基于低影响开发的城市非点源污染控制技术及其相关进展_沈珍瑶

城市化是世界经济飞速发展的源动力之一。近 年 来 ，城 市 土 地 利 用 结 构 剧 烈 调 整 ，不 透 水 面 积 不 断 增 加 ，由 此 一 定 程 度 上 加 剧 了 城 市 水 资 源 短 缺 、城 市 雨洪灾害和水环境污染等问题 。 ［１］ 随着国内外 工 业 污染和城市生活污 染 控 制 水 平 的 提 高，非 点 源 污 染 对城市水环境质量 的 影 响 日 益 彰 显，已 成 为 城 市 水 体水质恶化 的 主 因 。 ［２］ 美 国 的 长 期 监 测 资 料 显 示， 城市下游水 体 中 ８４％ 以 上 的 污 染 物 来 自 于 城 市 地 表径流［３］。如何对城市非点源污染进行有效控 制 已 成 为 环 境 保 护 、水 利 工 程 、城 市 规 划 、市 政 工 程 、景 观 设计等专业人员必须重视的一个重大课题 。 ［４］ 降 雨 是城市非点源污染 的 直 接 驱 动 力，对 降 雨 形 成 的 径 流和城市下垫面的相互关系进行系统深入研究是城 市非点源污染控制的核心和关键 。 ［５］ 目前国内 绝 大 多数城市对于城市降雨径流仍以防洪排涝控制为主 导 思 路 ，以 简 单 、直 接 的 方 式 将 雨 水 汇 入 城 市 管 网 系 统，这样做无疑增加 了 城 市 管 网 和 污 水 处 理 厂 等 城 市基础设施的压力。如何解决好雨水排放和非点源 污 染 控 制 的 矛 盾 ，降 低 城 市 污 染 控 制 的 经 济 成 本 ，将 是我国未来城市化进程面临的重大课题。
第５期
沈 珍 瑶 等 ：基 于 低 影 响 开 发 的 城 市 非 点 源 污 染 控 制 技 术 及 其 相 关 进 展
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图 ２ 低 影 响 开 发 模 式 和 绿 色 建 筑 的 关 系 Ｆｉｇ．２ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｌｏｗ ｉｍｐａｃｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｇｒｅｅｎ ｂｕｉｌｄｉｎｇ
ｚｙｓｈｅｎ＠ｂｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
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地质科技情报
２０１２ 年
与城市传统非 点 源 控 制 思 路 对 比，ＬＩＤ 更 符 合 非 点 源 污 染 产 生 范 围 广 、迁 移 途 径 随 机 性 强 等 特 点 。 从理念上看，传统城 市 非 点 源 污 染 控 制 大 部 分 沿 用 了点源规模处理的 思 路，通 常 强 调 雨 水 的 高 效 收 集 和快速排放，最终汇 入 到 污 水 处 理 设 施 中 进 行 终 端 处理或者排放至 收 纳 水 体。 从 技 术 上 看，传 统 非 点 源 污 染 控 制 更 强 调 工 程 措 施 ，如 修 建 污 水 管 网 、污 水 处 理 场 、人 工 湿 地 、沉 淀 池 等 ，同 时 也 配 套 政 策 法 规 、 公众参与等非工程 措 施，最 终 目 的 是 形 成 一 套 行 之 有效的雨水径流 疏 导、末 端 处 理 体 系。 但 随 着 国 内 外 城 市 化 进 程 加 速 ，人 地 矛 盾 日 益 突 出 ，传 统 的 非 点
第 ３１ 卷 ２０ １ ２年
第５期 ９月
地质科技情报
Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ
ＶＳｏｅｌｐ．３．１ ２Ｎ０ｏ１．５２
基于低影响开发的城市非点源 污染控制技术及其相关进展
沈珍瑶，陈 磊，谢 晖，马 颖，冯 潇，魏国元
就具体技术措施而言，ＬＩＤ 包括了传统的非点源 污 染 控 制 与 雨 水 处 理 措 施 ，同 时 结 合 一 些 新 的 技 术 措 施 ，如 绿 色 屋 顶［１１］、可 透 水 路 面 、雨 水 花 园 （生 物 滞 留 池）、植 草 洼 地 等（表 １），具 体 技 术 的 详 细 介 绍 可 参 考 相关文献。目前，国外大量的研究集中在单个 ＬＩＤ 技 术消减洪峰、去除污染物的机理研究方面［１２－１４］。 ２．１．２ 措 施 组 合
图１ 传统雨水处理方式（实线）和 ＬＩＤ 雨水综合管理模式（虚线） Ｆｉｇ．１ Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｓｔｏｒｍｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｌｏｗ ｉｍｐａｃｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ
从国内外的情 况 来 看，城 市 非 点 源 污 染 控 制 往 往涉及到城市规 划、市 政 工 程、景 观 设 计 等 多 学 科， 是一个庞大的系统工程。从城市规划现有理念出发 分析，目前涉及到城 市 非 点 源 污 染 控 制 的 主 要 是 绿 色建筑（ｇｒｅｅｎ ｂｕｉｌｄｉｎｇ）理 念 和 绿 色 基 础 设 施 建 设 体系（ＧＩ）。现行 的 绿 色 建 筑 和 绿 色 基 础 设 施 评 估 标准中，雨水的综合 控 制 利 用 评 价 是 其 中 的 重 中 之 重，具体涉及建筑 优 化 选 址、建 筑 节 水 节 能、建 筑 材 料等方面内容 。 ［９］ 其基本理念是降低建筑开发 过 程 中所带来的土壤侵蚀和污染物携带。具体表现是以 更高容积率的建筑形态以及将建筑物和道路布局在
根据 ＬＩＤ 单个措施的 技 术 特 点，可 利 用 建 筑 － 道路－公共开发 空 间，形 成 点、线、面 合 理 分 布 的 空 间布局，从非点源产生、迁移的过程上合理设置 ＬＩＤ 措施，最终 形 成 社 区 层 面 的 雨 水 综 合 利 用 工 程 （表 １）［１５］。源头控制，可选择污染 物 产 生 较 多 的 城 市 建 筑和停车场作为源头控制的重要区域。具体而言， 可设置绿色屋顶对 雨 水 进 行 滞 留 和 过 滤 收 集，同 时 在建筑周围具有一定的汇水面积的区域铺设不透水 铺面并设置生态过 滤 带 （如 植 草 洼 地 或 沟 渠），从 源 头上尽可能地收 集、入 渗、过 滤 场 内 雨 水；对 于 透 水 性较差地面，如停 车 场，应 尽 量 使 用 透 水 型 铺 装，并 结合渗透沟渠和雨 水 花 园 等 措 施 加 强 雨 水 滞 留，以 减少源头的污染物冲刷。
收 稿 日 期 ：２０１２－０６－２３ 编 辑 ：刘 江 霞 基 金 项 目 ：国 家 杰 出 青 年 科 学 基 金 项 目 （５１０２５９３３） 作者简介：沈珍瑶（１９６７— ），男，教授，博士生导师，主 要 从 事 流 域 非 点 源 污 染 控 制、流 域 水 环 环 境 管 理 等 方 面 研 究 工 作。Ｅ－ｍａｉｌ：
１ 低影响开发模式理念
ＬＩＤ 的概念最初由美国乔治省马里兰州环境资 源署 于 １９９０ 年 代 提 出，其 理 念 基 于 水 文 等 效 原 则， 基本思路是通过大量分散式的微观景观尺度措施维 持和再现城市开发前的自然水文条件。针对城市非 点源的控制，ＬＩＤ 主 要 是 通 过 截 留、渗 透、过 滤 等 措 施对雨水进 行 源 控 制，其 主 要 目 标 包 括：减 少 径 流 量 、削 减 洪 峰 、补 充 地 下 水 、减 少 土 地 侵 蚀 、截 留 污 染 物等，进 而 达 到 保 护 河 流 水 质 的 目 的。 一 般 而 言， ＬＩＤ 包 含 了 以 下 设 计 原 则：① 尽 量 维 持 原 有 水 文 条 件；②减少 建 设 项 目 的 不 透 水 铺 装；③ 充 分 利 用 入 渗 ，延 长 径 流 时 间 ，减 轻 开 发 建 设 项 目 对 自 然 状 态 的 冲 击 。 ［７］
（北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室 ，北京 １００８７５）
摘 要：低影响开发（ｌｏｗ ｉｍｐａｃｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，简称 ＬＩＤ）技术与传统城市非点源控制技术相比，具有可持续、分散化、节省投资、 与 场 地 开 发 和 景 观 设 计 相 结 合 等 特 点 ，近 年 来 在 国 外 城 市 雨 洪 控 制 利 用 和 非 点 源 污 染 控 制 中 得 到 了 迅 速 发 展 和 广 泛 应 用 。 首 先 系统介绍了 ＬＩＤ 技术的内涵、特点以及与城市传统雨洪污染控制方法的区别，从理念上分析了 ＬＩＤ 和绿色建筑及绿色基础设施建 设体系的区别和联系；然后根据城市非点源污染的产生、迁移路径，将 ＬＩＤ 划分为单个技术—措施组合—控制体系３个层次，分别 介绍了其技术体系和评估方法；进而简要介绍了 ＬＩＤ 在国内外的相关实践；最后提出了我国开展基于 ＬＩＤ 的城市非点源污染控制 的相关建议。 关 键 词 ：低 影 响 开 发 ；城 市 非 点 源 ；绿 色 基 础 设 施 建 设 体 系 ；技 术 体 系 中 图 分 类 号 ：ＴＶ１２５；ＴＵ９９２ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０００－７８４９（２０１２）０５－０１７１－０６
２ 基于 ＬＩＤ 的非点源控制技术
２．１ 非点源污染控制技术 结合 ＬＩＤ 基本理念，笔 者 根 据 城 市 非 点 源 污 染
的产生、迁移 路 径 将 ＬＩＤ 划 分 为 单 个 技 术 （局 地 层 面 ）— 措 施 组 合 （社 区 层 面 ）— 控 制 体 系 （流 域 层 面 ）３ 个层次，以实现雨水 的 综 合 利 用 和 非 点 源 污 染 物 梯 级 处 理 。 ［１０］ ２．１．１ 单 个 技 术
低 影 响 开 发 （ｌｏｗ ｉｍｐａቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，简 称 ＬＩＤ）是２０世 纪 ９０ 年 代 末 发 达 国 家 在 城 市 暴 雨 管 理和非点源污染控制基础上提出的城市雨洪水综合 管理方法，其特点是 继 承 了 传 统 非 点 源 污 染 控 制 技
术，同时融入到城 市 规 划、景 观 设 计 中，成 为 目 前 绿 色基础设 施 体 系 （ｇｒｅｅｎ ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，简 称 ＧＩ）的 核心构成 。 ［６］ 国 内 针 对 ＬＩＤ 的 系 统 性 研 究 起 步 相 对 较 晚 ，研 究 力 量 相 对 薄 弱 ，仅 在 北 京 、上 海 、深 圳 等 少数城市开展了相关 实 践。 因 此，系 统 梳 理 ＬＩＤ 理 念和技术，有 针 对 性 地 分 析、构 建 基 于 ＬＩＤ 技 术 的 城市非点源污染控 制 模 式，将 有 助 于 推 动 我 国 城 市 非点源污染控制体 系 建 设，进 而 为 妥 善 解 决 城 市 发 展过程中雨洪带来的水环境问题提供依据。