深圳市低冲击开发模式实际应用

陈少雄

（天津市市政工程设计研究院，天津市300051）

深圳市低冲击开发模式实际应用

陈少雄

（天津市市政工程设计研究院，天津市300051）

低冲击开发是近些年由美国提出、用于城市雨水管理的技术，其提倡尊重自然、结合自然的核心理念愈来愈受到重视。城市建设的高速发展也不可避免地带来了日益严峻的环境问题。人口压力大、土地资源紧缺、水资源缺乏、水污染严重、生态环境保育形势严峻，因此更需要借鉴和引入低冲击开发雨污水模式，不断优化城市管理策略并将其理念拓展。

低冲击开发；城市管理；应用现状；理念拓展

0 引言

低冲击开发（又称低影响开发，Low Impact Development，LID）理念，其基本原理是在人工系统的开发建设活动中，尽最大可能减少对自然生态系统的冲击和破坏。这种开发模式是国外新兴的城市规划理念。推行低冲击开发模式是城市规划的重大变革，它是“绿色城市”、“生态城市”的有效实现手段。低冲击理念的开发，将给城市水环境管理带来重大启示。

低冲击理念可延伸到城市建设的各个方面，如减少城市对周边环境的破坏，减少城市对自然资源的索取和消耗，减少城市三废的排放，减少碳的排放等等。而建造设计中的南坪三期将低冲击开发理念拓展至从路线整体规划选择、建设材料选择，雨水防洪的综合利用处理、施工工艺、后期养护等各个阶段。

1 低冲击开发模式的主要内涵

1.1 低冲击开发模式的核心理念

低冲击开发是上世纪90年代美国马里兰州首先提出的概念，最初是作为雨水管理方法。其目标是恢复和维持土地开发前的自然水文状态。通过分散式的小规模控制技术对雨水源头进行控制，综合利用各种技术进行雨水的储存、渗透、蒸发和滞留等来模仿自然水循环过程，以期解决传统雨水管理方式所导致的各种城市环境问题。其核心理念主要有以下几个方面。

1.1.1 恢复自然水文状态

传统的雨水管理方式是将雨水更快、更有效地排出，而低冲击开发依靠多种技术手段恢复和保护自然水循环。通过应用分散的微管理技术维持一定的渗水量、蓄水量，以及延长集水时间，模仿自然水循环的整个过程，减少对自然水文状态的影响。

1.1.2 从雨水源头进行控制

从雨水源头进行控制，恢复自然水文循环的关键是减少雨水源头附近的土地使用活动对水循环的影响。自然水循环过程如滞留、渗透、储存，在城市未出现前存在于土地的各个角落。城市的大规模开发严重影响了自然水环境，试图用“管道-终端”的雨水管理方式去控制和恢复这个过程几乎是不可能的，因此应该采用微管理技术和源头控制策略。

1.1.3 利用非结构性的微管理技术

传统的雨水管理方式主张使用管道和大型水处理设施这种机械化的方法，而忽视了简单的生态方法。事实上，一些看似简单的技术手段能够有效地保护自然水文状态。低冲击开发能减少钢铁和混凝土的使用。同时，低冲击开发技术所采用的自然材料例如树木，土壤和碎石使城市环境更加生态，也更美观。

1.2 低冲击开发模式的主要技术

1.2.1 滞留

传统的排水系统将雨水快速地排出，导致雨水汇流时间减少，峰值流量升高。低冲击开发模式所采用的技术，例如：滞留塘、植被缓冲带、绿色屋顶等，利用绿色植被良好的拦截和蓄水能力暂时滞留雨水，使径流总量减少，峰值流量降低。

1.2.2 渗透

高强度的城市开发导致城市不透水地面比例大幅增加，径流系数增大，汇流时间减少，这是造成许多大城市频遭内涝困扰的重要原因（见图1[1]）。低冲击开发技术采用植被和可透水地砖或路面材料，增强地面的透水性。

图1 土地开发前后径流量对比曲线图

1.2.3 过滤净化和收集

通过植物和土壤的过滤、吸附、微生物降解等作用，清除雨水中的污染物。通过蓄水池、水塘等收集雨水，不仅能够削减雨水径流，而且还能用作旱时植被灌溉或者经处理后作为生活用水。

2 低冲击开发模式对城市水环境管理的启示

低冲击开发概念和实践起源于城市雨水管理，但是其尊重自然、结合自然的核心理念对于城市整体水环境的管理都有着重要的借鉴意义。我国目前城市水环境问题的一个主要根源就是对原有的自然环境冲击过大，由此带来城市水环境污染、水资源紧缺等一系列危机；同时，人们在解决城市水环境问题方面，长期坚持单一的工程性的思维，缺乏综合性的视角。

2.1 注重城市水环境、水生态的整体修复

传统水治理方式的重点之一是关注控制污染，但影响城市水生态环境的不仅仅是污染问题。从低冲击开发的视角来看，水生态的整体修复，包括恢复水系的水生生物生存环境、气候调节、地下水补给等。因此，在控制污染和改善水质的同时，也要对水体生态功能进行专项整治和恢复。例如，在城市规划中，不但要保证城市水系不被侵占，还应该根据实际情况恢复湿地等自然水体；对城市河流的硬化堤岸进行适当的生态改造，不仅起到恢复河流生态功能的作用，还能创造更具亲和力的滨水景观。

2.2 从源头进行水环境的综合整治

我国传统的水处理方式是“ 末端处理”，即将污水汇集入大型污水厂处理后排放，雨水汇入主干管后或排入污水厂，或排入城市自然水系。这种治理模式在城市开发初期效果显著，能迅速提高城市环境容量。但随着城市规模的扩大，“末端处理”的弊端越来越明显。首先，“末端治理”需要建造大型终端处理设施和管道，这对城市来说是一笔巨大的投入。然后，“末端治理”依靠设计标准建造，对环境的变化缺乏快速的应变能力。最后，“末端处理”并不能完全消除污染，只是污染的转移。低冲击开发的一项核心理念就是“源头控制”。“源头控制”，一是能够减少污染源或雨水径流的产生；二是能在污染和降雨径流较少的时候迅速处理，以防止雨污水集中所导致的隐患。从这一理念出发，需要采取的策略有：提倡企业的清洁生产，从源头减少污染的产生；建造分散、小型的水处理设施，深度处理污水，就地回用；利用低冲击开发技术，减少、滞留、过滤降雨径流，通过自然界的自我净化能力清除污染。

2.3 转变雨洪水管理策略

低冲击开发的本质就是结合自然的开发策略，城市与自然界不是必然对立的，如何正确转化自然界与城市的矛盾，对城市的可持续发展有着重要的指导作用。近些年来，城市内涝灾害频现，虽然城市越来越重视排水系统设计，但是单纯的工程性措施就是建设以防洪为目的管渠工程，将雨水直接排入河流。我国北方城市大多同时面临着洪涝灾害和水资源紧缺问题，为此需要通过整体的、综合的、多目标的解决途径，而非单一目标或工程的方式来解决。如何正确利用雨洪资源解决城市缺水问题应该引起重视。因此，相比单纯以“排出雨水”来解决雨洪内涝问题，“留住雨水”和“利用雨水”应该是更适合城市的雨水管理的策略。城市雨洪水管理除了工程性设施之外，非工程性设施更应该得到关注。湿地是最主要和最常用的非工程性措施，湿地同时可以为野生动植物提供生存环境，也为人的休闲提供令人愉快的场所。另外，越来越多的研究将供水、雨水和污水作为一个整体来考虑，雨水和生活污水都是水资源的一部分。大量的研究表明：雨水中含有的污染物种类及含量与生活污水相近，因此雨水在某种程度上来说也是一种污水，将雨水和生活污水处理再生之后基本可以满足场地尺度的非饮用水需求量。毫无疑问，季节间供水量和需水量的平衡是雨水和生活污水再生过程中应该考虑的一个重要因素。

3 在深圳市的实际运用发展与拓展

低冲击开发在我国尚算新理念，仅有少部分城市在试运营。2004年深圳市在全国率先引入LID理念，积极探索在城市发展转型和南方独特气候条件下的城市规划建设新模式。至今，LID模式在深圳市的应用已初见端倪，主要体现在低冲击开发示范区的创建、相关标准规范的出台、政策法规的制定，以及低冲击开发基础研究的开展等方面。同时，深圳市低冲击开发模式的应用也存在诸多问题和挑战。为此，需建立低冲击开发技术和管理体系，从制度上、体制上保障低冲击开发技术的应用与实施。

3.1 深圳市低冲击开发模式发展历程

深圳市自2004年引入低冲击开发理念，历时8 a时间。低冲击开发模式在深圳市发展迅速，表1所列为深圳市低冲击开发模式发展历程。

表1 深圳市低冲击开发模式发展历程一览表

3.2 低冲击开发示范区创建

针对我国低冲击开发建设模式缺乏规模化应用和实证的现实困境，从2009年起，国家住房和城乡建设部与深圳市政府开始推动深圳市光明新区低冲击开发示范区的创建工作，开展《光明新区低冲击开发雨水综合利用示范区整体工作方案》（以下简称《整体工作方案》）的编制工作。

2010年11月，深圳市政府批复同意《整体工作方案》；2011年9月，住房和城乡建设部组织专家组对《整体工作方案》进行了论证，并正式发函深圳市政府，同意将光明新区列为全国低冲击开发雨水综合利用示范区，要求深圳市严格组织实施，加强科技研究和相关工程建设，及时总结经验，为全国低冲击开发雨水综合利用做出示范（见图1、图2）。

图1 光明新区新城公园之实景

图2 华夏路之实景

3.3 低冲击开发理念拓展

低冲击开发模式与很多先进发展理念都有共通之处，拓展思维，不仅针对于雨水综合整治，可放眼于整个项目的设计、建造施工、后期维护等各个方面，这样能更好、更全面地在减少城市发展给环境带来的副作用。深圳市政府也为此做着积极的贡献，在南坪三期项目中积极推动低冲击理念的开发并进一步拓展。

南坪三期位于龙岗区和坪山新区，它的建成将实现龙岗区和坪山新区与东部港区、市中心区，以及宝安区之间的快速交通联系。全线所在区域地势南高北低，山川秀美，旅游资源丰富。北、东、南三面有规划中的坪山-龙岗城市绿廊、坪山-坑梓绿廊、马峦山森林郊野公园环抱和大三陂、铜锣径等一级水源保护水库。

低冲击开发模式的核心理念，正是解决南坪三期建设与周边丰富的生态环境和谐共处的建设指导思想。依据其理念，设计建造者将从路线整体规划选择、建设材料选择，雨水防洪的综合利用处理、施工工艺、后期养护等方面采用各种先进、高技术含量的材料与工艺，真正将南坪三期打造成一条集科技、环保、生态于一体的绿色大道。

在设计过程中，南坪三期将结合道路、桥梁、隧道、岩土、给排水、电气等专业的新技术、新工艺、新材料来实现低冲击开发。设计者结合各个专业将低冲击理念拆分为三大类——绿色生态、安全舒适、节能减排。

3.3.1 “绿化生态”开发理念

以雨水低冲击技术应用为中心（见图3、图4），道路、边坡绿化相配合，道路结构采用透水性生态沥青路面，新建人行道采用透水性生态混凝土、边坡绿化采用植生型生态混凝土，使项目低冲击的实施更具系统性、真正实现绿色生态。

图3 “绿化生态”示意图一

图4 “绿化生态”示意图二

3.3.2 “安全舒适”开发理念

以安全性要求最突出的隧道为主体，从设计、施工的安全性考虑，路面材料的选择，以及火灾在线监测系统的应用，从各个环节把危险降到最低。除隧道外，还有电气新技术的应用、桥梁结构形式的选择、危险路段的特殊处理，排水井盖的升级，都使得道路的使用更加地安全、舒适。

3.3.3 “节能减排”开发理念

从市政道路主要耗能的照明部分考虑，在全线采用LED道路照明措施之后，进一步提出“LED照明标准及光衰补偿技术研究”，从不同时段、不同路段区别对待照明标准。“多弦杆组合梁桥新结构”的提出不仅解决了横坑水库段位置对桥梁的特殊要求，还从根本上做到了碳的低排放。大山陂水库区，选择温拌沥青混合料技术，通过降低施工过程中沥青混合料的拌合温度，从而实现节能减排。大山陂1号隧道还采用了温拌、阻燃沥青混合料技术，同时增加了路面的安全性能。在坪西立交段道路两侧密集居住及办公区，采用了“土工袋减振技术”，用以解决减振降噪（兼俱地基处理作用）问题，实现现场开挖土资源的有效利用，同时解决桥头过渡带地基处理问题。

南坪三期目前已完成设计，处于施工阶段（见图5），在深圳市政府对低冲击开发的大力推动下，设计者秉承其核心思想并拓展其思路运用于各个专业更好地打造绿色大道，立志成为城市发展与生态和谐共存的示范项目。

图5 南坪三期效果图

4 结论与展望

低冲击开发模式是当前建设低碳生态城市的必然选择。目前，其开发理念及其应用研究在北美和欧洲地区已经相对成熟，国内的推行尚需时间。深圳作为LID理念实践先锋城市必须在实践过程中形成低冲击开发技术和管理体系，从制度上、体制上保障低冲击开发技术的应用与实施，为低冲击开发模式的应用提供技术保障和政策支持，使低冲击开发模式更好地服务于城市建设。

[1]Low Impact Development-A Literature Review[M].Low Impact Development Center,EPA-841-B-00-005.2000.

TU992

B

1009-7716（2017）09-0101-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.09.029

2017-05-04

陈少雄（1986-），男，广东汕头人，工程师，从事道路桥梁工程设计工作。