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城镇低冲击开发与市政工程生态化设计理念的应用与实践 发布时间: 2011-07-20 点击: 2802

城镇低冲击开发与市政工程生态化设计理念的应用与实践
低冲击开发理念(Low Impactment Development)是近年从北美引进的一个新颖议题。
由于城市的“空间限制”和提倡“与自然景观的融合”,加之很多城市即使采取了BMP管理模式,其城市的扩张和改造对环境造成的强烈影响仍然难以消除。因此,近年在美国等发达国家开始提出一些更新的、更合理的城市雨水径流污染控制管理模式,比较突出的是低冲击开发模式(Low Impact Development)。与传统的雨水径流管理模式不同,低冲击开发模式是从源头进行降雨径流污染的控制和管理,尽量通过一系列多样化、小型化、本地化、经济合算的景观生态设施来控制城市雨水径流的源头污染。并综合采用入渗、过滤、蒸发和蓄流等多种方式来减少径流排水量,使开发后城市的水文功能尽可能的接近开发之前的状况。它的基本特点是从整个城市生态系统出发,采取接近自然系统的生态技术措施,以尽量减少城市发展对环境的影响为目的来进行城市径流污染的控制和管理。
LID在不同的气候条件,不同的地区,其处理效果也有所不同,但是根据目前的实验资料可知:LID可以减少约30%-99%的暴雨径流并延迟大约5-20min的暴雨径流峰值;还可有效的去除雨水径流中的磷、油脂等污染物,并具有中和酸雨的效果,是城市可持续发展技术的核心之一。2005 年美国绿色建筑委员会(USGBC) 颁布了绿色建筑3.0 版的能量与环境设计指引(LEEDTM), 促进了LID在绿色工程和景观设计中的推广,同时被工程师和景观设计师共同关注。其中水的有效使用原则(高效用水、减少景观和室内的用水量等) 成为六条组成部分之一。LEED 认证被美国政府部门广泛接受,一个项目只有至少获得26 分才可以得到认证以获得税收的优惠。而通过将水体综合保护的策略整合到一个具体项目的规划设计中, 景观设计师可以帮助该项目在能量与环境设计指引(LEEDTM) 认证中得到至少12 分。
国家住房和城乡建设部仇保兴副部长曾在2009年5月23日香港“共建低碳都市”国际研讨会、5月24日深圳市建筑科学研究院“建科大讲堂”的“从绿色建筑走向生态城”专题演讲会、5月25日深圳市委理论学习中心组(扩大)学习会等会议中,反复强调了推行低冲击开发模式对建设“绿色城市”、“生态城市”、“低碳城市”的意义和重要性,指出其理念可延伸到城市建设的各个方面,从而推动城市的可持续发展。
目前,低冲击开发理念及其应用研究在国内处于起步探索阶段,尚未形成完善的理论和技术体系。即使是已经相对成熟的北美及欧洲等地,其研究与应用也集中在微观尺度的工程技术领域。这一领域在本世纪将成为愈来愈被重视的主流生态理念,并且在宏观、中观与微观尺度的城市空间利用方面,与传统景观学整合,成为景观生态学理论与城市生态规划设计有力的实践工具。
(供稿:陈蔚镇)

面向雨水径流管理效能的绿色屋顶研究
在高密度城市化地区,不透水铺装面积的增加,导致雨水径流引发的城市洪灾风险随之加大。有限的用地空间情况下,绿色屋顶在优化雨水径流管理效能方面的作用得到广泛的重视和讨论。本研究通过回顾、梳理近10年来的相关调研数据和实验报告,系统总结绿色屋顶在雨水径流管理“量”和“质”方面的效能及其影响因素。
绿色屋顶的结构通常包括排水层、过滤层、土壤基质层和植被层。根据土壤基质层厚度的不同,通常将绿色屋顶分为两种主要工程类型:粗放型绿色屋顶(extensive green roof)和精细型绿色屋顶(intensive green roof)。目前,学界对于二者的土壤基质层厚度的界定并不相同;但一致认为,粗放型绿色屋顶基质层较薄、植被自然生长、几乎不需要人工灌溉和管理养护;精细型绿色屋顶基质层较厚、植被类型较多、需要经常灌溉和精心养护。
绿色屋顶雨水径流水文过程的动态监测显示,绿色屋顶能够有效削减屋面雨水径流量,降低洪峰流量并滞后峰现时间;对雨水径流中磷、氮、重金属、pH值等主要水质指标的比较监测表明,绿色屋顶产生的径流具有更好的水质,尤其是能够明显改善初期雨水径流的污染负荷。影响屋面雨水径流质量的主要因素包括:绿色屋顶的工程类型和坡度、土壤基质层的含水性、屋顶年龄、植被以及季节、天气和降水特征等。影响特征列举如下:
屋面的工程类型是影响屋面雨水径流系数的主要因素。数据统计比较了传统的非绿色屋顶、砾石屋顶、粗放型绿色屋顶和精细型绿色屋顶对于屋面年径流系数的影响情况。结果显示,传统的非绿色屋顶的径流系数可高达91%,而精细型绿色屋顶的径流系数将降至15%;在绿色屋顶中,精细型较之粗放型能够更有效的减少雨水径流。屋面坡度并不影响雨水径流的水文过程,但影响雨水在屋面的滞留情况;屋面坡度越小,降雨强度越低,屋面集蓄的雨水量占总降雨量的比例越高;相同降雨强度下,坡度2%的屋面所集蓄的雨水量是坡度14%的屋面的2倍。
雨水径流质量与绿色屋顶土壤基质层的厚度和结构(如孔隙率)紧密相关。一般的,基质层土壤厚度大,孔隙率高,有利于屋面雨水在土壤中的集蓄。利用土壤基质层渗透过程能够净化雨水径流中的部分污染物质,例如氮、磷。
大多数专家认为,绿色屋顶所选择的植被种类以及覆盖状况并不能明显减少屋面雨水径流、提高雨水集蓄量。植被对于屋面雨水质量的影响更多体现在净化雨水,控制雨水径流污染以及减小雨水径流流速,保护土壤在大暴雨时不被冲刷流失。
季节与天气对于屋面雨水管理效能的影响主要在屋面雨水的集蓄效率上。若每次集蓄后在两场雨的间隔期间所收集的雨水或蒸发或者被植被全部利用,则每场雨的集蓄效率最高;否则,由于屋顶集蓄雨水的规模限制,多余的雨水只能溢流排放。因此,降雨间隔期长的地区,绿色屋顶的雨水积蓄效率高;一年之中,夏季的蒸发量大,屋面集蓄雨水的利用率高,集蓄效率也相应的为一年之中最高。