3.2.2.1 低影响开发雨水系统
低影响开发理论诞生于美国的雨洪管理实践中，是在最佳雨洪管理措施 （BMPs）基础上发展起来的一种雨洪管理模式，是一种创新的暴雨水管理模式，是从源头开始进行降雨径流污染的控制管理。LID 的基本原理是通过对分散而又小规模源头的控制来实现对暴雨径流和污染物的控制。其核心是维持场地开发前后水文特征不变，包括径流总量、峰值流量、峰现时间等，如图3-12所示。
图3-12 低影响开发水文效应
从水文循环角度，要维持径流总量不变，就要采取渗透、储存等方式，实现开发后一定量的径流量不外排；要维持峰值流量不变，就要采取渗透、储存、调节等措施削减峰值、延缓峰值时间。发达国家人口少，一般土地开发强度较低，绿化率较高，在场地源头有充足空间来消纳场地开发后径流的增量 （总量和峰值）。我国大多数城市土地开发强度普遍较大，仅在场地采用分散式源头削减措施，难以实现开发前后径流总量和峰值流量等维持基本不变，所以还必须借助于中途、末端等综合措施，来实现开发后水文特征接近于开发前的目标。
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；还可有效地去除雨水径流中的磷、油脂、氮、重金属等污染物，并具有中和酸雨的效果，是可持续发展的核心技术之一。
美国环境保护部门对LID 的定义为:低影响开发是一种通过一系列技术手段如:建立分散式、小规模的基础设施，将有益生态的雨水管理设施融入场地的景观设计之中，最终达到从源头管理雨水、减少污染等目的生态雨水管理策略。
LID 的本质是以开发场地规划前的状态为参考，采用一系列手段在开发中最大可能地维持或恢复原生态的水文特征，以减少对场地水文循环系统的扰动，从而使流域的的各项生态指标能满足可持续发展的要求。与传统的雨水管理模式相比，LID 的雨水管理模式在很多方面是不同的（见表3-2）。
表3-2 低影响开发模式与传统模式的对比
3.2.2.2 低影响开发原则
LID 的核心原则就是利用不同技术手段使开发后的场地水文条件尽量接近开发前的状态。一个有效的低影响开发场地设计方案具有保护场地水文、植被、土壤不被破坏，维护场地自然环境的作用。LID 的基本原则包括以下几个方面:①土地利用最小化，减少不可下渗地面所带来的雨水径流量；②保护生态和自然资源，如森林、小溪、湿地等；③在小尺度场地中设置分散的过滤、滞留工程设施，如可渗透人行道、生物滞留池、开放洼地、屋顶花园等，对雨水径流进行储存和过滤；④断开不透水地面和排水管道的连接，利用自然入渗的措施对地表径流进行管理，保持自然雨水过程；⑤延长、增多径流的路径和径流的通过时间，使对雨水径流有充足的预处理过程；⑥对公众和决策者进行LID 教育，使之得到推广；⑦使用适应当地生物气候土壤条件的乡土植物材料。
3.2.2.3 低影响开发技术构成
在《低影响开发设计策略:一个综合的设计方法》手册中，系统论述了低影响开发技术构成，如图3-13所示，整个过程设计可以分为5个主要方面:①设计场地的整体规划；②对整个场地的水文条件和状态进行分析；③利用低影响开发措施对水土流失和雨水沉淀污染物进行控制；④包括很多操作性很强的综合管理手段；⑤利用宣传的方式对公众进行相关理念的教育，进而使之都得到更大范围的推广。
图3-13 低影响开发技术构成
3.2.2.4 低影响开发规划设计步骤
根据美国1999年公布的《低影响开发设计策略:一个综合设计方法》手册，LID 规划设计步骤内容包括以下5个步骤:
第一步，项目区评估与分析。一方面要分析能够对场地进行详细了解的基础资料，包括相关基础资料文献、约束场地设计的标准和法令，同时要对场地现状的基础设施进行评估，如地形和地貌、场地常见的植物种类、土壤土质、现有排水设施、公共设备相关信息；另一方面也涉及对场地水文环境的调查如设计之前的场地雨水径流走向、数量、场地中雨水径流的质量等，主要包括流域汇水分区 （drainage areas）与微汇水分区 （microsubsheds）的水文分析，可以由美国环境保护署开发的SWMM 城市雨洪模拟模型进行水文评估。
第二步，明确LID 的设计目标。在整个场地设计中，LID 的主要目标是控制场地的雨水径流、径流频率与历时，峰值径流流量以及水质。只要充分考虑整个雨水循环过程，包括雨水向地表土壤的下渗、植被栏截、地表与土壤层的蒸发、地下水的补给，地表洼地的储层等因素引起的降雨折减以及地表径流的形成，就会有利于前三个目标的达成。水质控制目标需要重点考虑对“初次冲刷”降雨污染物的处理。
第三步，制定非结构性场地规划策略。减小峰值径流量，增加径流、汇流时间；增加径流路径数量与径流经过的流程长度，尽量使径流形成坡面片流，缓慢持久地对雨水进行输送，尽量使场地更长、更平缓，使用开敞明沟系统，增加场地植被面积，引导雨洪流入植被区等；减少径流总量，保护现状自然植被，使用高透水性土壤；减少场地平整范围，保护现有的地形与流域分界线；减少场地总不透水面积，隔断场地不透水面积的连接，把建筑设计在水文功能较差的贫瘠土壤上；减小道路宽度，采用单侧人行道，减少路面停车区域，采用透水铺装等。
第四步，将结构性的LID 综合管理实践设施（LID-IMPS）合理布置到整个规划设计中。整个综合管理实践设施体系概括起来可以分为四个系统:存储系统、输送系统、渗透系统、过滤系统。存储系统是对地表径流进行调蓄，削减径流的峰值，减少径流量。渗透系统的主要作用是将尽可能多的雨水留在场地内使之缓慢下渗，补给地下水，减少地表径流量，同时在渗透的过程中，被污染的雨水还能得到很好的净化。过滤系统主要是雨水下渗后，通过土壤的过滤来处理地表径流中的污染物，减少径流量，补充地下水。输送系统是指通过植被浅沟、水平导流装置等生态雨水设施将大量的集中雨水径流转换为缓慢的多支的片流，在雨水的运输过程对径流进行过滤。
第五步，确定LID 场地设计的最后方案。目前，什么样的场地设计才能称之为低影响开发设计，而且哪些场地基本要素是必需的对于一个运用低影响开发设计理念指导的设计，都还没有明确的标准化的规定。方案形成后，运用相关模型对其效益进行评估，看其能否满足最初设定的设计目标，然后反复修正初步设计方案，直至形成最终方案。(www.xing528.com)
3.2.2.5 低影响开发主要技术设施
低影响开发技术按主要功能一般可分为渗透、储存、调节、转输、截污净化等几类。通过各类技术的组合应用，可实现径流总量控制、径流峰值控制、径流污染控制、雨水资源化利用等目标。实践中，应结合不同区域水文地质、水资源等特点及技术经济分析，按照因地制宜和经济高效的原则选择低影响开发技术及其组合系统。
在我国编制的《海绵城市建设技术指南2014》中，对低影响开发中17项技术措施的概念构造、适用性和优缺点进行了系统概述，这四大系统包括的技术设施主要有:透水铺装、绿色屋顶、下沉式绿地、生物滞留设施、渗透塘、渗井、湿塘、雨水湿地、蓄水池、雨水罐、调节塘、调节池、植草沟、渗管/渠、植被缓冲带、初期雨水弃流设施、人工土壤渗滤等。表3-3为常用LID 技术类型。
表3-3 常用的LID技术类型
续表
许多技术措施与BMPs类似，本节仅列举以下几个典型技术措施进行分析。
1.绿色屋顶（green roofs）
绿色屋顶顾名思义就是在建筑的顶层覆盖一层植被，通过在屋顶种植绿色植物实现滞留雨水，是一个由植被层、过滤层、排水层等所构成的小型系统。同样，绿色屋顶能够减少径流量，延长滞留时间，去除雨水污染物，同时，它还能减少城市不透水面比例，美化城市环境。这种措施对于城市化较严重的城市，是一种很好的改善措施，另外，绿色屋顶的建成，还能给鸟类提供栖息的场所，是一个自然和谐的措施。图3-14所示是绿色屋顶。
图3-14 绿色屋顶
2.草地渠道（Grass Swale）
草地渠道是一种狭长的渠道，对来自不透水性表面的径流进行过滤与入渗，表面铺设有植被，它可以移除大部分的悬浮物和1/4左右的P、N 等。因为草地渠道在使用上不太受限制且成本造价也低，比较适合在面积较少的区域推广，所以在设计方面有着比较大的灵活性。通常来说，由于草地渠道是一种输送渠道，所以存在着净化雨洪、补给地下水等特点。而在面积小、坡度缓的区域、小区街道、高速公路周边等地适合建设非封闭的草地渠道系统，在作为输送渠道的同时，可以发挥其优点。因此，草地渠道相比较传统渠道，在设计上更加接近天然状态下的径流输送方式。如图3-15所示是草地渠道设施。
各类用地中低影响开发设施的选用应根据不同类型用地的功能、用地构成、土地利用布局、水文地质等特点进行，可参照表3-4选用。
图3-15 草地渠道设施
表3-4 低影响开发技术适用类型
注 1.●—宜选用 ◎—可选用 ○—不宜选用。
2.引自 《海绵城市建设技术指南2014》。
低影响开发设施的选择应结合不同区域水文地质、水资源等特点，建筑密度、绿地率及土地利用布局等条件，根据城市总规、专项规划及详规明确的控制目标，结合汇水区特征和设施的主要功能、经济性、适用性、景观效果等因素选择效益最优的单项设施及其组合系统。
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