低影响开发原理_应用和实例简介_胡爱兵

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1、1061 低影响开发原理、应用和实例简介1胡爱兵丁年任心欣摘要：作为实现低碳生态城市的重要手段，低影响开发模式在国内外正在得到广泛的关注和推广.本 文介绍了低影响开发的概念、技术和低影响开发模式在国内外的应用案例，提出国內推广低影响开发模式 的问题、挾战与对裟，并对国内低影响开发基础研究进行简要介绍，以期更好的推动国内低彩响开发模式 的研究、推广和应用.关键词：低彩响开发：雨水综合別用；实践城市洪涝及径流污染、雨水资源的流失、排水系统的老化落后、水环境恶化是我国快速 城市化过程中面临的重大问题和城市可持续发展的制约因素。如何解决好城市雨水控制利用 与城市基础设施建设、雨水排放与径流污染控制、径

2、流流量的削减和洪涝灾害防治以及城市 水环境保护与综合治理等方面的矛盾，降低城市雨水接放的社会与环境代价，优化基础设施 的建设与运行、探索绿色、科学的城市雨水处置方式及高效的雨水控制利用技术和管理体系 是我国今后面临的重大课题。国内外实践证明，低影响开发模式可有效缓解上述矛盾。低彫响开发模式以创新的理念,生态化的技术措施及良好的运行效果引领世界众多发达 国家的城市开发建设模式，得到广大从业者的一致认同和好评。近年來，我国也引入低影响 开发理念，并逐渐被广大城市管理部门和相关从业人员接受和认同。如今，低彩响开发模式 在我国已悄然成为各地城市开发建设活动中必须提及的模式，但由于我国在低影响开发领域

3、还未形成本土化的基础研究成果、标准规范、以及政策法规，多数技术设施与应用方法照搬 美国等发达国家，使得我国在低影响开发模式的应用实践方面存在诸多瓶颈，这种瓶颈体现 在技术、政策法规与管理维护等诸多方面。在国内，目前低影响开发模式在深圳、北京、上 海等城市的应用已初见端倪，如深圳市光明新区低影响开发示范区的创建等。但还需更多的 基础研究作为支撑，因此，我国在实践低影响开发理念的同时，还需加快低影响开发的相关 基础研究步伐，同时借鉴发达国家的经验，以更好的服务其在我国的推广应用。1低影响开发概念低影响开发(又称低冲击开发，Low Impact Development, LID)理念是上世纪九十年

4、代末由美国马里兰州的乔治王子郡和西北地区的西雅图市、波特兰市共同提岀的一种暴雨管1国家水专项：低影响开发雨水系统综合示范与评估(2010ZX07320-003)理技术。其基本原理是在人工系统的开发建设活动中，尽最大可能减少对自然生态系统的冲 击和破坏。对人类敏感而脆弱的水生态系统而言，低影响开发理念要求通过分散的、小规模 的源头控制设施来实现对降雨所产生的径流和污染的控制，使区域开发建设后尽量接近于开 发建设前的自然水文状态（见图1）。图1低影响开发模式示意图下图所示为低影响开发模式与传统排水模式在控制雨洪方面的差异3图2低影响开发模式控制雨洪示意图低影响开发模式的水文循环原理与传统的城市雨水

5、排水规划设计不同。传统的排水规划 以雨水的尽快排除为很本出发点；低影响开发模式则强调雨水的源头控制。城市降雨后，首 先屋顶储水、建筑储水、小区再储水，溢满出来再进入街道地下沟储水，然后再溢到城市排 水系统A叫低影响开发模式与传统的排水模式的对比见表U2图片引自余年宜讲稿可续都市规划与低影响开发的关系（2011.7）。2表1低影响开发模式与传统排水模式的对比项目传统雨洪排水模式低影响开发模式主要目标以雨水的尽快排除为根本出发点， 降低区域雨水径流的峰流流量源头控制雨水水量与水质，减轻洪 涝灾害，控制面源污染规划设计末端集中处置为主源头分散处置为主雨水处理方式直接排放或进入城市污水处理厂生态处理处

6、置为主应用效果排除多，入渗少，洪峰流量大，管 网负荷大，面源污染严重入渗多，排除少，可有效削减洪峰 和径流总量，控制面源污染生态效益补充地下水，创造微气候环境，减 轻城市热岛效应等管理维护较复杂简单升级改造复杂简单2国外低影响开发模式的理论发展与实践2. 1低影响开发理念的发展低彫响开发理念在国际上的发展大致分为以下几个阶段：> 20世纪80年代：美国乔治王子郡(PG. County)以雨水花园(Rain garden)为基 础提出LID设计理念。> 1999年：乔治王子郡编制出第一部综合性L1D设计技术标准。> 2000-2005年：LID设计理念快速得到了美国联邦政府、各

7、州政府及地方政府的 认可，各种LID技术设施获得了广泛的应用。> 20042010年：美国联邦环保局正式认可LID设计理念应用于暴雨管理和面源污 染控制设计。> 当前阶段：2009年美国联邦环保局开始推广“绿色基础设施"(Green Infrastniclure. G1)的理念。绿色基础设施是一个较新的理念，可以适用于城市市政设施建设的各个方面。 美国联邦环保局推广的绿色基础设施理念在水环境方面与低影响开发设计理念基本相同，其 目的只是要求将低影响开发的设计理念从市政按水方面扩展到市政基础建设的各个方面。2. 2低影响开发技术低影响开发技术措施主要包括保护性设计、渗透、径

8、流番存、过滤、生物滞留、低冲击 景观等，如图3所示叫3图3低影响开发技术 保护性设计。主要通过保护开放空间，减小地面径流量。例如在区域开发过程中通过 减少硬化路面的面积以减小径流量；通过渗滤消纳来自周围建筑环境汇集的径流：对湿地、 自然水岸、森林分布区、多孔土壤区进行有效保护等。 渗透。指通过各种工程构筑物或自然设施使雨水径流入渗的雨洪控制和利用模式。渗 透不但能减少地面径流量，而且可补充地下水，对于缓解地下水资源短缺和防止滨海区域海 水入侵具有重要意义。 径流蓄存。对于封闭性下垫面比较集中的地区，可通过径流畜存实现雨水回用或通过 渗滤处理用于灌溉。径流蒂存一方面可以削减洪峰流量，减少径流的侵

9、蚀；另一方面可用于 景观绿化、景观水体、多功能调蓄等。 生物滞留。发生暴雨时，仅仅通过渗透和贮存技术很难将地面径流全部就近消纳，此 时往往采用生物滞留设施将汇集的径流进行消纳。生物滞留主要通过降低径流流速、延长径 流汇集时间、延迟峰流量等生态化措施降低洪峰流呈。 过滤。过滤是将雨水通过滤料（如砂、沸石、粉煤灰等）或多孔介质（如土工布、微 孔材料等）来截留水中的颗粒物质，从而使雨水得到净化。 低冲击景观。进行景观设计时一般需选择适合当地气候和土壤的植物种类。通过生物 吸收去除雨水径流中的污染物、稳定本地土壤土质是低冲击景观的重要内容。2.3国外低影响开发案例分析以美国西雅图的High Point

10、社区为例，探讨L1D模式在美国的应用。美国西雅图High Point社区是成功运用LID模式以改善水环境的典范。High Point社区是一个容纳多收入阶层的混合式居住区，其LID设计包括对不透水便质地面的限制、对于 屋顶排水的要求、植被草沟、植生滞留槽和调蓄水池的设计等方面。设计者将雨水的自然排 水系统与人口密度较大的城市居住空间紧密结合，使该居住区在防洪排涝、面源污染控制、 雨水收集利用与虽观等方面得到了很好的平衡。重建之前的High Point社区重建之后的High Point社区图4 High Point社区重建前后对比图2. 3. 1概况High Point社区坐落于美国华感顿西雅图

11、市的Dclridgc区内，占地49hi】F。该区域是西 雅图市的最高点，雨季产生大量的雨水径流流向较低的街区，社区也因此特殊的地理位置而 得名。High Point社区毗邻朗费罗河流域，城市产生的污、废水和自然降雨不可避免的流入朗 费罗河中，对每年汹游来产卵的鮭鱼产生了不利影响。因此，如何使High Point社区在城市 发展的过程中避免对水环境造成不利影响成为设计者面临的一个挑战。图5 2007年12月3日百年一遇暴雨过后的西雅图市基于建立一个环境友好型的绿色社区和保护朗费罗河流域生态平衡的理想与原则，HighPoint社区的重建引入LID理念，多措施并举，使该区域成为LID模式的典范。2.

12、 3. 2 UD技术在High Point社区的应用High Point社区对LID技术的应用主要体现在以下几个方面：(1) 控制不透水硬质地面面积High Point社区的非机动车道、人行道、广场、停车场都使用了透水铺装地面。透水铺 装地面可有效削减雨水径流量，减轻市政排水系统的负担，同时能够净化雨水，补充地下水。High Point社区对雨水排放的控制以单栋住宅为核算单元，区域内每一个单元的建筑及 其附属环境进行独立的雨水量计算。屋面、硬质地面等增加雨水径流量范围的排水设计必须 满足美国排水公约和High Point社区管理委员会所制定的相关标准。如未达到标准，则需通 过更换透水铺装地面或

13、減少硬质地面两种方式来解决。在以上措施仍未达到雨水排放要求 时，通常利用雨水花园(rain gardens)来处理多余的雨水。(2) 屋顶排水系统改造High Point社区内的建筑密度较髙，屋血面积较大，屋顶雨水的综合利用对社区雨水径 流量的控制具有重要意义。设计者根据每家每户住宅场地的面积、条件和美学需求选择了多 种屋顶排水方式，能够将屋顶的雨水迅速收集并尽最大限度就近入渗消纳。与传统的屋顶排水方式不同，High Point社区屋顶的雨水通常直接引入建筑周围的雨水 花园进行入渗，即雨落管未接入市政排水管网，而是直接引入建筑周围的雨水花园。雨水花 园的设计根据场地类型、需消纳的雨水量等因素确

14、定。雨水花园通常设有溢流设施用以排除 超过设计标准的雨水。图6屋顶雨水直接经雨落管排入建筑周围雨水花园(3) 植被草沟(Ve&etiHed “vale)High Point社区的整个自然排水系统中有一个独特的由植被草沟构成的网络系统，该系 统沿道路布置，设置于道路一侧或两侧的绿化带上。植被草沟用以收集街道和屋顶的雨水, 并进行蓄存、入渗和过滤。雨水流经植被草沟时，经沉淀、过滤、吸附及生物降解等多重作6用，可去除其中的部分污染物。植被草沟采用孔口道牙收集道路雨水径流，道路一般坡向绿 化带，以便雨水能够迅速流入植被草沟。根据区域雨水径流量的大小，植被草沟的深度和宽 度可以变化。植被草沟中一

15、般设有溢流口，超渗雨水可通过溢流口排入市政排水管网或雨水调醤设施。图7低影响开发市政道路(植被草沟)(4) 植生滞留槽(Bioretention)除植被草沟，植生滞留槽也是构成High Point社区自然排水系统的一部分。植生滞留槽 一般设置于社区道路的绿化带上，即由植生滞留槽代替传统的道路绿化带，道路径流通过孔 口道牙流入植生滞留槽内入渗。植生滞留槽与植被草沟表面上类似，但内部结构不同。植生 滞留槽主要通过将雨水暂时储存在其内部空隙，而后慢慢渗入到周围土壌，以达到削减地表 雨水洪峰流量的目的，同时可净化雨水，改善雨水水质。图8低影响开发市政道路(植生滞留槽)3我国低影响开发模式的研究与实践国

16、内低影响开发模式的应用尚处于起步阶段。虽然雨水利用的概念在国内由来已久，但 真正意义上的低影响开发模式引入国内的时间不超过1()年。2()04年，深圳市在全国率先引 入低彩响开发理念。此后，低彫响开发模式在国内得到了广泛的关注。学术界和各相关政府 部门对此产生了浓厚的兴趣，这主要表现在低影响开发方面学术文章的发表日益增多和低影 响开发示范区的创建等宀。由于低影响开发模式引入我国的时间较晚，目前国内还没有较大规模的已创建完成的低 影响开发示范区。北京、深圳、上海、昆明、嘉兴等城市己开始着手低影响开发示范区与示 范项目的创建，其中，深圳市光明新区低影响开发雨水综合利用示范区被确定为国家低影响 开发

17、示范区。以下对我国低影响开发模式的实践与研究进行简要介绍。3. 1低影响开发模式的实践3.1.1、低彩响开发实践案例以深圳市光明新区为例，介绍低影响开发模式在我国的实践。8深圳市光明新区低影响开发示范区于2009年启动创建面枳达15()平方公里。目前 己建成的示范项目主要有光明门户区三十六号路与三十八号路低影响开发示范工程、牛山科 技公园低影响开发示范工程等；部分项目已完成施工图设计或在建。(1) 市政道路I氐影响开发示范项目光明门户区23条市政道路均按照低影响开发模式设计。已完成的三十六号路与三十八 号路，路面均采用透水沥青，厚约5cm,下面依次为砾石层与路基；绿化带采用下凹式植生 滞留槽(

18、见图9),雨水口设于绿化带内，雨水口高程高于绿地约$8cm：道路路牙采用孔 口道牙，下雨时，路面雨水很快经透水沥青入渗，经下层砾石层储存、汇集至道路一侧的边 沟，再流入下凹式植生滞留槽入渗，超渗雨水经雨水口流至市政雨水管道。路面雨水流入下凹式植生滞留槽后，首先进入一沉砂池，雨水径流中较大的颗粒物可沉 淀去除，然后漫流至两侧的植生滞留槽入渗。道路雨水渗排系统道路雨水渗排系统图9光明门户区三十六号路照片(2) 牛山科技公园低影响开发示范项目光明新区牛山科技公园按照低影响开发理念设计与建造。公园几乎没有使用雨水排水管道，公园沿路建设有植被草沟，路面雨水与绿地雨水径流经植被草沟收集、入渗与排放根 据公

19、园地形，某些区域汇流面积较大时，建造带有调蓄功能的植被草沟，雨季时将雨水暂时 储存，然后慢慢入渗。公园生态本底良好，雨水水质好。为最大限度的利用公园雨水资源，结合公园地形建造 五个地下詳水池，其中四个为300m 一个为25（）n?。雨季时收集雨水，旱季时用于公园绿化灌溉。植被草沟透水路面雨水调蒂、入渗设施带有调裕功能的植被草沟图1。牛山科技公园植被草沟照片3.1.2. 低影响开发基础研究低影响开发基础研究在国内才刚刚起步。虽然关于城市雨洪的某些领域，如雨水径流污 染特征、雨水的净化处理、雨水收集回用、降雨特征、雨水利用单项技术设施（如渗透地面、 人工湿地等）等已有大屋研究，但未形成符合低影响开

20、发要求的系统性研究成果。为快速提升我国低影响开发技术水平，修改国家相关规范，在“十二五”开局之年，国 家水体污染控制与治理科技重大专项设过课题低影响开发城市雨水系统研究与示范（课 题编号：2010ZX07320-003）开展低影响开发模式的基础研允与示范。该课题目前己正式启10 动，2015年结题。通过课题实践，促进城市雨水系统建设理念从快排为主到“渗、滞、番、 用、排”相结合的转变，为我国探索“自身可持续、成本可接受、形式可复制”的低影响开 发模式奠定基础。3. 2挑战与对策3.2.1、问题与挑战(1) 目前国内无已建成的低影响开发示范区作参考，相关从业人员对其应用仍心存疑 虑由于UD理念引

21、入国内的时间较晚，国内尚无城市区域性的低影响开发示范区。目前 在北京、深圳等城市已建成一批雨水综合利用示范项目，如北京的水文地质公司小区、双紫 园小区、天秀花园、水利基础总队雨洪利用示范项目等：深圳的南山商业文化中心、万科中 心、大运中心雨洪利用示范项目等。这些示范项目虽属雨洪利用项目，但规模均较小，属点 式示范项目，无法形成规模效益，与真正意义上的城市区域性低影响开发模式尚有一定差距。 为此，相关从业人员对其应用仍心存疑虑。(2) 国内相关标准规范不完善，低影响开发模式的推广缺乏技术指导国内还未颁布专门针对低影响开发的国家标准与规范。现行的相关雨水利用的规范与导 则要么是出于节约用水的目的，

22、要么是以建筑与小区雨水排水设计为主，与真正意义上的低 影响开发理念不完全相符。为便于低影响开发模式的推广与应用，尽快出台低影响开发相关 标准规范刻不容缓。(3) 配套政策不完善，低影响开发模式的推广缺乏政策依据国内尚未建立国家层面的低影响开发配套政策措施。部分城市，如北京、深圳、上海等 城市已着手建立地方政府层面的低影响开发配套政策措施。就城市雨水利用而言，目前我国城市雨水利用相关的政策包括国家层面和地方政府层面 两类。国家层面的相关法律和政策有中华人民共和国水法、中国生态住宅技术评估手册 及设计要点等；地方政府层面的法规政策，以深圳市为例，目前已出台深圳市节约用水 条例、深圳市建设项目用水节

23、水管理办法等.这些法规政策为城市雨水利用提供了保障 和支持，但仍存在诸多问题，如从激励的方向和内容来看大多仍局限在末端利用方面：从政 策类型方面看，多是政府管制和行政措施，尚未从市场激励等多方协同作用的角度建立起真 正的法规体系。因此有必要从内容、形式、广度、深度等更大范围内构建城市低影响开发的 法规政策体系，使城市水环境健康发展【。(4) 低彩响开发单项技术设施应用不成熟低影响开发基础性研究在国内几乎还是一片空白，目前国内还未形成一套完整的低影响 开发技术体系。国内低影响开发单项技术设施要么依托绿色建筑得以应用，如透水地面、绿II色屋顶等1415；要么照搬美国等发达国家，未针对中国国情进行本

24、土化改良。因此急需 开展低影响开发技术设施的研究与开发。(5) 传统的排水设计理念根深蒂固，低影响开发理念未得到广泛接受低影响开发模式与传统的城市雨水设计理念不同，在国内，传统的雨水排水设计理念根 深蒂固，加之国内缺乏低影响开发相关标准规范与政策法规，低影响开发理念彼国内广大从 业者普遍接受尚需时日。3.2.2、对策针对上述问题与挑战，可主要从以下四个方面来解决。(1) 充分借鉴国外经验，在现有研究的基础上加快低影响开发示范区的创建，努力在 全国建成数个具有代表性的低影响开发示范区。在此过程中，不断总结经验，修改、完善或 制订低影响开发相关标准规范。低影响开发相关标准规范的完善包括两个方面：一

25、是修改现行的相关标准规范，将低影 响开发的内容纳入其中；二是重新制定专门针对低影响开发的标准规范。例如深圳市已颁布 的雨水利用工程技术规范(SZDB/Z 49-2011)和在编规范深圳市低影响开发技术基础 规范(在编)均属低影响开发的专门规范。(2) 探索制订符合各地实际情况的低影响开发相关政策法规，为低影响开发模式的推 广应用提供政策依据和支持。具体来讲，需建立将低影响开发纳入建设项目规划、设计、审 核、后评估等环节审批程序的管理机制，使低影响开发模式的推广应用有法可依。(3) 加快低影响开发单项技术设施的研究与示范，产、学、研相结合，开发适合各地 气候特征的低影响开发单项技术设施。我国幅员

26、辽阔，南北气候差异很大，因此，各类低影 响开发技术设施不可一概而论，需根据各地实际特征，综合考虑气候、土壤地质、水文条件、 经济等因素，选择适合本地特征的低影响开发技术设施。(4) 加强低影响开发理念的宣传普及，使各层次相关从业人员接受低影响开发理念。4结论与讨论面对城市化带来的各种水问题，以美国为代表的发达国家自上个世纪70年代起便转变 排水观念，探索既保障环境、生态需耍，又满足城市发展需求的城市雨洪管理体系，提出了 暴雨最佳管理措施(BMPs)、低彩响开发模式等新理念与新思路。目前，低影响开发理念已 广泛应用于美国等发达国家。这些国家以法律法规为基础、多样化的技术手段为支撑、经济 手段为激

27、励，彼此有机结合，有力推动了低影响开发模式的实践。低影响开发理念近年来在我国也备受关注。但由于引入我国的时间较短，低影响开发模 式在我国的应用还很不成熟。国内外的经验告诉我们，光有技术不行，还必须进行综合示范 和实践，将技术与规划、建设、管理、政策等结合起来，形成低影响开发技术和管理体系， 从制度上、体制上保障低影响开发技术的应用与实施。为此，我国已出台或已着手建立低影响开发相关标准规范，并从国家层面开展低影响开 发领域的基础研究工作。展望未来，低影响开发模式必将成为我国建设低碳生态城市不可或 缺的重要手段。水作为低碳生态城市建设的重要我体，其处理处置方式必将影响低碳生态城 市的建设"

28、;与传统的雨洪集中收集、运输、处理处置方式不同，低影响开发模式要求雨水的 就地收集、处理和利用。这种模式有利于重构城市建设区域的自然水文循环，不但可以有效 控制洪峰与面源污染，而且可以使城市开发建设后尽量接近于开发建设前的自然水文状态， 以实现人、水和城市的和谐相处。参考文献|I| Coflinaii L S Low Impact Developmenl crediting a slonn of controveisyjJJ. Water Resources Impacts 2001, 3(6): 7-9.|2|中国城市科学研究会.中国低竣生态城市发展报告2011.北京：中国建筑工业出版社，2

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30、J给水排水，2010, 36(3): 123-127.7J胡爱兵，张书函，陈裟刚.生物滞留池改善城市雨水径流水质的研究进展JJ环境污染与防治， 2011, 33 :7477.8侖绍武，任心欣，胡爱兵深圳市光明新区雨洪利用目标及实施方法探讨几 城市規划学刊，2010, 7: 97-100|9|胡爱兵.城市生态规划实践之城市逝路雨洪利用模式探讨几2010中国城市规划学会年会论 文集,2010,童庆|10|任心欣，俞绍戎，胡爱兵等.深圳旧村低影响开发雨水综合利用規划指引及应用J城市规划 学刊，20107： 93-96111任心欣，胡爱兵低影响开发新型雨水管网規划设计初探以林海合作区雨水管网规划为例

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32、年6月9日出生于甘肃平凉，硕士研究生.专业市政工程, 研究方向为市政给水排水。现在深圳市威市规划设计研究院工作，主要从事低影响开发雨水 综合利用技术与管理研究。曾参与国家科技支撐计划项目：奥运场区雨洪资源利用技术集成 与示范、深圳市光明新区雨洪利用详细规划项目、现参与叶二五"水专项"低影响开发雨水 系统综合示范与评估(课题编号：2010ZX07320-003 ) © 1994-2013 China Acadcmic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 作者简介：胡爱兵男，出生于1984年6月 工学硕士研究生，工程师 深圳市城市规划设计研究院丁年男，生于1965年1月高级工程师.注册规划师深圳市城市规划设计研究院任心欣 女 1981年3月工学硕士研究生，高级工程师深圳市城市规划设计研究院15© 1994-2013 China Acadcmic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved,