城市生態(tài)雨洪管理的發(fā)展及應(yīng)用

李欣娟 王文生 唐 亮

(中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司，湖北 武漢 430010)

0 引言

隨著城市化的快速發(fā)展，城市大規(guī)模擴張，導(dǎo)致城市的自然水系統(tǒng)受到破壞，水生態(tài)系統(tǒng)退化，水質(zhì)污染、洪澇災(zāi)害加劇。尤其是城市洪澇災(zāi)害不僅造成巨大的經(jīng)濟損失，而且會帶來惡劣的社會影響[1,2]。傳統(tǒng)的城市雨水管理采取“快排”“硬排”的模式，在城市化引發(fā)的洪澇災(zāi)害頻發(fā)的背景下，增大雨水管道管徑、提高設(shè)計標準，不但不能從根本上解決雨洪問題，反而會引起諸多弊端。依靠以防洪排澇為單一目標的雨水排放模式和狹隘的雨水資源化利用已難以解決城市雨水徑流帶來的各種突出問題[3]。因此統(tǒng)籌規(guī)劃，采用綜合性生態(tài)雨洪管理技術(shù)對妥善解決城市化進程中的雨洪問題，推動我國城市生態(tài)雨洪管理體系的建設(shè)具有重大意義，也是今后研究城市雨洪可持續(xù)管理的主要方向。

1 雨洪管理的發(fā)展現(xiàn)狀

最早在19世紀西方國家先后發(fā)展了城市排水系統(tǒng)，建造管渠工程收集、輸送雨水，并直接排入水體。但這種傳統(tǒng)的雨洪管理模式帶來了許多環(huán)境隱患，因此國內(nèi)外都已逐漸向經(jīng)濟有效、多目標、生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的雨洪管理方式發(fā)展。20世紀90年代美國先后提出了最佳管理措施(BMPs)和低影響度開發(fā)(LID)的概念[4-7]。發(fā)展至今，這兩種技術(shù)通常結(jié)合使用，已被許多國家借鑒和引用。此外美國環(huán)保局還提出GI/GSI概念，采用更多的綠色基礎(chǔ)設(shè)施代替?zhèn)鹘y(tǒng)的灰色排水調(diào)蓄設(shè)施[8,9]。同時英國在借鑒BMPs的基礎(chǔ)上發(fā)展起來可持續(xù)排水系統(tǒng)(SUDS)[10]，澳大利亞提出水敏感性城市設(shè)計(WSUD)，新西蘭在全國范圍內(nèi)推行低影響城市設(shè)計和開發(fā)(LIUDD)的水資源管理體系。目前，我國的許多大中型城市也逐漸開始了雨洪管理的探索與研究，積極引進西方國家的先進BMPs，LID，WSUD等雨洪管理技術(shù)[11]，并取得一定的進步。

2 城市生態(tài)雨洪管理的應(yīng)用

2.1 生態(tài)小區(qū)雨水綜合管理利用

生態(tài)小區(qū)雨水綜合管理是在小區(qū)建設(shè)過程中設(shè)置自屋頂收集至雨水凈化回用為一體的雨水綜合利用系統(tǒng)[12]。主要包括有屋頂花園雨水利用系統(tǒng)、屋面雨水集流蓄積系統(tǒng)、植被集流滲透系統(tǒng)、透水鋪裝集流滲透系統(tǒng)、小區(qū)景觀水體等。

德國是開展雨洪管理利用最早的國家，生態(tài)小區(qū)雨水利用系統(tǒng)是1990年代開始在德國興起，柏林在1992年建成的一座小區(qū)基本實現(xiàn)了雨水零排放，該小區(qū)將160座建筑屋頂?shù)挠晁ㄟ^系統(tǒng)收集到三個650 m3的儲水池中用于綠化灌溉，溢流雨水則進入植被淺溝輸送至一座表面積為1 000 m2的蓄水塘(水塘深3 m、蓄水1 500 m3，種有蘆葦?shù)榷喾N水生植物)中，利用太陽能和風(fēng)能等清潔能源使雨水在植被淺溝和蓄水塘里來回循環(huán)凈化以保證水質(zhì)，雨量較大時則將盈余雨水通過滲透系統(tǒng)回灌地下[13]，見圖1。

2.2 園區(qū)雨水生態(tài)管理系統(tǒng)

公園作為供市民游覽、觀賞休憩的公共開放空間，主要特點就是占地面積大、用水量大，景觀豐富。建設(shè)公園生態(tài)雨水管理系統(tǒng)不僅可以很大程度上減輕城市防洪壓力，更對城市雨洪調(diào)蓄、資源利用、改善城市生態(tài)環(huán)境具有重要意義。園區(qū)雨水生態(tài)管理是利用植物、土壤、景觀水體等結(jié)合雨洪管理集防洪、蓄滲、凈化、雨水利用、生態(tài)環(huán)境修復(fù)一體化的雨水管理系統(tǒng)，主要由屋頂雨水利用系統(tǒng)、鋪地滲濾系統(tǒng)、綠地雨水利用系統(tǒng)、景觀水系雨水利用系統(tǒng)、生態(tài)雨水利用系統(tǒng)等組成，見圖2。

北京奧林匹克公園采用了這種生態(tài)雨水管理的設(shè)計方式，也是國內(nèi)首個運用雨水收集系統(tǒng)進行雨洪管理、實現(xiàn)園區(qū)污水零排放的大型城市公園[14]。該公園充分考慮了水資源可持續(xù)循環(huán)利用的特點，在保證排水通暢的情況下，將雨水控制與有效利用相兼顧，通過園內(nèi)湖泊水系和市政河道對雨水的收集，“以蓄為主、排蓄結(jié)合”，并將收集的雨水用于園內(nèi)植被的灌溉、道路的噴灑清潔等，同時利用“先下滲凈化，再回收利用”的自然水質(zhì)凈化方法，有效解決了收集雨水過程中水質(zhì)凈化的高成本問題，也實現(xiàn)了污水零排放和污水循環(huán)使用的目標。哈爾濱群力公園是中國首個雨水公園，將雨水收集并將其資源化，使雨水發(fā)揮綜合的生態(tài)服務(wù)功能，有效地補充地下水，建立城市濕地，形成獨特的市民休閑綠地，取得了良好的社會和生態(tài)效益[12]。

2.3 城市公共用地雨水生態(tài)管理

城市公共用地由于范圍廣、土地用途復(fù)雜多樣，一般采用分散式雨洪管理。目前對于城市公共用地的雨水生態(tài)管理主要提出的有城市綠化的改造，道路滲透鋪裝，滲透管溝、雨水滲濾井、生態(tài)停車場等。將傳統(tǒng)綠地改造成下凹式綠地，道路兩側(cè)的綠化帶可通過改造有一定坡度，促進雨水在綠化帶中匯集滲透凈化，降低徑流速度。采用植地草坪停車場，在道路兩側(cè)設(shè)置滲透溝渠，鋪設(shè)支滲管和主滲管，設(shè)置雨水滲透井等。人行道、廣場和車行道等地面采用滲透鋪裝，對于荷載要求較高的用地，若不能完全采用滲透鋪裝，則可使鋪裝縫隙采用透水縫隙，周圍或道路兩側(cè)設(shè)集水溝，集水溝用透水磚砌筑并與周邊的滲濾溝銜接，使下滲和排水溝收集的雨水相互滲透，形成完整的雨洪利用系統(tǒng)。

3 結(jié)語

隨著城市化的快速發(fā)展，城市水環(huán)境形勢嚴峻，洪澇災(zāi)害嚴重，傳統(tǒng)的雨水管理系統(tǒng)單一的“快排水”模式造成水環(huán)境的惡性循環(huán)。目前國內(nèi)外許多國家都已在向生態(tài)化雨洪管理模式發(fā)展，特別是西方國家，提出了許多先進的雨洪管理和技術(shù)措施。由傳統(tǒng)的灰色基礎(chǔ)措施轉(zhuǎn)變成綠色基礎(chǔ)設(shè)施，由單一的治水功能到多目標的雨洪管理，生態(tài)雨洪管理從傳統(tǒng)的收集、調(diào)蓄、排放到收集、凈化滲濾、調(diào)蓄、就地利用等綜合考慮。并通過與城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、城市景觀規(guī)劃等和其他社會功能更好的結(jié)合，逐漸從源頭開始形成一條雨洪徑流逐漸消減、逐級凈化、延長匯流時間、雨洪調(diào)蓄、資源有效利用的生態(tài)化雨洪控制體系。但是總的來說目前城市雨洪控制體系還不夠完善和成熟，大多還是分散式雨洪管理，只是在小區(qū)域內(nèi)形成整體系統(tǒng)的雨洪控制。我們在今后的研究中，應(yīng)當更加注重雨洪管理的系統(tǒng)性，綜合考慮城市環(huán)境的各個方面，提出更加系統(tǒng)的生態(tài)雨洪管理模式，結(jié)合研究更多的雨洪管理綠色生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)城市水環(huán)境的生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。