LID設施在機場中的應用研究

羅旭，梁志鋒，彭晶

（中國民航大學機場學院，天津300000）

1 前言

伴隨我國經濟的高速發展，我國城市開發程度越來越高，城市的雨洪環境也在急劇發生變化，與之相伴的城市積水、管道超載、雨水水質問題也愈發嚴重。而機場作為城市中的高強度開發地區，擁有大面積硬化地面，機場的建設過程中，機場的生態環境也受到嚴重影響，大量植被遭到破壞，水土流失較嚴重。在遇到大暴雨的情況下，我國大部分機場以快排為主的雨水處理系統并不能及時處理機場的雨水，經常會造成機場低洼地面積水嚴重、場區面源受到污染乃至氣溫較高的機場還會形成熱島效應，演變出一系列的生態環境問題。這些問題嚴重影響了機場航空器運行安全，給機場和旅客帶來了極大的不便，因此如何緩解機場洪澇以及水污染問題已經迫在眉睫。面對以上問題，除改良機場的雨水管道建設等傳統措施外，還應從機場雨水管理系統方面入手，探究適用于機場的雨水設施。針對城市雨洪問題，國外很多學者也做了多種研究，并有了較成功的雨水管理系統應用案例，如美國最佳管理措施及低影響開發、新西蘭低影響城市與開發等[1]。筆者擬將低影響開發理念應用于機場建設中，通過研究LID設施在機場各個區域的適用性，找到最適合用于機場各區域建設的低影響開發設施，為解決機場洪澇以及水污染問題提供技術方案。

2 低影響開發理念概述

低影響開發（Low Impact Development，以下簡稱LID）是由美國馬里蘭州環境資源部在1990年末提出的，并在2012年對LID設施的概念進行了定義，指一系列能夠在降雨源頭綜合控制雨水徑流和雨水污染的雨洪管理技術措施[2]。作為一種可持續的土地資源開發方式，LID設施強調的是通過一系列的環境友好型措施，來模擬自然水文條件，以保證土地開發前后水文條件不受到劇烈的破壞。其主要技術手段是依靠相應的設施有效管理雨水來降低城市化對雨水徑流造成的影響，并利用自然景觀的設置，通過“滲、滯、蓄、凈、用、排”等手段在降雨源頭實現對雨水的分散控制。這種可持續性的、分散化的徑流源頭控制概念和技術的核心思想是在場地開發后盡可能降低對原有水文狀況的影響。它的具體設計步驟就是將研究區域的自然水文條件通過能夠控制雨水的水文景觀來模擬管理，綜合利用場地水文功能設計和水污染防治措施，減輕土地開發過程中對水文特別是水質的影響。LID設施主要分為兩大部分，一部分是降水徑流過程中的源頭調節，另一部分是對雨水的終端調節，其中源頭調節又包含透水路面、濾草帶、下沉式綠地等，終端調節包括貯水池、雨水槽等多種分類。這類LID具體措施不僅僅解決了城市內澇現象，還增加了城市綠化生態景觀。LID具體措施從作用和原理上主要可分為4類，即過濾具體措施、收集具體措施、滲透具體措施和生物滯留措施。

3 LID設施建設總體規劃和布局

與傳統的以快速排水和末端集中處理為主的機場雨水管理設施相比，機場LID設施在綜合考慮水文地質、降雨氣候等條件的基礎上，結合機場功能區劃分和水質特點，通過“滲、滯、蓄、凈、用、排”6大子系統綜合治理內澇。根據機場的下墊面類型、地形數據與機場不同功能區特征相結合，機場匯水區可初步劃分為7大匯水區，即飛行區、航站區、貨運區、工作區、生活區、油庫區和機務維修區[3]。同時，考慮到機場飛行管控要求和跑道硬質化鋪裝等要素，篩選出適合在機場區域使用的LID技術[4]，詳見表1。

本研究以天津濱海國際機場作為研究對象，根據天津機場的功能分區以及雨水污染類型，將天津機場分為多個LID設施建設單元，并按照每個建設單元的特征，在每個管控單元建設不同的LID設施，如圖1所示。

圖1 天津濱海國際機場各功能分區LID設施建設

4 LID設施在機場中的具體應用

機場LID技術設施的布局基本上是由綠色和灰色相結合的雨水處理設施組成，從源頭到末端，包括綠色屋頂、透水路面、下凹式綠地、植草溝、調節池、蓄水池、泵站和污水處理廠等。

4.1 飛行區和維修區LID技術的應用

天津機場的跑道、滑行道、停機坪等區域組成了飛行區。飛行區作為一個機場的核心區域，其建設在排水系統和鳥類吸引等方面有著極其嚴格的要求。為了保證機場航空器飛行安全，機場跑道、站坪、滑行道的建設必須嚴格執行民航業相關規定。LID設施在飛行區的建設主要采用“排、凈”措施，謹慎采用“滲、滯”等措施[5]。除此之外，跑道、站坪雨水中碳氧化合物和固體顆粒含量較高，且站坪除冰時使用的除冰液未經處理直接排放，會對雨水徑流和下游水體污染影響巨大，因此應先進行初期雨水處理后再排入雨水調蓄池或污水管網中。另外，飛行區在鳥類吸引方面有著特殊的要求，因此飛行區草地內不宜建設人工濕地，防止吸引鳥類，影響到飛行區航空器飛行安全。綜上所述，調節池和蓄水池是比較適用于建設在天津機場飛行區的LID設施。

機務維修區主要問題是雨水徑流含有大量的油污，同時修理使用了大量的化學制劑，水質成分復雜。因此，機務維修區適用的LID設施為隔油沉沙井。機務維修區雨水徑流通過隔油沉沙井的隔油、沉沙作用后，大量污染物得到去除，雨水徑流得到初步凈化。飛行區和機務維修區LID主要技術路線，如圖2所示。

圖2 飛行區和機務維修區LID主要技術路線

4.2 航站區LID技術的應用

天津濱海機場共有T1、T2航站樓2座主體建筑物，航站樓屋頂雨水排水量巨大，雨水徑流污染物初始濃度較高，是造成機場面源污染的主要原因之一。降雨歷時延長可以降低雨水的污染物濃度，因此適用于天津機場航站區的LID設施主要是綠色屋頂、雨水花園等生物滯留設施以及雨水回收利用設施，其作用是使屋面雨水徑流初步下滲，同時延長雨水徑流歷時，達到凈化雨水的目的，并回收利用一部分雨水。在航站區的停車場和道路等地面設施上，主要鋪設新型透水鋪裝，進一步下滲雨水，削減降雨時的峰值流量并凈化雨水。航站區LID主要技術路線，如圖3所示。

圖3 航站區LID主要技術路線

4.3 公共區LID技術的應用

在天津濱海國際機場的生活區、工作區以及貨運區中，生活區域可能會導致雨水、生活用油和廢水的混合流動；工作區域的雨水質量在初始降雨期間可能受到輕微污染，但相對清潔；貨運區的室外堆場及特種倉庫可能有點源或面源污染，對雨水水質帶來較大的沖擊負荷[6]。由于這3個區域結構相近，有大量人員出入，因此統稱為公共區。公共區的LID建設單元可分為公共區道路、綠地、建筑及廣場3個部分。

機場公共區道路中，人行道和非機動車道應采用新型透水鋪裝，在保證其抗壓抗拉強度的同時，增加路面的透水透氣性，削減峰值流量，回補地下水。在人行道的綠化帶、分車帶和紅線以外的綠地上安裝生態滯留設施，使道路徑流首先流向生態滯留設施，進水口處應根據現場實際情況設置；同時，雨水溢流設施應安裝在生態滯留設施中，多余的徑流溢出到市政雨水收集系統中。

機場公共區綠地建設首先應滿足《公園設計規范》的要求，為游客提供休息的場所，綜合考慮LID設施要求，在綠地內建設植草溝、新型透水鋪裝和雨水花園等LID設施，在吸收自身及周邊的雨水、降低徑流外排量的同時，營造機場景觀。

機場公共區建筑及廣場的LID設施的建設應與綠地建設同步進行，兩者相輔相成，以達到雨水徑流控制的目的和要求。適用于公共區建筑的LID設施有綠色屋頂、新型透水鋪裝、雨水花園、植草溝和凈化滲透檢查井等。公共區建筑物的屋頂應鋪設綠色屋頂，廣場地區應適用新型透水鋪裝，雨水溝所在位置設置植草溝，并在工作區額外設置凈化滲透檢查井，凈化滲透雨水，延長徑流持續時間。公共區LID主要技術路線，如圖4所示。

圖4 公共區LID主要技術路線

5 結論

在我國城市發展的過程中，城市洪澇問題以及雨水污染問題隨之變得越來越嚴重，因此給人們帶來的經濟損失和社會影響也日益嚴重。而機場作為大型公共基礎設施和城市中的高強度開發地區，其洪澇和水污染問題能否解決，不僅關乎著機場運行的安全，還影響到整個城市雨水循環系統。本文以天津濱海機場為研究區域，結合LID理念，探索了LID設施在機場各個區域中的詳細應用。除此之外，筆者還提出了相關雨水利用方法，可以一定程度上節約機場用水，緩解我國水資源短缺的問題。由于我國對于機場LID的研究尚少，本文為更好地實現機場的可持續發展提供了方法，同時未來相似的高強度開發地區的LID設施的設置也可以從本文中得到啟發。