小区场地雨水露天排渗系统设计

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1、工程技术105在我国的城镇建设中，居住小区的雨水处理模式多采用分流制系统，即将雨水、污水分别处理，且以“排”为主要 设计思想。分流制排水系统虽然有很多优点，但也存在一些 很严重的问题。这些问题主要体现在两个方面：其一，使雨 水大量流失，这在我国大多数城市面临淡水资源不足的今天，显然是不合理的；另一方面，分流制系统虽然基本解决 了点源污染问题，但是，如何有效处理由雨水径流带来的面 源污染问题，在目前仍然是一个难题。 而低影响开发概念，其核心思想是通过合理的处理方式，模拟自然水文条件并通过渗透、贮存、过滤、蒸发、调 节、调蓄等综合性措施，从源头上降低城镇开发建设所导致 的水文条件的显著变化和雨水径

2、流对生态环境的影响。那 么，是否有可能在我国的城市居住小区建设中，实行这样一种雨水开发模式呢？这就是本文探讨的问题。1 . 1 雨水露天排渗系统概念的提出在传统雨水排放系统概念中，出于技术的限制和对景观 因素的考虑，一般均将雨水排放系统放在地下。笔者基于低 影响开发的概念，在传统雨水排放理念的基础上，融入了对 生态理念的考虑，提出了雨水露天排渗系统概念：通过模拟天然水循环过程，根据小区的地形和不同的降雨强度，将多 种低影响开发雨水措施联合使用，采用独具特色的雨水滞滤 沟、雨水花园、开敞的绿地雨水滞留区以及雨水渗透塘等一 系列生态雨水处理形式，让雨水就地滞留并下渗。通过这种源头控制、就地滞留、重

3、在下渗的雨水处理方法，恢复天然 的水循环系统，尽可能地将雨水就地滞留并下渗，最大限度 地减少地面径流，使小区的水循环系统保持在开发前的状 态，并将雨水处理技术作为场地规划设计中创造景观艺术的一种要素来考虑，实现环境的可持续发展。 1 . 2 场地雨水露天排渗系统的低影响开发优势 前面说过，露天排渗系统是一种通过地面上开放式的绿 地雨水滞留方法，即雨水花园、滞滤沟渠等低影响开发雨水措施，将雨水就地滞留并下渗的雨水开发处理模式。与传统 分流制排水系统相比，小区露天排渗系统，属于低影响开发 技术系统，其优点主要体现在以下三个方面： （1 ）增加渗透量城市化后的一个普遍现象，是大量的天然可入渗地面转

4、变成为不透水的硬质铺装地面，因此，在降雨后，原本可以 被吸收、渗透的水量大大减少，大部分雨水转化为地表径流 快速进入城市排水系统。根据达西定律，影响渗透量的主要因素为有效渗透面积、渗透时间、土壤渗透系数。小区场地 雨水露天排渗系统的要点，就是采用就地滞留与促进雨水下渗的策略，利用下凹式绿地、雨水花园等措施，增加雨水渗透面积，并通过透水铺装、植被浅沟等措施，滞留雨水，增 加雨水渗透量，有效补充地下水。 （2 ）促进蒸发 城市化对水循环影响的研究主要集中在地表径流和雨水下渗两个方面，而对雨水蒸发作用对城市化水循环的影响研 究很少。其实，蒸发也是促进雨水良性循环的一种有效方 式。露天排渗系统通过增加

5、雨水径流曝气的机会，促进雨水 蒸发，减少雨水径流进入城市排水管道，在源头上对雨水进行削减，并增加大气的含水量。 （3 ）对构造小区景观有积极作用 露天排渗系统设计，不仅能促进雨水渗透、蒸发，还对 构造小区景观有积极作用。瑞典马尔摩市奥古斯特堡小区与B O 0 1 住宅区的场地设计中，对雨水采用就地削减的办法，通 过地面不同形式的明沟、水道和局部放大的多个汇水用的池 塘以及滞速用的艺术化处理的混凝土预制块的应用，实现了 小区暴雨收集的景观化处理。图1 ( a ) ( b ) ( c ) ( d ) 分别为奥古斯特堡小区各种形式可降低流速的水道、艺术化处理的预制混凝 土石块和用来渗透滞留雨水用的池

6、塘；图2 ( a ) ( b ) ( c ) 分别为瑞典 B O 0 1 住宅区特色的雨水景观。1 . 小区场地雨水露天排渗系统设计小区场地雨水露天排渗系统设计（ ）可降低流速 的石块a流经草地的 自然式水道艺术化处理的 混凝土预制块混凝土水道图1 ：奥古斯特堡小区各种形式可降低流速的水道林川 周莹 房志勇（ ）c（ ）d（ ）b工程技术1061 . 3 小区场地雨水露天排渗系统模式设计这种模式，由下凹式绿地、雨水花园、植被浅沟、渗透 铺装、植被过滤带以及渗透塘六个部分构成了一个相互连通的雨水滞留和入渗的网络系统。这个系统由三级排渗网络组 成：不同下垫面形式的雨水径流进入植被过滤带、雨水花园、

7、下凹式绿地和渗透铺装所组成的低级排渗网络中，经过 植物和滤水层的过滤与净化后慢慢地下渗并蒸发；当水满溢流后，沿着植被浅沟等地面沟渠进入下一级雨水滞留措施 中，在这个过程中，植被浅沟等地面沟渠一方面负责把雨水输送到下一级雨水滞留措施中，另一方面，经过植物净化 后，下渗一部分雨水，并且蒸发一部分雨水；当渗透塘水满 溢流后，一部分经过净化的雨水进入下游河道或者收集回 用，另一部分沿着地面沟渠循环并再次进入下凹式绿地、雨 水花园等低一级的雨水滞留入渗措施中。2 . 1 雨水花园 雨水花园，是指在一个较浅的洼地区域内，种植灌木、 花草乃至树木等植物的工程性雨水处理措施。它的作用主要 体现在三个方面：一是

8、通过土壤和植物的过滤作用净化雨 水；二是通过土壤和植物根系的滞留作用，起到削减洪峰、 减小地表径流量，进而保护下游水体的作用；三是通过对雨 水的暂时滞留作用，使其慢慢渗入土壤，进而起到补充地下 水的作用。 雨水花园具有占地面积小、公众接受程度高及对污染物 去除效率高等优点，例如，它对金属物和T S S 的去除率可以 达到9 0 %。因此，它可以用在宅间、道路两侧等空间较小的位置，也可以用在中心绿地等空间较宽裕的位置。但是，为 避免雨水侵蚀建筑基础，雨水花园的边线距离建筑基础至少 3 m以上；同时，为达到较好的净化效果，雨水花园的汇水面 积应不大于2 公顷。 2 . 2 下凹式绿地 下凹式绿地，

9、是指绿地低于周边地面的绿地。其特点是 周边地面径流会自然流入该处绿地，从而可以利用绿地良好 的入渗性能增加入渗，减少排水，涵养水分。一般情况下， 绿地下凹深度为5 0 1 0 0 mm，这样处理的理由是，在有集水 面的条件下，汇流面增加了进入绿地的雨水，其来水强度在 一段时间内可能超过绿地入渗能力，因而如果将绿地下沉 5 0 1 0 0 mm，则其下沉后形成的洼地空间，就可以调节降雨 与土壤入渗能力不足之间的矛盾。 下凹式绿地是一种生态型的雨水渗透设施，具有投资 少、蓄渗效果明显、截留净化径流雨水、不易堵塞等优点。 作为北京市中德合作“城区水资源可持续利用雨洪控制 与地下水回灌”项目的试验小区

10、之一的双紫园小区，将绿地 全部改造成下凹式绿地。北京市水利科学研究院对双紫小区下凹式绿地蓄水能力试验表明，下凹式绿地蓄水效果明显， 在较干旱（即在试验前几日无降雨）壤土条件下，试验测定 5 、5 、1 0 、2 0 年重现期、0 c m、5 c m和1 0 c m下凹深度、 F 汇/ F 绿= 0 或1 等不同组合条件下的绿地径流系数，结果如图3 所示。从图中可以看出：下凹绿地的径流系数远小于平绿地 的径流系数；在无外来汇水时，下凹1 0 c m绿地不会产生径流，即使F 汇/ F 绿= 1 时，1 0 年一遇重现期标准内其产生径流 系数小于0 . 2 0 （一般小区的排水径流系数为0 . 4

11、0 . 7 ）。下凹式绿地适用范围很广，可以用于宅间、道路两侧和 中心绿地等位置。 2 . 3 植被过滤带2 小区场地露天排渗雨水系统常用手法总结图2 ：瑞典B O0 1 住宅区特色的雨水景观路侧水道（ ）a水生植物与人工池岸（ ）b水面景观（ ）c0 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 6F 汇/ F 绿= 0 条件下草地与路面等高草地比路面低5 c m 草地比路面低1 0 c m图3 ：不同汇水条件下绿地下凹深度、重现期与 径流系数之间关系0 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 6F 汇/ F 绿= 0 条件下草地与路面等高 草地比路面低5 c m 草地

12、比路面低1 0 c m植被过滤带上覆盖植被（主要是草），一般沿汇流面水平布置，建造于较为平坦的区域，用于接收上游汇流面形成 的大面积分散式片流，可用于处理小区道路、屋面和停车场等小流域的径流。污染物通过过滤带中植被的拦截、过滤、 渗透和吸附作用被去除。植被过滤带具有占地面积小，建造费用低、公众接受程 度高等优点，实用性很强。但是，单独使用植被过滤带，它的污染物去除率和洪峰削减量一般，与其它径流处理措施 （渗透铺装、生物滞留措施等）联合使用，能提高整个系统的去污能力。 为了达到较好的净化效果，植被过滤带的汇水面积应不大于2 h a ，宽度不超过5 0 m；同时，植被过滤带最小宽度为 6 m，而7

13、 1 5 m为最优，长宽比为1 ：6 。图4 为植被过滤带结构示意图。2 . 4 植被浅沟 植被浅沟是指种植植被的景观性地表沟渠。通过植被浅 沟的滞留、过滤和渗透作用，降低地表径流流速，减小径流 流量，从而起到削减洪峰流量的作用。植被浅沟常见的断面 形式有三角形、梯形和抛物线形三种。图5 为梯形植被浅沟结 构示意图。与植被过滤带相比，植被浅沟主要接收集中径流，适于 较长距离传输，在坡度、土质和景观等满足要求下可以替代雨水管，常用于小区道路周边及停车场地区域。 为保证净化效果，要求汇水面积不大于2 h a ；一般底宽不小于0 . 5 米，沟长宜大于3 0 米（有研究表明：利用植被浅沟 去除污染物

14、，有8 0 %的污染物是在6 0 7 5 m内去除的）；高度不大于0 . 6 m。 2 . 5 渗透式铺装渗透式铺装是指可渗透、滞留和渗排雨水的地面铺装结构，简称透水地面。主要优点是，能利用表层土壤对雨水的净化能力，对预处理要求相对较低，技术简单，便于管理； 缺点是，渗透能力有限，需要较大的透水面积，对雨水径流量的调蓄能力低。 渗透铺装的适用面很广，如停车场、步行道、广场等都可以利用，但是，汇水面积应控制在1 . 6 公顷以内。但是，透 水铺装若用于广场空间，其汇流面积有可能超过1 . 6 公顷，从而超过渗透式铺装的透水能力，这时，透水铺装需要与其它 L I D 场地雨水控制措施联合使用，来达

15、到就地滞留雨水的目的。 2 . 6 渗透塘渗透塘主要通过物理沉淀去除颗粒物，土壤和填料的渗 透、过滤和吸附，以及植物的拦截吸收径流中溶解性污染物。渗透塘既有蓄水功能，又有净水功能。从蓄水功能角度 讲，渗透塘有一定的调蓄能力，能有效地削减洪峰，减少径流体积，减缓地表径流流速，同时还能大量地回灌地下水， 补充基流；从净水功能角度讲，渗透塘既可以通过物理沉淀作用去除雨水中的颗粒物，又可以通过土壤、填料、植物的 渗透、过滤和吸附能力，吸收雨水中的溶解性污染物，从而达到对雨水进行净化的目的。 渗透塘具有雨水径流体积削减与峰值削减效果明显，污 染物去除率高，景观潜力大等优点。渗透塘主要用于处理小 降雨事件

16、，汇水面积不大于4 h a ，适用于渗透系数较大地区， 尤其是寒冷干燥地区。 由于渗透塘占地面积较大，一般用于小区中心绿地，与 广场、绿地结合起来，形成水面景观。（1 ）基于低影响开发概念，提出了小区场地雨水露天 排渗系统概念，详细阐述了其概念、与传统排水系统相比的优势及详细设计流程。 （2 ）总结了小区场地雨水露天排渗系统常用的生态措施及原理、优缺点和适用范围，根据小区的不同特点与不同 位置，在全面分析基础资料及技术经济分析的条件下，选择切实可行的雨水利用工艺。 （3 ）本文所建议的小区场地雨水露天排渗系统的景观化处理模式，将有利于在源头上解决雨水径流问题，将雨水 的传输、储蓄与小区景观营造融为一体，为生态小区合理利用雨水环节提供建议。 （4 ）我国已有雨水人工渗蓄利用的试验研究和工程应用，但基本处于经验性规范设计应用的阶段。应该加强政 策、规范引导，以及不同专业之间的合作，把低影响开发雨水工作真正纳入住区规划中。本文所提出的小区场地雨水露 天排渗系统是基于低影响开发概念而提出来的，实践性很强。在小区场地设计中，具有很大生态潜力与景观潜力，设 计工作者应该加以考虑。