱溪）

生物滯留設(shè)施類似于植被淺溝，通過在淺溝種植植物對雨水進(jìn)行截流、導(dǎo)排，并過濾、凈化和滯留小流量徑流雨水。

1.3.1 技術(shù)條件

旱溪寬度和深度依據(jù)實際需要進(jìn)行設(shè)計，并按需要的過流能力和有效蓄水深度進(jìn)行復(fù)核。旱溪邊緣宜設(shè)置1-2m 寬的阻隔型灌木，景觀隔離石等構(gòu)筑物，旱溪邊坡坡度一般不大于1:3。

1.3.2 適用性分析

由于旱溪不僅具有凈化、滯留雨水的作用，還具備導(dǎo)排、輸送雨水的功能，因此尤其適合應(yīng)用于線性綠道的路邊側(cè)溝或中央綠帶內(nèi)雨水倒排管。

1.4 雨水濕地

濕地是最具有生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用于污水生態(tài)凈化工藝中，LID 技術(shù)措施中的雨水濕地一般由進(jìn)水口、前置唐、沼澤區(qū)、出水池、溢流出水口、護(hù)坡及駁岸等構(gòu)成。雨水濕地除了能儲存雨水還能通過吸附、過濾、沉淀、微生物分解等物理化學(xué)過程來凈化雨水，研究表明[4]，表流濕地對雨水的凈化效果極強(qiáng)，實際應(yīng)用中對初期雨水BOD、COD、TN 和TP 等污染物的平均消減率可達(dá)到60%-90%。

1.4.1 技術(shù)條件

雨水濕地的沼澤區(qū)為主要凈化區(qū)，其中淺水區(qū)水深一般為0-0.3m，深水區(qū)一般為0.3-0.5m，根據(jù)不同水深種植不同的水生植物。雨水濕地的調(diào)節(jié)容積應(yīng)在24h 內(nèi)排空，雨水濕地外圍應(yīng)設(shè)置警示牌和護(hù)欄等安全措施。

1.4.2 適用性分析

從雨水濕地的構(gòu)造及調(diào)蓄功能可看出雨水濕地系統(tǒng)更為復(fù)雜，與場地要求更高，管養(yǎng)維護(hù)也更為復(fù)雜，需要充分結(jié)合現(xiàn)有水系設(shè)計，且所需場地面積較大，因此在城市綠道建設(shè)中主要應(yīng)用于濱湖綠道、公園綠道中的濕地景觀節(jié)點。

2 LID 技術(shù)與城市綠道關(guān)系整合分析

LID 低影響開發(fā)技術(shù)應(yīng)用于綠道設(shè)計時，應(yīng)充分考慮到城市綠道自身的空間特點和資源特點，綜合考慮生態(tài)功能性、景觀性、經(jīng)濟(jì)性等多種功能要素的協(xié)同性。LID 技術(shù)措施屬于城市綠道建設(shè)的一部分，原則上，LID技術(shù)措施不能影響到綠道的使用功能[5]。

城市綠道屬于線性空間連接城市的斑塊景觀帶，一般可按照不同的空間特征分為：沿交通線建設(shè)綠道、濱河（湖）綠道、公園綠道、街頭綠地綠道等。針對不同類型的綠道，可采用的LID 技術(shù)措施如表1 所示。

表1 不同綠道類型適用的LID 技術(shù)措施

3 實例分析

3.1 項目概況

研究項目地處云南省昆明市西山區(qū)臨滇池草海，屬于環(huán)滇綠道中的局部段（橋下空間段）。滇池緊鄰昆明市主城區(qū)，是昆明市著名游覽、療養(yǎng)勝地。該段綠道地處高架橋下，屬于城市灰空間提升建設(shè)型項目，該類空間因長期在城市中被忽略，產(chǎn)生了空間浪費(fèi)、植物雜亂、橋下積水等諸多典型的灰空間問題。該段綠道建設(shè)長度約為2.2Km，寬度約為25.5m；內(nèi)容包括：騎行道、步行道、驛站一座、其他配套設(shè)施。

3.2 設(shè)計要點分析

3.2.1 城市綠道LID 系統(tǒng)措施選擇及系統(tǒng)組合

本次項目除騎行道、步行道及一座驛站之外幾乎為綠化工程，可以看出工程設(shè)計綠化覆蓋率極高，且片區(qū)基本屬于原生態(tài)自然景觀，同時道路右側(cè)為湖濱帶或草海，自身生態(tài)功能良好。建設(shè)綠道長約2.2km，寬25.5m，屬于狹長型濱湖綠道，節(jié)點及景觀段分段如圖1 所示。

圖1 橋下空間景觀分段示意圖

根據(jù)綠道空間特點，騎行道、步行道采用透水瀝青或透水混凝土鋪裝，停車場采用嵌草磚，騎行道步行道綠化分隔帶設(shè)置旱溪導(dǎo)排徑流雨水，兩側(cè)綠化帶均可采用下凹式綠地。道路無需設(shè)置雨水管，雨水可以通過散排至綠化帶、旱溪進(jìn)行消納，多余雨水則進(jìn)行溢流排放。本次研究項目城市綠道LID 系統(tǒng)措施選擇及系統(tǒng)組合情況如表2 所示。

表2 城市綠道LID 系統(tǒng)措施選擇及系統(tǒng)組合情況

3.2.2 徑流總量控制

（1）計算公式:根據(jù)《昆明市海綿城市建設(shè)工程設(shè)計指南（試行）》要求，對于城市綠地，徑流總量控制規(guī)模按以下公式計算：

式中：W——低影響開發(fā)設(shè)施徑流總量控制規(guī)模，m3；Fi——項目內(nèi)的各個下墊面的匯水面積，m2；b——日設(shè)計降雨厚度，mm，b=25.0mm；ψ ——各下墊面對應(yīng)Fi的雨量徑流系數(shù)，硬化屋面和路面取0.8，綠地取0.15，水面取0，且不考慮裸露的土地。（2）設(shè)計范圍內(nèi)雨量徑流系數(shù)。雨水綜合利用設(shè)施設(shè)計采用雨量徑流系數(shù)，根據(jù)《昆明市海綿城市建設(shè)工程設(shè)計指南（試行）》對不同下墊面種類雨量徑流系數(shù)進(jìn)行取值，見表3。

表3 下墊面種類雨量徑流系數(shù)

綜合雨量徑流系數(shù)計算公式如下：

式中：ψ ——綠道范圍內(nèi)雨量徑流系數(shù)；ψm——各下墊面雨量徑流系數(shù)；F——匯水面積m2；Fi——匯水面上各類下墊面面積m2。（3）計算結(jié)果。計算結(jié)果如表4 所示。

表4 計算結(jié)果

（4）下凹式綠地及旱溪有效蓄水深度復(fù)核。本次研究區(qū)域除騎行道、步行道及一座驛站之外幾乎為LID 綠化工程（旱溪、下凹式綠地），雨水徑流基本上可以靠綠地進(jìn)行滯留和消納。因此可采用徑流總量控制規(guī)模對下凹式綠地和旱溪的有效蓄水深度進(jìn)行復(fù)核，確保設(shè)計雨量內(nèi)雨水能順利被消納。超出設(shè)計雨量的多余雨水則進(jìn)行溢流排放只東側(cè)滇池水域。

式中：Δh——有效蓄水深度，m；As——有效滲透面積，此處指下凹式綠地面積，m2；W——有效蓄積水量，本次為徑流控制總量，m3。因此，通過以上復(fù)核，本次研究區(qū)域下凹式綠地下凹深度控制在100mm 時，即可消納設(shè)計降雨量內(nèi)徑流雨水。

3.2.3 水環(huán)境（SS 消減率）

雨水中的污染物質(zhì)有：懸浮物（SS）、有機(jī)污染物（COD）、總磷（TP）、總氮（TN）等，但以懸浮物（SS）和有機(jī)污染物（COD）為主。具有以下特點：污染物變化幅度較大，隨機(jī)性很強(qiáng)；污染物濃度隨降雨歷時呈下降趨勢，初期雨水水質(zhì)較差，特別是SS、COD 等指標(biāo)超標(biāo)嚴(yán)重；懸浮物SS 不僅本身是一種污染物，而且組成它的顆粒表面還為其它污染物提供了附著的條件，因此雨水徑流污染物控制主要考慮SS 去除率[6]。本次研究區(qū)域內(nèi)最主要的雨水污染物凈化設(shè)施為下凹式綠地和旱溪，地表初期徑流污染去除率可參考《昆明市海綿城市建設(shè)工程設(shè)計指南（試行）》中的參考值，下凹式綠地和旱溪地表初期徑流污染去除率約為90%。可見在城市綠道中應(yīng)用LID 技術(shù)措施既從源頭上減少雨水徑流總量，還能適當(dāng)控制面源污染。

3.2.4 雨水資源化利用

雨水回用的用途主要是城市雜用水類，包括綠化灌溉、景觀環(huán)境用水、補(bǔ)充水源水等。下凹式綠地、旱溪、透水鋪裝等LID 措施的建設(shè)均能使得雨水就地入滲，不僅大幅度減少徑流總量，還能增加下滲率，補(bǔ)充地下水。此外多余雨水經(jīng)過下凹式綠地、旱溪凈化后溢流進(jìn)入滇池，補(bǔ)充水源。由于建設(shè)場地為狹長狀的線性空間，本次研究未設(shè)置雨水集中收集和調(diào)蓄設(shè)施，因此雨水的利用方式間接利用。

4 結(jié)論

本次研究段的城市綠道，由于空間限制，僅采用了下凹式綠地、旱溪、透水鋪裝三種LID 低影響開發(fā)技術(shù)措施，徑流控制總量為407m3，下凹式綠地及旱溪的下凹深度僅需100 即可全部消納，可見在建設(shè)過程中，LID 技術(shù)措施的綜合應(yīng)用能大幅提高城市雨水的滲透量；此外，通過下凹式綠地和旱溪的凈化，初期雨水的污染物除率可達(dá)到90%，能有效控制初期雨水污染物直接進(jìn)入自然水體。