融合綠色街道生態調蓄系統的排水體制研究

劉 麗 賀海芳 李榮華

(江西師范大學城市建設學院，江西南昌 330022)

0 引言

《管子·水地篇》中指出水是“地之血氣，如筋脈之流者也”。這形象地說明了水在地中的流動就如血在人體內流動一樣。我國現有的排水系統阻礙了水與土的交融，地下水得不到補給的同時，也增大了排水系統的負荷。在快速城市化進程中，排水管網不僅未能有效遏制城市河流湖泊的水環境污染，更無法應對大澇大旱等自然災害。實踐證明，現行排水體制在維護管理、非點源污染控制、雨水利用和水環境保護方面都存在不足，需要創新理論和技術的指導。

1 傳統排水體制問題分析

截流式合流排水體制、完全分流排水體制是國內應用最普遍的排水體制。但是，兩者在實踐中都存在問題。

1)截流式合流制。由于排水體制本身機制的缺陷，該排水體制在雨天會有超過截流倍數的大量混合污水通過溢流口，排入受納水體，對水環境污染嚴重。

2)完全分流制。a.管網混接。由于排水體制在實際運用中存在問題，居住小區內部雨污水管間及其與市政雨污水管網間混接率較高，導致城市雨水管存在旱天污水排放入河現象。例如，上海市2001年建成的兩個分流制小區，混接率分別高達18%和24%［1］。深圳市排水管網的規劃與建設采用完全分流制，開發最早的羅湖、上步兩區雨、污水幾乎全部混流［2］。分流制管網實際上變為了兩套合流制管網［2］。這雖然不是排水體制本身的問題，但實際運用中造成的混接問題給完全分流制帶來了巨大弊病。b.初期雨水。初期雨水徑流已經成為地表水體的重要面源污染之一。例如，合肥市塘西河上游分流排水體制的初期雨水，SS，NH3-N，COD，TP等主要污染指標平均濃度高達 302 mg/L，10.6 mg/L，163 mg/L 和 2.5 mg/L，污染程度可見一斑［1］。

因此，需要采取革新措施改善我國現有排水體制。

2 融合綠色街道的生態排水體制

我國近年出現的最具代表性的新型排水體制理論包括潘國慶、車伍提出的源頭消納、凈化和利用雨水的排水體制［3］;蔣海濤的截流式分流制［4］以及高學瓏的截流式綜合排水體制［1］。其中，截流式分流制是在雨水支管上每隔一定距離設置1座與污水管相通的截流井，將初期雨水和誤排入雨水管道的污水通過截流管排至旁邊的污水管。而另兩種新型排水體制都強調對于初期雨水的調蓄。1998年車伍等已開始對城市雨水徑流污染控制、雨水資源再利用進行研究。而高學瓏認為利用雨水調蓄系統控制降雨徑流不僅可有效避免城市由于河網少，雨水匯流時間長難以有效截留初期雨水之問題，還能削減洪峰，繼而減少對下游管網的壓力，以減少城市內澇發生的概率，解決我國城市內澇日益嚴重的危機。

相比于大規模改造排水管道，將雨水調蓄系統與城市道路綠帶相結合的“綠色街道”可作為排水系統中的柔性管道，同時適用于分流制和合流制排水系統。“綠色街道”是根據自然雨水循環過程，應用不同的雨水花園策略，將街道雨水管理與街道景觀建設結合在一起的街道形式［5］。美國的波特蘭NE Siskiyou綠色街道是高效且低成本改造方式的典范。該道路運用路緣石延伸區域巧妙的收集、減緩、凈化和滲透街道雨水徑流。一旦雨水流入路緣石擴展區，水就被一個7 in深的截水壩攔住。依據不同的降雨量，雨水將從一個單元跌落到另一個單元，直到被植物和土壤吸收，或達到最大容量流入雨水口。很多流量模擬測試表明，NE Siskiyou街道具備將25年一遇的暴雨流量減少85%的能力［6］，整個工程的花費僅需2萬美元［6］。而我國城市中的道路綠化帶基本上未被充分利用，多為單純的造景綠化，甚至是高耗水的園林景觀。在現有城市道路綠化帶的基礎上進行改造，即可將我國城市中的道路綠化帶轉變為控制雨水徑流、解決城市內澇問題、補給地下水的柔性管道。排水管道一般沿道路鋪設，而道路綠化帶也是沿道路設置，因此，柔性管道與傳統的排水管道正好可互為呼應。二者共同組成雨水從降落至排出過程中的雨水鏈。

雨水鏈的概念源自雨水花園中的生物滯留池設計，包括雨水注入、流經和流出的區域和場地［7］。雨水鏈包括四個主要的技術分類:減少地表徑流的技術，雨水的滯留技術，滯留池設施，雨水從降落地到儲存地的輸導技術［7］。以美國波特蘭為代表的綠色街道技術即可將城市道路綠化帶改造為城市排水這個大雨水鏈的重要組成部分。雨水從硬化地表流至道路綠化帶的路緣石缺口，從而進入道路綠化帶這個集滯留和輸導為一體的柔性管道;當雨水量超出道路綠化帶所能調蓄的范圍后，則從另一端路緣石缺口流出，通過道路雨水口，進入分流制的雨水管或者合流制的合流管道;經過處理后排至河湖等受納水體。

相比于其他雨水調蓄系統，綠色街道可利用原有的城市道路綠化帶進行改造，投資較少;且能夠直接控制初期雨水徑流的污染，效率最高。城市道路由于頻繁的交通活動，汽車尾氣排放、輪胎和路面磨損、部件腐蝕以及油脂滲漏等等導致大量的懸浮顆粒物、重金屬、營養鹽和有機物等污染物在路面的積累［8］。有研究表明，城市道路降雨徑流量約為25%，卻產生了40%～80%的污染物［8］。綠色街道利用植被的截流、土壤的滲透作用，實現了對道路初期雨水的滲透和利用，起到控制徑流污染，降低收納水體污染的作用，既是對城市生態環境的修復，又維護自然的水循環環境，抑制洪澇災害［9］。對于減少雨水面源污染、解決城市內澇問題、補給地下水都具有重要意義。位于北京中軸線北端的奧林匹克森林公園被稱為是“通往自然的軸線”，而綠色街道也正是排水體制中“通往自然的柔性管道”。

3 結語

融合綠色街道生態調蓄系統的排水體制是解決我國排水體制目前面臨問題的新型排水體制。在理論上不局限于分流制和合流制孰重孰輕的探討，而是提出與自然融合的柔化排水體制;在實施中，一方面應輔以相關的技術措施，如與我國正在建設的“智慧城市”試點相結合，通過GIS地理信息系統掌握城市排水管網現狀，利用SWMM等數學模型實現排水體制規劃和設計的計算機仿真模擬，并借助物聯網和云計算實現對于排水系統的遠程管理;另一方面，需要建立法律法規等非技術性措施予以保障，例如美國的克羅拉多州、佛羅里達州和賓西法尼亞州分別制定了《雨水利用條例》，德國頒布了《雨水利用設施標準》，以及雨水排放設施費和雨水排放費等政策。城市排水系統的終極目標，應該是成為人類利用水資源、轉移水資源、再生水資源的生態通道。排水體制的選擇需針對城鎮的特點，結合回歸自然和長遠規劃的理念，合理選擇排水體制。

［1］高學瓏.截流式綜合排水體制的提出與應用可行性分析［J］.給水排水，2013，39(5):45-49.

［2］姜文超，管繼玲.雨水徑流污染與城鎮排水系統規劃［J］.南水北調與水利科技，2010，8(3):39-41.

［3］潘國慶，車 伍.管網設計與運行國內外城鎮排水體制的探討［J］.給水排水，2007(33):323-327.

［4］蔣海濤.新型排水體制在城市排水系統規劃中的應用［J］.中國給水排水，2008，24(8):1-4.

［5］張善峰，王劍云.讓自然做功——融合“雨水管理”的綠色街道景觀設計［J］.生態經濟，2011，246(11):182-189.

［6］http://www.asla.org/awards/2007/07winners/index.html.

［7］Coffman，L.2002.Low-impact development:an alternative stormwater management technology.In Handbook of Water Sensitive Planning and Design.Ed.R.L.France.Washington DC:Lewis Publishers.

［8］DELETIC A，ORR D W.Pollution buildup on road surface［J］.Journal of Environmental Engineering，2005，13(1):3.

［9］李俊奇.城市道路雨水生態處置技術及其案例分析［J］.中國給水排水，2010，26(16):60-64.