第七節(jié) 技術選擇
1技術類型
低影響開發(fā)技術按主要功能一般可分為滲透、儲存、調節(jié)、轉輸、截污凈化等幾類。通過各類技術的組合應用,可實現(xiàn)徑流總量控制、徑流峰值控制、徑流污染控制、雨水資源化利用等目標。實踐中,應結合不同區(qū)域水文地質、水資源等特點及技術經(jīng)濟分析,按照因地制宜和經(jīng)濟高效的原則選擇低影響開發(fā)技術及其組合系統(tǒng)。
2單項設施
各類低影響開發(fā)技術又包含若干不同形式的低影響開發(fā)設施,主要有透水鋪裝、綠色屋頂、下沉式綠地、生物滯留設施、滲透塘、滲井、濕塘、雨水濕地、蓄水池、雨水罐、調節(jié)塘、調節(jié)池、植草溝、滲管/渠、植被緩沖帶、初期雨水棄流設施、人工土壤滲濾等。 低影響開發(fā)單項設施往往具有多個功能,如生物滯留設施的功能除滲透補充地下水外,還可削減峰值流量、凈化雨水,實現(xiàn)徑流總量、徑流峰值和徑流污染控制等多重目標。因此應根據(jù)設計目標靈活選用低影響開發(fā)設施及其組合系統(tǒng),根據(jù)主要功能按相應的方法進行設施規(guī)模計算(詳見本章第八節(jié)),并對單項設施及其組合系統(tǒng)的設施選型和規(guī)模進行優(yōu)化。
2.1透水鋪裝
概念與構造 透水鋪裝按照面層材料不同可分為透水磚鋪裝、透水水泥混凝土鋪裝和透水瀝青混凝土鋪裝,嵌草磚、園林鋪裝中的鵝卵石、碎石鋪裝等也屬于滲透鋪裝。 透水鋪裝結構應符合《透水磚路面技術規(guī)程》(CJJ/T188)、《透水瀝青路面技術規(guī)程》(CJJ/T190)和《透水水泥混凝土路面技術規(guī)程》(CJJ/T135)的規(guī)定。透水鋪裝還應滿足以下要求:
(1)透水鋪裝對道路路基強度和穩(wěn)定性的潛在風險較大時,可采用半透水鋪裝結構。 (2)土地透水能力有限時,應在透水鋪裝的透水基層內設置排水管或排水板。
(3)當透水鋪裝設置在地下室頂板上時,頂板覆土厚度不應小于600 mm, 并應設置排水層。 透水磚鋪裝典型構造如圖4-6 所示。
圖4-6 透水磚鋪裝典型結構示意圖
適用性 透水磚鋪裝和透水水泥混凝土鋪裝主要適用于廣場、停車場、人行道以及車流量和荷載較小的道路,如建筑與小區(qū)道路、市政道路的非機動車道等, 透水瀝青混凝土路面還可用于機動車道。
透水鋪裝應用于以下區(qū)域時,還應采取必要的措施防止次生災害或地下水污染的發(fā)生:
(1)可能造成陡坡坍塌、滑坡災害的區(qū)域,濕陷性黃土、膨脹土和高含鹽土等特殊土壤地質區(qū)域。
(2)使用頻率較高的商業(yè)停車場、汽車回收及維修點、加油站及碼頭等徑流污染嚴重的區(qū)域。
優(yōu)缺點 透水鋪裝適用區(qū)域廣、施工方便,可補充地下水并具有一定的峰值流量削減和雨水凈化作用,但易堵塞,寒冷地區(qū)有被凍融破壞的風險。
2.2 綠色屋頂
概念與構造 綠色屋頂也稱種植屋面、屋頂綠化等,根據(jù)種植基質深度和景觀復雜程度,綠色屋頂又分為簡單式和花園式,基質深度根據(jù)植物需求及屋頂荷載確定,簡單式綠色屋頂?shù)幕|深度一般不大于150mm,花園式綠色屋頂在種植喬木時基質深度可超過600mm,綠色屋頂?shù)脑O計可參考《種植屋面工程技術規(guī)程》(JGJ155)。綠色屋頂?shù)牡湫蜆嬙烊鐖D4-7 所示。
圖4-7 綠色屋頂?shù)湫蜆嬙焓疽鈭D
適用性 綠色屋頂適用于符合屋頂荷載、防水等條件的平屋頂建筑和坡度≤15°的坡屋頂建筑。
優(yōu)缺點 綠色屋頂可有效減少屋面徑流總量和徑流污染負荷,具有節(jié)能減排的作用,但對屋頂荷載、防水、坡度、空間條件等有嚴格要求。
2.3 下沉式綠地
概念與構造 下沉式綠地具有狹義和廣義之分,狹義的下沉式綠地指低于周邊鋪砌地面或道路在200mm 以內的綠地;廣義的下沉式綠地泛指具有一定的調蓄容積(在以徑流總量控制為目標進行目標分解或設計計算時,不包括調節(jié)容積),且可用于調蓄和凈化徑流雨水的綠地,包括生物滯留設施、滲透塘、濕塘、雨水濕地、調節(jié)塘等。
狹義的下沉式綠地應滿足以下要求:
(1)下沉式綠地的下凹深度應根據(jù)植物耐淹性能和土壤滲透性能確定,一般為100-200mm。
(2)下沉式綠地內一般應設置溢流口(如雨水口),保證暴雨時徑流的溢流排放,溢流口頂部標高一般應高于綠地50-100mm。
狹義的下沉式綠地典型構造如圖4-8 所示。
圖4-8 狹義的下沉式綠地典型構造示意圖
適用性 下沉式綠地可廣泛應用于城市建筑與小區(qū)、道路、綠地和廣場內。對于徑流污染嚴重、設施底部滲透面距離季節(jié)性最高地下水位或巖石層小于1m 及距離建筑物基礎小于3m(水平距離)的區(qū)域,應采取必要的措施防止次生災害的發(fā)生。
優(yōu)缺點 狹義的下沉式綠地適用區(qū)域廣,其建設費用和維護費用均較低,但大面積應用時,易受地形等條件的影響,實際調蓄容積較小。
2.4 生物滯留設施 概念與構造 生物滯留設施指在地勢較低的區(qū)域,通過植物、土壤和微生物系統(tǒng)蓄滲、凈化徑流雨水的設施。生物滯留設施分為簡易型生物滯留設施和復雜型生物滯留設施,按應用位置不同又稱作雨水花園、生物滯留帶、高位花壇、生態(tài)樹池等。
生物滯留設施應滿足以下要求:
(1)對于污染嚴重的匯水區(qū)應選用植草溝、植被緩沖帶或沉淀池等對徑流雨水進行預處理,去除大顆粒的污染物并減緩流速;應采取棄流、排鹽等措施防止融雪劑或石油類等高濃度污染物侵害植物。
(2)屋面徑流雨水可由雨落管接入生物滯留設施,道路徑流雨水可通過路緣石豁口進入,路緣石豁口尺寸和數(shù)量應根據(jù)道路縱坡等經(jīng)計算確定。
(3)生物滯留設施應用于道路綠化帶時,若道路縱坡大于1%,應設置擋水堰/臺坎,以減緩流速并增加雨水滲透量;設施靠近路基部分應進行防滲處理, 防止對道路路基穩(wěn)定性造成影響。
(4)生物滯留設施內應設置溢流設施,可采用溢流豎管、蓋篦溢流井或雨水口等,溢流設施頂一般應低于匯水面100mm。
(5)生物滯留設施宜分散布置且規(guī)模不宜過大,生物滯留設施面積與匯水面面積之比一般為5%-10%。
(6)復雜型生物滯留設施結構層外側及底部應設置透水土工布,防止周圍原土侵入。如經(jīng)評估認為下滲會對周圍建(構)筑物造成塌陷風險,或者擬將底部出水進行集蓄回用時,可在生物滯留設施底部和周邊設置防滲膜。
(7)生物滯留設施的蓄水層深度應根據(jù)植物耐淹性能和土壤滲透性能來確定,一般為200-300mm,并應設100mm的超高;換土層介質類型及深度應滿足出水水質要求,還應符合植物種植及園林綠化養(yǎng)護管理技術要求;為防止換土層介質流失,換土層底部一般設置透水土工布隔離層,也可采用厚度不小于100mm的砂層(細砂和粗砂)代替;礫石層起到排水作用,厚度一般為250-300mm, 可在其底部埋置管徑為100-150mm的穿孔排水管,礫石應洗凈且粒徑不小于穿孔管的開孔孔徑;為提高生物滯留設施的調蓄作用,在穿孔管底部可增設一定厚度的礫石調蓄層。
簡易型和復雜型生物滯留設施典型構造如圖4-9、4-10 所示。
圖4-9 簡易型生物滯留設施典型構造示意圖
圖4-10 復雜型生物滯留設施典型構造示意圖
適用性 生物滯留設施主要適用于建筑與小區(qū)內建筑、道路及停車場的周邊綠地,以及城市道路綠化帶等城市綠地內。對于徑流污染嚴重、設施底部滲透面距離季節(jié)性最高地下水位或巖石層小于1m 及距離建筑物基礎小于3m(水平距離)的區(qū)域,可采用底部防滲的復雜型生物滯留設施。
優(yōu)缺點 生物滯留設施形式多樣、適用區(qū)域廣、易與景觀結合,徑流控制效果好,建設費用與維護費用較低;但地下水位與巖石層較高、土壤滲透性能差、地形較陡的地區(qū),應采取必要的換土、防滲、設置階梯等措施避免次生災害的發(fā)生,將增加建設費用。
2.5 滲透塘
概念與構造 滲透塘是一種用于雨水下滲補充地下水的洼地,具有一定的凈化雨水和削減峰值流量的作用。
滲透塘應滿足以下要求:
(1)滲透塘前應設置沉砂池、前置塘等預處理設施,去除大顆粒的污染物并減緩流速;有降雪的城市,應采取棄流、排鹽等措施防止融雪劑侵害植物。
(2)滲透塘邊坡坡度(垂直:水平)一般不大于1:3,塘底至溢流水位一般不小于0.6m。
(3)滲透塘底部構造一般為200-300mm 的種植土、透水土工布及300-500mm的過濾介質層。
(4)滲透塘排空時間不應大于24h。
(5)滲透塘應設溢流設施,并與城市雨水管渠系統(tǒng)和超標雨水徑流排放系統(tǒng)銜接,滲透塘外圍應設安全防護措施和警示牌。
滲透塘典型構造如圖4-11 所示。
圖4-11 滲透塘典型構造示意圖
適用性 滲透塘適用于匯水面積較大(大于1hm2)且具有一定空間條件的區(qū)域,但應用于徑流污染嚴重、設施底部滲透面距離季節(jié)性最高地下水位或巖石層小于1m 及距離建筑物基礎小于3m(水平距離)的區(qū)域時,應采取必要的措施防止發(fā)生次生災害。
優(yōu)缺點 滲透塘可有效補充地下水、削減峰值流量,建設費用較低,但對場地條件要求較嚴格,對后期維護管理要求較高。
2.6 滲井 概念與構造 滲井指通過井壁和井底進行雨水下滲的設施,為增大滲透效果, 可在滲井周圍設置水平滲排管,并在滲排管周圍鋪設礫(碎)石。
滲井應滿足下列要求:
(1)雨水通過滲井下滲前應通過植草溝、植被緩沖帶等設施對雨水進行預處理。
(2)滲井的出水管的內底高程應高于進水管管內頂高程,但不應高于上游相鄰井的出水管管內底高程。 滲井調蓄容積不足時,也可在滲井周圍連接水平滲排管,形成輻射滲井。輻射滲井的典型構造如圖4-12 所示。
圖4-12 輻射滲井構造示意圖
適用性 滲井主要適用于建筑與小區(qū)內建筑、道路及停車場的周邊綠地內。滲井應用于徑流污染嚴重、設施底部距離季節(jié)性最高地下水位或巖石層小于1m 及距離建筑物基礎小于3m(水平距離)的區(qū)域時,應采取必要的措施防止發(fā)生次生災害。
優(yōu)缺點 滲井占地面積小,建設和維護費用較低,但其水質和水量控制作用有限。
2.7 濕塘
概念與構造 濕塘指具有雨水調蓄和凈化功能的景觀水體,雨水同時作為其主要的補水水源。濕塘有時可結合綠地、開放空間等場地條件設計為多功能調蓄水體,即平時發(fā)揮正常的景觀及休閑、娛樂功能,暴雨發(fā)生時發(fā)揮調蓄功能,實現(xiàn)土地資源的多功能利用。 濕塘一般由進水口、前置塘、主塘、溢流出水口、護坡及駁岸、維護通道等構成。
濕塘應滿足以下要求:
(1)進水口和溢流出水口應設置碎石、消能坎等消能設施,防止水流沖刷和侵蝕。
(2)前置塘為濕塘的預處理設施,起到沉淀徑流中大顆粒污染物的作用;池底一般為混凝土或塊石結構,便于清淤;前置塘應設置清淤通道及防護設施, 駁岸形式宜為生態(tài)軟駁岸,邊坡坡度(垂直:水平)一般為1:2-1:8;前置塘沉泥區(qū)容積應根據(jù)清淤周期和所匯入徑流雨水的SS污染物負荷確定。
(3)主塘一般包括常水位以下的永久容積和儲存容積,永久容積水深一般為0.8-2.5m;儲存容積一般根據(jù)所在區(qū)域相關規(guī)劃提出的“單位面積控制容積”確定;具有峰值流量削減功能的濕塘還包括調節(jié)容積,調節(jié)容積應在24-48h 內排空;主塘與前置塘間宜設置水生植物種植區(qū)(雨水濕地),主塘駁岸宜為生態(tài)軟駁岸,邊坡坡度(垂直:水平)不宜大于1:6。
(4)溢流出水口包括溢流豎管和溢洪道,排水能力應根據(jù)下游雨水管渠或超標雨水徑流排放系統(tǒng)的排水能力確定。
(5)濕塘應設置護欄、警示牌等安全防護與警示措施。 濕塘的典型構造如圖4-13 所示。
圖4-13 濕塘典型構造示意圖
適用性 濕塘適用于建筑與小區(qū)、城市綠地、廣場等具有空間條件的場地。
優(yōu)缺點 濕塘可有效削減較大區(qū)域的徑流總量、徑流污染和峰值流量,是城市內澇防治系統(tǒng)的重要組成部分;但對場地條件要求較嚴格,建設和維護費用高。
2.8 雨水濕地
概念與構造 雨水濕地利用物理、水生植物及微生物等作用凈化雨水,是一種高效的徑流污染控制設施,雨水濕地分為雨水表流濕地和雨水潛流濕地,一般設計成防滲型以便維持雨水濕地植物所需要的水量,雨水濕地常與濕塘合建并設計一定的調蓄容積。 雨水濕地與濕塘的構造相似,一般由進水口、前置塘、沼澤區(qū)、出水池、溢流出水口、護坡及駁岸、維護通道等構成。
雨水濕地應滿足以下要求:
(1)進水口和溢流出水口應設置碎石、消能坎等消能設施,防止水流沖刷和侵蝕。
(2)雨水濕地應設置前置塘對徑流雨水進行預處理。
(3)沼澤區(qū)包括淺沼澤區(qū)和深沼澤區(qū),是雨水濕地主要的凈化區(qū),其中淺
沼澤區(qū)水深范圍一般為0-0.3m,深沼澤區(qū)水深范圍為一般為0.3-0.5m,根據(jù)水深不同種植不同類型的水生植物。
(4)雨水濕地的調節(jié)容積應在24h內排空。
(5)出水池主要起防止沉淀物的再懸浮和降低溫度的作用,水深一般為0.8-1.2m,出水池容積約為總容積(不含調節(jié)容積)的10%。 雨水濕地典型構造如圖4-14所示。
圖4-14 雨水濕地典型構造示意圖
適用性 雨水濕地適用于具有一定空間條件的建筑與小區(qū)、城市道路、城市綠地、濱水帶等區(qū)域。
優(yōu)缺點 雨水濕地可有效削減污染物,并具有一定的徑流總量和峰值流量控制效果,但建設及維護費用較高。
2.9 蓄水池
概念與構造 蓄水池指具有雨水儲存功能的集蓄利用設施,同時也具有削減峰值流量的作用,主要包括鋼筋混凝土蓄水池,磚、石砌筑蓄水池及塑料蓄水模塊拼裝式蓄水池,用地緊張的城市大多采用地下封閉式蓄水池。蓄水池典型構造可參照國家建筑標準設計圖集《雨水綜合利用》(10SS705)。
適用性 蓄水池適用于有雨水回用需求的建筑與小區(qū)、城市綠地等,根據(jù)雨水回用用途(綠化、道路噴灑及沖廁等)不同需配建相應的雨水凈化設施;不適用于無雨水回用需求和徑流污染嚴重的地區(qū)。
優(yōu)缺點 蓄水池具有節(jié)省占地、雨水管渠易接入、避免陽光直射、防止蚊蠅滋生、儲存水量大等優(yōu)點,雨水可回用于綠化灌溉、沖洗路面和車輛等,但建設費用高,后期需重視維護管理。
2.10 雨水罐
概念與構造
雨水罐也稱雨水桶,為地上或地下封閉式的簡易雨水集蓄利用設施,可用塑料、玻璃鋼或金屬等材料制成。
適用性 適用于單體建筑屋面雨水的收集利用。
優(yōu)缺點 雨水罐多為成型產(chǎn)品,施工安裝方便,便于維護,但其儲存容積較小,雨水凈化能力有限。
2.11 調節(jié)塘
概念與構造 調節(jié)塘也稱干塘,以削減峰值流量功能為主,一般由進水口、調節(jié)區(qū)、出口設施、護坡及堤岸構成,也可通過合理設計使其具有滲透功能,起到一定的補充地下水和凈化雨水的作用。
調節(jié)塘應滿足以下要求:
(1)進水口應設置碎石、消能坎等消能設施,防止水流沖刷和侵蝕。
(2)應設置前置塘對徑流雨水進行預處理。
(3)調節(jié)區(qū)深度一般為0.6-3m,塘中可以種植水生植物以減小流速、增強雨水凈化效果。塘底設計成可滲透時,塘底部滲透面距離季節(jié)性最高地下水位或巖石層不應小于1m,距離建筑物基礎不應小于3m(水平距離)。
(4)調節(jié)塘出水設施一般設計成多級出水口形式,以控制調節(jié)塘水位,增加雨水水力停留時間(一般不大于24h),控制外排流量。
(5)調節(jié)塘應設置護欄、警示牌等安全防護與警示措施。
調節(jié)塘典型構造如圖4-15 所示。
圖4-15 調節(jié)塘典型構造示意圖
適用性 調節(jié)塘適用于建筑與小區(qū)、城市綠地等具有一定空間條件的區(qū)域。
優(yōu)缺點 調節(jié)塘可有效削減峰值流量,建設及維護費用較低,但其功能較為單一,宜利用下沉式公園及廣場等與濕塘、雨水濕地合建,構建多功能調蓄水體。
2.12 調節(jié)池
概念與構造 調節(jié)池為調節(jié)設施的一種,主要用于削減雨水管渠峰值流量, 一般常用溢流堰式或底部流槽式,可以是地上敞口式調節(jié)池或地下封閉式調節(jié)池,其典型構造可參見《給水排水設計手冊》(第5冊)。
適用性 調節(jié)池適用于城市雨水管渠系統(tǒng)中,削減管渠峰值流量。
優(yōu)缺點 調節(jié)池可有效削減峰值流量,但其功能單一,建設及維護費用較高, 宜利用下沉式公園及廣場等與濕塘、雨水濕地合建,構建多功能調蓄水體。
2.13 植草溝
概念與構造 植草溝指種有植被的地表溝渠,可收集、輸送和排放徑流雨水, 并具有一定的雨水凈化作用,可用于銜接其他各單項設施、城市雨水管渠系統(tǒng)和超標雨水徑流排放系統(tǒng)。除轉輸型植草溝外,還包括滲透型的干式植草溝及常有水的濕式植草溝,可分別提高徑流總量和徑流污染控制效果。
植草溝應滿足以下要求:
(1)淺溝斷面形式宜采用倒拋物線形、三角形或梯形。
(2)植草溝的邊坡坡度(垂直:水平)不宜大于1:3,縱坡不應大于4%??v坡較大時宜設置為階梯型植草溝或在中途設置消能臺坎。
(3)植草溝最大流速應小于0.8m/s ,曼寧系數(shù)宜為0.2-0.3。
(4)轉輸型植草溝內植被高度宜控制在100-200mm。 轉輸型三角形斷面植草溝的典型構造如圖4-16 所示。
圖4-16 轉輸型三角形斷面植草溝典型構造示意圖
適用性 植草溝適用于建筑與小區(qū)內道路,廣場、停車場等不透水面的周邊, 城市道路及城市綠地等區(qū)域,也可作為生物滯留設施、濕塘等低影響開發(fā)設施的預處理設施。植草溝也可與雨水管渠聯(lián)合應用,場地豎向允許且不影響安全的情況下也可代替雨水管渠。
優(yōu)缺點 植草溝具有建設及維護費用低,易與景觀結合的優(yōu)點,但已建城區(qū)及開發(fā)強度較大的新建城區(qū)等區(qū)域易受場地條件制約。
2.14 滲管/渠
概念與構造 滲管/渠指具有滲透功能的雨水管/渠,可采用穿孔塑料管、無砂混凝土管/渠和礫(碎)石等材料組合而成。
滲管/渠應滿足以下要求:
(1)滲管/渠應設置植草溝、沉淀(砂)池等預處理設施。
(2)滲管/渠開孔率應控制在1%-3%之間,無砂混凝土管的孔隙率應大于20%。
(3)滲管/渠的敷設坡度應滿足排水的要求。
(4)滲管/渠四周應填充礫石或其他多孔材料,礫石層外包透水土工布,土工布搭接寬度不應少于200mm。
(5)滲管/渠設在行車路面下時覆土深度不應小于700mm。
滲管/渠典型構造如圖4-17 所示。
圖4-17 滲管/渠典型構造示意圖
適用性 滲管/渠適用于建筑與小區(qū)及公共綠地內轉輸流量較小的區(qū)域,不適用于地下水位較高、徑流污染嚴重及易出現(xiàn)結構塌陷等不宜進行雨水滲透的區(qū)域(如雨水管渠位于機動車道下等)。
優(yōu)缺點 滲管/渠對場地空間要求小,但建設費用較高,易堵塞,維護較困難。
2.15 植被緩沖帶
概念與構造 植被緩沖帶為坡度較緩的植被區(qū),經(jīng)植被攔截及土壤下滲作用減緩地表徑流流速,并去除徑流中的部分污染物,植被緩沖帶坡度一般為2%-6%,寬度不宜小于2m。植被緩沖帶典型構造如圖4-18 所示。
圖4-18 植被緩沖帶典型構造示意圖
適用性 植被緩沖帶適用于道路等不透水面周邊,可作為生物滯留設施等低影響開發(fā)設施的預處理設施,也可作為城市水系的濱水綠化帶,但坡度較大(大于6%)時其雨水凈化效果較差。
優(yōu)缺點 植被緩沖帶建設與維護費用低,但對場地空間大小、坡度等條件要求較高,且徑流控制效果有限。
2.16 初期雨水棄流設施
概念與構造 初期雨水棄流指通過一定方法或裝置將存在初期沖刷效應、污染物濃度較高的降雨初期徑流予以棄除,以降低雨水的后續(xù)處理難度。棄流雨水應進行處理,如排入市政污水管網(wǎng)(或雨污合流管網(wǎng))由污水處理廠進行集中處理等。常見的初期棄流方法包括容積法棄流、小管棄流(水流切換法)等,棄流形式包括自控棄流、滲透棄流、棄流池、雨落管棄流等。初期雨水棄流設施典型構造如圖4-19 所示。
圖4-19 初期雨水棄流設施示意圖
適用性 初期雨水棄流設施是其他低影響開發(fā)設施的重要預處理設施,主要適用于屋面雨水的雨落管、徑流雨水的集中入口等低影響開發(fā)設施的前端。
優(yōu)缺點 初期雨水棄流設施占地面積小,建設費用低,可降低雨水儲存及雨水凈化設施的維護管理費用,但徑流污染物棄流量一般不易控制。
2.17人工土壤滲濾
概念與構造 人工土壤滲濾主要作為蓄水池等雨水儲存設施的配套雨水設施,以達到回用水水質指標。人工土壤滲濾設施的典型構造可參照復雜型生物滯留設施。
適用性 人工土壤滲濾適用于有一定場地空間的建筑與小區(qū)及城市綠地。
優(yōu)缺點 人工土壤滲濾雨水凈化效果好,易與景觀結合,但建設費用較高。
3設施功能比較
低影響開發(fā)設施往往具有補充地下水、集蓄利用、削減峰值流量及凈化雨水等多個功能,可實現(xiàn)徑流總量、徑流峰值和徑流污染等多個控制目標,因此應根據(jù)城市總規(guī)、專項規(guī)劃及詳規(guī)明確的控制目標,結合匯水區(qū)特征和設施的主要功能、經(jīng)濟性、適用性、景觀效果等因素靈活選用低影響開發(fā)設施及其組合系統(tǒng)。
低影響開發(fā)設施比選如表4-1所示。
表4-1 低影響開發(fā)設施比選一覽表
注:1 ●——強 ◎——較強 ○——弱或很??;
2 SS去除率數(shù)據(jù)來自美國流域保護中心(Center For Watershed Protection,CWP)的研究數(shù)據(jù)。
各類用地中低影響開發(fā)設施的選用應根據(jù)不同類型用地的功能、用地構成、土地利用布局、水文地質等特點進行,可參照表4-2選用。
表4-2 各類用地中低影響開發(fā)設施選用一覽表
4低影響開發(fā)設施組合系統(tǒng)優(yōu)化
低影響開發(fā)設施的選擇應結合不同區(qū)域水文地質、水資源等特點,建筑密度、綠地率及土地利用布局等條件,根據(jù)城市總規(guī)、專項規(guī)劃及詳規(guī)明確的控制目標,結合匯水區(qū)特征和設施的主要功能、經(jīng)濟性、適用性、景觀效果等因素選擇效益最優(yōu)的單項設施及其組合系統(tǒng)。組合系統(tǒng)的優(yōu)化應遵循以下原則:
(1)組合系統(tǒng)中各設施的適用性應符合場地土壤滲透性、地下水位、地形等特點。在土壤滲性能差、地下水位高、地形較陡的地區(qū),選用滲透設施時應進行必要的技術處理,防止塌陷、地下水污染等次生災害的發(fā)生。
(2)組合系統(tǒng)中各設施的主要功能應與規(guī)劃控制目標相對應。缺水地區(qū)以雨水資源化利用為主要目標時,可優(yōu)先選用以雨水集蓄利用主要功能的雨水儲存設施;內澇風險嚴重的地區(qū)以徑流峰值控制為主要目標時,可優(yōu)先選用峰值削減效果較優(yōu)的雨水儲存和調節(jié)等技術;水資源較豐富的地區(qū)以徑流污染控制和徑流峰值控制為主要目標時,可優(yōu)先選用雨水凈化和峰值削減功能較優(yōu)的雨水截污凈化、滲透和調節(jié)等技術。
(3)在滿足控制目標的前提下,組合系統(tǒng)中各設施的總投資成本宜最低,并綜合考慮設施的環(huán)境效益和社會效益,如,當場地條件允許時,優(yōu)先選用成本較低且景觀效果較優(yōu)的設施。 低影響開發(fā)設施選用流程如圖4-20所示。
圖4-20 低影響開發(fā)設施選用流程圖
第八節(jié) 設施規(guī)模計算
1計算原則
(1)低影響開發(fā)設施的規(guī)模應根據(jù)控制目標及設施在具體應用中發(fā)揮的主要功能,選擇容積法、流量法或水量平衡法等方法通過計算確定;按照徑流總量、徑流峰值與徑流污染綜合控制目標進行設計的低影響開發(fā)設施,應綜合運用以上方法進行計算,并選擇其中較大的規(guī)模作為設計規(guī)模;有條件的可利用模型模擬的方法確定設施規(guī)模。
(2)當以徑流總量控制為目標時,地塊內各低影響開發(fā)設施的設計調蓄容積之和,即總調蓄容積(不包括用于削減峰值流量的調節(jié)容積),一般不應低于該地塊“單位面積控制容積”的控制要求(詳見第三章第四節(jié))。計算總調蓄容積時,應符合以下要求:
1)頂部和結構內部有蓄水空間的滲透設施(如復雜型生物滯留設施、滲管/渠等)的滲透量應計入總調蓄容積。
2)調節(jié)塘、調節(jié)池對徑流總量削減沒有貢獻,其調節(jié)容積不應計入總調蓄容積;轉輸型植草溝、滲管/渠、初期雨水棄流、植被緩沖帶、人工土壤滲濾等對徑流總量削減貢獻較小的設施,其調蓄容積也不計入總調蓄容積。
3)透水鋪裝和綠色屋頂僅參與綜合雨量徑流系數(shù)的計算,其結構內的空隙容積一般不再計入總調蓄容積。
4)受地形條件、匯水面大小等影響,設施調蓄容積無法發(fā)揮徑流總量削減作用的設施(如較大面積的下沉式綠地,往往受坡度和匯水面豎向條件限制,實際調蓄容積遠遠小于其設計調蓄容積),以及無法有效收集匯水面徑流雨水的設施具有的調蓄容積不計入總調蓄容積。
2一般計算
2.1容積法
低影響開發(fā)設施以徑流總量和徑流污染為控制目標進行設計時,設施具有的調蓄容積一般應滿足“單位面積控制容積”的指標要求。設計調蓄容積一般采用容積法進行計算,如式(4-1)所示,詳細計算可參照本指南附錄4典型案例中的案例四。
V=10HφF (4-1)
式中:V——設計調蓄容積,m3;
H——設計降雨量,mm,參照附錄2;
φ——綜合雨量徑流系數(shù),可參照表4-3進行加權平均計算;
F——匯水面積,hm2。
用于合流制排水系統(tǒng)的徑流污染控制時,雨水調蓄池的有效容積可參照《室外排水設計規(guī)范》(GB50014)進行計算。
表4-3 徑流系數(shù)
注:以上數(shù)據(jù)參照《室外排水設計規(guī)范》(GB50014)和《雨水控制與利用工程設計規(guī)范》(DB11/685)。
2.2流量法
植草溝等轉輸設施,其設計目標通常為排除一定設計重現(xiàn)期下的雨水流量,可通過推理公式來計算一定重現(xiàn)期下的雨水流量,如式(4-2)所示。
Q=ψqF(4-2)
式中:Q——雨水設計流量,L/s;
ψ——流量徑流系數(shù),可參見表4-3;
q——設計暴雨強度,L/(s•hm2);
F——匯水面積,hm2。
城市雨水管渠系統(tǒng)設計重現(xiàn)期的取值及雨水設計流量的計算等還應符合《室外排水設計規(guī)范》(GB50014)的有關規(guī)定。
2.3水量平衡法
水量平衡法主要用于濕塘、雨水濕地等設施儲存容積的計算。設施儲存容積應首先按照“2.1容積法”進行計算,同時為保證設施正常運行(如保持設計常水位),再通過水量平衡法計算設施每月雨水補水水量、外排水量、水量差、水位變化等相關參數(shù),最后通過經(jīng)濟分析確定設施設計容積的合理性并進行調整,水量平衡計算過程可參照表4-4。
表4-4 水量平衡計算表
3以滲透為主要功能的設施規(guī)模計算
對于生物滯留設施、滲透塘、滲井等頂部或結構內部有蓄水空間的滲透設施,設施規(guī)模應按照以下方法進行計算。對透水鋪裝等僅以原位下滲為主、頂部無蓄水空間的滲透設施,其基層及墊層空隙雖有一定的蓄水空間,但其蓄水能力受面層或基層滲透性能的影響很大,因此透水鋪裝可通過參與綜合雨量徑流系數(shù)計算的方式確定其規(guī)模。
(1)滲透設施有效調蓄容積按式(4-3)進行計算 Vs=V-Wp (4-3)
式中:Vs——滲透設施的有效調蓄容積,包括設施頂部和結構內部蓄水空間的容積,m3;
V——滲透設施進水量,m3,參照“2.1容積法”計算;
Wp——滲透量,m3。
(2)滲透設施滲透量按式(4-4)進行計算
Wp=KJAsts(4-4) 式中:Wp——滲透量,m3;
K——土壤(原土)滲透系數(shù),m/s;
J——水力坡降,一般可取J=1;
As——有效滲透面積,m2;
ts——滲透時間,s,指降雨過程中設施的滲透歷時,一般可取2h。
滲透設施的有效滲透面積As 應按下列要求確定:
(1)水平滲透面按投影面積計算;
(2)豎直滲透面按有效水位高度的1/2 計算;
(3)斜滲透面按有效水位高度的1/2 所對應的斜面實際面積計算;
(4)地下滲透設施的頂面積不計。
4 以儲存為主要功能的設施規(guī)模計算
雨水罐、蓄水池、濕塘、雨水濕地等設施以儲存為主要功能時,其儲存容積應通過“2.1 容積法”及“2.3 水量平衡法”計算,并通過技術經(jīng)濟分析綜合確定。
5 以調節(jié)為主要功能的設施規(guī)模計算
調節(jié)塘、調節(jié)池等調節(jié)設施,以及以徑流峰值調節(jié)為目標進行設計的蓄水池、濕塘、雨水濕地等設施的容積應根據(jù)雨水管渠系統(tǒng)設計標準、下游雨水管道負荷(設計過流流量)及入流、出流流量過程線,經(jīng)技術經(jīng)濟分析合理確定,調節(jié)設施容積按式(4-5)進行計算。
式中:V——調節(jié)設施容積,m3;
Qin——調節(jié)設施的入流流量,m3/s;
Qout——調節(jié)設施的出流流量,m3/s;
t ——計算步長,s;
T——計算降雨歷時,s。
6 調蓄設施規(guī)模計算
具有儲存和調節(jié)綜合功能的濕塘、雨水濕地等多功能調蓄設施,其規(guī)模應綜合儲存設施和調節(jié)設施的規(guī)模計算方法進行計算。
7 以轉輸與截污凈化為主要功能的設施規(guī)模計算
植草溝等轉輸設施的計算方法如下: ?
(1)根據(jù)總平面圖布置植草溝并劃分各段的匯水面積。
(2)根據(jù)《室外排水設計規(guī)范》(GB50014)確定排水設計重現(xiàn)期,參考本指南“2.2流量法”計算設計流量Q。
(3)根據(jù)工程實際情況和植草溝設計參數(shù)取值(參照本章第七節(jié)),確定各設計參數(shù)。 容積法棄流設施的棄流容積應按“2.1容積法”計算;綠色屋頂?shù)囊?guī)模計算參照透水鋪裝的規(guī)模計算方法;人工土壤滲濾的規(guī)模根據(jù)設計凈化周期和滲濾介質的滲透性能確定;植被緩沖帶規(guī)模根據(jù)場地空間條件確定。