陳少雄

（天津市市政工程設(shè)計研究院，天津市300051）

深圳市低沖擊開發(fā)模式實際應(yīng)用

陳少雄

（天津市市政工程設(shè)計研究院，天津市300051）

低沖擊開發(fā)是近些年由美國提出、用于城市雨水管理的技術(shù)，其提倡尊重自然、結(jié)合自然的核心理念愈來愈受到重視。城市建設(shè)的高速發(fā)展也不可避免地帶來了日益嚴(yán)峻的環(huán)境問題。人口壓力大、土地資源緊缺、水資源缺乏、水污染嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境保育形勢嚴(yán)峻，因此更需要借鑒和引入低沖擊開發(fā)雨污水模式，不斷優(yōu)化城市管理策略并將其理念拓展。

低沖擊開發(fā)；城市管理；應(yīng)用現(xiàn)狀；理念拓展

0 引言

低沖擊開發(fā)（又稱低影響開發(fā)，Low Impact Development，LID）理念，其基本原理是在人工系統(tǒng)的開發(fā)建設(shè)活動中，盡最大可能減少對自然生態(tài)系統(tǒng)的沖擊和破壞。這種開發(fā)模式是國外新興的城市規(guī)劃理念。推行低沖擊開發(fā)模式是城市規(guī)劃的重大變革，它是“綠色城市”、“生態(tài)城市”的有效實現(xiàn)手段。低沖擊理念的開發(fā)，將給城市水環(huán)境管理帶來重大啟示。

低沖擊理念可延伸到城市建設(shè)的各個方面，如減少城市對周邊環(huán)境的破壞，減少城市對自然資源的索取和消耗，減少城市三廢的排放，減少碳的排放等等。而建造設(shè)計中的南坪三期將低沖擊開發(fā)理念拓展至從路線整體規(guī)劃選擇、建設(shè)材料選擇，雨水防洪的綜合利用處理、施工工藝、后期養(yǎng)護等各個階段。

1 低沖擊開發(fā)模式的主要內(nèi)涵

1.1 低沖擊開發(fā)模式的核心理念

低沖擊開發(fā)是上世紀(jì)90年代美國馬里蘭州首先提出的概念，最初是作為雨水管理方法。其目標(biāo)是恢復(fù)和維持土地開發(fā)前的自然水文狀態(tài)。通過分散式的小規(guī)?？刂萍夹g(shù)對雨水源頭進行控制，綜合利用各種技術(shù)進行雨水的儲存、滲透、蒸發(fā)和滯留等來模仿自然水循環(huán)過程，以期解決傳統(tǒng)雨水管理方式所導(dǎo)致的各種城市環(huán)境問題。其核心理念主要有以下幾個方面。

1.1.1 恢復(fù)自然水文狀態(tài)

傳統(tǒng)的雨水管理方式是將雨水更快、更有效地排出，而低沖擊開發(fā)依靠多種技術(shù)手段恢復(fù)和保護自然水循環(huán)。通過應(yīng)用分散的微管理技術(shù)維持一定的滲水量、蓄水量，以及延長集水時間，模仿自然水循環(huán)的整個過程，減少對自然水文狀態(tài)的影響。

1.1.2 從雨水源頭進行控制

從雨水源頭進行控制，恢復(fù)自然水文循環(huán)的關(guān)鍵是減少雨水源頭附近的土地使用活動對水循環(huán)的影響。自然水循環(huán)過程如滯留、滲透、儲存，在城市未出現(xiàn)前存在于土地的各個角落。城市的大規(guī)模開發(fā)嚴(yán)重影響了自然水環(huán)境，試圖用“管道-終端”的雨水管理方式去控制和恢復(fù)這個過程幾乎是不可能的，因此應(yīng)該采用微管理技術(shù)和源頭控制策略。

1.1.3 利用非結(jié)構(gòu)性的微管理技術(shù)

傳統(tǒng)的雨水管理方式主張使用管道和大型水處理設(shè)施這種機械化的方法，而忽視了簡單的生態(tài)方法。事實上，一些看似簡單的技術(shù)手段能夠有效地保護自然水文狀態(tài)。低沖擊開發(fā)能減少鋼鐵和混凝土的使用。同時，低沖擊開發(fā)技術(shù)所采用的自然材料例如樹木，土壤和碎石使城市環(huán)境更加生態(tài)，也更美觀。

1.2 低沖擊開發(fā)模式的主要技術(shù)

1.2.1 滯留

傳統(tǒng)的排水系統(tǒng)將雨水快速地排出，導(dǎo)致雨水匯流時間減少，峰值流量升高。低沖擊開發(fā)模式所采用的技術(shù)，例如：滯留塘、植被緩沖帶、綠色屋頂?shù)?，利用綠色植被良好的攔截和蓄水能力暫時滯留雨水，使徑流總量減少，峰值流量降低。

1.2.2 滲透

高強度的城市開發(fā)導(dǎo)致城市不透水地面比例大幅增加，徑流系數(shù)增大，匯流時間減少，這是造成許多大城市頻遭內(nèi)澇困擾的重要原因（見圖1[1]）。低沖擊開發(fā)技術(shù)采用植被和可透水地磚或路面材料，增強地面的透水性。

圖1 土地開發(fā)前后徑流量對比曲線圖

1.2.3 過濾凈化和收集

通過植物和土壤的過濾、吸附、微生物降解等作用，清除雨水中的污染物。通過蓄水池、水塘等收集雨水，不僅能夠削減雨水徑流，而且還能用作旱時植被灌溉或者經(jīng)處理后作為生活用水。

2 低沖擊開發(fā)模式對城市水環(huán)境管理的啟示

低沖擊開發(fā)概念和實踐起源于城市雨水管理，但是其尊重自然、結(jié)合自然的核心理念對于城市整體水環(huán)境的管理都有著重要的借鑒意義。我國目前城市水環(huán)境問題的一個主要根源就是對原有的自然環(huán)境沖擊過大，由此帶來城市水環(huán)境污染、水資源緊缺等一系列危機；同時，人們在解決城市水環(huán)境問題方面，長期堅持單一的工程性的思維，缺乏綜合性的視角。

2.1 注重城市水環(huán)境、水生態(tài)的整體修復(fù)

傳統(tǒng)水治理方式的重點之一是關(guān)注控制污染，但影響城市水生態(tài)環(huán)境的不僅僅是污染問題。從低沖擊開發(fā)的視角來看，水生態(tài)的整體修復(fù)，包括恢復(fù)水系的水生生物生存環(huán)境、氣候調(diào)節(jié)、地下水補給等。因此，在控制污染和改善水質(zhì)的同時，也要對水體生態(tài)功能進行專項整治和恢復(fù)。例如，在城市規(guī)劃中，不但要保證城市水系不被侵占，還應(yīng)該根據(jù)實際情況恢復(fù)濕地等自然水體；對城市河流的硬化堤岸進行適當(dāng)?shù)纳鷳B(tài)改造，不僅起到恢復(fù)河流生態(tài)功能的作用，還能創(chuàng)造更具親和力的濱水景觀。

2.2 從源頭進行水環(huán)境的綜合整治

我國傳統(tǒng)的水處理方式是“ 末端處理”，即將污水匯集入大型污水廠處理后排放，雨水匯入主干管后或排入污水廠，或排入城市自然水系。這種治理模式在城市開發(fā)初期效果顯著，能迅速提高城市環(huán)境容量。但隨著城市規(guī)模的擴大，“末端處理”的弊端越來越明顯。首先，“末端治理”需要建造大型終端處理設(shè)施和管道，這對城市來說是一筆巨大的投入。然后，“末端治理”依靠設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)建造，對環(huán)境的變化缺乏快速的應(yīng)變能力。最后，“末端處理”并不能完全消除污染，只是污染的轉(zhuǎn)移。低沖擊開發(fā)的一項核心理念就是“源頭控制”?！霸搭^控制”，一是能夠減少污染源或雨水徑流的產(chǎn)生；二是能在污染和降雨徑流較少的時候迅速處理，以防止雨污水集中所導(dǎo)致的隱患。從這一理念出發(fā)，需要采取的策略有：提倡企業(yè)的清潔生產(chǎn)，從源頭減少污染的產(chǎn)生；建造分散、小型的水處理設(shè)施，深度處理污水，就地回用；利用低沖擊開發(fā)技術(shù)，減少、滯留、過濾降雨徑流，通過自然界的自我凈化能力清除污染。

2.3 轉(zhuǎn)變雨洪水管理策略

低沖擊開發(fā)的本質(zhì)就是結(jié)合自然的開發(fā)策略，城市與自然界不是必然對立的，如何正確轉(zhuǎn)化自然界與城市的矛盾，對城市的可持續(xù)發(fā)展有著重要的指導(dǎo)作用。近些年來，城市內(nèi)澇災(zāi)害頻現(xiàn)，雖然城市越來越重視排水系統(tǒng)設(shè)計，但是單純的工程性措施就是建設(shè)以防洪為目的管渠工程，將雨水直接排入河流。我國北方城市大多同時面臨著洪澇災(zāi)害和水資源緊缺問題，為此需要通過整體的、綜合的、多目標(biāo)的解決途徑，而非單一目標(biāo)或工程的方式來解決。如何正確利用雨洪資源解決城市缺水問題應(yīng)該引起重視。因此，相比單純以“排出雨水”來解決雨洪內(nèi)澇問題，“留住雨水”和“利用雨水”應(yīng)該是更適合城市的雨水管理的策略。城市雨洪水管理除了工程性設(shè)施之外，非工程性設(shè)施更應(yīng)該得到關(guān)注。濕地是最主要和最常用的非工程性措施，濕地同時可以為野生動植物提供生存環(huán)境，也為人的休閑提供令人愉快的場所。另外，越來越多的研究將供水、雨水和污水作為一個整體來考慮，雨水和生活污水都是水資源的一部分。大量的研究表明：雨水中含有的污染物種類及含量與生活污水相近，因此雨水在某種程度上來說也是一種污水，將雨水和生活污水處理再生之后基本可以滿足場地尺度的非飲用水需求量。毫無疑問，季節(jié)間供水量和需水量的平衡是雨水和生活污水再生過程中應(yīng)該考慮的一個重要因素。

3 在深圳市的實際運用發(fā)展與拓展

低沖擊開發(fā)在我國尚算新理念，僅有少部分城市在試運營。2004年深圳市在全國率先引入LID理念，積極探索在城市發(fā)展轉(zhuǎn)型和南方獨特氣候條件下的城市規(guī)劃建設(shè)新模式。至今，LID模式在深圳市的應(yīng)用已初見端倪，主要體現(xiàn)在低沖擊開發(fā)示范區(qū)的創(chuàng)建、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的出臺、政策法規(guī)的制定，以及低沖擊開發(fā)基礎(chǔ)研究的開展等方面。同時，深圳市低沖擊開發(fā)模式的應(yīng)用也存在諸多問題和挑戰(zhàn)。為此，需建立低沖擊開發(fā)技術(shù)和管理體系，從制度上、體制上保障低沖擊開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用與實施。

3.1 深圳市低沖擊開發(fā)模式發(fā)展歷程

深圳市自2004年引入低沖擊開發(fā)理念，歷時8 a時間。低沖擊開發(fā)模式在深圳市發(fā)展迅速，表1所列為深圳市低沖擊開發(fā)模式發(fā)展歷程。

表1 深圳市低沖擊開發(fā)模式發(fā)展歷程一覽表

3.2 低沖擊開發(fā)示范區(qū)創(chuàng)建

針對我國低沖擊開發(fā)建設(shè)模式缺乏規(guī)?；瘧?yīng)用和實證的現(xiàn)實困境，從2009年起，國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與深圳市政府開始推動深圳市光明新區(qū)低沖擊開發(fā)示范區(qū)的創(chuàng)建工作，開展《光明新區(qū)低沖擊開發(fā)雨水綜合利用示范區(qū)整體工作方案》（以下簡稱《整體工作方案》）的編制工作。

2010年11月，深圳市政府批復(fù)同意《整體工作方案》；2011年9月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部組織專家組對《整體工作方案》進行了論證，并正式發(fā)函深圳市政府，同意將光明新區(qū)列為全國低沖擊開發(fā)雨水綜合利用示范區(qū)，要求深圳市嚴(yán)格組織實施，加強科技研究和相關(guān)工程建設(shè)，及時總結(jié)經(jīng)驗，為全國低沖擊開發(fā)雨水綜合利用做出示范（見圖1、圖2）。

圖1 光明新區(qū)新城公園之實景

圖2 華夏路之實景

3.3 低沖擊開發(fā)理念拓展

低沖擊開發(fā)模式與很多先進發(fā)展理念都有共通之處，拓展思維，不僅針對于雨水綜合整治，可放眼于整個項目的設(shè)計、建造施工、后期維護等各個方面，這樣能更好、更全面地在減少城市發(fā)展給環(huán)境帶來的副作用。深圳市政府也為此做著積極的貢獻，在南坪三期項目中積極推動低沖擊理念的開發(fā)并進一步拓展。

南坪三期位于龍崗區(qū)和坪山新區(qū)，它的建成將實現(xiàn)龍崗區(qū)和坪山新區(qū)與東部港區(qū)、市中心區(qū)，以及寶安區(qū)之間的快速交通聯(lián)系。全線所在區(qū)域地勢南高北低，山川秀美，旅游資源豐富。北、東、南三面有規(guī)劃中的坪山-龍崗城市綠廊、坪山-坑梓綠廊、馬巒山森林郊野公園環(huán)抱和大三陂、銅鑼徑等一級水源保護水庫。

低沖擊開發(fā)模式的核心理念，正是解決南坪三期建設(shè)與周邊豐富的生態(tài)環(huán)境和諧共處的建設(shè)指導(dǎo)思想。依據(jù)其理念，設(shè)計建造者將從路線整體規(guī)劃選擇、建設(shè)材料選擇，雨水防洪的綜合利用處理、施工工藝、后期養(yǎng)護等方面采用各種先進、高技術(shù)含量的材料與工藝，真正將南坪三期打造成一條集科技、環(huán)保、生態(tài)于一體的綠色大道。

在設(shè)計過程中，南坪三期將結(jié)合道路、橋梁、隧道、巖土、給排水、電氣等專業(yè)的新技術(shù)、新工藝、新材料來實現(xiàn)低沖擊開發(fā)。設(shè)計者結(jié)合各個專業(yè)將低沖擊理念拆分為三大類——綠色生態(tài)、安全舒適、節(jié)能減排。

3.3.1 “綠化生態(tài)”開發(fā)理念

以雨水低沖擊技術(shù)應(yīng)用為中心（見圖3、圖4），道路、邊坡綠化相配合，道路結(jié)構(gòu)采用透水性生態(tài)瀝青路面，新建人行道采用透水性生態(tài)混凝土、邊坡綠化采用植生型生態(tài)混凝土，使項目低沖擊的實施更具系統(tǒng)性、真正實現(xiàn)綠色生態(tài)。

圖3 “綠化生態(tài)”示意圖一

圖4 “綠化生態(tài)”示意圖二

3.3.2 “安全舒適”開發(fā)理念

以安全性要求最突出的隧道為主體，從設(shè)計、施工的安全性考慮，路面材料的選擇，以及火災(zāi)在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，從各個環(huán)節(jié)把危險降到最低。除隧道外，還有電氣新技術(shù)的應(yīng)用、橋梁結(jié)構(gòu)形式的選擇、危險路段的特殊處理，排水井蓋的升級，都使得道路的使用更加地安全、舒適。

3.3.3 “節(jié)能減排”開發(fā)理念

從市政道路主要耗能的照明部分考慮，在全線采用LED道路照明措施之后，進一步提出“LED照明標(biāo)準(zhǔn)及光衰補償技術(shù)研究”，從不同時段、不同路段區(qū)別對待照明標(biāo)準(zhǔn)。“多弦桿組合梁橋新結(jié)構(gòu)”的提出不僅解決了橫坑水庫段位置對橋梁的特殊要求，還從根本上做到了碳的低排放。大山陂水庫區(qū)，選擇溫拌瀝青混合料技術(shù)，通過降低施工過程中瀝青混合料的拌合溫度，從而實現(xiàn)節(jié)能減排。大山陂1號隧道還采用了溫拌、阻燃瀝青混合料技術(shù)，同時增加了路面的安全性能。在坪西立交段道路兩側(cè)密集居住及辦公區(qū)，采用了“土工袋減振技術(shù)”，用以解決減振降噪（兼俱地基處理作用）問題，實現(xiàn)現(xiàn)場開挖土資源的有效利用，同時解決橋頭過渡帶地基處理問題。

南坪三期目前已完成設(shè)計，處于施工階段（見圖5），在深圳市政府對低沖擊開發(fā)的大力推動下，設(shè)計者秉承其核心思想并拓展其思路運用于各個專業(yè)更好地打造綠色大道，立志成為城市發(fā)展與生態(tài)和諧共存的示范項目。

圖5 南坪三期效果圖

4 結(jié)論與展望

低沖擊開發(fā)模式是當(dāng)前建設(shè)低碳生態(tài)城市的必然選擇。目前，其開發(fā)理念及其應(yīng)用研究在北美和歐洲地區(qū)已經(jīng)相對成熟，國內(nèi)的推行尚需時間。深圳作為LID理念實踐先鋒城市必須在實踐過程中形成低沖擊開發(fā)技術(shù)和管理體系，從制度上、體制上保障低沖擊開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用與實施，為低沖擊開發(fā)模式的應(yīng)用提供技術(shù)保障和政策支持，使低沖擊開發(fā)模式更好地服務(wù)于城市建設(shè)。

[1]Low Impact Development-A Literature Review[M].Low Impact Development Center,EPA-841-B-00-005.2000.

TU992

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1009-7716（2017）09-0101-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.09.029

2017-05-04

陳少雄（1986-），男，廣東汕頭人，工程師，從事道路橋梁工程設(shè)計工作。