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城市雨水收集与利用 · LID低影响开发策略
最大的景观微刊:Land-2013
本文引自《低影响开发:城市地区设计手册》,该书由阿肯色大学社区设计中心编写于2010年,荣获了当年ASLA 沟通交流类杰出奖。
该书构图优美,通俗易懂。清晰绚丽,有趣实用,不仅是那些参与城市房地产开发的人员及机构设计的指导手册,更出人意料地成为了社会大众,以及中小学可续性课程的读本。
现代城市,雨洪,暨暴雨引发的水害,已经成为冲击城市建设的严重自然灾害。传统的雨洪管理模式,局限在“管道-水池”传输设施,将雨水通过管道、汇水口、侧石和排水沟进行引导。缺乏弹性及过量荷载的能力,并且加剧了污染物的扩散。
与此相对,低影响开发(LID)是一种基于生态的雨洪管理方法,倾向于在场地内通过植被处理以软质工程管理雨水。其目标是采用雨水的渗透、过滤、储存和蒸发方法,维持场地开发前后的水文平衡,将宝贵的生态效益传递到城市中。
低影响开发具有几大优点:一是增加景观中的生物多样性;二是最大限度地使水渗透,减少径流,达到蓄水泄洪的效果;三是建立起健全的分布式水文网络;四是阻止了水体污染物的传播。下图为低影响开发下社区的发展过程。
低影响开发模式可运用在城市发展的多个领域,包括:建筑、地产、街道和公共空间。
【建筑】
建筑的低影响开发以土壤、植物和水为主要搭建要素,配合雨水收集、运输、储存和处理设备,将雨洪灾害转变成为可利用的水,达到景观灌溉、建筑灰水乃至饮用水标准。操作实例见下图。
1
径流收集表面
8
蓄水池或罐溢流管,连接到灌溉系统或补给地下水的渗水沟
2
位于树木附近有叶片滤网的排水沟
9
景观灌溉过滤器
3
有沉积物收集的落水筒连接到地下停水处或直接到蓄水池或罐
10
可选择的沙滤
4
接到蓄水池或罐的管道,典型的为4英寸
11
灌溉和加压泵
5
碎片和沉积物拦截,初次冲刷装置
12
灌溉系统供水管线
6
雨水入口
13
树叶与碎片过滤筐
7
检修和维护通道
14
软管水龙头
15
带有过滤系统的可选择的灰水和饮用水联结
【地产】
地产主要包括草坪与停车场。单一植被的草皮和沥青铺设的停车场对土壤、植物群落以及水文循环破坏强烈。根据低影响开发,通过增加多种植物,合理使用当地植物,栽种树木,铺设可渗水材料,修建排水边沟的措施,对地产进行整体规划利用,可以有效地提高暴雨水处理能力,修复自然环境。
【街道】
街道占据城市景观25%的面积,低影响开发在这一区域的目标为,最小化不可渗透的铺装路面和最大化景观空间。在道路边缘,选择具有引流作用的测石,而在路旁,挖掘边沟,选择植被取代管道进行雨洪的分流排泄。从而修建出支路、共享道路、生态林荫道和公园路这一类新型低影响道路。
树木种植是道路低影响开发的重要环节。树木的选择需要根据耐寒性、成熟的尺寸和形状、耐旱性、生根特性、对病虫害的抵抗力确定。以下图例为常用的道路种植树木。
【开放空间】
城市开放空间,是由公共控制的土地区域和水体,提供娱乐、审美和生态,保护和塑造了城市环境。
根据低影响开发策略,开放空间应作为一个绿色网络进行综合规划,利用设计公园、绿道和自发组织的保护区来保持水体功能和生态系统的连通性,抑制城市的恶性扩张。功能包括地下含水层调节和补给地下水,维持河道基流的区域集水区的功能,保护野生动物栖息地和迁徙廊道,维持城市生物多样性和生态系统的弹性。
开放空间类型
功能
动植物保护区
保护自然植被、敏感的生态栖息地和开放空间。
雨水处理公园
减缓、分散和浸透雨水的自然过程。
雨水收集公园
循环利用雨水径流灌溉高维护的公园如社区花园和运动场。
绿道
连接开放空间建立城市绿道保持营养、自然资源和栖息地流贯穿整个城市。
LID城市雨水收集与利用的技术与设备:
LID设施共有21种,排列顺序根据其服务功能的强弱来确定,最弱为大尺寸管道,最强为人工湿地。
1
大尺寸管道
8
保持塘
15
渗透暗沟
2
水流控制装置
9
过滤带
16
树池过滤
3
干洼地
10
地下过滤沙床
17
雨水花园
4
地下滞留
11
表面过滤沙床
18
滨水缓冲带
5
滞留塘
12
墙面绿化
19
生物洼池
6
雨水涵道
13
屋顶绿化
20
渗透盆地
7
雨水收集器
14
可渗透铺装
21
人工湿地
LID设施使用的目的,是通过对场地开发前的水文状况和开发后的目标进行分析,利用场地规划技术大量减少开发的水文影响,模拟开发前的水文状况。由此,LID 设施的选择取决于期望在项目或场地中整合的水文产出。其选择的策略如下:
评估场地建设的可能性和限制条件。
界定需要的水文控制类型
考虑维护和管理条例、社区认可和成本。
设施的合理布局设置
硬质工程设施的辅助
而在实际操作中,单一的LID设施往往达不到应对百年一遇洪水的要求,这就需要建立整体性的LID网络,实现雨洪的处理。网络中,LID设施可分为4类,见下图。
【网络上游:雨洪接收】
此类装置直接接收雨洪,进行初级处理,并将雨水径流导入下一层设施。见下表。
最佳功能
网络中位置
尺度
管理措施
墙面绿化
水流控制/过滤
在网络起始处,直接连接屋顶
从小尺度的住宅应用到较大尺度的商业应用
根据不同的物种偶尔需要浇水和修剪
屋顶绿化
过滤/处理
网络的起始处
从小尺度的住宅应用到较大尺度的商业应用
检查屋顶隔离屋,也要例行检查植被和维护排水流路径
过滤带
过滤
主要处理系统的上游
从小坡的街边到大尺度的场地
经常性的垃圾和沉淀物,刈割
可渗透铺装
过滤/渗透/处理
处理系统的上游,去除沉淀物和减少径流量
从停车棚到停车场到街道
要利用真空吸尘器的去除沉淀物;植草铺装需要刈割和灌溉维护植物
滞留塘
滞留
集水区和径流下游,场地外雨洪管理系统上游
10英亩或更大的径流面积的水域
经常的垃圾清理和不定时的沉淀物移除,土壤中沉积污染物需改良或清除。
雨水涵道
保存
溢流盆地或出水口上游,过滤设施下游
根据汇水区径流面积确定尺度
需要特殊的设备来移除垃圾和沉淀物
地下滞留系统
滞留/渗透
过滤设施之后,防止过量沉淀物
最大集水区面积25英亩
检查和清除沉淀物
保持塘
保持/处理
汇水区和径流的下游,通常构建在场地的最低点。
居住区,商业区和工业区,根据区域降雨量,水域径流面积不小于10英亩
每半年检查一次,移除沉淀物、聚集垃圾和碎屑物。以保证排水功能顺畅
以下为该类设施的示例图。
墙面绿化
可渗透铺装
地下滞留系统
【网络中游:过滤收集】
此类设施主要通过收集和过滤的功能,在最终处理前分流雨水,处理污染,保障网络下游设施的安全运转。
最佳功能
网络中位置
尺度
管理措施
雨水收集器
保存
处理网络的起始处,直接与径流源相接
从在住宅应用的小到50加仑雨水桶到超过25,000加仑的商用尺度的蓄水池
季节性的清除残渣,检查贮水罐
地下过滤沙床
滞留/过滤
引导径流“第一波冲刷”到过滤设施的水流控制装置的下游
径流面积在1-10英亩的小集水区
经常性的去除垃圾、污染物和沉淀物
表面过滤沙床
滞留/过滤
位于引导径流“第一波冲刷”到过滤设施的水流控制装置的下游
径流面积在1-10英亩的小集水区
经常性的去除垃圾、污染物和沉淀物
渗透暗沟
渗透/处理
过滤设施下游,介于主要处理设施上游
从一个小的条带到有最大两英亩收集面的沙床
每年去除垃圾和进行筛选保持渗透性
树池过滤
过滤/渗透
主要处理系统的上游,代替行道树
从单一的树池到一个大的城市树池网络
不定期的废物移除,表面粗滤保持可渗透性,
干洼地
滞留/过滤/渗透
集中的暴雨径流下游,集水装置、溢流盆地或出水口上部
小的集水径流区,如低密度的项目或小面积的不可渗透表面
每半年一次检查侵蚀,移除沉淀物和碎屑
以下为该类设施的示例图。
雨水收集器
地下过滤沙床
树池过滤
【网络下游:渗透处理】
此类设施通过渗透方式,将雨水径流导入地下,并通过生物方式处理雨水中的污染物,建立动植物生态群落。
最佳功能
网络中位置
尺度
管理措施
滨水缓冲带
过滤/渗透/处理
水体上游,所有LID设施下游
有效宽度是100- 300英尺,或更小
根据需要移除垃圾和沉淀物,不定时割除区域中的草
渗透盆地
过滤/渗透/处理
终端设施,位于流出盆地或接收水体
大到几英亩的湿生洼地
半年一次的垃圾和沉淀物移除和植物刈割
人工湿地
过滤/渗透/处理
终端设施,位于溢流盆地或接受水体的上游。
从管理10英亩分水岭径流的袖珍湿地到管理超过25英亩分水岭径流的浅流湿地
在第2到10年系统需要每年移除废弃物和沉淀物,在最初的三年要半年一次。
以下为该类设施的示例图。
滨水缓冲带
渗透盆地
人工湿地
【贯穿网络:水流控制】
此类设施贯穿整个网络中,使用范围较广,主要作用为减少表面径流和管道排放,但不具备生态功能。
最佳功能
网络中位置
尺度
管理措施
大尺寸管道
水流控制
不可渗透表面下
LID网络任何位置
不定期的垃圾和沉淀物移除
水流控制装置
水流控制
集中的暴雨径流下游
小尺度的居住区和较大的商业场地
根据需要移除垃圾和沉淀物
以下为该类设施的示例图。
大尺寸管道
水流控制装置
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