LID設(shè)施在機(jī)場(chǎng)中的應(yīng)用研究

羅旭，梁志鋒，彭晶

（中國(guó)民航大學(xué)機(jī)場(chǎng)學(xué)院，天津300000）

1 前言

伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)城市開(kāi)發(fā)程度越來(lái)越高，城市的雨洪環(huán)境也在急劇發(fā)生變化，與之相伴的城市積水、管道超載、雨水水質(zhì)問(wèn)題也愈發(fā)嚴(yán)重。而機(jī)場(chǎng)作為城市中的高強(qiáng)度開(kāi)發(fā)地區(qū)，擁有大面積硬化地面，機(jī)場(chǎng)的建設(shè)過(guò)程中，機(jī)場(chǎng)的生態(tài)環(huán)境也受到嚴(yán)重影響，大量植被遭到破壞，水土流失較嚴(yán)重。在遇到大暴雨的情況下，我國(guó)大部分機(jī)場(chǎng)以快排為主的雨水處理系統(tǒng)并不能及時(shí)處理機(jī)場(chǎng)的雨水，經(jīng)常會(huì)造成機(jī)場(chǎng)低洼地面積水嚴(yán)重、場(chǎng)區(qū)面源受到污染乃至氣溫較高的機(jī)場(chǎng)還會(huì)形成熱島效應(yīng)，演變出一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。這些問(wèn)題嚴(yán)重影響了機(jī)場(chǎng)航空器運(yùn)行安全，給機(jī)場(chǎng)和旅客帶來(lái)了極大的不便，因此如何緩解機(jī)場(chǎng)洪澇以及水污染問(wèn)題已經(jīng)迫在眉睫。面對(duì)以上問(wèn)題，除改良機(jī)場(chǎng)的雨水管道建設(shè)等傳統(tǒng)措施外，還應(yīng)從機(jī)場(chǎng)雨水管理系統(tǒng)方面入手，探究適用于機(jī)場(chǎng)的雨水設(shè)施。針對(duì)城市雨洪問(wèn)題，國(guó)外很多學(xué)者也做了多種研究，并有了較成功的雨水管理系統(tǒng)應(yīng)用案例，如美國(guó)最佳管理措施及低影響開(kāi)發(fā)、新西蘭低影響城市與開(kāi)發(fā)等[1]。筆者擬將低影響開(kāi)發(fā)理念應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)建設(shè)中，通過(guò)研究LID設(shè)施在機(jī)場(chǎng)各個(gè)區(qū)域的適用性，找到最適合用于機(jī)場(chǎng)各區(qū)域建設(shè)的低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施，為解決機(jī)場(chǎng)洪澇以及水污染問(wèn)題提供技術(shù)方案。

2 低影響開(kāi)發(fā)理念概述

低影響開(kāi)發(fā)（Low Impact Development，以下簡(jiǎn)稱(chēng)LID）是由美國(guó)馬里蘭州環(huán)境資源部在1990年末提出的，并在2012年對(duì)LID設(shè)施的概念進(jìn)行了定義，指一系列能夠在降雨源頭綜合控制雨水徑流和雨水污染的雨洪管理技術(shù)措施[2]。作為一種可持續(xù)的土地資源開(kāi)發(fā)方式，LID設(shè)施強(qiáng)調(diào)的是通過(guò)一系列的環(huán)境友好型措施，來(lái)模擬自然水文條件，以保證土地開(kāi)發(fā)前后水文條件不受到劇烈的破壞。其主要技術(shù)手段是依靠相應(yīng)的設(shè)施有效管理雨水來(lái)降低城市化對(duì)雨水徑流造成的影響，并利用自然景觀的設(shè)置，通過(guò)“滲、滯、蓄、凈、用、排”等手段在降雨源頭實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水的分散控制。這種可持續(xù)性的、分散化的徑流源頭控制概念和技術(shù)的核心思想是在場(chǎng)地開(kāi)發(fā)后盡可能降低對(duì)原有水文狀況的影響。它的具體設(shè)計(jì)步驟就是將研究區(qū)域的自然水文條件通過(guò)能夠控制雨水的水文景觀來(lái)模擬管理，綜合利用場(chǎng)地水文功能設(shè)計(jì)和水污染防治措施，減輕土地開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)水文特別是水質(zhì)的影響。LID設(shè)施主要分為兩大部分，一部分是降水徑流過(guò)程中的源頭調(diào)節(jié)，另一部分是對(duì)雨水的終端調(diào)節(jié)，其中源頭調(diào)節(jié)又包含透水路面、濾草帶、下沉式綠地等，終端調(diào)節(jié)包括貯水池、雨水槽等多種分類(lèi)。這類(lèi)LID具體措施不僅僅解決了城市內(nèi)澇現(xiàn)象，還增加了城市綠化生態(tài)景觀。LID具體措施從作用和原理上主要可分為4類(lèi)，即過(guò)濾具體措施、收集具體措施、滲透具體措施和生物滯留措施。

3 LID設(shè)施建設(shè)總體規(guī)劃和布局

與傳統(tǒng)的以快速排水和末端集中處理為主的機(jī)場(chǎng)雨水管理設(shè)施相比，機(jī)場(chǎng)LID設(shè)施在綜合考慮水文地質(zhì)、降雨氣候等條件的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)場(chǎng)功能區(qū)劃分和水質(zhì)特點(diǎn)，通過(guò)“滲、滯、蓄、凈、用、排”6大子系統(tǒng)綜合治理內(nèi)澇。根據(jù)機(jī)場(chǎng)的下墊面類(lèi)型、地形數(shù)據(jù)與機(jī)場(chǎng)不同功能區(qū)特征相結(jié)合，機(jī)場(chǎng)匯水區(qū)可初步劃分為7大匯水區(qū)，即飛行區(qū)、航站區(qū)、貨運(yùn)區(qū)、工作區(qū)、生活區(qū)、油庫(kù)區(qū)和機(jī)務(wù)維修區(qū)[3]。同時(shí)，考慮到機(jī)場(chǎng)飛行管控要求和跑道硬質(zhì)化鋪裝等要素，篩選出適合在機(jī)場(chǎng)區(qū)域使用的LID技術(shù)[4]，詳見(jiàn)表1。

本研究以天津?yàn)I海國(guó)際機(jī)場(chǎng)作為研究對(duì)象，根據(jù)天津機(jī)場(chǎng)的功能分區(qū)以及雨水污染類(lèi)型，將天津機(jī)場(chǎng)分為多個(gè)LID設(shè)施建設(shè)單元，并按照每個(gè)建設(shè)單元的特征，在每個(gè)管控單元建設(shè)不同的LID設(shè)施，如圖1所示。

圖1 天津?yàn)I海國(guó)際機(jī)場(chǎng)各功能分區(qū)LID設(shè)施建設(shè)

4 LID設(shè)施在機(jī)場(chǎng)中的具體應(yīng)用

機(jī)場(chǎng)LID技術(shù)設(shè)施的布局基本上是由綠色和灰色相結(jié)合的雨水處理設(shè)施組成，從源頭到末端，包括綠色屋頂、透水路面、下凹式綠地、植草溝、調(diào)節(jié)池、蓄水池、泵站和污水處理廠等。

4.1 飛行區(qū)和維修區(qū)LID技術(shù)的應(yīng)用

天津機(jī)場(chǎng)的跑道、滑行道、停機(jī)坪等區(qū)域組成了飛行區(qū)。飛行區(qū)作為一個(gè)機(jī)場(chǎng)的核心區(qū)域，其建設(shè)在排水系統(tǒng)和鳥(niǎo)類(lèi)吸引等方面有著極其嚴(yán)格的要求。為了保證機(jī)場(chǎng)航空器飛行安全，機(jī)場(chǎng)跑道、站坪、滑行道的建設(shè)必須嚴(yán)格執(zhí)行民航業(yè)相關(guān)規(guī)定。LID設(shè)施在飛行區(qū)的建設(shè)主要采用“排、凈”措施，謹(jǐn)慎采用“滲、滯”等措施[5]。除此之外，跑道、站坪雨水中碳氧化合物和固體顆粒含量較高，且站坪除冰時(shí)使用的除冰液未經(jīng)處理直接排放，會(huì)對(duì)雨水徑流和下游水體污染影響巨大，因此應(yīng)先進(jìn)行初期雨水處理后再排入雨水調(diào)蓄池或污水管網(wǎng)中。另外，飛行區(qū)在鳥(niǎo)類(lèi)吸引方面有著特殊的要求，因此飛行區(qū)草地內(nèi)不宜建設(shè)人工濕地，防止吸引鳥(niǎo)類(lèi)，影響到飛行區(qū)航空器飛行安全。綜上所述，調(diào)節(jié)池和蓄水池是比較適用于建設(shè)在天津機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)的LID設(shè)施。

機(jī)務(wù)維修區(qū)主要問(wèn)題是雨水徑流含有大量的油污，同時(shí)修理使用了大量的化學(xué)制劑，水質(zhì)成分復(fù)雜。因此，機(jī)務(wù)維修區(qū)適用的LID設(shè)施為隔油沉沙井。機(jī)務(wù)維修區(qū)雨水徑流通過(guò)隔油沉沙井的隔油、沉沙作用后，大量污染物得到去除，雨水徑流得到初步凈化。飛行區(qū)和機(jī)務(wù)維修區(qū)LID主要技術(shù)路線，如圖2所示。

圖2 飛行區(qū)和機(jī)務(wù)維修區(qū)LID主要技術(shù)路線

4.2 航站區(qū)LID技術(shù)的應(yīng)用

天津?yàn)I海機(jī)場(chǎng)共有T1、T2航站樓2座主體建筑物，航站樓屋頂雨水排水量巨大，雨水徑流污染物初始濃度較高，是造成機(jī)場(chǎng)面源污染的主要原因之一。降雨歷時(shí)延長(zhǎng)可以降低雨水的污染物濃度，因此適用于天津機(jī)場(chǎng)航站區(qū)的LID設(shè)施主要是綠色屋頂、雨水花園等生物滯留設(shè)施以及雨水回收利用設(shè)施，其作用是使屋面雨水徑流初步下滲，同時(shí)延長(zhǎng)雨水徑流歷時(shí)，達(dá)到凈化雨水的目的，并回收利用一部分雨水。在航站區(qū)的停車(chē)場(chǎng)和道路等地面設(shè)施上，主要鋪設(shè)新型透水鋪裝，進(jìn)一步下滲雨水，削減降雨時(shí)的峰值流量并凈化雨水。航站區(qū)LID主要技術(shù)路線，如圖3所示。

圖3 航站區(qū)LID主要技術(shù)路線

4.3 公共區(qū)LID技術(shù)的應(yīng)用

在天津?yàn)I海國(guó)際機(jī)場(chǎng)的生活區(qū)、工作區(qū)以及貨運(yùn)區(qū)中，生活區(qū)域可能會(huì)導(dǎo)致雨水、生活用油和廢水的混合流動(dòng)；工作區(qū)域的雨水質(zhì)量在初始降雨期間可能受到輕微污染，但相對(duì)清潔；貨運(yùn)區(qū)的室外堆場(chǎng)及特種倉(cāng)庫(kù)可能有點(diǎn)源或面源污染，對(duì)雨水水質(zhì)帶來(lái)較大的沖擊負(fù)荷[6]。由于這3個(gè)區(qū)域結(jié)構(gòu)相近，有大量人員出入，因此統(tǒng)稱(chēng)為公共區(qū)。公共區(qū)的LID建設(shè)單元可分為公共區(qū)道路、綠地、建筑及廣場(chǎng)3個(gè)部分。

機(jī)場(chǎng)公共區(qū)道路中，人行道和非機(jī)動(dòng)車(chē)道應(yīng)采用新型透水鋪裝，在保證其抗壓抗拉強(qiáng)度的同時(shí)，增加路面的透水透氣性，削減峰值流量，回補(bǔ)地下水。在人行道的綠化帶、分車(chē)帶和紅線以外的綠地上安裝生態(tài)滯留設(shè)施，使道路徑流首先流向生態(tài)滯留設(shè)施，進(jìn)水口處應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況設(shè)置；同時(shí)，雨水溢流設(shè)施應(yīng)安裝在生態(tài)滯留設(shè)施中，多余的徑流溢出到市政雨水收集系統(tǒng)中。

機(jī)場(chǎng)公共區(qū)綠地建設(shè)首先應(yīng)滿(mǎn)足《公園設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，為游客提供休息的場(chǎng)所，綜合考慮LID設(shè)施要求，在綠地內(nèi)建設(shè)植草溝、新型透水鋪裝和雨水花園等LID設(shè)施，在吸收自身及周邊的雨水、降低徑流外排量的同時(shí)，營(yíng)造機(jī)場(chǎng)景觀。

機(jī)場(chǎng)公共區(qū)建筑及廣場(chǎng)的LID設(shè)施的建設(shè)應(yīng)與綠地建設(shè)同步進(jìn)行，兩者相輔相成，以達(dá)到雨水徑流控制的目的和要求。適用于公共區(qū)建筑的LID設(shè)施有綠色屋頂、新型透水鋪裝、雨水花園、植草溝和凈化滲透檢查井等。公共區(qū)建筑物的屋頂應(yīng)鋪設(shè)綠色屋頂，廣場(chǎng)地區(qū)應(yīng)適用新型透水鋪裝，雨水溝所在位置設(shè)置植草溝，并在工作區(qū)額外設(shè)置凈化滲透檢查井，凈化滲透雨水，延長(zhǎng)徑流持續(xù)時(shí)間。公共區(qū)LID主要技術(shù)路線，如圖4所示。

圖4 公共區(qū)LID主要技術(shù)路線

5 結(jié)論

在我國(guó)城市發(fā)展的過(guò)程中，城市洪澇問(wèn)題以及雨水污染問(wèn)題隨之變得越來(lái)越嚴(yán)重，因此給人們帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響也日益嚴(yán)重。而機(jī)場(chǎng)作為大型公共基礎(chǔ)設(shè)施和城市中的高強(qiáng)度開(kāi)發(fā)地區(qū)，其洪澇和水污染問(wèn)題能否解決，不僅關(guān)乎著機(jī)場(chǎng)運(yùn)行的安全，還影響到整個(gè)城市雨水循環(huán)系統(tǒng)。本文以天津?yàn)I海機(jī)場(chǎng)為研究區(qū)域，結(jié)合LID理念，探索了LID設(shè)施在機(jī)場(chǎng)各個(gè)區(qū)域中的詳細(xì)應(yīng)用。除此之外，筆者還提出了相關(guān)雨水利用方法，可以一定程度上節(jié)約機(jī)場(chǎng)用水，緩解我國(guó)水資源短缺的問(wèn)題。由于我國(guó)對(duì)于機(jī)場(chǎng)LID的研究尚少，本文為更好地實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)的可持續(xù)發(fā)展提供了方法，同時(shí)未來(lái)相似的高強(qiáng)度開(kāi)發(fā)地區(qū)的LID設(shè)施的設(shè)置也可以從本文中得到啟發(fā)。