關(guān)于綠色雨水排水系統(tǒng)的研究進(jìn)展

王眾正　杜翠珍

摘 要：城市化的發(fā)展改變了雨水的自然循環(huán)過程，導(dǎo)致城市雨洪問題嚴(yán)重。因此，闡述了傳統(tǒng)雨水排水系統(tǒng)下雨洪問題的嚴(yán)峻現(xiàn)狀，提出了采用綠色雨水排水系統(tǒng)理念的低影響開發(fā)技術(shù)，介紹了國內(nèi)外雨水排水系統(tǒng)的發(fā)展情況，并展望了我國綠色雨水排水系統(tǒng)的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：雨洪管理；徑流系數(shù)；排水系統(tǒng)；雨水

中圖分類號：TU992 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.101

隨著城市化進(jìn)程不斷加快，大量的街道、公路和建筑等不透水區(qū)域大幅增加，改變了水環(huán)境的自然循環(huán)過程，導(dǎo)致城市雨洪問題時常發(fā)生。

1 城市雨洪問題

傳統(tǒng)城市雨水排水系統(tǒng)只作為市政基礎(chǔ)設(shè)施的一部分，通常包括排水管道和污水處理廠，在實行雨、污分流的情況下，雨水徑流由排水管道收集后，就近排入水體；污水經(jīng)過處理后，排入水體或回收利用。

在降雨過程中，雨水落在城市以外的地區(qū)時，雨水會被土壤和植物吸收、過濾；雨水落在屋頂、街道或停車場時，無法滲透進(jìn)入地面，導(dǎo)致地表徑流、徑流系數(shù)增大，這加重了城市排水和河道行洪的負(fù)擔(dān)，進(jìn)而引發(fā)汛期地面積水現(xiàn)象和局部洪災(zāi)。雨水通過市政工程收集系統(tǒng)和排水系統(tǒng)排入附近水體，由于其攜帶垃圾、細(xì)菌、重金屬和來自城市景觀的其他污染物，會污染附近水體的水質(zhì)。城市雨洪問題在某種程度上也威脅到了現(xiàn)有的公共基礎(chǔ)設(shè)施，其高流動性會侵蝕和淹沒城市街道，破壞生態(tài)環(huán)境。當(dāng)出現(xiàn)強(qiáng)降雨情況時，降水量可能會超過城市排水系統(tǒng)的負(fù)荷，進(jìn)而對現(xiàn)有的城市排水設(shè)施造成巨大的沖擊。

2 低影響開發(fā)技術(shù)——LID

雨水排水系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)完善雨水的集蓄和提高水資源的利用效率，從單純的雨水控制向雨洪管理、雨洪資源科學(xué)利用轉(zhuǎn)變。綠色雨水排水系統(tǒng)基于源頭控制、傳輸匯流和末端控制三階段，整合了水文流動、人類活動、能源利用、動植物等因素，構(gòu)建了以自然的綠色生態(tài)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的排水系統(tǒng)，采用了人工模擬自然生態(tài)的方式，采取了一系列技術(shù)措施，可控制雨水徑流量，減少雨水徑流污染、洪澇災(zāi)害，科學(xué)利用雨水資源，從而保護(hù)城市水環(huán)境和促進(jìn)城市良性水循環(huán)的發(fā)展。

20世紀(jì)90年代末，相關(guān)專家提出了一種暴雨管理技術(shù)——低影響開發(fā)（Low Impact Development，簡稱LID）技術(shù)。LID是一種以生態(tài)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，從徑流源頭開始管理暴雨的方法，其用生態(tài)化的“源頭控制”技術(shù)代替了傳統(tǒng)的“終端處理”技術(shù)，盡量縮小了不透水面積，以維持開發(fā)前的自然水文狀態(tài)；提高了城市雨水利用效率，減輕了雨水引發(fā)的面源污染，實現(xiàn)了科學(xué)的城市水循環(huán)；結(jié)合城市特點協(xié)調(diào)了雨水控制、雨水利用與城市建設(shè)之間的關(guān)系，強(qiáng)化了生態(tài)化、綜合性的雨水控制、利用措施，實現(xiàn)了開發(fā)區(qū)域、建設(shè)項目與環(huán)境效益的整體優(yōu)化。

LID技術(shù)通過滲透、過濾、貯存、蒸發(fā)和滯留等方法，可保持場地開發(fā)前原有的水文特征，控制徑流污染，減少不可下滲地面所造成的環(huán)境沖擊，實現(xiàn)了開發(fā)區(qū)域的可持續(xù)水循環(huán)，具有生態(tài)環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。LID的主要措施包括生物滯留設(shè)施、屋頂綠化、植被淺溝和雨水利用等。

3 國內(nèi)外綠色雨水排水系統(tǒng)的發(fā)展情況

3.1 國外

自20世紀(jì)70年代以來，國際雨水資源管理的理念發(fā)生了明顯的變化，很多國家使用法律、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等手段，從水量和水質(zhì)管理的角度，采用工程、非工程等多種措施實行生態(tài)排水，使降水盡可能地進(jìn)入自然水循環(huán)，從而促進(jìn)雨水的資源化利用、降低城市污水處理的費用和維護(hù)城市水循環(huán)的生態(tài)平衡。

日本興建了多種形式的滯洪和積蓄雨水的蓄水池，并將積蓄的雨水作為路面噴灑、灌溉綠地等城市雜用水。這些設(shè)施大多建在地下，充分利用了地下空間。此外，在屋頂修建的蓄水系統(tǒng)或滲井與滲溝相結(jié)合的回補(bǔ)系統(tǒng)可有效收集雨水，最終可回補(bǔ)地下水。

目前，德國的雨水利用技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化階段，市場上已大量存在收集、過濾、儲存和滲透雨水的產(chǎn)品。德國的城市主要利用屋面雨水集蓄系統(tǒng)、雨水截污和滲透系統(tǒng)、生態(tài)小區(qū)雨水利用系統(tǒng)。

美國俄勒岡州波特蘭市是城市雨洪管理的先驅(qū)城市，擁有美國最成熟、最綜合的綠色基礎(chǔ)設(shè)施計劃。隨著時間的推移，該市多組合的政策和雨洪方案都取得了較大的成果，比如花槽、雨水花園、洼地、透水鋪裝、雨水收集、綠色街道等貫穿于波特蘭市的各停車場、建筑物、學(xué)校、企業(yè)、政府機(jī)關(guān)和公共開放空間。

新西蘭北岸市處理道路徑流的工程與風(fēng)景園林緊密結(jié)合，有效地削減了雨水徑流量，并通過植物和土壤中微生物吸收、凈化雨水中的污染物，不僅很好地保護(hù)了城市附近的溪流，還營造了良好的城市環(huán)境。

3.2 國內(nèi)

目前，在北京、上海、深圳等已出現(xiàn)了以城市雨洪利用為主旨的綠色城市排水系統(tǒng)的實踐案例，其大都集中于廣場、公園和步道。比如，北京奧林匹克公園景觀工程中的雨洪利用系統(tǒng)包括排水管、滲排管、雨洪檢查井、雨洪匯集井等；國家體育場的屋面雨水排水系統(tǒng)采用了重力排水系統(tǒng)與虹吸排水系統(tǒng)相結(jié)合的方式；國家游泳中心實施了屋面雨水收集利用工程，能全部攔蓄設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)降雨形成的徑流，減少了排入市政雨水管道的水量，也增加了對地下水的補(bǔ)給量。

4 結(jié)束語

我國城市雨水綠色排水系統(tǒng)的發(fā)展與國外相差很大，相關(guān)政策法規(guī)不健全、缺少新的方法和理論指導(dǎo)、技術(shù)方法落后、管理效果不佳，對城市雨洪管理的研究不足，且城市雨洪管理僅限于北京、上海、深圳等比較發(fā)達(dá)的地區(qū)的項目中，沒有形成系統(tǒng)的城市雨洪管理網(wǎng)絡(luò)。目前，以控制洪澇、利用雨水、美化環(huán)境、改善生態(tài)、增值地產(chǎn)等為目標(biāo)的城市綠色雨水排水系統(tǒng)正在不斷發(fā)展著，相信其會為我國生態(tài)環(huán)境的改善貢獻(xiàn)巨大的力量。

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〔編輯：張思楠〕