低影响开发技术

低影响开发技术
一、低影响开发（LID）概念
低影响开发（LID）是一种强调通过源头分散的小型控制设施，维持和保护场地自然水文功能、有效缓解不透水面积增加造成的洪峰流量增加、径流系数增大、面源污染负荷加重的城市雨水管理理念，20世纪90年代在美国马里兰州开始实施。

低影响开发主要通过生物滞留设施、屋顶绿化、植被浅沟、雨水利用等措施来维持开发前原有水文条件，控制径流污染，减少污染排放，实现开发区域可持续水循环。

与国外相比，低影响开发技术目前在国内应用较少，但已列入国家“十二五”水专项重大课题进行研究。

二、LID核心理念
1、以生态系统为根基，让城市与大自然共生
城市源于自然、依赖自然，又在不断地改造自然、设计自然，城市与自然之间必须有新型的动态平衡，才能可持续发展。

让城市建设滞后尽可能地少影响原有自然环境的地表径流模式，正式城市与自然和谐相处的体现。

2、从暴雨径流源头开始管理
暴雨管理理念从原始的自然河沟排水、地下合流制管网排水、雨污分流制排水、快速消减洪峰流量到如今的生态化管理，经历了漫长的发展历程。

地影响开发模式将雨水管理的起始点提前到径流源头，先模拟蒸发、过滤、渗透、贮留等自然的雨水传输路径和水文情势，再进入收集管道，具有双重调节的功能。

3、强调尊重和利用本地自然特性
减少对开发区域的扰动是实现城市与自然互惠共生的基础。

同时，低影响开发模式在具体规划设计中的应用，需要结合本区域土地利用、水文地理、土壤类型、气候、降雨类型等一系列的因素，是一种“on site”的结构性设计技术。

三、LID原则
低影响开发的原则主要有以下几条：
（1）以现有的自然生态系统作为土地开发规划的综合框架：首先要考虑地
区和流域范围的环境，明确项目目标和指标要求；其次在流域（或次流域）和邻里尺度范围内寻找雨水管理的可行性和局限性；明确和保护环境敏感型的场地资源。

（2）专注于控制雨水径流：通过更新场地设计策略和可渗透铺装的使用来最小化不可渗透铺装的面积；将绿色屋顶和雨水收集系统综合到建筑设计中；将屋顶雨水引入等可渗透区域；保护现有树木和景观以保证更大面积的冠幅。

（3）从源头进行雨水控制管理：采用分散式的地块处理和雨水引流措施作为雨水管理主要方法的一部分；减小排水坡度，延长径流路径以及使径流面积最大化；通过开放式的排水来维持自然的径流路线。

（4）创造多功能的景观：将雨水管理设施综合到其他发展因素中以保护可开发的土地；使用可以净化水质，减弱径流峰值，促进渗透和提供水保护效益的设施；通过景观设计减少雨水径流和城市热岛效应并提升场地美学价值。

（5）教育与维护：在城市公共区域，提供充足的培训和资金来进行雨水管理技术措施的实践与维护，并教导人们如何将雨水管理技术措施应用于私有场地区域；达成合法的协议来保障长期实施与维护。

四、LID工程技术
4.1 下凹式绿地
绿地平均高程低于周围地面10厘米至20厘米的绿地称为下凹式绿地，这样的绿地可以保证周围硬质地面的雨水径流进入绿地中，入渗之后进入下一步的处理设施或直接接入雨水管网中。

它可以起到调蓄和净化径流雨水的作用，广义上主要包括生物滞留设施、渗透塘、湿塘、雨水湿地、调节塘等。

它的适用范围广、造价和维护费用均较低，且形式多样，是最常见的LID 技术之一。

4.2 透水铺装
通过使用具有透水特性的新型材料对地面进行铺装，如透水砖、透水水泥混凝土、嵌草砖、特殊的还有园林中常用的鹅卵石、碎石铺装等。

这也是最常见的LID技术之一。

在公园、河流两侧、人行道等承载量较小的道路上可以采用透水铺装，以增大地表的透水性，减小径流量。

由此也可看出其最大的问题在于强度不够，在车流量较大的地段不适合使用，新型透水材料的研发工作也将是今后的热点之一吧。

4.3 绿色屋顶
顾名思义，在屋顶上种植绿化，它可有效降低屋面雨水的径流总量，并且极大程度上降低了径流污染的负荷。

不过屋顶绿化对屋顶的要求条件较多，如屋顶载荷、防水条件、坡度等。

4.4 生物滞留设施
通过土壤的过滤和植物的根部吸附、吸收，以及微生物系统等作用去除雨水径流中污染物，根据位置的不同起了不同的名字，有雨水花园、生物滞留带、高位花坛、生态树池等。

一般道路中间绿化带、机动车道和非机动车道间绿化带以及行道树经过一定的改造都可以作为生物滞留设施的。

4.5 雨水湿地
利用物理（沉淀）、水生植物及微生物的生化作用对雨水进行处理，相当于一个集一二级处理于一身的微型污水处理厂。

设计中除了考虑正常的雨水处理外，要注意设计暴雨的调蓄功能。

雨水湿地在绿地和滨水区会比较常见，若是建于河边，可在岸边建设生态走廊，设置跌水设施，也不失为一道景观。

4.6 蓄水池
显而易见，这个池子就是用来蓄积雨水的，同时在暴雨期间也可以起到削减洪峰的作用。

在用地紧张的今天，大多数城市高楼下都会设置地下的封闭式蓄水池，不仅节约用地，储水量大，在处理过后还能补充回用水用于绿化灌溉、洗车冲厕等，也是另一种形式的“再生水”。

4.7 植草沟
比较典型的雨水转输设施，是一种广义的下凹式绿地，拥有雨水管的转输作
用，同时起到水体净化的缓冲调节作用，一般可用于较为宽阔的道路边以及绿地中。

4.8 天然/人工土壤渗滤
土壤渗滤装置主要对水体的水质进行净化，常常与各类储水设施联用，起到处理回用的效果。

在房屋侧边的雨水管下设置土壤渗滤装置，可以在一定程度上控制初期雨水的污染。

4.9 初期雨水弃流设施
由于雨水对地表、屋面的冲刷作用，初期雨水被认为含有大量的污染物，因此，通过一定的方法将初期雨水进行处理，便可降低后期雨水的处理难度。

初期雨水弃流设施将该部分雨水排入市政污水管，其余部分雨水照常进入雨水管网或水系。

其占地面积小，径流污染降低效果好，不过弃流量一般不好控制。

五、LID 国内外研究进展
5.1 国外研究进展
5.1.1 屋面雨水集蓄研究
由于屋面雨水便于收集，水质相对较好，经简单的过滤处理，就可用于一些工业，如木材加工，也可用来建设观赏水景，浇灌小区绿地，冲刷路面，或供小区居民洗车和冲洗马桶，省水又省钱。

例如英国典型的雨水利用工程伦敦世纪圆顶，每天可回收500m3的水用以冲洗该建筑物内的厕所，这使其成为欧洲最大的建筑物内的水循环设施，它既以自然的方式有效的收集了雨水，又很好地融入到圆顶的景观设计中，可谓一举两得。

在丹麦每年能从居民屋顶收集645×104 m3的雨水，相当于居民总用水量的22%，占市政总饮用水量的7%，使得雨水成了可替代水源，大幅度地减少了地下水的消耗。

5.1.2 提高下垫面渗透性研究
城区不透水面积的增加，既破坏了城市的水文循环，又会造成市区内涝，加重污水处理负荷等。

因此，改善下垫面的渗透性，也是城市雨水利用研究的一个热点：
（1）利用透水性铺装加大雨水入渗量。

透水性铺装是由与外部空气相连通的多孔结构形成骨架、能满足强度和耐久性要求的铺装，其面层呈多孔构造，表面积大，对粉尘有较强的吸附力，还可降低噪音。

主要包括透水性沥青铺装、透水性混凝土铺装及透水性地砖等。

（2）建设下凹式绿地。

研究表明，建筑物面高于路面，路面高于绿地，绿地下凹10 cm，即可拦蓄雨水80%以上。

此法既可降低城市绿化用水量，净化地表径流，增加地下水的入渗补给，又可减少内涝，减轻洪涝灾害。

设置渗透管沟、渗井、渗池等。

这些设施占地面积小，使地面径流就地入渗，可在控制径流汇集、减小洪峰流量的同时，补给地下水，阻止地面沉降。

美国的雨水利用常以提高天然入渗能力为目的。

如加州富雷斯诺市的地下回灌系统，10年间(1971～1980)的地下水回灌总量为1.338×108m3，其年回灌量占该市年用水量的20%。

日本于1992年颁布了“第2代城市下水总体规划”，正式将雨水渗沟、渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分，要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨水就地下渗设施。

5.1.3 不透水地面集流研究
城市道路路面、（下沉式）广场、运动场和停车场等都是良好的雨水收集面，只需少量投资即可在多雨季节临时储存雨水，降低管网排洪压力，蓄集的雨水还可用于城市清洁、绿地灌溉、维持城市水景等。

欧美、日本广泛采用不透水地面汇集雨水，从而减轻城市汛期雨洪负担。

美国Denver市中心的Skyline下沉式广场雨天可容纳数英寸深的雨水。

日本福冈体育场和国技馆，设计雨水蓄水池总容积2900m3，通过雨水利用每年可节约12×104美元的费用。

5.1.4 屋顶绿化（空中花园）研究
在城市建筑密集区，强化建筑屋顶绿化，既可有效地截留雨水，又可增加城市绿化面积，净化空气、吸纳噪音、降低热岛效应。

德国的屋顶通过绿化，配套防水和排水设施，使屋面系统径流系数降到0.3，有效地削减了雨洪水量。

日本的许多城市也在屋顶修建用雨水浇灌的“空中花园”，通过挖掘雨水资源的潜力，改善城市的环境生态效益。

5.1.5 法规、政策引导研究
到目前为止，德国、美国和日本已形成了较为成熟的雨水利用、管理体系，该体系以法律法规为基础，切实保障雨水利用的深层次研究与普遍推广。

如美国联邦法律要求所有新开发区强制实行“就地滞洪蓄水”。

科罗拉多等州制定了《雨水利用条例》，确保雨水利用的实施与普及。

德国的法律明确规定，雨水在进入污水管道之前必须就地入渗消纳，或收集处理后再回用，只有超量和污染程度较高的部分才能排入污水管。

5.1.6 经济手段调节研究
德国和日本分别通过雨水排放费和补助金制度等经济手段鼓励用户采用雨水利用技术。

美国通过总税收控制、发行义务债券、联邦和州给予补贴与贷款等一系列的经济手段鼓励雨水的资源化利用。

德国各城市根据相关规定，制定雨水排放费征收标准，结合市区实际情况计算出应缴纳的雨水费，若用户采用了雨水利用装置，国家将减免约为自来水费1.5倍雨水排放费，这样用户既可节省费用，又可减少自来水用量。

东京都墨田区1996年开始通过建立促进雨水利用补助金制度来促进雨水利用技术普及。

发达国家研究表明：只有以法律法规和政策引导为基础，以合理的技术措施与标准为手段，以先进的管理理念为导向，以经济调节为保障，建立完善的雨水利用体系，才能充分发挥雨水资源的环境、生态和经济效益。

5.2 国内研究进展
5.2.1 学术理论研究
在水资源日益紧缺和国际雨水集流事业的不断推动下，我国学者亦对雨水利用进行了系统的研究：刘昌明、牟海省等人论述了雨水资源的概念；李丽娟等人研究了我国雨水利用的环境效益；安熙兰等人分析了雨水利用工程收集的雨水水质状况；牛文全等人结合目前我国规划管理中存在的问题，致力于开发雨水利用规划的智能决策系统。

5.2.2 技术应用研究
目前，一些宾馆、饭店、会议中心、体育场馆建筑等方面已实施了雨洪利用
规划。

例如奥林匹克森林公园是国内第一个采用雨水收集系统的大型城市公园，全园雨洪利用率高达95%，年雨水回收量约1.34×104m3。

园区利用市政河道及公园湖泊水系收集雨水，因地制宜地制定排水方案，并将收集的雨水用于园内绿化灌溉及道路喷洒等。

国家会议中心主体部分的屋顶呈现“双曲线”图形，是雨水回收的绝佳工具，可收集雨水7000m3，降雨能够基本满足国家会议中心绿化用水需要，每年节省费用达1.8×104元。

城市雨水利用也是绿色世博的一项重要内容，在2010年上海世博会上，大多数建筑物都将附设集雨装置。

天津市水科学研究所进行的“城区雨洪水利用”项目中，通过修建屋面集雨场地和地下管道，将大厦和居民区的雨水用于绿化、洗车和地下水的补给。

深圳市发布的《深圳雨洪利用规划研究》中指出通过雨水集蓄、处理措施，将雨水用于市政用水和景观补充水。

目前我国大中城市如北京、沈阳、太原、安阳、石家庄、唐山等已编制了雨水利用规划，并产生了明显的经济、社会和生态效益，推动了我国雨水利用事业的发展，但总体上技术还较落后，应用还有待于普及。

相比而言，农村雨水利用比城市要发展快、成效明显、普及强度大，如在我国西部缺水地区，甘肃的“121雨水集流工程”，内蒙古的“112集雨节水灌溉工程”等已成功实现了“收集屋面雨水，解决人畜饮用”工程。

5.2.3 法律、行政研究
目前，我国有关雨水利用的法律包括《中华人民共和国水法》及各地区相关的法律法规等，以保障雨水利用的研究与应用。

如其中已明文规定雨水利用设施要与主体建筑同时设计、同时施工、同时投产运行。

在行政体系方面，如2007年形成了以水务局为核心、以发展改革委员会、规划局、园林绿化局、环境保护局等部门协作的联动工作机制，确保雨水利用这项复杂的系统工程能全面、有效、高速运行。

5.2.4 经济调节研究
经济调节即运用收费、补贴、罚款等经济手段，培育并开拓雨水利用市场，实现雨水利用的稳步发展与规范化管理。

目前国内已实行补助、罚款和减免制度，由于雨水利用体系尚不成熟，所以更注重补助金制度。

5.2.5 公众认识研究
只有公众普遍接受这一新兴观念，城市雨水利用技术才能走进人们的日常生活。

目前国内各地区主要通过对城市相关管理人员培训、对城市居民教育、志愿者宣传监督等手段促进该技术的普及。

如北京、郑州等地的水务局通过开展节水宣传，开通网站，举办学术交流等形式，使雨水资源化的观念深入人心，并在实际生活中逐渐普及。

六、LID国内外应用进展
6.1 LID在国外的应用
目前，LID技术在美国和欧洲迅速发展，在美国俄勒冈州、华盛顿州、马萨诸塞州、弗吉尼亚州、马里兰州的一些城市都有基于LID的雨洪控制利用工程。

蓄水池、植被浅沟、绿色屋顶、雨水花园等LID措施，在这些城市的规划设计和建设中得到很好的运用，如波特兰会展中心雨水花园、西雅图某社区街道改造和波特兰NESiskiyou绿色街道堪称城市雨洪控制利用与建筑、道路设计结合的典范。

在澳大利亚，水敏感城市设计理念得到广泛应用，把水循环利用与城市规划和设计统筹考虑，例如在墨尔本某占地面积为668hm2的项目开发中，将供水、污水和雨水进行整体规划，并广泛采用雨水花园、蓄水池、生物滞留、绿色街区、原地污水处理等绿色基础设施，结果给水量降低了70%，污水循环利用率>90%。

德国在区域开发设计中采纳LID理念，如柏林Potsdamer广场、汉诺威市康斯伯格生态城区的雨水收集利用独具特色。

雨水收集利用除采用下凹式绿地、植被渗沟等方式，还利用景观水体收集调蓄雨水。

纽伦堡普莱斯玛、哈诺佛科隆斯堡山的雨水处理，奥斯菲尔德恩的沙毫塞尔公园等区域开发利用也都采用LID 的方法。

LID技术的发展不仅带动了环保业的发展，而且带动了建筑业、材料工业、化学工业、花卉和植物业、生态工程业等行业的发展。

据目前最保守的估计，美国10年内LID的市场将达3800亿美元。

LID技术在不同的气候条件下，其效果也有所不同，但总的来说在美国和欧洲的一些城市效果显著。

根据目前的统计资料，LID可以减少暴雨径流30%~99%并延迟暴雨径流的峰值5~20min，从而减轻市政排水管网系统的压力；LID还可以有效去除雨水径流中的磷、氮、
油脂、重金属等污染物，有中和酸雨的效果，可以节省雨水回用成本；生态绿色屋顶还10可以降低室内温度2℃左右并美化环境，创造舒适的生活空间。

伊利诺大学的研究显示，在美国芝加哥地区，基于LID的绿色环境甚至可以起到降低暴力犯罪的作用。

6.2 LID在国内的典型应用案例
北京建筑工程学院城市雨水与水环境研究团队与国内外建筑师、景观设计师、政府部门及开发商协作，把LID的理念与技术有效地纳入项目的规划设计方案中，不少实施项目具有很好的经济效益和环境效益。

例如，在宁波某新开发区雨水系统规划中，在尊重江南水乡景观特色的基础上，对雨水径流在源头采用相应的控制利用措施，并将这些措施结合到基础设施的建设之中。

北京东方太阳城项目区域内的雨水全部通过下凹式绿地、植被浅沟汇集下渗或进入景观水池调蓄利用。

多年的运行数据表明，LID不仅能够充分利用大量的雨水资源、提高小区的防涝标准、营造良好的景观、改善小区生态环境，而且节省了大量雨水管道的建设资金，经济效益和环境效益显著。

天津东丽湖万科生态住宅区通过雨水与水环境方案设计，同时实现控制洪涝、雨水利用、美化景观、改善生态、增值地产等多个目标，不仅平均可利用雨水资源约为9万m3/a，还产生了巨大的环境和社会效益。

此外，还有许多项目正在实施和规划中。

目前，LID技术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。

与LID相应的产业也未形成，最主要的是建筑、景观设计、环境工程等相关专业工程技术人员未能广泛、有效地将雨洪控制利用与建筑、景观规划相结合，而决策者对LID的发展和现状也缺乏了解。

中国是全世界城市化进程最快的国家，大多数城市人口密度大、土地资源紧张、缺水、污染严重，生态环境压力大，因此，有应用LID技术的迫切需求。

另外，国内蓬勃发展的小区开发和城市改造也为LID技术的应用提供了最佳的时机和条件。

LID技术属于低成本和低能耗技术，需要大量的人工和廉价劳动力，仅需积极的政策引导和极少的投资就能产业化。

一旦LID理念及技术应用形成规模，其中的人造土壤、花卉、植物种植、环保再生材料等将形成一个巨大的市场需求，不仅能够改善城市环境质量，而且对解决就业问题也会有所贡献。

另外，LID市场的形成必将带动基础设施、建筑业、材料业、化工业、景观园林业等相关行业的发展，在LID技术的标准化、
设备成套化方面与欧美等国平分天下。

就LID的技术标准而言，目前美国仅有11华盛顿州（西雅图）和马里兰州正在试行自己的标准。

LID技术的标准将对建筑业、道路建设、给水排水、环境工程与园林工程等行业的标准产生影响。

中国作为LID技术最大的潜在应用国家，除了应在技术体系上进行深入研究外，还应在LID标准上有所作为，成为绿色科技知识产权的大国。

七、LID工程规划实践-----广州知识城市政综合规划
7.1 低冲击竖向开发
广州知识城竖向规划作为市政专项的一个重要组成部分，与城市用地规划、防洪排涝规划、道路交通规划、给排水规划等有着紧密的联系。

通过分析规划区域的地形、地貌特点，合理确定总体布局和竖向分区，在规划确定道路标高控制点、城市用地标高和地面形式时，除满足相关规范的要求外，还结合道路交通、防洪排涝、排水等专项规划提出的标准与要求。

7.1.1 道路设计
知识城竖向规划总体布局采用南北方向为中部高、两侧低，东西方向则为两侧高、中部低的竖向规划总体布局。

主干道控制纵坡，控制点标高可以由现状标高及各排渠沿岸道路的最低点开始，在满足防洪标准、排水纵坡、道路纵坡、综合管线敷设及尽量利用原有地形等要求的基础上，由低至高，由里及外，逐点推算。

同时，结合规划地块的设计标高进行优化调整，做到道路与地块的高程衔接合理，尽量避免大量填挖土方。

道路标高规划在与地块能够较好衔接的基础上尽量减少对山体的破坏（尽量少做高边坡和少做挡土墙），并且要及时的复绿，维持原有生态环境。

7.1.2 山体、湿地保护地形
作为山体湿地保护地形区域首先是现状的地貌完善、植被茂盛、具有良好的自然生态性，其次是在各层次规划中，对于该区域的描述为林地、生态湿地及生态休憩等用地。

在本次竖向规划中，对于这部分区域采取适当措施保护，尽可能减少对其破坏。

特别是在本规划区建设土源比较紧缺的情况下，山体的保护更应落实。

结合总体规划中保留的一些山体和水系以及新开挖的一些调蓄人工湖，对
于保留区域，竖向规划维持现有生态环境；针对新开挖的调蓄人工湖，可结合周边道路和地块的竖向标高拟建成生态堤岸形式。

7.1.3 地面利用形式
根据规划区内用地的性质、功能，结合自然地形排涝排水规划要求，采用平坡式、台地式及混合式的多种地面形式，以降低工程造价，提升景观效果。

各种用地性质规划地面形式，详见下表。

规划用地地面形式统计表
7.2 低冲击雨水综合利用设计
7.2.1 初雨处理和雨水调蓄的必要性
雨水是城市重要的水资源，重视雨水的收纳、处理和利用，将有利于解决城市内涝，河涌水体污染，水土流失问题。

从概念上讲，初雨处理与雨水调蓄是对雨水质与量的控制。

广州市长期面临内涝的困扰，特别近年来，灾害性天气频发，使人民生命和财产安全受到威胁。

雨水调蓄作为能较好解决水浸问题的方法之一，已在国内外大量实例中得到证明，因此雨水的调蓄是解决广州“水浸街”现象的有效途径。

另一方面，随着城市的发展，人口密度的不断加大，公共场所地面污染物增多，使得初期雨水受到很大污染，直接影响到自然水体的水质，在此情况下，有必要进行初雨收集与处理，达到对水体的有效保护。

知识城作为一个体现绿色环保的高起点示范区，初雨处理与雨水调蓄对区域的安全，环境的保护尤为重要。