LID 技術在寒冷地區的應用研究

羅艷霞

（山西大學土木工程系， 山西 太原 030013）

我國幅員遼闊，南北氣候差異較大，南方地區的降雨量雖然遠高于北方寒冷地區，出現暴雨洪澇的頻次也高于北方，但是統計數據體現出，北方出現災害的幾率并不比南方低。1954—2005 年共有13 次城市暴雨洪澇，其中，北方地區出現7 次，包括華北平原5 次，東北平原2 次，而南方地區僅出現8 次【1】。

隨著海綿城市理念的不斷深入，海綿城市在概念和技術上相對成熟，但 “氣候適應型城市”內涵尚不明確，提出的行動方案和指標缺乏針對性和系統性。【2】當前對于寒冷地區海綿城市的研究大都集中在整體策略層面，如董雷等人研究了北方地區海綿城市建設的對策；【3】；石平等人研究了寒地城市綠地系統規劃與海綿城市建設之間的關系【4】；即考慮到寒冷地區特點提出了海綿城市建設的大方向與大原則，缺少對于寒冷地區海綿城市建設的具體技術細節以及注意重點。

我國現有30 個海綿試點城市，從試點城市所在區域看，其中只有白城、大連屬于寒冷地區，有關北方寒冷地區海綿城市建設的研究也較少。而且因為南方與北方水文條件、地理氣候有著很大差異，南方城市中的一些措施和方法在北方寒冷地區使用時會出現各種問題，無法達到海綿城市LID 技術的效果。本文針對LID技術在寒冷地區建筑中的應用策略進行了探索。

1 海綿城市的概念及發展

1.1 概念

海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。

1.2 發展

國內

海綿城市在雨季將雨水蓄存，干旱時利用蓄存的雨水進行綠化灌溉、道路澆灑等，使雨水資源化利用最大化，一方面解決了城市內澇，另一方面緩解了干旱地區的水資源短缺，同時還能改善城市的生態環境。因此，我國從2013 年海綿城市理念的提出開始，投入大量資金，出臺一系列政策和規范（表一），大力支持和發展海綿城市，并進行海綿城市試點建設，但根據許多試點城市的實際情況，還是很容易出現內澇，2018 年30 個試點城市中仍有十多個城市出現不同程度的內澇，海綿城市的研究任重而道遠。

表一 中國海綿城市發展大事件

國外

國外對海綿城市的研究起步比較早，已經取得了一定的研究經驗，提出了一系列雨洪管理方法。例如美國的“最佳管理實踐”、“低影響開發”、“綠色基礎設施”，澳大利亞的水敏感城市設計，英國的可持續排水系統，新西蘭的“低影響城市設計和開發”等城市雨洪管理體系。

2 海綿城市的建設途徑

主要有三方面：一是對城市原有生態系統的保護；二是生態恢復和修復；三是低影響開發；對于新建住宅小區，應采用低影響開發技術，按照對城市生態環境影響最低的開發建設理念，合理控制開發強度，控制小區不透水面積比例，最大限度地減少對城市原有水生態環境的破壞，同時，根據需求適當增加水域面積，促進雨水的積存、滲透和凈化。

低影響開發（LowImpactDevelopment，LID）指在場地開發過程中采用源頭、分布式措施維持場地開發前的水文特征。其核心是維持場地開發前后水文特征不變，包括徑流總量、峰值流量、峰時間等。LID 技術是一種全新的綠色雨洪管理體系，可以通過滲、滯、蓄、凈、用、排等多種技術，實現城市水資源的良性循環，提高對徑流雨水的滲透、調蓄、凈化、利用和排放能力，維持或恢復城市的“海綿”功能，實現城市的可持續發展。

3 寒冷地區LID 技術存在的問題及應用策略

北方寒冷地區一年四季分明，春季和冬季干旱缺水，風沙大，降雨主要集中在6~8 月份，屬季節性短時降雨，降雨量少、蒸發量大[5]；植被以落葉型喬灌木為主，蓄水能力較差、天然海綿體較少。而且由于干旱缺水，極大的影響人們的居住生活質量，增加了因為缺水帶來的一系列費用。海綿城市建設能夠有效的緩解寒冷地區的干旱缺水，通過采用低影響開發技術，對雨水進行資源化綜合利用，充分發揮海綿工程的蓄水作用，補充地下水，在旱季時緩解城市用水，同時改善城市的生態環境，給人們創造一個生態宜居的居住環境，因此北方寒冷地區海綿城市建設主要考慮蓄、凈、用。

透水磚可以有效地提高雨水的入滲能力，回灌地下水，保護自然水循環。但是由于寒冷地區春季干旱風沙大，透水磚容易堵塞，目前采用的方法主要是定期進行清洗維護，但從長期看，定期清洗對減緩透水磚透水系數的下降作用不大。透水磚的堵塞嚴重影響了雨水資源化利用效果，無法實現雨水的再循環，因此亟需進一步加快研究透水磚的堵塞問題，提高透水磚的應用范圍和區域。同時北方冬季氣候寒冷，透水磚反復凍融，在凍脹作用下容易受到破壞，影響正常的使用，因此寒冷地區透水磚應選用抗凍性好的透水磚，如石材透水磚。

綠色屋頂通過在屋頂上種植綠色植物，蓄滯并過濾雨水，改善室外微氣候，在北方能夠起到很好的保溫隔熱作用。但是北方冬季氣候寒冷干燥，植物易缺水并受凍，因此綠色屋頂植物不僅要耐干旱還要耐寒。當地土植物一般能夠很好地適應當地的氣候，易存活，后期管理也方便。在選擇植物時，應充分對當地的植物進行調研，優先選擇當地植物。

寒冷地區冬季降雪，在設計中應重視積雪的資源化利用，如道路及場地設計中充分考慮積雪的堆放空間，雨水管道的防凍脹破壞措施等等。

總之，寒冷地區低影響開發設施應因地制宜，結合當地的人文、地理、氣候等條件，選擇合適的低影響開發設施。