低影响开发研究及应用成果初探

王伟

摘要：指出了随着中国海绵城市建设的推进，城市低影响开发（LID）的重要性逐渐凸显。主要阐述了低影响开发理念的具体含义与主要工程措施，提出了通过法规的完善，示范工程的开展，激励政策的诱导和专项研究的不断深入，以不断推进LID在我国雨洪管理工程上的应用，并揭示了低影响开发理念的运用与发展。

關键词：海绵城市;低影响开发;示范工程;雨洪管理

中图分类号：TV213

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）10-0193-04

1引言

低影响开发（LID，Low Impact Development）于20世纪90年代在美国马里兰州提出并迅速推广。该其旨在通过降低城市不透水面积盲目增长，降低快速城市化带来的水文水质影响，并作为一种低成本的雨水管理方式应用在大部分新建和改造项目。之前研究论证了从大流域到微尺度上使用LID所能带来的社会、生态及经济上的有利影响，至今20多年过去，关于LID是否能有效解决城市内涝、河流综合症等实际问题依旧多有争论，LID的原理、实际应用效果与未来发展存在分歧。现阶段我国大力推进海绵城市的建设步伐，如何更好地理解及应用LID受到广泛关注。本研究对近年相关的研究发展进行综述，探讨了LID的理念，实际应用效果及发展方向。

2低影响开发（LID）与其它雨水管理理念

现代城市开发过程中大量硬性不透水区域的增加，增量雨水径流从道路、屋顶等不透水区域流出，收集到雨水排水系统中直接外排，减少了地下水补给，地表径流增加则会使洪水增加，河道形态改变，导致河流生态系统遭破坏等一系列城市河流综合症产生。另一方面由于雨水径流引起的城市内涝问题，严重影响到了我国大部分城市的健康运行。快速城市化进程所造成的不良生态反应引发反思，诸如水敏感城市，可持续排水系统，低影响开发等概念被提出，旨在寻求更好的城市建设改造方法降低城市化对自然生态的影响。

国外在雨水利用方面研究起步较早，有诸多实践研究。美国的最佳管理措施（Best Management Practices，BMPs），主要强调通过工程类措施，如修建沉淀过滤池、人工净化湿地、储水池等系统性构建的雨水收集、利用和排放系统，强化污染物的控制并落实于末端治理，同时设有配套的政策法规和污染源控制等非工程类管理措施。英国推行的可持续排水系统（SustainableDischarge System，SuDS）理念，旨在通过对排水系统进行系列技术改造，实现可持续发展。措施主要包括①构建多样化的排水渠道，减轻城市内涝问题;②排水设施前端设过滤，减少污染物排入河道带来的污染;③尽可能利用雨水资源，如用于浇灌和冲厕等。澳大利亚提倡的水敏感城市设计（Water Sensitive Urban Drainage，WSUD），强调将城市规划设计与城市水系统结合，统筹规划管理，使水资源得到高效利用。与自然水循环紧密结合构建出良好的城市水循环，该理念适合新城市的建设管理。

LID理念与WSUD相似，但更注重保留或回归自然的开发方式，既可用于新城区建设，又可用于旧城区改造。强调城镇开发应减小对环境的改变冲击，尽量接近自然的水文循环，对于已开发区域，可通过改建设计达到降低生态影响，模拟自然环境的目的。LID核心理念为源头控制，注重通过宏观的规划和微观的设计，实现雨水的原位收集，自然净化和就近利用，有显著的生态效应和社会经济优势，是我国海绵城市建设关键手段之一。

3LID的实施措施及效果

低影响开发的具体措施可分为工程结构和非工程措施。工程类措施如设置植被缓冲带，砂滤器以及雨水收集装置等，非结构性规划包括尽量减少场地破坏，降低不透水铺装使用，改进道路路沿和集水边沟，充分利用原生态植被。考虑低影响开发措施有效性时，主要从削减雨水径流量，污染物削减两个大方面进行考量。LID主要措施包括雨水花园、绿色屋顶、透水铺装和植被浅沟四类（图1）。

3.1雨水花园

雨水花园在多种土壤介质上种植原生及多年生植物的下凹式绿地。既可作为居住景观，又可用于商业设施。研究表明：雨水花园对地表径流的削减能力取决于降雨强度，80%～90%的小降雨事件，进入雨水花园的雨水通过下渗和蒸发被全部截留。其中，50%～70%会入渗和蒸发，20%～50%则通过渗出和蒸散逸出。通过雨水花园中植物和微生物的作用，有效去除地表径流所携带的SS、N、P以及金属离子等污染物具有，具体的参见表1。实际工程中，为避免雨水浸泡地基，雨水花园需与建筑物隔开一定距离。

3.2绿色屋顶

绿色屋顶，在建筑屋顶上可利用空间铺设防水膜，其上种植适宜的本土植物以补偿建筑物所占用的绿地。绿色屋顶具有滞蓄降雨，推迟径流峰值出现时间，过滤空气中的灰尘，提高建筑物整体居住环境的作用，根据屋顶表面植被厚度的不同搭配种植不同种植物。绿色屋顶考虑到构筑物负荷，其蓄水层规模和深度有限，雨水滞留效果随降雨强度增加而降低，一旦绿色屋顶蓄水饱和，多余的雨水溢出，故效果低于雨水花园。其优势在于无需占用新的地面空间，附着于现有构筑物，覆盖率可高于雨水花园。除了雨水滞蓄，绿色屋顶对建筑还有“保温”作用。

取决于工程规模和应对的降雨强度，绿色屋顶对雨水径流的截留率在20%～100%之间。而多项表明，绿色屋顶对于氮磷等污染物的没有去除，甚至浸出液中氮磷浓度会有所增加，这是因为氮磷是植物培养过程中所需要的营养元素，氮磷的释放会导致流经的雨水中相应浓度升高。

3.3透水铺装

铺设新型透水材料，或者以传统材料保留缝隙的方式铺设所形成的透水型路面，能减缓地表雨水径流，增加雨水下渗。透水铺装与绿化结合可形成半绿化路面，有利于动植物和微生物的生存。透水铺装下垫层土壤中有丰富的毛细水，可蒸发吸热，进而缓解城市热岛效应。常用的透水路面材料包括多孔混凝土、透水沥青、透水砖。

通过场地实验研究表明，将停车场地面改造为透水铺装，测其地表径流截留率和径流污染去除率，其对雨水的截留率在50%～93%之间，对于半绿化铺装，透过的雨水中磷含量会有明显增高，对金属离子，有一定的吸附去除效果。具体数据见表l。

透水铺装实际应用中的最大问题是沉积物堵塞，对于小强度降雨，透水铺装有很好的滞留效果，并保持良好的透水率，而对于较大强度的降雨，多孔路面会很快被雨水冲刷下的沉积物堵塞导致透水率降低。实际工程应用必须考虑透水率的衰减，并采取定期高压清洗等养护措施。

3.4植被浅沟

浅层开放沟渠，设有平缓边坡上覆盖多孔材料并种植有耐淹植被，相比于传统明沟，植被浅沟改变了硬质渠道的建设方式，采用可渗水结构，集下渗、滞留、蓄存、排放多种技术手段，能够削减暴雨洪峰流量，涵养地下水。

研究表明生态明渠对悬浮物，总氮，总磷都有很好的去除截留效果，对金属离子也有较强去除，能通过吸附沉淀作用，被植物截留富集。部分场地实验数据见表1。

应将规划要求与现场实际情况相结合，因地制宜地制定LID方案并进行建设。LID措施适用于以下场地：①一定规模汇水面积，如停车场，屋顶等;②稳定的生活杂用水需求;③适合LID改造的空间，如屋顶排除设备占有空间外用于改造;④雨水水质收集较高经济性;⑤雨水下渗不会对构筑物造成不利影响。

4LID于中國雨水管理工程的应用

我国一些北方缺水城市很早就将雨水利用理念植入城市总体规划中。2001年，为保障首都和周边地区社会经济共同发展，北京发布的《21世纪初期首都水资源可持续利用规划》中，就提出将雨水利用结合城市建设、绿化和生态建设，但重点仍在雨水回用等末端治理。2012年我国开始提出建设海绵城市（国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建），相应出台了《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》，要求每个城市开展海绵城市专项规划，并先后选定30个海绵城市建设试点城市，以总结经验然后全国推进海绵城市建设。如何更好地推动我国LID工程建设，建议从以下几个方面关注。

4.1设立指导性和可操作性强的政策法规

EPA制定了系统性的法律、法规和政策来促进BMPs的实施，各州、郡通过立法对径流污染负荷及峰值流量、峰值流速等经行了严格限定。比如俄勒冈和波特兰州规定最高限设置渗透设施，华盛顿规定全力推广BMP设施来降低峰值流量，伊利诺斯和芝加哥州制定了不透水性路面要减少15%的要求。

城市LID规划的落地性和滞后性是制约城市低影响开发普及的重要因素。为了推动LID工程的建设，必须抓紧完善法律法规和配套政策，制定相应的使用规范和技术规程。2016年3月，住建部发布《住房城乡建设部关于印发海绵城市专项规划编制暂行规定的通知》要求，设市城市需完成海绵城市专项规划。因此全国范围内，海绵城市专项规划建设工作正在全面展开，随着规划的完成及进一步落实将有力地推动LID项目的落实。2014年住建部颁布《住房城乡建设部关于印发海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）的通知》，从国家层面颁布了相应的技术指导，明确了LID建设的技术框架。

4.2示范性工程的开展

随着海绵城市建设的推进，我国逐步推进LID示范工程。以深圳市为例：2011年10月，光明新区被住建部确定为全国首个低冲击开发（同LID）雨水综合利用示范区。2016年4月，以光明凤凰城为试点区域，深圳市成功入选第二批“国家海绵城市建设试点城市”。2017年7月，深圳首个海绵城市建设PPP项目落户光明新区。截至2017年8月，光明群众体育中心、光明集团保障房、公园路、三十八号路、新城公园低影响开发雨水综合利用示范工程、鹅颈水综合整治工程样板段等6项已经完工，涵盖海绵型建筑与小区2项、海绵型市政道路2项、海绵型公园绿地1项、水系整治与生态修复1项。这些示范工程的建立，为后续的工作探明道路，引导LID工程全市域推广。

4.3严格审查，形成良性激励政策

美国华盛顿州设立了绿色屋顶专项基金，鼓励推广绿色屋顶，一平方英尺新建或改造的绿色屋顶获得补贴5美元;日本等地对已经采用雨水综合利用措施的建设项目，根据雨水贮留设施的种类、大小给予不同比例的补助;德国柏林，每年降水量会达到580mm，出于环保和经济目的，政府倡导合理利用雨水，实施了“雨水费”制度。这项制度规定，直接向下水道排放雨水必须按房屋的不渗水面积，交纳专项的费用。但是采取雨水利用设施的用户就可获得减免和优惠德国法律不但规定了降水径流必须经处理达标排放，还规定新建或改建开发区必须考虑雨水利用，且规定考虑了雨水利用，可减免雨水排放费。

可见，国外政策的推行也离不开政府严控的法律法规，强制性地实施和相关奖励政策的鼓励与诱导。经济效益往往是支持一个工程能否持续发展下去的重要着力点，通过给予鼓励补贴的方式，可以鼓励已建项目增建或改建雨水综合利用设施。执行时，需要合理地制定补贴政策，不同情况区别对待，采取本土化的特色政策，引导业主单位尽可能地选择既满足自身建设要求又符合上位规划整体目标的LID方式与规模。考虑到我国没有雨水处理费等费用，水处理行业目前收益微薄。可对一些地区采取增收雨水处理费等措施，同时加大对设立了合格雨水回收利用设备的部门的奖励，甚至在扣除雨水处理费后仍有富余，以这样的措施去激励单位和个人自发地依法律法规建设雨水综合利用设施。目前，仅深圳市于2018年2月底推出《关于市财政支持海绵城市建设实施方案（试行）》，决定制订出台财政支持海绵城市建设的奖励激励方案。深圳作为全国第一批海绵试点城市，已经在着力推进海绵激励政策，以提高深圳海绵城市建设标准和质量。

4.4重视相关研究工作

城市雨洪管理并不是简单地排与疏的问题，以往人们的考虑重点，往往一旦出现内涝问题，就认为是排水系统设计的雨水重现期偏低，雨水管径设计过小而导致的。于是十几年间城市地下的管道一遍又一遍地被挖出，更新，仍出现内涝，再挖出，更新更大的管径，城市的道路像拉链般被反复开启关闭，同时城市内涝问题并没有根本性解除。其实，城市雨洪管理是一个多学科相关的综合性和系统性工程。关于如何更好地开展我国的雨洪管理工作，需要在现代的科学理念及大量科研应用成果支撑基础上，进行科学的宏观规划，同时加强微观层面精细的设计。