低影响开发雨水控制利用技术研究进展

低影响开发雨水控制利用技术研究进展

于晶1李广1陆海2张昕然1马玉莹1赵红飞1

（1吉林建筑大学市政与环境工程学院，长春130118；2长春科技学院建筑工程学院，长春130600）

基金项目：吉林省大学生创新创业训练计划项目(2017G11024)

摘要：低影响开发(LID)是是20世纪90年代末发展起的暴雨管理和面源污染处理技术。低影响开发的主要目的减少地表径流雨水影响城市发展的相关问题，通过渗透、蒸发、滞留等作用实现雨水径流量的下降和雨水水质净化。近年来，更多国内外专家学者对生物滞留设施、下凹式绿地、植草沟等低影响开发技术进行了研究，并取得较大进展，本文主要总结了生物滞留设施、下凹式绿地、植草沟等三项技术的研究和应用进展。

关键词：低影响开发；生物滞留设施；下凹式绿地；植草沟

1.低影响开发概述

随着城市化、不透水铺装增加[1]，导致地表径流汇集时间缩短和径流量增加发生洪涝灾害的风险大增，危害加剧[2]。同时由于城市人口密度增加，人类活动造成城市地表累积较多的污染物质，地表径流冲刷地面后携带大量的污染物进入河道，使受纳水体的水质变差。快速的城市化进程对社会带来了众多不利影响，因此，有必要对城市进行更智能的综合规划，包括智能发展，水敏感规划，低影响发展规划和其他减少城市化对自然资源的负面影响的方法[3]。

近年来，低影响开发已成为一种广受欢迎土地管理和开发方法[3]。最早是在20世纪90年代美国马里兰州乔治王子县为了缓解城市化和不透水区域增加所带来的负面影响而采取的措施，经过了20多年的发展，目前几乎每个发达国家都在采用低影响开发技术，国内有关低影响开发的实践案例也逐年增多。本文从生物滞留设施、下凹式绿地和植草沟三个技术讨论低影响开发技术的研究现状和发展趋势。

2.低影响开发技术研究进展

低影响开发技术模仿近自然的水文特点使用分散微尺度控制的措施来实现水平衡。低影响开发强调源头控制理念，通过城市自然排水功能，如下渗、滞留、净化等滞留和净化城市径流雨水，从而减少水污染，补充当地的地下蓄水层和增加雨水的利用。目前常用低影响开发技术有生物滞留设施、下凹式绿地、植草沟等。

2.1生物滞留设施

生物滞留设施通常在景观中被设计为下沉区用来处理雨水径流并减少高峰流量。生物滞留设施可以应用在住宅区和商业区，通常种植多年生植物、灌木、乔木，地面用碎树皮覆盖形成生物滞留区。通过生物滞留作用可以减少地表径流、增加渗透量[1-3]。Chapman等在美国华盛顿某条街道设置生物滞留设施，用于减少街道的雨水径流量，通过2.5年的运行监测数据得出，雨水径流量可削减48%以上，出口污染物浓度显著低于未采用雨水花园生物滞留设施的街道。

生物滞留设施是低影响开发中的一项重要技术，其具有造价低、运行管理方便、效果好等优点。除能有效减少地表径流外，还可削减雨水中的污染物，生物滞留设施作为一种可持续的低影响开发技术，与传统技术相比更加生态高效，有较好的应用前景。

2.2下凹式绿地系统

下凹式绿地是一种结构特殊的绿地，其高程低于周边路面，且具有中间低四周高的特点，在绿地内设置高程低于路面但高于绿地的雨水口[4]。因其高程低于周边路面，可在降雨时收集周边地表径流，降雨初期径流通过绿地渗入地下，随着降雨时间延长，下凹式绿地收集的径流量大于下渗量，此时绿地内水位升高，当水位超过绿地内的雨水口时，径流雨水进入城市排水管网。

下凹式绿地是海绵城市建设的关键技术之一，与普通绿地相比，下凹式绿地对雨水滞留、削减洪峰效果明显，对减少径流总量，补给地下水有重要意义。下凹式绿地在建设时，还需综合考虑城市规划和后期的养护管理，以便充分发挥下凹式绿地的功能。

2.3植草沟技术

植草沟，也称为植被浅沟、浅草沟等。植草沟是沟渠内种有地表植被的潜沟，一般建设在道路两侧、大面积绿地内，可取代城市雨水管网，完成地表径流雨水的输送。雨水通过植草沟时，经下渗、沉降和过滤作用，可削减径流量并净化雨水水质。

植草沟的去除效果与长度、水力停留时间、流速和坡度等因素有关[5]。Reeves经试验得出，植草沟长度由30m增加至60m，植草沟对SS去除率可增加20%。Yu研究得出，水力停留时间的增加有利于污染物的去除。雨水在沟内靠重力流动，纵向坡度过大则流速快，植草沟对污染物的净化作用减弱，坡度过小则造成水流过缓，传输效果变差，一般规定纵向坡度不低于0.5%。

合理设计的植草沟能有效地减少径流量和净化径流水质，是治理城市面源污染的有效途径之一。植草沟具有建设和运行成本低，水质净化效果好，易与周边景观绿化工程结合等优点，但如果设计或维护不当，易造成水土流失。

3.结论

我国有许多城市，一方面面临严重缺水、地下水位下降的问题，另一方面面临城市排水管网设计重现期不足，城市内涝严重的问题。规划建设低影响开发技术如生物滞留设施、下凹式绿地、植草沟等有助于缓解这些问题。对上述三种技术运行效果和影响因素的研究有利于形成规范的评判标准或指导性文件，如对影响开发技术土壤渗透性、植被选取、下凹深度、坡度等参数设定问题，以及如何保证入渗水水质不会污染地下水。若能及时有效地解决以上问题，低影响开发技术实施将会有更加广阔的应用前景。

参考文献

[1]HollisGE.Wateryieldchancesaftertheurbanizationofthecanon'sbrookcatchment,Harlow,England.(Changementsdel'apportd'eauàlasuitedel'urbanisationdubassinversantde‘Canon'sBrook’àHarlow,enAngleterre).HydrolSciJ.1977;22(1):61-75.

[2]JenningsDB,JarnaginST.Changesinanthropogenicimpervioussurfaces,precipitationanddailystreamflowdischarge:ahistoricalperspectiveinamid-Atlanticsubwatershed.LandscapeEcol.2002;17(5):471-489.

[3]USEPA(USEnvironmentalProtectionAgency).Stormwatertechnologyfactsheet.Bioretention.Washington,DC:OfficeofWater;1999.EPA832-F-99-012.

通讯作者:陆海，博士，副教授，从事水处理方面的研究。