低影响开发生态雨水系统研究

北京建工国通建设工程有限责任公司，北京 101101

1 传统排水方式

传统的管道排水方式以排放为主，带来了很多的问题。（1）道路滞水。传统的管道排水方式需将雨水经管道转输排至下游受纳水体，一旦中途发生管道损坏、管道淤积情况，或当雨水流量大于管道及下游水体承载能力时，会造成排水不畅，使路面区域滞水或积水，严重时会发生内涝。（2）水质污染。由于初期雨水水质较差，同时雨水中携带了大量的污染物，因此雨水由管道转输排入下游受纳水体，会影响水体水质，加重水体净化压力。（3）资源利用率低。雨水是宝贵的淡水资源，传统的雨水排除系统是将雨水直接排入下游水体，雨水大量流失，可利用率低，尤其是在缺水地区，造成了极大的浪费。（4）不利于地下水资源的维护。在进行传统的管道排水系统施工时，为保证管道及施工作业人员安全，常需要进行降低地下水水位的作业，同时由于雨水的下渗显著减少，使地下水资源被浪费，且增加了地下水使用及保护难度。

2 低影响开发

2.1 低影响开发的概念

低影响开发又称低冲击开发（Low Impact Development,LID），是发达国家新兴的城市规划概念，其基本内涵是通过有效的水文设计，综合采用入渗、过滤、蒸发和蓄流等方式减少径流排水量，使城市开发区域的水文功能尽量接近开发之前的状况，这对建设绿色城市、生态城市以及城市的可持续发展具有重大意义[1]。

2.2 低影响开发生态雨水系统的优势

（1）减少径流排放，提高排除能力。通过一些渗水设施，增加雨水的下渗量，重要地区可增设干塘等设施，使雨水错峰排放，降低区域积水风险。（2）合理利用雨水资源。传统的雨水排除模式是将雨水直接排放，而低影响开发生态雨水系统将雨水收集后，部分通过下渗回灌补充地下水资源，另一部分则进行合理的再利用。（3）降低下游受纳水体污染。利用雨水收集设施，通过对雨水的过滤等措施，拦截、净化雨水中的污染物，能够减少污染物的排放，从而减轻对下游受纳水体的污染，保护水环境。

3 实例分析

3.1 项目概述

北京经济技术开发区地处北京市东南部，位于五环路的南侧，是北京市唯一的国家级经济技术开发区。科创十七街（排干渠西路—经海九路）位于路东新区用地范围最南侧，南侧为凉水河，北与蓄洪区毗邻，道路全长约1.7km。此次设计采用低影响生态雨水系统实现雨水源头控制，以雨水蓄存、回渗为主，排放为辅为原则，以改善生态环境、保护水体为目的，进行雨水的收集及利用工作，旨在降低雨水对环境及水体的影响。

3.2 自然地质条件

（1）气候条件。北京市属典型暖温带、半湿润～半干旱大陆性气候，特点是夏季炎热多雨、冬季寒冷干燥、春季干旱多风、秋季短促。年平均气温为10～12℃，7月平均气温为25～26℃，最高气温达到40℃以上；年最低气温为-20～-18℃，1月平均气温约-5～-4℃。地面平均温度为13.7℃，最高为29.7℃，1月最低为4.5℃。

北京地区多年平均水面蒸发量为1843.8mm。多年平均降水量约为550～660mm，全年降水量的2/3集中在7、8两个月，一般可占全年降水量的80%以上，冬季（12月至次年2月）降水量仅占全年降水量的2%左右。降水季节性变化很大，由于降水量高度集中，即使是干旱地区，局部地势低洼地区也容易积水成涝。多年降雪资料记录显示，全年平均降雪日数为10d，平均积雪日数为14.5d，最大积雪深度为23cm。冻结期自11月下旬至次年3月，平原区最大冻结深度为0.8m。

（2）地质条件。拟建场地属永定河水系流域，在地貌单元上属于永定河冲积扇中上部冲积平原地貌。地形比较平坦，基岩埋深大于50m。地下水水位类型为潜水，水位升降幅度约1.0～1.5m，呈下降趋势。

3.3 设计原则

（1）利用生态输送方式，有效减少雨水地表径流量及径流峰流量，延缓径流峰值时间[2]。（2）将雨水控制利用与景观结合，利用植物去除部分污染物。（3）通过对污染物的去除，减少对受纳水体的污染。（4）合理利用雨水，通过下渗等方式来补充地下水，降低雨水对环境及水体的影响。

3.4 雨水系统单项技术

（1）滞留带。将道路主辅路隔离带改造为雨水滞留带，滞留带设计断面为梯形，上口宽4m、下口宽1.8m，深1.1m。滞留带分为雨水蓄水层、植被及种植土层、炉渣填料层、砾石层。①雨水蓄水层：利用对雨水的集蓄，减少雨水地表径流量及径流峰流量，延缓径流峰值时间。该层厚约20cm。②植被及种植土层：植物不仅可以起到美化环境的作用，还可以营造良好的生态环境，并对雨水进行简单净化。该层厚约25cm。③炉渣填料层：使雨水均匀下渗，同时拦截雨水中所携带的大颗粒污染物，利用物理方式对雨水进行简单的净化。该层厚约35cm。④级配砂石层：利用级配砂石的导水能力使雨水均匀下渗。该层厚约20cm。

沿滞留带每隔约20m设置进水口一处，道路在进水口处地面低于周围高程3cm，方便雨水更快进入滞留带。进水口为预制立缘石制成，宽0.5m，高为0.13m，雨水经进水口进入滞留带，滞留带进水口处设置进水口构造（采用卵石干铺二层，卵石粒径为30～60mm，详细做法见相应图纸），防止水流冲刷植物根系，同时使路面的泥沙等进行一定程度的沉积。在进水口附近种植马蔺，用于阻挡漂浮物进入滞留带内。

（2）低势绿地。低势绿地设在道路两侧的步道外侧，是比周边道路低10cm的绿地。利用植被截流和土壤渗透原理改善雨水径流水质，减少对下游水体的污染，同时增加雨水的下渗，以补充地下水。同时，为了配合蓄洪区及凉水河河道景观要求，将低势绿地的部分雨水引入河道景观范围，供景观造景，以达到对雨水最大限度的利用。

3.5 工艺设计

考虑到科创十七街是连接北京经济技术开发区核心区及路东新区的重要通道，同时结合现场的实际情况，为保证道路排水安全，设计中将道路分为有市政管线段（崔家窑西路—经海九路段）及无市政管线段（排干渠西路—崔家窑西路段）两部分。

（1）有市政管线部分。工艺流程如图1所示。该段道路横坡主路、辅路均坡向滞留带，雨水经进水口先流入滞留带储存、下渗，多余的雨水流入滞留带内设置的雨水口，将滞留带内溢流进来的雨水收集后，再排入附近市政雨水管线中，最终排入下游水体。集水管（DN150）沿滞留带布设，用于收集沿线渗流的雨水，再排入雨水口。集水管采用PVC管，管道上半部开孔（孔径Ф25mm），梅花形布设，集水管外包返滤土工布，以保证雨水渗透顺利，同时防止土粒堵塞渗水孔，搭接不小于150mm[3]。道路低点是雨水主要汇集点，因此可在滞留带道路低点处设置雨水进水口，并设置集中出流点来提高滞留带的溢流和道路综合排水能力，在滞留带的低点处增设雨水口，保证道路排水安全。

图1 有市政管线部分排水设计示意图

（2）无市政管线部分。工艺流程如图2所示。该段道路横坡主路路面坡向滞留带，雨水经进水口流入滞留带储存、下渗，多余的雨水通过主辅路间的出水口溢流到辅路，辅路坡向外侧，雨水通过人行步道下的异型排水槽进入低势绿地。人行步道异型排水槽设置在人行道下，每隔约20m设置一道，采用预制混凝土结构，槽宽约0.5m，高0.13m，道路低点处数量相应增加，以保证雨水顺利通过。

图2 无市政管线部分排水设计示意图

4 结束语

低影响开发生态雨水系统作为新型的排水模式，在雨水综合利用、减少雨水径流排放等方面有着显著的效果。由于大部分的雨水下渗回灌地下水资源，使排入市政雨水管网的水量明显减少，有效减轻了市政管网的压力，在降低了管网维护费用的同时，也减轻了因雨水被污染而带来的收纳水体及水体环境的污染，可谓一举多得。北京经济技术开发区采用低影响开发生态雨水系统，实现了雨水源头控制，以雨水蓄存、回渗为主，排放为辅的原则，达到了改善生态环境及保护水体的目的，从而降低了区内雨水对环境及水体的影响。