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浅谈低影响开发
摘要：随着城市化进程的加快，城市内涝问题也在我国各城市愈演愈烈。末端治理为主的传统城市雨洪管理技术已经不能满足现代城市可持续发展的要求，以生态系统为根基，强调自然做功，倡导城市与自然共生的城市低影响开发理念展现出强大的优势，本文介绍了低影响开发研究概况和现有技术。
关键词：城市内涝 低影响开发

城市化的快速发展，扰乱了区域原有的水文循环过程，使城市化区域的雨洪灾害增多，近年来许多城市都发生了严重的城市内涝灾害，使城市部分功能瘫痪、生命财产损失惨重。低影响开发（LID）以维持或恢复区域开发前的水文机制为目标，通过措施降低洪峰流量、减少洪量延长汇流时间,其作用效果与透水面积相同，起到较好的涝灾减灾作用，可对因城市化减少的透水率进行减灾作用补偿。
1、 低影响开发简介
低影响开发（LID,Low Impact Development），是上世纪90年代提出的一种新的雨水管理与利用思维理念及工程技术方法,重点在于采用生态化的措施，如渗透、过滤、储存、蒸发和滞留等,尽可能从源头、分散式地维持城市开发建设过程前后的水文特征保持不变，希望有效缓解城市化带来的道路不透水面积增加、土壤下垫面硬化造成的径流总量、径流峰值与径流污染的增加等对环境造成的不利影响。总的来说，低影响开发是雨水综合利用源头化、生态化、综合化发展的工程技术和管理措施是解决日益严重的面源污染问题的一大重要思想。
低影响开发是一种强调通过源头分散的小型控制设施，维持和保护场地自然水文功能、有效缓解不透水面积增加造成的洪峰流量增加、径流系数增大、面源污染负荷加重的城市雨水管理理念，20世纪90年代在美国马里兰州开始实施.低影响开发主要通过生物滞留设施、屋顶绿化、植被浅沟、雨水利用等措施来维持开发前原有水文条件,控制径流污染,减少污染排放，实现开发区域可持续水循环。与国外相比，低影响开发技术目前在国内应用较少，但已列入国家“十二五”水专项重大课题进行研究。
LID技术的特点是可持续、分散化、低能耗、节约成本并与建筑、景观规划设计与土地开发建设相结合，所以具有广泛的推广前景和潜在的应用市场。LID措施强调雨水控制设施的设计应贯穿于整个场地规划设计过程之中，采用分散的小规模措施对雨水径流进行源头控制，减少雨水径流峰值流量和总量，提高径流水质。LID措施提倡因地制宜，采用绿色屋顶、植被浅沟、下凹绿地、渗滤、滞留等措施对雨水径流进行生态化、低能耗处理，尽可能模拟雨水自然循环过程。LID措施不仅能有效地在源头去除雨水中营养物质、病原体、重金属离子等，还能最大程度上减少和降低土地开发对于周围生态环境的影响.其主要技术措施包括雨水花园、植被浅沟与缓冲带、绿色屋顶、透水路面等.LID即适用于新城开发也适用于旧城改造.LID能有效控制雨水冲刷带来的污染物对受纳水体的污染，渗入地下的雨水还可对河湖提供一定地下水补给.
低影响开发的原则主要有以下五点：
1）以现有的自然生态系统作为土地开发规划的综合框架：首先要考虑地区和流域范围的环境，明确项目目标和指标要求；其次在流域（或次流域)和邻里尺度范围内寻找雨水管理的可行性和局限性；明确和保护环境敏感型的场地资源。
2）专注于控制雨水径流：通过更新场地设计策略和可渗透铺装的使用来最小化不可渗透铺装的面积；将绿色屋顶和雨水收集系统综合到建筑设计中；将屋顶雨水引入等可渗透区域;保护现有树木和景观以保证更大面积的冠幅.
3）从源头进行雨水控制管理：采用分散式的地块处理和雨水引流措施作为雨水管理主要方法的一部分减小排水坡度,延长径流路径以及使径流面积最大化；通过开放式的排水来维持自然的径流路线。
4）创造多功能的景观：将雨水管理设施综合到其他发展因素中以保护可开发的土地；使用可以净化水质，减弱径流峰值,促进渗透和提供水保护效益的设施；通过景观设计减少雨水径流和城市热岛效应并提升场地美学价值。
5）教育与维护：在城市公共区域，提供充足的培训和资金来进行雨水管理技术措施的实践与维护，并教导人们如何将雨水管理技术措施应用于私有场地区域；达成合法的协议来保障长期实施与维护。
2、LID国内外研究概况
上世纪 90 年代末,美国环境保护局（EPA）同美国马里兰德州（Maryland）共同编写了《Low Impact Development Design Strategies：An Integrated Design Approach》，这是低影响开发（LID）领域的第一本详细规范的设计手册。1999年,美国国家资源保护委员会在雨洪管理措施的研究报告中详细列举了低影响开发的应用案例.三年后，美国 LID 研究中心在其研究报告指出，LID 可用于旧城改造、城市雨洪管理和生态环境的改善，自此，低影响开发技术被许多城市接受并应用。美国环境保护局（EPA）在 2007 年从建设和维护成本角度对低影响开发技术措施与传统雨洪管理措施进行了比较分析。随后，历经多年的发展和研究，美国的低影响开发技术应用已迈进了法规化、系统化的全新阶段，编著了为数众多的低影响开发应用手册和导则。除美国外，德国、日本、英国和澳大利亚等许多国家也都逐渐开始接受并在城镇雨洪管理中应用低影响开发技术.
LID 引入国内的时间不长，对 LID 的研究还处在探索、学习阶段。目前，国内机构和学者对于 LID 的研究主要集中在以下三个方面.1)以车伍、李俊奇教授为代表的北京建筑工程学院团队，他们依托城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室,在重大科研基金项目的支撑下，以城市水环境保护与修复为切入点，对 LID 进行了大量的基础性研究，特别是 LID 城市可持续雨水系统的研究.车伍教授目前正在承担国家“十二五"水专项“城市道路与开放空间低影响开发雨水系统研究与示范课题”的研究工作。2)以李迪华教授为代表的北京大学景观设计学研究院团队，他们主要从景观设计的角度,以生态基础设施为切入点，以水环境保护为目标，重点研究 LID 在城市规划、景观设计中的应用，竭力促进生态学在城市研究和规划设计中的实际应用。3）以任心欣为代表的深圳市城市规划设计研究院团队，该团对依托深圳光明新区，联合国土资源委员会，编制了《深圳市雨洪利用系统布局规划》，将 LID 理念引入了《光明新区雨洪利用详细规划》中，迈出了践行系统化、集成化的 LID 措施的第一步，也是首次将 LID 编入法定规划。另外同济大学长江水环境教育部重点实验室、西北农林科技大学教授魏晓妹、博士孙艳伟也对 LID 开展了相关研究。总体而言，对 LID 的研究，国内学者还处在理论引入和适用性分析阶段;对其应用的研究，也处在某些单项技术措施应用研究阶段.
3、 低影响开发技术概述
1）雨水花园（低势绿地)
雨水花园（Rain garden）是低影响开发技术体系中一项重要的技术措施，指在绿地低洼区域种有灌木、花草乃至树木等植物的雨水滞留净化工程设施，它主要通过土壤的过滤和植物的降解作用净化雨水，同时利用洼地暂时滞留雨水增加雨水下渗时间来减少径流.它是 LID 技术措施中的一项生态技术,在许多发达国家被广泛的应用。雨水花园根据调控目的的不同分为以控制径流量为目的的雨水花园和控制径污染为目的的雨水花园。前者的主要功能是减少汇水区域雨水径流量，同时起到净化水质和美化环境、补充地下水的作用,多适应于水质较好的小汇水区域，如污染较轻的屋面、道路雨水、城乡分散的单户庭院径流等。后者又称作为生物滞留设施，其主要功能是处理降雨初期污染较严重的初期径流,去除径流污染物,一般适用于径流污染严重的广场、停车场、公路等。
2）雨水湿地
雨水湿地是在污水处理领域使用较多的一种生态净水工艺，由于其水质净化效果好、与景观设计结合紧密且无需大型机械设备,近年来在雨水处理中也应用较多。人工湿地在通过内部空间对雨水进行暂时滞留的同时，利用生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用，通过吸附、过滤、沉淀、离子交换以及微生物分解和植物吸收来实现对雨水的高效净化。
人工湿地根据水流形态可分为水平流、垂直流和混合流三类,根据表观形象可分为潜流人工湿地和表面流人工湿地，在雨水管理中应用较多的是水平表流和水平潜流湿地，实际工程中多将表流湿地在潜流湿地后串联使用，表流湿地出水还可回用。人工湿地对污染物去除效率较高,对总氮去除率可达到 80%左右，对磷的去除可达 60％~90％，对 BOD 和 COD 的去除率也可达 80％以上。
3） 植草沟
植草沟是一种种植有植被的地表雨水排放沟渠，一般建于道路、广场等硬质地面旁。植草沟建有由人工改造土壤组成的过滤层和位于过滤层底部的排水管道用来强化对雨水的输送和滞留能力。植草沟可以与雨水池、人工湖等合建，作为其上游雨水处理设施,提供水质良好的可回用雨水.植草沟分为干草沟和湿草沟两种,其中湿草沟长期保持潮湿状态，利于微生物生长，对雨水污染物的去除能力较干草沟好.
植草沟在雨水传输过程中相当于一个带有多极挡板的渠道,其主要目的是通过植物的阻碍作用延长雨水在沟渠内停留的时间并进行净化.由于其主要目的不是储存雨水，所以其建设时要有一定的坡度（一般平原地区取 2％～6％,山地则根据地势增大坡度）以便于水体流动;但当建设坡度过大时，为防止水流过快而无法达到雨水净化的目的，还需要通过增大植物种植密度、放置小石块或塑料模块来减小雨水流速.

4）绿色屋顶
顾名思义，在屋顶上种植绿化，它可有效降低屋面雨水的径流总量，并且极大程度上降低了径流污染的负荷。屋顶绿化的起源还能追溯到古巴比伦的空中花园呢。不过屋顶绿化对屋顶的要求条件较多，如屋顶载荷、防水条件、坡度等。
绿色屋顶作为重要的 LID 措施之一，通过减少城市不透水面积、增加城市绿化面积，来解决降雨、耗能、空气污染等复杂的城市环境问题。它的功能主要有以下几个方面:
(1)削减屋顶径流量，降低径流系数。
（2）节能减排，净化空气。
(3）美化环境,延展生活休闲空间.
5)透水路面
通过使用具有透水特性的新型材料对地面进行铺装,如透水砖、透水水泥混凝土、嵌草砖、特殊的还有园林中常用的鹅卵石、碎石铺装等。这也是最常见的LID技术之一。在公园、河流两侧、人行道等承载量较小的道路上可以采用透水路面，以增大地表的透水性，减小径流量。由此也可看出其最大的问题在于强度不够，在车流量较大的地段不适合使用。
透水路面是一种通过降低城市不透水面积来调控径流的 LID 技术措施,它不仅能满足硬化地面的使用要求,还具有天然土地面、天然草皮在生态方面的功能.在降雨过程中,雨水分散的下落在表面，首先通过透水面层下渗，一部分渗入土壤，回补地下水，一部保留在面层下的基层和透水材料中，最大程度上吸纳雨水径流。另外,基层和透水材料也是天然的过滤层，雨水径流水质在下渗后也得到了改善。除以上雨水生态功能外，渗透铺装还具有降低硬化成本、道路盐使用减少、提高城市路面适用性、减少噪音、减轻城市热岛效应等功能.
6）雨水池/桶
雨水桶和雨水池是一种简单的雨水收集设施，建造技术简单，易于推广。雨水池/桶主要是为雨水利用提供暂存空间，可储存雨水、削减洪峰流量、节约水资源.
7）树盒过滤
树盒过滤器是安装在行道树下的小型生物截留设施，可以在一个雨水汇集区域内非常有效地控制径流。树盒过滤系统可以看作一个雨水花园的缩小和改进版，外形可简化看作一个里面装满了土壤盒子，其内部有下渗系统，上面有覆盖层，安装在行道树树坑内，盒子上部由透水塑料盖板盖住。由于树坑要比周围道路低，所以降雨时雨水会向树下汇集，经塑料盖板过滤后流入下面树盒集水部分，通过渗透集水管将雨水统一送至排放地.树盒过滤是一种典型城市街道植物景观，不影响行道树观赏和实用性的同时，增加了城市雨水收集运输能力，分担了雨水管网的排水压力.
8）软基础雨水箱
软基础水箱是近年来在日本雨水管理中逐渐应用的一种设施，与传统雨水池建设不同的是它在建设中不需要使用钢筋混凝土和大型机械建造水池，而是用一种塑料箱做骨架支撑，用软性防水基质（如土工膜等）做外表面的新型池体建造技术.这种水箱建设受地形约束较小,可根据场地情况建造成雨水池也可做为雨水管道.布置时甚至可以建成长条形水池沿汇水区或景观水体布置以代替原有雨水管道，在同等投资下可以实现管道空间更大，以提高管道调蓄能力。
4、结语
随着城市化的快速发展和生态问题的日益突出,尤其是近年来城市水困境日益严峻,人们已经逐渐认识到雨洪利用的重要性和带来的社会、经济、环境效益。低影响开发理念作为新兴的雨洪管理理论，能够有效的雨水利用效率、从径流源头上控制雨水污染，缓解城市洪涝灾害，改善城市水环境，提高城市建设的环境效益、生态效益和社会效益，有效推动我国城市可持续发展.

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