融合绿色街道生态调蓄系统的排水体制研究

刘 丽 贺海芳 李荣华

(江西师范大学城市建设学院，江西南昌 330022)

0 引言

《管子·水地篇》中指出水是“地之血气，如筋脉之流者也”。这形象地说明了水在地中的流动就如血在人体内流动一样。我国现有的排水系统阻碍了水与土的交融，地下水得不到补给的同时，也增大了排水系统的负荷。在快速城市化进程中，排水管网不仅未能有效遏制城市河流湖泊的水环境污染，更无法应对大涝大旱等自然灾害。实践证明，现行排水体制在维护管理、非点源污染控制、雨水利用和水环境保护方面都存在不足，需要创新理论和技术的指导。

1 传统排水体制问题分析

截流式合流排水体制、完全分流排水体制是国内应用最普遍的排水体制。但是，两者在实践中都存在问题。

1)截流式合流制。由于排水体制本身机制的缺陷，该排水体制在雨天会有超过截流倍数的大量混合污水通过溢流口，排入受纳水体，对水环境污染严重。

2)完全分流制。a.管网混接。由于排水体制在实际运用中存在问题，居住小区内部雨污水管间及其与市政雨污水管网间混接率较高，导致城市雨水管存在旱天污水排放入河现象。例如，上海市2001年建成的两个分流制小区，混接率分别高达18%和24%［1］。深圳市排水管网的规划与建设采用完全分流制，开发最早的罗湖、上步两区雨、污水几乎全部混流［2］。分流制管网实际上变为了两套合流制管网［2］。这虽然不是排水体制本身的问题，但实际运用中造成的混接问题给完全分流制带来了巨大弊病。b.初期雨水。初期雨水径流已经成为地表水体的重要面源污染之一。例如，合肥市塘西河上游分流排水体制的初期雨水，SS，NH3-N，COD，TP等主要污染指标平均浓度高达 302 mg/L，10.6 mg/L，163 mg/L 和 2.5 mg/L，污染程度可见一斑［1］。

因此，需要采取革新措施改善我国现有排水体制。

2 融合绿色街道的生态排水体制

我国近年出现的最具代表性的新型排水体制理论包括潘国庆、车伍提出的源头消纳、净化和利用雨水的排水体制［3］;蒋海涛的截流式分流制［4］以及高学珑的截流式综合排水体制［1］。其中，截流式分流制是在雨水支管上每隔一定距离设置1座与污水管相通的截流井，将初期雨水和误排入雨水管道的污水通过截流管排至旁边的污水管。而另两种新型排水体制都强调对于初期雨水的调蓄。1998年车伍等已开始对城市雨水径流污染控制、雨水资源再利用进行研究。而高学珑认为利用雨水调蓄系统控制降雨径流不仅可有效避免城市由于河网少，雨水汇流时间长难以有效截留初期雨水之问题，还能削减洪峰，继而减少对下游管网的压力，以减少城市内涝发生的概率，解决我国城市内涝日益严重的危机。

相比于大规模改造排水管道，将雨水调蓄系统与城市道路绿带相结合的“绿色街道”可作为排水系统中的柔性管道，同时适用于分流制和合流制排水系统。“绿色街道”是根据自然雨水循环过程，应用不同的雨水花园策略，将街道雨水管理与街道景观建设结合在一起的街道形式［5］。美国的波特兰NE Siskiyou绿色街道是高效且低成本改造方式的典范。该道路运用路缘石延伸区域巧妙的收集、减缓、净化和渗透街道雨水径流。一旦雨水流入路缘石扩展区，水就被一个7 in深的截水坝拦住。依据不同的降雨量，雨水将从一个单元跌落到另一个单元，直到被植物和土壤吸收，或达到最大容量流入雨水口。很多流量模拟测试表明，NE Siskiyou街道具备将25年一遇的暴雨流量减少85%的能力［6］，整个工程的花费仅需2万美元［6］。而我国城市中的道路绿化带基本上未被充分利用，多为单纯的造景绿化，甚至是高耗水的园林景观。在现有城市道路绿化带的基础上进行改造，即可将我国城市中的道路绿化带转变为控制雨水径流、解决城市内涝问题、补给地下水的柔性管道。排水管道一般沿道路铺设，而道路绿化带也是沿道路设置，因此，柔性管道与传统的排水管道正好可互为呼应。二者共同组成雨水从降落至排出过程中的雨水链。

雨水链的概念源自雨水花园中的生物滞留池设计，包括雨水注入、流经和流出的区域和场地［7］。雨水链包括四个主要的技术分类:减少地表径流的技术，雨水的滞留技术，滞留池设施，雨水从降落地到储存地的输导技术［7］。以美国波特兰为代表的绿色街道技术即可将城市道路绿化带改造为城市排水这个大雨水链的重要组成部分。雨水从硬化地表流至道路绿化带的路缘石缺口，从而进入道路绿化带这个集滞留和输导为一体的柔性管道;当雨水量超出道路绿化带所能调蓄的范围后，则从另一端路缘石缺口流出，通过道路雨水口，进入分流制的雨水管或者合流制的合流管道;经过处理后排至河湖等受纳水体。

相比于其他雨水调蓄系统，绿色街道可利用原有的城市道路绿化带进行改造，投资较少;且能够直接控制初期雨水径流的污染，效率最高。城市道路由于频繁的交通活动，汽车尾气排放、轮胎和路面磨损、部件腐蚀以及油脂渗漏等等导致大量的悬浮颗粒物、重金属、营养盐和有机物等污染物在路面的积累［8］。有研究表明，城市道路降雨径流量约为25%，却产生了40%～80%的污染物［8］。绿色街道利用植被的截流、土壤的渗透作用，实现了对道路初期雨水的渗透和利用，起到控制径流污染，降低收纳水体污染的作用，既是对城市生态环境的修复，又维护自然的水循环环境，抑制洪涝灾害［9］。对于减少雨水面源污染、解决城市内涝问题、补给地下水都具有重要意义。位于北京中轴线北端的奥林匹克森林公园被称为是“通往自然的轴线”，而绿色街道也正是排水体制中“通往自然的柔性管道”。

3 结语

融合绿色街道生态调蓄系统的排水体制是解决我国排水体制目前面临问题的新型排水体制。在理论上不局限于分流制和合流制孰重孰轻的探讨，而是提出与自然融合的柔化排水体制;在实施中，一方面应辅以相关的技术措施，如与我国正在建设的“智慧城市”试点相结合，通过GIS地理信息系统掌握城市排水管网现状，利用SWMM等数学模型实现排水体制规划和设计的计算机仿真模拟，并借助物联网和云计算实现对于排水系统的远程管理;另一方面，需要建立法律法规等非技术性措施予以保障，例如美国的克罗拉多州、佛罗里达州和宾西法尼亚州分别制定了《雨水利用条例》，德国颁布了《雨水利用设施标准》，以及雨水排放设施费和雨水排放费等政策。城市排水系统的终极目标，应该是成为人类利用水资源、转移水资源、再生水资源的生态通道。排水体制的选择需针对城镇的特点，结合回归自然和长远规划的理念，合理选择排水体制。

［1］高学珑.截流式综合排水体制的提出与应用可行性分析［J］.给水排水，2013，39(5):45-49.

［2］姜文超，管继玲.雨水径流污染与城镇排水系统规划［J］.南水北调与水利科技，2010，8(3):39-41.

［3］潘国庆，车 伍.管网设计与运行国内外城镇排水体制的探讨［J］.给水排水，2007(33):323-327.

［4］蒋海涛.新型排水体制在城市排水系统规划中的应用［J］.中国给水排水，2008，24(8):1-4.

［5］张善峰，王剑云.让自然做功——融合“雨水管理”的绿色街道景观设计［J］.生态经济，2011，246(11):182-189.

［6］http://www.asla.org/awards/2007/07winners/index.html.

［7］Coffman，L.2002.Low-impact development:an alternative stormwater management technology.In Handbook of Water Sensitive Planning and Design.Ed.R.L.France.Washington DC:Lewis Publishers.

［8］DELETIC A，ORR D W.Pollution buildup on road surface［J］.Journal of Environmental Engineering，2005，13(1):3.

［9］李俊奇.城市道路雨水生态处置技术及其案例分析［J］.中国给水排水，2010，26(16):60-64.