低影響開發研究及應用成果初探

王偉

摘要：指出了隨著中國海綿城市建設的推進，城市低影響開發（LID）的重要性逐漸凸顯。主要闡述了低影響開發理念的具體含義與主要工程措施，提出了通過法規的完善，示范工程的開展，激勵政策的誘導和專項研究的不斷深入，以不斷推進LID在我國雨洪管理工程上的應用，并揭示了低影響開發理念的運用與發展。

關鍵詞：海綿城市;低影響開發;示范工程;雨洪管理

中圖分類號：TV213

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）10-0193-04

1引言

低影響開發（LID，Low Impact Development）于20世紀90年代在美國馬里蘭州提出并迅速推廣。該其旨在通過降低城市不透水面積盲目增長，降低快速城市化帶來的水文水質影響，并作為一種低成本的雨水管理方式應用在大部分新建和改造項目。之前研究論證了從大流域到微尺度上使用LID所能帶來的社會、生態及經濟上的有利影響，至今20多年過去，關于LID是否能有效解決城市內澇、河流綜合癥等實際問題依舊多有爭論，LID的原理、實際應用效果與未來發展存在分歧。現階段我國大力推進海綿城市的建設步伐，如何更好地理解及應用LID受到廣泛關注。本研究對近年相關的研究發展進行綜述，探討了LID的理念，實際應用效果及發展方向。

2低影響開發（LID）與其它雨水管理理念

現代城市開發過程中大量硬性不透水區域的增加，增量雨水徑流從道路、屋頂等不透水區域流出，收集到雨水排水系統中直接外排，減少了地下水補給，地表徑流增加則會使洪水增加，河道形態改變，導致河流生態系統遭破壞等一系列城市河流綜合癥產生。另一方面由于雨水徑流引起的城市內澇問題，嚴重影響到了我國大部分城市的健康運行。快速城市化進程所造成的不良生態反應引發反思，諸如水敏感城市，可持續排水系統，低影響開發等概念被提出，旨在尋求更好的城市建設改造方法降低城市化對自然生態的影響。

國外在雨水利用方面研究起步較早，有諸多實踐研究。美國的最佳管理措施（Best Management Practices，BMPs），主要強調通過工程類措施，如修建沉淀過濾池、人工凈化濕地、儲水池等系統性構建的雨水收集、利用和排放系統，強化污染物的控制并落實于末端治理，同時設有配套的政策法規和污染源控制等非工程類管理措施。英國推行的可持續排水系統（SustainableDischarge System，SuDS）理念，旨在通過對排水系統進行系列技術改造，實現可持續發展。措施主要包括①構建多樣化的排水渠道，減輕城市內澇問題;②排水設施前端設過濾，減少污染物排入河道帶來的污染;③盡可能利用雨水資源，如用于澆灌和沖廁等。澳大利亞提倡的水敏感城市設計（Water Sensitive Urban Drainage，WSUD），強調將城市規劃設計與城市水系統結合，統籌規劃管理，使水資源得到高效利用。與自然水循環緊密結合構建出良好的城市水循環，該理念適合新城市的建設管理。

LID理念與WSUD相似，但更注重保留或回歸自然的開發方式，既可用于新城區建設，又可用于舊城區改造。強調城鎮開發應減小對環境的改變沖擊，盡量接近自然的水文循環，對于已開發區域，可通過改建設計達到降低生態影響，模擬自然環境的目的。LID核心理念為源頭控制，注重通過宏觀的規劃和微觀的設計，實現雨水的原位收集，自然凈化和就近利用，有顯著的生態效應和社會經濟優勢，是我國海綿城市建設關鍵手段之一。

3LID的實施措施及效果

低影響開發的具體措施可分為工程結構和非工程措施。工程類措施如設置植被緩沖帶，砂濾器以及雨水收集裝置等，非結構性規劃包括盡量減少場地破壞，降低不透水鋪裝使用，改進道路路沿和集水邊溝，充分利用原生態植被。考慮低影響開發措施有效性時，主要從削減雨水徑流量，污染物削減兩個大方面進行考量。LID主要措施包括雨水花園、綠色屋頂、透水鋪裝和植被淺溝四類（圖1）。

3.1雨水花園

雨水花園在多種土壤介質上種植原生及多年生植物的下凹式綠地。既可作為居住景觀，又可用于商業設施。研究表明：雨水花園對地表徑流的削減能力取決于降雨強度，80%～90%的小降雨事件，進入雨水花園的雨水通過下滲和蒸發被全部截留。其中，50%～70%會入滲和蒸發，20%～50%則通過滲出和蒸散逸出。通過雨水花園中植物和微生物的作用，有效去除地表徑流所攜帶的SS、N、P以及金屬離子等污染物具有，具體的參見表1。實際工程中，為避免雨水浸泡地基，雨水花園需與建筑物隔開一定距離。

3.2綠色屋頂

綠色屋頂，在建筑屋頂上可利用空間鋪設防水膜，其上種植適宜的本土植物以補償建筑物所占用的綠地。綠色屋頂具有滯蓄降雨，推遲徑流峰值出現時間，過濾空氣中的灰塵，提高建筑物整體居住環境的作用，根據屋頂表面植被厚度的不同搭配種植不同種植物。綠色屋頂考慮到構筑物負荷，其蓄水層規模和深度有限，雨水滯留效果隨降雨強度增加而降低，一旦綠色屋頂蓄水飽和，多余的雨水溢出，故效果低于雨水花園。其優勢在于無需占用新的地面空間，附著于現有構筑物，覆蓋率可高于雨水花園。除了雨水滯蓄，綠色屋頂對建筑還有“保溫”作用。

取決于工程規模和應對的降雨強度，綠色屋頂對雨水徑流的截留率在20%～100%之間。而多項表明，綠色屋頂對于氮磷等污染物的沒有去除，甚至浸出液中氮磷濃度會有所增加，這是因為氮磷是植物培養過程中所需要的營養元素，氮磷的釋放會導致流經的雨水中相應濃度升高。

3.3透水鋪裝

鋪設新型透水材料，或者以傳統材料保留縫隙的方式鋪設所形成的透水型路面，能減緩地表雨水徑流，增加雨水下滲。透水鋪裝與綠化結合可形成半綠化路面，有利于動植物和微生物的生存。透水鋪裝下墊層土壤中有豐富的毛細水，可蒸發吸熱，進而緩解城市熱島效應。常用的透水路面材料包括多孔混凝土、透水瀝青、透水磚。

通過場地實驗研究表明，將停車場地面改造為透水鋪裝，測其地表徑流截留率和徑流污染去除率，其對雨水的截留率在50%～93%之間，對于半綠化鋪裝，透過的雨水中磷含量會有明顯增高，對金屬離子，有一定的吸附去除效果。具體數據見表l。

透水鋪裝實際應用中的最大問題是沉積物堵塞，對于小強度降雨，透水鋪裝有很好的滯留效果，并保持良好的透水率，而對于較大強度的降雨，多孔路面會很快被雨水沖刷下的沉積物堵塞導致透水率降低。實際工程應用必須考慮透水率的衰減，并采取定期高壓清洗等養護措施。

3.4植被淺溝

淺層開放溝渠，設有平緩邊坡上覆蓋多孔材料并種植有耐淹植被，相比于傳統明溝，植被淺溝改變了硬質渠道的建設方式，采用可滲水結構，集下滲、滯留、蓄存、排放多種技術手段，能夠削減暴雨洪峰流量，涵養地下水。

研究表明生態明渠對懸浮物，總氮，總磷都有很好的去除截留效果，對金屬離子也有較強去除，能通過吸附沉淀作用，被植物截留富集。部分場地實驗數據見表1。

應將規劃要求與現場實際情況相結合，因地制宜地制定LID方案并進行建設。LID措施適用于以下場地：①一定規模匯水面積，如停車場，屋頂等;②穩定的生活雜用水需求;③適合LID改造的空間，如屋頂排除設備占有空間外用于改造;④雨水水質收集較高經濟性;⑤雨水下滲不會對構筑物造成不利影響。

4LID于中國雨水管理工程的應用

我國一些北方缺水城市很早就將雨水利用理念植入城市總體規劃中。2001年，為保障首都和周邊地區社會經濟共同發展，北京發布的《21世紀初期首都水資源可持續利用規劃》中，就提出將雨水利用結合城市建設、綠化和生態建設，但重點仍在雨水回用等末端治理。2012年我國開始提出建設海綿城市（國際通用術語為“低影響開發雨水系統構建），相應出臺了《國務院辦公廳關于推進海綿城市建設的指導意見》，要求每個城市開展海綿城市專項規劃，并先后選定30個海綿城市建設試點城市，以總結經驗然后全國推進海綿城市建設。如何更好地推動我國LID工程建設，建議從以下幾個方面關注。

4.1設立指導性和可操作性強的政策法規

EPA制定了系統性的法律、法規和政策來促進BMPs的實施，各州、郡通過立法對徑流污染負荷及峰值流量、峰值流速等經行了嚴格限定。比如俄勒岡和波特蘭州規定最高限設置滲透設施，華盛頓規定全力推廣BMP設施來降低峰值流量，伊利諾斯和芝加哥州制定了不透水性路面要減少15%的要求。

城市LID規劃的落地性和滯后性是制約城市低影響開發普及的重要因素。為了推動LID工程的建設，必須抓緊完善法律法規和配套政策，制定相應的使用規范和技術規程。2016年3月，住建部發布《住房城鄉建設部關于印發海綿城市專項規劃編制暫行規定的通知》要求，設市城市需完成海綿城市專項規劃。因此全國范圍內，海綿城市專項規劃建設工作正在全面展開，隨著規劃的完成及進一步落實將有力地推動LID項目的落實。2014年住建部頒布《住房城鄉建設部關于印發海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建（試行）的通知》，從國家層面頒布了相應的技術指導，明確了LID建設的技術框架。

4.2示范性工程的開展

隨著海綿城市建設的推進，我國逐步推進LID示范工程。以深圳市為例：2011年10月，光明新區被住建部確定為全國首個低沖擊開發（同LID）雨水綜合利用示范區。2016年4月，以光明鳳凰城為試點區域，深圳市成功入選第二批“國家海綿城市建設試點城市”。2017年7月，深圳首個海綿城市建設PPP項目落戶光明新區。截至2017年8月，光明群眾體育中心、光明集團保障房、公園路、三十八號路、新城公園低影響開發雨水綜合利用示范工程、鵝頸水綜合整治工程樣板段等6項已經完工，涵蓋海綿型建筑與小區2項、海綿型市政道路2項、海綿型公園綠地1項、水系整治與生態修復1項。這些示范工程的建立，為后續的工作探明道路，引導LID工程全市域推廣。

4.3嚴格審查，形成良性激勵政策

美國華盛頓州設立了綠色屋頂專項基金，鼓勵推廣綠色屋頂，一平方英尺新建或改造的綠色屋頂獲得補貼5美元;日本等地對已經采用雨水綜合利用措施的建設項目，根據雨水貯留設施的種類、大小給予不同比例的補助;德國柏林，每年降水量會達到580mm，出于環保和經濟目的，政府倡導合理利用雨水，實施了“雨水費”制度。這項制度規定，直接向下水道排放雨水必須按房屋的不滲水面積，交納專項的費用。但是采取雨水利用設施的用戶就可獲得減免和優惠德國法律不但規定了降水徑流必須經處理達標排放，還規定新建或改建開發區必須考慮雨水利用，且規定考慮了雨水利用，可減免雨水排放費。

可見，國外政策的推行也離不開政府嚴控的法律法規，強制性地實施和相關獎勵政策的鼓勵與誘導。經濟效益往往是支持一個工程能否持續發展下去的重要著力點，通過給予鼓勵補貼的方式，可以鼓勵已建項目增建或改建雨水綜合利用設施。執行時，需要合理地制定補貼政策，不同情況區別對待，采取本土化的特色政策，引導業主單位盡可能地選擇既滿足自身建設要求又符合上位規劃整體目標的LID方式與規模。考慮到我國沒有雨水處理費等費用，水處理行業目前收益微薄。可對一些地區采取增收雨水處理費等措施，同時加大對設立了合格雨水回收利用設備的部門的獎勵，甚至在扣除雨水處理費后仍有富余，以這樣的措施去激勵單位和個人自發地依法律法規建設雨水綜合利用設施。目前，僅深圳市于2018年2月底推出《關于市財政支持海綿城市建設實施方案（試行）》，決定制訂出臺財政支持海綿城市建設的獎勵激勵方案。深圳作為全國第一批海綿試點城市，已經在著力推進海綿激勵政策，以提高深圳海綿城市建設標準和質量。

4.4重視相關研究工作

城市雨洪管理并不是簡單地排與疏的問題，以往人們的考慮重點，往往一旦出現內澇問題，就認為是排水系統設計的雨水重現期偏低，雨水管徑設計過小而導致的。于是十幾年間城市地下的管道一遍又一遍地被挖出，更新，仍出現內澇，再挖出，更新更大的管徑，城市的道路像拉鏈般被反復開啟關閉，同時城市內澇問題并沒有根本性解除。其實，城市雨洪管理是一個多學科相關的綜合性和系統性工程。關于如何更好地開展我國的雨洪管理工作，需要在現代的科學理念及大量科研應用成果支撐基礎上，進行科學的宏觀規劃，同時加強微觀層面精細的設計。