低冲击开发技术在新市镇排水系统中的应用

第28卷第9期2012年5月

中国给水排水

CHINAWATER＆WASTEWATERVol．28No．9May2012

低冲击开发技术在新市镇排水系统中的应用

林

1

靖，孙

2

杰，李

23波，殷长伟

（1．天津市东丽城市基础设施投资有限公司，天津300300；2．天津城建设计院有限公司，

天津300073；3．中国市政工程华北设计研究总院，天津300074）

针对小城镇建设中存在的破坏自然生态系统、排水出路困难、水资源匮乏、极端天气

排水安全难以保障等突出问题，提出用低冲击开发（LID）技术建设天津市金钟街新市镇的排水系

摘

统，改善城市水环境。从天津市金钟街新市镇的示范效益可以看到，采用LID技术，可在城镇化的

在获得经济效益的同时实现多重社会效益及生态效益，该技术切实符合构同时恢复自然生态环境、

“低碳城市”建的理念，具有很好的推广应用价值。

关键词：低冲击开发；排水系统；市政管网；

中图分类号：X703

文献标识码：C

河道调蓄

文章编号：1000－4602（2012）09－0069－04

要：

ApplicationofLowImpactDevelopmentTechnologytoXinshiTownDrainage

System

LINJing1，SUNJie2，LIBo2，YINChang-wei3

（1．TianjinDongliUrbanInfrastructureInvestmentCo．Ltd．，Tianjin300300，China；2．TianjinUrbanConstructionDesignInstitute，Tianjin300073，China；3．NorthChinaMunicipal

EngineeringDesignandResearchInstitute，Tianjin300074，China）

Abstract：Manyproblemsexistintheconstructionofsmallcitiesandtowns．Theyincludethede-structionofnaturalecologicalsystems，difficultiesofdrainageoutlet，waterresourcesshortage，nosecuri-tyguaranteefordrainageinextremeweather．Itwasproposedlowimpactdevelopment（LID）technologywasusedtoconstructadrainagesysteminJinzhongXinshiTown，Tianjin，toimprovecitywaterenviron-ment．TheresultsofthedemonstrationeffectshowedthatusingLIDtechnologycouldrealizeengineeredurbanizationandrestorenaturalecologicalenvironment，gaineconomically，sociallyandecologicallyinthelong-run．Thetechnologywasinaccordwiththeconstructionofthelowcarboncityconcept．

Keywords：lowimpactdevelopment（LID）；drainagesystem；municipalpipenetwork；riv-erregulation1

新建小城镇建设中的思考

当前，许多地区都在加快小城镇建设步伐，但是

仍然存在着一些在对发展小城镇的认识和实践上，

误区和不容忽视的问题。建设过程中常常会忽视经

济、社会和环境的协调发展，不注重社会效益、生态效益和长远利益，对小城镇的可持续发展造成隐［1］患。

在新建小城镇的建设中，不能照搬一些城市建

设中成熟的规划理念，需要多加思考一些小城镇建

新建小城镇往往规模较小，设中特有的问题。例如，

自然生态系统未遭破坏，然而这类区域往往尚无完善的排水系统，且远离中心城区，排水出路问题较难

解决；此外，这些地区往往存在旱季缺水、涝季排水压力较大的问题，在极端的天气情况下，往往排水安全得不到保障。在新城镇建设中，如果照搬一些传

往往造成生态环境破坏、水资源统的排水规划理念，

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无法利用、排水安全较难保障且投资巨大。这就需

以实现要我们换一种建设模式去思考和解决问题，经济、社会和环境的协调发展。2

低冲击开发（LID）技术

低冲击开发（LID）技术是近年从北美引进的一

种新颖技术。随着全球生态环境的恶化，人们环保意识增强，低冲击开发的理念与原则已从北美逐渐传递到世界各地，必能在21世纪成为备受重视的主流观念。目前，低冲击开发理念及其应用研究在国内处于起步探索阶段，尚未形成完善的理论和技术即使是在已经相对成熟的北美及欧洲等地，其体系，

研究与应用也集中在微观尺度的工程技术领域。天津市金钟街新市镇的建设试图在市政排水系统工程中拓展这一研究范畴，在理论与实践的有效结合中，研究低冲击开发理论在雨水资源利用、生活模式、市政建设、城区管理这四个方面的应用与实践，在城市化的进程中，采取各种手段减轻城市建设对生态环

保持和恢复自然生态。境的冲击和破坏，2.1

LID技术在市政排水系统中的研究重点基于LID技术的新市镇建设主要是研究如何布

置城区内雨水管道，如何设置节制闸、涵管、泵站以及区内配套排涝河道的线形、土方开挖、护坡，如何选取水生植物，如何利用水资源对河道补水等问题，是一项系统的工程。

从宏观上来说，新市镇建设的研究重点主要是其规模和布局，外围水系与区内调蓄河道的关系，景观调蓄河道自身水位控制，市政管道高程布置，泵站位置选取、功能与规模，河道枯水季节补水以及水质净化保持等六者之间的关系，六者之间相互依存，又相互制约影响。

2.2与传统排水系统构建的对比

传统的市政排水系统流程如下：雨水→管道→雨水泵站→排沥河道；污水→管道→污水泵站→污水处理厂。传统的排水模式被各城市广泛采用，该系统中泵站的流量较大，管网系统的工程造价也高，同时因为雨水缺乏调蓄容量使得集中排涝强度大，

［2］

加重了周边排水的压力。

基于LID技术的排水系统流程如图1所示。这是一种与传统理念不同的排放系统，在LID理念的指导下，以景观调蓄河道为中心，实现了地区排沥、雨水收集、污水利用、水量保持、水系循环、水质净化、景观绿化等七项重要功能。

Fig．1

图1

基于LID技术的排水系统示意

SchematicdiagramofdrainagesystembasedonLID

33.1

基于LID技术的工程应用

工程概况

金钟街新市镇是天津市第三批建设示范小城镇

试点，是东丽区保障农民安居乐业的一项重要民心工程。项目区位于天津市中心城区环外东北方向，在北环铁路以东、新开河以南、津蓟高速公路以北，

2总面积约为256hm，地势平坦，地坪高在2．3m左右，地下水位在1．70m左右。项目区被津蓟高速公

路、新开河、北环铁路围合成狭长形用地，区内地势低洼，基本为农田、荒地及部分鱼塘沟渠，用地南北两端有街办、个体企业及五金建材厂和部分仓库用

南侧邻近津蓟高速地。项目区西侧邻近北环铁路，公路防护林地，土地开发价值不高。

3.2工程建设

金钟街新市镇地区建设用地呈狭长的条形地块，地块位于北环铁路及津蓟高速公路一侧，不具备开发条件，而在此开挖景观河道却是一举多得的措施。项目区内沿西侧的北环铁路及南侧的津蓟高速开挖一条长度约为3．7km、上口宽为25～80m的景观河道。将项目区内原有的一座鱼塘改造为景观湖。景观湖与景观河道通过DN1650管道相连通，两者连接后成为一个有机整体，作为低冲击开发的主要构筑物收集地区雨水。沿区内各条道路拟建DN300～1200的雨水管道就近排入到景观河及景观湖中，作为低冲击开发排水系统的主要措施来收集地区雨水。

在区域西侧景观河道与新开河交口新建进水闸门，当区内景观河道在初期干旱时可通过新开河进行引水，以补充景观河道及景观湖用水；当区内景观河道正常运行时，在枯水季节，由于天津地区蒸发量大于降雨量，通过水量平衡计算，河道正常运行需补

3

水400m/d。为最大程度地利用地区水资源，在景观河道的南侧修建了一座污水处理站，其再生水可

www．watergasheat．com林靖，等：低冲击开发技术在新市镇排水系统中的应用第28卷第9期

为景观河道补水。通过从区外水体引水及再生水水

保证旱季时景观河道及景观湖源补充这两种措施，的用水需求。

区内中北部新建一座规模为2m/s的调水泵

3

站，汛期时，当景观河道及景观湖调蓄达到最大负荷

可以保证地区排沥安全；旱期时，时开启调水泵站，

可通过调水泵站对景观河道及景观湖水系进行循环

以保证河道水质。建设的具体布局见图2

。

图2

Fig．2

LID技术的排水系统平面图

PlanviewofdrainagesystembasedonLIDtechnology

4

基于LID技术的工程效益分析

实践证明，基于低冲击开发技术的排水系统优

104m3，可为金钟街新市镇地区景观绿化、道路浇洒

每年节约自来水费用近千万元。提供大量用水，4.2

社会效益

传统的排水模式要求雨水较快地排入下游排沥

雨水无法蓄留，浪费了大量水资源。LID技术河道，

在保证排沥功能的同时，把雨水作为宝贵的水资源储存于景观河道中用于区域内的绿化。同时，景观河道的存在，为新市镇带来了灵气，有水使得整个新

有生机。景观河道的开挖与建设，将在市镇有绿意，

保障排水安全的基础上，使百姓充分享受水的愉悦，

感受水的亲和，得到水的实惠。

基于LID技术的排水模式较传统模式更安全可靠。传统模式一般是按照一定的重现期设计管道和泵站，当出现超过设计标准的降雨时，传统排水模式且排放较为集中，当下游排沥压力不具备调蓄能力，大时，很容易形成内涝，使得管理难度增大。而LID技术在汛期暴雨的情况下，先通过景观河道收集调蓄雨水，减轻了排水泵站的压力；同时，由于景观河不会造成积水，增强了除涝抗风险能道的削峰功能，

力。当景观河道水位达到报警水位时，则可通过开启调水泵站，错开排沥洪峰进行排沥，从而减轻外围排沥压力。2011年7月12日，天津市区遭遇大雨，西北角附近低地势地区发生内涝，大水漫街，多个街

于传统的排水系统，实现了多重经济效益、社会效益及生态效益。4.1

经济效益

采用传统的排水系统，设重现期为1年，根据地块性质进行径流系数计算，最大管径约为2600mm，

3

管道最大埋深约为7m，排水泵站流量为6m/s。采

用低冲击开发技术，开挖景观河道，地区雨水管道就近排入周边景观河道，由于河道的调蓄作用，最大管径约为1200mm，最大埋深仅约为3．5m，地区排涝管道及泵站直接投资减少泵站的总流量为2m/s，

了1600万元以上。可见，基于LID技术的排水系统比传统排水系统更有利于减小排水管径及埋深，减小了泵站规模及占地。

另外，金钟街地区的地势较周边低，约为2．2m，而规划地坪高为3．0m，建设土方量缺口较大。把沿北环铁路及津蓟高速公路段价值不高的土地建设成为景观河道，通过开挖河道可为金钟街新市镇建设提供大量的土方。河道建成后，通过河道水位在旱季及汛期中小雨的情况下，实现对雨水的控制，

的收集蓄留，景观河道的常年蓄水量可达到11×

3

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道被雨水淹没，而采用LID技术建设的金钟街新市

在降水量达到约100mm的情况下，成镇排水系统，

功地接受了考验，地区无一处积水，暴雨不仅没成为

反而成为了宝贵的水资源。灾害，4.3

生态效益

基于LID技术的排水系统能更为有效地保护地

流，有利于氧从空气传入水中，增加水体的含氧量，有利于好氧微生物、鱼类等水生生物的生长。5

结论

低冲击开发技术是国际先进的城市规划建设理念，提倡对源头雨水水质与水量的控制，对调水泵站、排水管网、景观河道、景观湖、植被过滤带、引水涵闸及污水处理站等设施进行综合规划建设，实现了地区排沥、雨水收集、污水利用、水量保持、水系循环、水质净化、景观绿化等七项重要功能。从天津市金钟街新市镇的示范效益可以看到，采用LID技术

在获得经济可在城镇化的同时恢复自然生态环境，效益的同时实现多重社会效益及生态效益。参考文献：

［1］张岳．中国水资源与可持续发展［M］．南宁：广西科

2000．技出版社，

［2］郭元裕，．北李寿声．灌排工程最优规划与管理［M］

1994．京：水利电力出版社，E－mail：tucdi_libo@126．com

为此必须维护好景观河道的水质。本区生态环境，

项目首先通过设置调水泵站，使水系形成自身循环。在水体自身循环的同时配以景观河道中的菖蒲、芦苇、荷花等亲水植物，河道中种植亲水植物可增强水体的自净功能，改善河道水质。同时，当污染物排入河流后，首先被细菌和真菌作为营养物而摄取，并将有机物分解为无机物；而细菌、真菌又被原生动物吞

其所产生的无机物如氮、磷等作为营养盐类又被噬，

水中的浮游动物、鱼、虾等所食，发挥了水体的自净作用，即按食物链的方式降低污染物浓度。景观河道生态护岸上的菖蒲、芦苇等水生植物，能从水中吸收无机盐类营养物，其庞大的根系还是有利于水质净化。景观大量微生物吸附的好介质，

河道护岸中部分河段岸边种植的植物形成水的紊收稿日期：2012－02－09

櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵（上接第68页）3

结论

（5）：31－34．

［3］代文臣，张捍民，肖景霓，等．序批式膜生物反应器中

J］．环境科学，2007，28（3）：517反硝化聚磷菌的富集［－521．

［4］张立成，傅金祥，李冬，等．不同电子受体反硝化除磷

J］．沈阳建筑大学学报：自然科学版，脱氮性能研究［2009，25（3）：544－547．

［5］李捷，张杰．温度对A/O工艺反硝化除磷效果的影响

［J］．中国给水排水，2008，24（19）：99－100，105．［6］TsunedaS，OhnoT，SoejimaK，etal．Simultaneousnitro-genandphosphorusremovalusingdenitrifyingphosphate-accumulatingorganismsinasequencingbatchreactor［J］．BiochemEngJ，2006，27（3）：191－196．

［7］ComaM，PuigS，BalaguerMD，etal．Theroleofnitrate

andnitriteinagranularsludgeprocesstreatinglow-strengthwastewater［J］．ChemEngJ，2010，164（1）：208－213．

E－mail：9841150@qq．com收稿日期：2011－10－20

在序批式活性污泥工艺中，采用自配的模拟生

pH值在进水COD浓度为150～200mg/L、活污水，

为7．5～8．0的条件下，经过先交替厌氧/好氧、再交

替厌氧/缺氧两个阶段的培养驯化，不需要额外投加亚硝酸盐或碳源，即可直接快速启动以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷工艺。在系统稳定运行的1个月内，对总氮的去除率为62．8%～95．1%（平均为82．5%），对总磷的去除率为61．5%～99．8%（平均为80．0%），这说明该工艺对于低碳城市生活污水的脱氮除磷有较为良好的应用前景。参考文献：

［1］KubaT，vanLoosdrechtMCM，HeijnenJJ．Phosphorus

andnitrogenremovalwithminimalCODrequirementbyintegrationofdenitrifyingdephosphatationandnitrificationinatwo-sludgesystem［J］．WaterRes，1996，30（7）：1702－1710．

－［2］赵璐，NO2－作为反硝化除磷最傅金祥，池福强．NO3、

．水处理技术，2009，35终电子受体的研究初探［J］