低影響開發生態雨水系統研究

北京建工國通建設工程有限責任公司，北京 101101

1 傳統排水方式

傳統的管道排水方式以排放為主，帶來了很多的問題。（1）道路滯水。傳統的管道排水方式需將雨水經管道轉輸排至下游受納水體，一旦中途發生管道損壞、管道淤積情況，或當雨水流量大于管道及下游水體承載能力時，會造成排水不暢，使路面區域滯水或積水，嚴重時會發生內澇。（2）水質污染。由于初期雨水水質較差，同時雨水中攜帶了大量的污染物，因此雨水由管道轉輸排入下游受納水體，會影響水體水質，加重水體凈化壓力。（3）資源利用率低。雨水是寶貴的淡水資源，傳統的雨水排除系統是將雨水直接排入下游水體，雨水大量流失，可利用率低，尤其是在缺水地區，造成了極大的浪費。（4）不利于地下水資源的維護。在進行傳統的管道排水系統施工時，為保證管道及施工作業人員安全，常需要進行降低地下水水位的作業，同時由于雨水的下滲顯著減少，使地下水資源被浪費，且增加了地下水使用及保護難度。

2 低影響開發

2.1 低影響開發的概念

低影響開發又稱低沖擊開發（Low Impact Development,LID），是發達國家新興的城市規劃概念，其基本內涵是通過有效的水文設計，綜合采用入滲、過濾、蒸發和蓄流等方式減少徑流排水量，使城市開發區域的水文功能盡量接近開發之前的狀況，這對建設綠色城市、生態城市以及城市的可持續發展具有重大意義[1]。

2.2 低影響開發生態雨水系統的優勢

（1）減少徑流排放，提高排除能力。通過一些滲水設施，增加雨水的下滲量，重要地區可增設干塘等設施，使雨水錯峰排放，降低區域積水風險。（2）合理利用雨水資源。傳統的雨水排除模式是將雨水直接排放，而低影響開發生態雨水系統將雨水收集后，部分通過下滲回灌補充地下水資源，另一部分則進行合理的再利用。（3）降低下游受納水體污染。利用雨水收集設施，通過對雨水的過濾等措施，攔截、凈化雨水中的污染物，能夠減少污染物的排放，從而減輕對下游受納水體的污染，保護水環境。

3 實例分析

3.1 項目概述

北京經濟技術開發區地處北京市東南部，位于五環路的南側，是北京市唯一的國家級經濟技術開發區。科創十七街（排干渠西路—經海九路）位于路東新區用地范圍最南側，南側為涼水河，北與蓄洪區毗鄰，道路全長約1.7km。此次設計采用低影響生態雨水系統實現雨水源頭控制，以雨水蓄存、回滲為主，排放為輔為原則，以改善生態環境、保護水體為目的，進行雨水的收集及利用工作，旨在降低雨水對環境及水體的影響。

3.2 自然地質條件

（1）氣候條件。北京市屬典型暖溫帶、半濕潤～半干旱大陸性氣候，特點是夏季炎熱多雨、冬季寒冷干燥、春季干旱多風、秋季短促。年平均氣溫為10～12℃，7月平均氣溫為25～26℃，最高氣溫達到40℃以上；年最低氣溫為-20～-18℃，1月平均氣溫約-5～-4℃。地面平均溫度為13.7℃，最高為29.7℃，1月最低為4.5℃。

北京地區多年平均水面蒸發量為1843.8mm。多年平均降水量約為550～660mm，全年降水量的2/3集中在7、8兩個月，一般可占全年降水量的80%以上，冬季（12月至次年2月）降水量僅占全年降水量的2%左右。降水季節性變化很大，由于降水量高度集中，即使是干旱地區，局部地勢低洼地區也容易積水成澇。多年降雪資料記錄顯示，全年平均降雪日數為10d，平均積雪日數為14.5d，最大積雪深度為23cm。凍結期自11月下旬至次年3月，平原區最大凍結深度為0.8m。

（2）地質條件。擬建場地屬永定河水系流域，在地貌單元上屬于永定河沖積扇中上部沖積平原地貌。地形比較平坦，基巖埋深大于50m。地下水水位類型為潛水，水位升降幅度約1.0～1.5m，呈下降趨勢。

3.3 設計原則

（1）利用生態輸送方式，有效減少雨水地表徑流量及徑流峰流量，延緩徑流峰值時間[2]。（2）將雨水控制利用與景觀結合，利用植物去除部分污染物。（3）通過對污染物的去除，減少對受納水體的污染。（4）合理利用雨水，通過下滲等方式來補充地下水，降低雨水對環境及水體的影響。

3.4 雨水系統單項技術

（1）滯留帶。將道路主輔路隔離帶改造為雨水滯留帶，滯留帶設計斷面為梯形，上口寬4m、下口寬1.8m，深1.1m。滯留帶分為雨水蓄水層、植被及種植土層、爐渣填料層、礫石層。①雨水蓄水層：利用對雨水的集蓄，減少雨水地表徑流量及徑流峰流量，延緩徑流峰值時間。該層厚約20cm。②植被及種植土層：植物不僅可以起到美化環境的作用，還可以營造良好的生態環境，并對雨水進行簡單凈化。該層厚約25cm。③爐渣填料層：使雨水均勻下滲，同時攔截雨水中所攜帶的大顆粒污染物，利用物理方式對雨水進行簡單的凈化。該層厚約35cm。④級配砂石層：利用級配砂石的導水能力使雨水均勻下滲。該層厚約20cm。

沿滯留帶每隔約20m設置進水口一處，道路在進水口處地面低于周圍高程3cm，方便雨水更快進入滯留帶。進水口為預制立緣石制成，寬0.5m，高為0.13m，雨水經進水口進入滯留帶，滯留帶進水口處設置進水口構造（采用卵石干鋪二層，卵石粒徑為30～60mm，詳細做法見相應圖紙），防止水流沖刷植物根系，同時使路面的泥沙等進行一定程度的沉積。在進水口附近種植馬藺，用于阻擋漂浮物進入滯留帶內。

（2）低勢綠地。低勢綠地設在道路兩側的步道外側，是比周邊道路低10cm的綠地。利用植被截流和土壤滲透原理改善雨水徑流水質，減少對下游水體的污染，同時增加雨水的下滲，以補充地下水。同時，為了配合蓄洪區及涼水河河道景觀要求，將低勢綠地的部分雨水引入河道景觀范圍，供景觀造景，以達到對雨水最大限度的利用。

3.5 工藝設計

考慮到科創十七街是連接北京經濟技術開發區核心區及路東新區的重要通道，同時結合現場的實際情況，為保證道路排水安全，設計中將道路分為有市政管線段（崔家窯西路—經海九路段）及無市政管線段（排干渠西路—崔家窯西路段）兩部分。

（1）有市政管線部分。工藝流程如圖1所示。該段道路橫坡主路、輔路均坡向滯留帶，雨水經進水口先流入滯留帶儲存、下滲，多余的雨水流入滯留帶內設置的雨水口，將滯留帶內溢流進來的雨水收集后，再排入附近市政雨水管線中，最終排入下游水體。集水管（DN150）沿滯留帶布設，用于收集沿線滲流的雨水，再排入雨水口。集水管采用PVC管，管道上半部開孔（孔徑Ф25mm），梅花形布設，集水管外包返濾土工布，以保證雨水滲透順利，同時防止土粒堵塞滲水孔，搭接不小于150mm[3]。道路低點是雨水主要匯集點，因此可在滯留帶道路低點處設置雨水進水口，并設置集中出流點來提高滯留帶的溢流和道路綜合排水能力，在滯留帶的低點處增設雨水口，保證道路排水安全。

圖1 有市政管線部分排水設計示意圖

（2）無市政管線部分。工藝流程如圖2所示。該段道路橫坡主路路面坡向滯留帶，雨水經進水口流入滯留帶儲存、下滲，多余的雨水通過主輔路間的出水口溢流到輔路，輔路坡向外側，雨水通過人行步道下的異型排水槽進入低勢綠地。人行步道異型排水槽設置在人行道下，每隔約20m設置一道，采用預制混凝土結構，槽寬約0.5m，高0.13m，道路低點處數量相應增加，以保證雨水順利通過。

圖2 無市政管線部分排水設計示意圖

4 結束語

低影響開發生態雨水系統作為新型的排水模式，在雨水綜合利用、減少雨水徑流排放等方面有著顯著的效果。由于大部分的雨水下滲回灌地下水資源，使排入市政雨水管網的水量明顯減少，有效減輕了市政管網的壓力，在降低了管網維護費用的同時，也減輕了因雨水被污染而帶來的收納水體及水體環境的污染，可謂一舉多得。北京經濟技術開發區采用低影響開發生態雨水系統，實現了雨水源頭控制，以雨水蓄存、回滲為主，排放為輔的原則，達到了改善生態環境及保護水體的目的，從而降低了區內雨水對環境及水體的影響。