■ 朱 釗 Zhu Zhao

快速城市化很大程度上是以人工取水、用水、排水等社會(huì)水循環(huán)取代自然水循環(huán)，以此帶來的水環(huán)境負(fù)向滯緩效應(yīng)，表現(xiàn)在硬化下墊面阻礙了水的自然下滲，并壓縮了水的產(chǎn)匯流空間，單一排水與防洪工程改變了水文時(shí)空過程的強(qiáng)度、容量及水質(zhì)，在一定地域范圍內(nèi)超出了自然調(diào)節(jié)能力，使水資源供需矛盾、水質(zhì)污染、暴雨內(nèi)澇及洪災(zāi)等一系列城市水問題凸顯[1][2]。住區(qū)建設(shè)量在城市化帶來的巨大城市建設(shè)量中所占近半，不僅是城市雨水排放的起端，也關(guān)乎城市雨水控制利用工程的成效，然而現(xiàn)今住區(qū)雨水管理模式仍以管道、側(cè)石和排水溝等“灰色”基礎(chǔ)設(shè)施組織徑流為主，末端高昂的雨水收集工程措施也缺乏彈性應(yīng)對(duì)暴雨事件及過量荷載能力[3][4]。在建設(shè)海綿城市的時(shí)代背景下，低影響開發(fā)（Low Impact Development, LID）雨洪管理理念日益得到推廣，強(qiáng)調(diào)以“慢排緩釋”和“源頭分散”為核心設(shè)計(jì)理念，優(yōu)先利用植草溝、雨水花園、低勢(shì)綠地等“綠色”措施組織徑流排放，減少雨水工程性排放設(shè)施[5]。住區(qū)因其匯水涵蓋大且建筑集中，利于低影響開發(fā)雨洪管理體系規(guī)劃與改造，但現(xiàn)今仍然缺乏相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法，導(dǎo)致住區(qū)雨水管理實(shí)施難度大、成效低，因此，住區(qū)低影響開發(fā)雨水管理措施構(gòu)建值得深入探討。

1 住區(qū)雨水管理技術(shù)體系及衡量系數(shù)

《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》、《民用建筑節(jié)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》等多部國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)就住區(qū)雨水控制利用方面作出了相應(yīng)的規(guī)范支撐。在《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》指引下，住區(qū)低影響開發(fā)雨水管理體系不僅對(duì)城市排水防澇系統(tǒng)作了有效補(bǔ)充，對(duì)維持場(chǎng)地開發(fā)前的水文情勢(shì)（徑流量、徑流頻率與匯流時(shí)間、峰值徑流量、水質(zhì)等）也尤為重要，促使雨水管理技術(shù)體系目標(biāo)由“末端調(diào)節(jié)”漸趨向“源頭滯蓄”轉(zhuǎn)變，其目的在于攔截利用住區(qū)硬化覆蓋產(chǎn)生的地表雨水徑流增量，吸收暴雨前期的大部分雨水量直至飽和，再將溢流雨水排入城市市政管網(wǎng)，以減緩城市徑流量及峰值流量，對(duì)城市低影響開發(fā)雨水體系構(gòu)建起到了正向推動(dòng)功效[6]。徑流系數(shù)是場(chǎng)地匯水面積地表徑流量（mm）與降雨量（mm）的比值，是反映雨水管理水平的綜合指標(biāo)，可根據(jù)住區(qū)不同覆蓋情況，由單一下墊面的徑流系數(shù)按面積加權(quán)計(jì)算，如下式[7]：

式中，ψ是場(chǎng)地綜合徑流系數(shù)，ψi是單一下墊面的徑流數(shù)值(表1，參照GB 50014—2006《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》)，F(xiàn)i是各下墊面覆蓋占住區(qū)規(guī)模的比例，F(xiàn)1指景觀水體，F(xiàn)2指綠地，F(xiàn)3指滲透覆蓋，F(xiàn)4指硬質(zhì)鋪裝，F(xiàn)5指普通屋面，F(xiàn)6指綠化屋面。

可見徑流系數(shù)的影響因子包括雨水下滲措施（綠地、屋頂綠化、滲透鋪裝等）、具備調(diào)蓄排水功能的景觀水體等，因此作為城市雨水體系的子系統(tǒng)，住區(qū)雨水管理體系通?？蓺w納為雨水存儲(chǔ)、滲透、調(diào)蓄以及處理（截污棄流、凈化）4個(gè)環(huán)節(jié)，針對(duì)住區(qū)不同的作用對(duì)象與使用功能，分別有不同的工程技術(shù)設(shè)施以及LID雨水管理措施(圖1)[7][8]，就解決雨洪問題而言，LID措施通常被理解為水文學(xué)及給排水專業(yè)對(duì)降雨、產(chǎn)匯流、土壤下滲以及排水豎向設(shè)計(jì)等方面分析綜合而來的雨洪管理技術(shù)措施，作為綠色基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)揮削減暴雨徑流、處理徑流面源污染等環(huán)境功效。

2 住區(qū)LID措施優(yōu)選

表1 各類下墊面的雨量徑流系數(shù)

2.1 LID措施適建性評(píng)價(jià)

圖1 住區(qū)雨水管理技術(shù)體系

LID措施的適建性主要提取了土壤、地形、地下水位（建造深度）、距離建筑地基距離以及占地面積幾方面因子進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)（表2）。由土壤滲透率及土壤類型可直接反映出土壤滲透性能（滲透系數(shù)，常用m/s計(jì)），并以此推斷土壤層下滲、過濾功能對(duì)降雨徑流的遲滯與污染物控制能力[9]，依據(jù)措施對(duì)土壤的要求選擇相應(yīng)的建造區(qū)域。坡度決定了降雨徑流的流速及滲漏量，一般來說溝類措施（如入滲溝、植草淺溝）優(yōu)先設(shè)置于有坡度地勢(shì)以減少場(chǎng)地找平工程，池類措施（如砂濾池、延時(shí)滯留塘）則適宜平地以保證功效發(fā)揮[10]。地下水位過高顯然會(huì)阻止徑流下滲過程，那么以過濾、滲透、滯留功能為主的措施（如濕塘、雨水花園）需注意適宜的建造深度，并且避開高地下水位區(qū)以免在影響措施性能的同時(shí)產(chǎn)生地下水污染狀況[11]。LID措施吸收徑流量使得土壤直至飽和狀態(tài)，這樣土壤隱存的坍塌、滑坡等危險(xiǎn)極易威脅到附近建筑物、構(gòu)筑物、地基（地下室）及其他地面設(shè)施的安全，因此保持一定距離是必要的考慮因素。除此以外，隨著城市土地成本的不斷攀升，住區(qū)用地資源寶貴，開發(fā)商也不愿花費(fèi)較高土地成本建造占地面積較大的LID措施。因此，住區(qū)適宜選擇一些占地面積較小的措施，部分占地較大的（如濕塘洼地、雨水花園）可結(jié)合住區(qū)內(nèi)的景觀設(shè)施（水體、綠地等）建造。

2.2 LID措施效益-成本比對(duì)

除LID措施適建性因子決定外，其環(huán)境-經(jīng)濟(jì)效益以及生命周期內(nèi)成本投入是實(shí)施的重要影響因素，根據(jù)不同的生態(tài)功效目標(biāo)，結(jié)合成本預(yù)算選取針對(duì)性的LID措施往往起到事半功倍之效（表3）。LID雨水體系結(jié)合場(chǎng)地生態(tài)要素設(shè)置集雨綠地、生態(tài)滲透池等相互連通的系統(tǒng)來取代構(gòu)筑的排水溝與管道，通過雨水收集系統(tǒng)削減徑流峰值流量，雨水滲透與調(diào)蓄系統(tǒng)減少?gòu)搅髁坎⒔档蛷搅魉俣?，并延緩徑流峰值時(shí)間，雨水處理系統(tǒng)控制徑流污染物擴(kuò)散，凈化徑流，并借助滲透及收集系統(tǒng)補(bǔ)充土壤水分和地下水，以分散的、小規(guī)模的源頭對(duì)雨水與集中徑流進(jìn)行收集儲(chǔ)存、滯留滲透，把暴雨排水控制和雨水收集結(jié)合，實(shí)現(xiàn)水的分散就地處理和涵蓄凈化，減少環(huán)境負(fù)荷與雨洪管理的建設(shè)成本投入（洪泛成本、合流制溢流控制成本、過濾技術(shù)成本等）[6]。在提供環(huán)境效益的同時(shí)，LID措施本身的成本投入需要考慮到的是初期的建造成本、使用中運(yùn)營(yíng)維護(hù)、管理成本以及使用周期，初期建造成本取決于場(chǎng)地條件、匯水涵蓋大小、降雨量及人工實(shí)施費(fèi)用，后建設(shè)行為中的運(yùn)營(yíng)維護(hù)與管理成本（如人工、材料、設(shè)備維護(hù)、構(gòu)筑物維護(hù)、控制措施、沉積物清理費(fèi)用等）是確保LID措施的實(shí)施成效關(guān)鍵[12]。但目前國(guó)內(nèi)關(guān)于LID措施成本數(shù)據(jù)積累相當(dāng)有限，并且其與土地使用狀況、氣候降雨分區(qū)、當(dāng)?shù)厝肆Σ牧腺M(fèi)用等多方面因素息息相關(guān)（如雨水花園在暴雨地區(qū)修建需額外承擔(dān)地下排水管道及鋪設(shè)成本），因此LID措施實(shí)施還需因地制宜、比選擇優(yōu)。

表2 部分典型LID措施的適建性分析

3 住區(qū)LID雨水體系設(shè)計(jì)

3.1 新舊住區(qū)雨水控制目標(biāo)及設(shè)計(jì)

經(jīng)驗(yàn)表明場(chǎng)地開發(fā)帶來的產(chǎn)匯流時(shí)間、徑流峰值流量及污染物總量等水文情勢(shì)的異化均與徑流體積增加相關(guān)，且LID措施的設(shè)計(jì)規(guī)模也便于用體積表達(dá)，因此美國(guó)已采用徑流體積控制實(shí)現(xiàn)雨水管理目標(biāo)，并通過地形、植被、土壤下滲特性等量化數(shù)據(jù)獲得，這些信息的獲取需借助水文模型（SWMM等）模擬計(jì)算[13][14]。

表3 部分典型LID措施的效益-成本清單（成本僅供參考）

已建住區(qū)多位于中心城區(qū)，建筑密度高、硬化覆蓋大、地下市政管線等設(shè)施錯(cuò)綜復(fù)雜，管理權(quán)屬等問題也難以協(xié)調(diào)，LID設(shè)計(jì)目標(biāo)可適當(dāng)降低，但年徑流總量控制率應(yīng)不低于50%，且排入已建雨水管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)雨水量（峰值流量）不能超出下游已建雨水管網(wǎng)排水能力[14]，在建造LID體系過程中也應(yīng)盡量減少工程投入，宜采用地上分散雨水集蓄利用系統(tǒng)（雨水花園、集水裝置等），步行路面可更換為透水性鋪裝，并沿道路鋪設(shè)雨水滲透暗渠增加徑流滲透機(jī)會(huì)，同時(shí)利用綠地對(duì)道路污染徑流截污處理后下滲，建筑周邊可增設(shè)花草溢流池（滲透能力大、吸附凈化力強(qiáng)的土壤填埋）接納屋面雨水的初期棄流，溢流徑流匯入地下人工滲透措施，最后排入市政排水管網(wǎng)（圖2）[8]。

新建住區(qū)可利用植被、綠地、地形等因素對(duì)年均降雨總量85%～90%的下滲率，并考慮到經(jīng)濟(jì)效益以及水文情勢(shì)的維持，其年徑流總量控制率宜為85%，且不降低市政排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)[13]，無景觀水體設(shè)計(jì)的住區(qū)則可依據(jù)LID措施的適建性以及效益-成本比選，結(jié)合場(chǎng)地生態(tài)要素設(shè)計(jì)雨水管理體系，并與市政排水管網(wǎng)銜接，當(dāng)住區(qū)規(guī)劃有水景時(shí)，則可優(yōu)先考慮結(jié)合景觀水體及其補(bǔ)水來設(shè)計(jì)LID雨水管理體系（圖3）。

3.2 LID措施的景觀設(shè)計(jì)范式

圖2 已建住區(qū)LID雨水管理措施改造

圖3 新建住區(qū)LID雨水管理措施利用

LID措施除雨水控制利用作用外，在住區(qū)景觀設(shè)計(jì)下亦可與各類場(chǎng)地綠色要素結(jié)合，形成因地制宜、獨(dú)具觀賞價(jià)值的景觀要素，成為住區(qū)景觀系統(tǒng)的有機(jī)組成部分[9]。在住區(qū)層面可用于景觀設(shè)計(jì)的LID措施主要?dú)w納兩個(gè)層級(jí)：建筑空間層級(jí)可利用屋頂綠化、花草溢流槽等對(duì)雨水進(jìn)行收集儲(chǔ)存與再利用（沖廁、澆灌、洗車等），同時(shí)滿足景觀審美；開放空間層級(jí)可利用雨水花園、植草溝、滯留塘等構(gòu)建的植被、水體對(duì)雨水進(jìn)行滲透、滯留與處理，同時(shí)美化空間環(huán)境[15]。雨水花園在景觀設(shè)計(jì)中應(yīng)用較為廣泛，根據(jù)調(diào)蓄設(shè)計(jì)要求（一般調(diào)蓄1～2年一遇24h暴雨情況），在建筑空間、道路及住區(qū)公共空間，結(jié)合置石、旱溪、木平臺(tái)及植物景觀等，利用植被、土壤及礫石對(duì)雨水的遲滯、儲(chǔ)存、凈化功能，消納處理住區(qū)硬化覆蓋產(chǎn)生的徑流增量，形成住區(qū)內(nèi)分散的LID景觀化雨水管理措施[16]。植草溝系統(tǒng)（植草皮淺溝利用喜濕性草皮，鋪卵石淺溝利用卵石、碎石）因?qū)嵤┖?jiǎn)易且造型美觀，也漸趨得到推廣，其通常布置在住區(qū)開放空間匯水線上承載雨水徑流的滯蓄與滲流功效[17]。LID措施的具體景觀化設(shè)計(jì)要點(diǎn)可見表4[17-19]，這些設(shè)計(jì)手段與常規(guī)住區(qū)規(guī)劃相比，既能強(qiáng)化生態(tài)功能又可凸顯景觀效果（圖4）。

4 結(jié)語(yǔ)

目前國(guó)內(nèi)住區(qū)建設(shè)量龐大，住區(qū)可收集利用的雨水量多且水質(zhì)好，建筑相對(duì)集中緊湊，開放空間功能分明，便于雨水體系的設(shè)計(jì)實(shí)施與管理，是當(dāng)前推動(dòng)海綿城市建設(shè)的重點(diǎn)。文章提出根據(jù)LID措施的適建性及效益成本分析，因地制宜、比選擇優(yōu)，依據(jù)低影響開發(fā)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，針對(duì)新舊住區(qū)提出了不同的雨水體系構(gòu)建思路，并結(jié)合LID景觀化措施豐富住區(qū)景觀系統(tǒng)。住區(qū)低影響開發(fā)雨水體系是貫穿規(guī)劃設(shè)計(jì)、實(shí)施技術(shù)乃至后期運(yùn)營(yíng)管理的全過程，由于現(xiàn)今住區(qū)雨水管理體系尚未真正納入住區(qū)規(guī)劃中，規(guī)劃設(shè)計(jì)人員的水文生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)尚且薄弱，需要多專業(yè)、多管理方、多參與者的協(xié)同努力方能推動(dòng)住區(qū)低影響開發(fā)建設(shè)。

表4 部分典型LID措施的景觀化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

圖4 住區(qū)開放/建筑空間的LID景觀化措施設(shè)計(jì)對(duì)比

[4] G r i m m,N ．B ．,F a e t h,S ．H ．,Golubiewsk,iN．E．,et al． Glo bal Change and the Ecol ogy of Cities [J]． S cience,2008(319)：756-760．

參考文獻(xiàn)：

[1]車伍,閆攀,趙楊,等．國(guó)際現(xiàn)代雨洪管理體系的發(fā)展及剖析[J]．中國(guó)給水排 ,2014,30(18)：45-51．

[2]劉海龍．景觀水文：一個(gè)整合、創(chuàng)新的水設(shè)計(jì)方向 [J]．中國(guó)園林,2014(1)：6．

[3]張偉,車伍,王建龍,等．利用綠色基礎(chǔ)設(shè)施控制城市雨水徑流[J]．中國(guó)給水排水 ,2011,27(4)： 22-27．

[5]仇保興．海綿城市(LID)的內(nèi)涵、途徑與展望 [J]．給水排水 ,2015,41(3)：1-7．

[6]李強(qiáng)．低影響開發(fā)理論與方法述評(píng)[J]．城市發(fā)展研究 ,2013(6)：30-35．

[7]李坤．低碳生態(tài)城區(qū)雨水綜合管理指標(biāo)分析 [J]．綠色建筑 ,2014(2)：17-20．

[8]李海燕,車伍,董蕾．北京城市住區(qū)雨水利用適用技術(shù)選擇[J]．建筑科學(xué) ,2009,25(12)：7-11．

[9]劉海龍,張丹明,李金晨,等．景觀水文與歷史場(chǎng)所的融合——清華大學(xué)勝因院景觀環(huán)境改造設(shè)計(jì)[J],中國(guó)園林 ,2014(1)：7-12．

[10]邢忠,朱釗,喬欣．以保護(hù)基址水環(huán)境為導(dǎo)向的建筑簇群空間規(guī)劃方法研究[J]．西部人居環(huán)境學(xué)刊 ,2015,30(4)：29-36．

[11]王瓊珊,劉曉梅,趙東泉．低影響開發(fā)措施比選及適建區(qū)域分析[J]．中國(guó)給水排水 ,2014,30(3)：96-100．

[12]陳韜,李業(yè)偉等．典型城市雨水低影響開發(fā)(LID)措施的成本-效益分析[J],西南給排水 ,2014,2(36)：41-46．

[13]王文亮,李俊奇,車伍,等．城市低影響開發(fā)雨水控制利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究 [J]．中國(guó)給水排水 ,2014,30(24)：12-17．

[14]李小靜,李俊奇,王文亮．美國(guó)雨水管理標(biāo)準(zhǔn)剖析及其對(duì)我國(guó)的啟示[J]．給水排水 ,2014,40(6)：119-123．

[15]John R．Freeborn,David J．Sample,Laurie J．Fox．Residential Stormwater Methods For Decreasing Runoff and Increasing Stormwater Infiltration[J]． Journal of Green Building．2012,7(2)：15-30．

[16]胡愛兵,張書函,陳建剛．生物滯留池改善城市雨水徑流水質(zhì)的研究進(jìn)展[J]．環(huán)境污染與防治,2011,33(1)：74-77．

[17]Coffman, L．Low Impact Development creating a storm of controversy[J]．Water Resources Impact,2001(6)：7-9．

[18]Rocky Mountain Institute．Green Development：Integrating Ecology a nd Real Estate[M]．New York：John Wiley&Sons,1998：113．

[19]Thompson W J，Sorvig K．Sustainable Landscape Construction[M]．Washington D．C：Island Press, 2000：68．