Page 137 - 《环境工程技术学报》2022年第5期

第 5 期 王生愿等：基于降水等级分异方法的低影响开发小区雨水径流污染负荷削减率的评估 · 1493 ·

rainwater runoff ; load reduction rate

低影响开发（low impact development，LID）设施 时段降雨、流量和水质数据，并依托相关标准划分场
是海绵城市建设的重要组成部分，其以“慢排缓释” 次降水等级，采用降水等级分异方法计 算 LI D 小区
和“源头分散”控制为主要规划设计理念，实现对环 年径流污染负荷削减率，以期有效解决降水等级对
境影响特别是雨洪资源和分布格局影响的最小 地表污染物冲刷和携带能力的差异影响，为精确地
化 [1-4] 。LI 理念起源 于 2 世 纪 8 年代美国乔治王 评估地表径流污染负荷削减率和系统化全域推进海
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子郡，之后迅速在美国其他州（市）得到应用 [5-6] 。德 绵城市建设提供技术方法。
国、澳大利亚、韩国、新西兰等国也相继 将 LI 技术
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1 研究区概况与研究方法
融入到综合雨洪管理措施中，并取得良好的经济效
益、环境效益和社会效益 [7-9] 。 自 201 年 4 月海绵 1.1 研究区概况
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城市理念提出以来，我国开始 将 LI D 设施应用于控 根据小区建设改造的方式，将基 于 LI D 理念建
制雨水径流、修复城市水生态、涵养水资源、增强城 设的柳岸禾丰小区定义 为 LI D 小区，传统开发模式
市防涝能力、治理黑臭水体等方面 [10-15] 。相关部门 建设的浅水湾小区称为传统小区。LI 小区位于嘉
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和学者也同步关 注 LI 设施在改善城市水环境、水 兴市秀洲区，用地面积 为 42 834.9 m ，地块建筑密度
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生态、水资源以及水安全等方面的效果评估 [16] 。当 为 18.67%，绿地率 为 40.2%，新建透水铺装面积为
前，对于径流污染负荷削减率指标的评估方法主要 2 409 m 、广义下凹绿地面积 为 4 183 m ，设计年径
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有 3 种，即基于监测试验的径流污染物浓度削减率评 流总量控制率 为 67%，对应的降水量 为 15.5 mm，雨
估 [17-18] 、基于与传统开发项目对比监测的场次评 水径流污染削减率 为 40%（ 以 S 计）。传统小区位
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估 [19 ] 和基于数学模型的设计降雨评估 [20] 。其中，基 于 LI D 小区东侧，用地面积 为 50 195.40 m ，地块建
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于监测试验的径流污染物浓度削减评估方法仅考虑 筑密度 为 18.87%，绿地率 为 41.04%。 个小区排水
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了 LI D 设施对污染物浓度的削减，未考 虑 LI D 设施 系统均为雨污分流制，因建设年代较近，排水设施整
通过控制雨水径流量降低了随雨水携带污染物的能 体状态完好。根据排水管线的拓扑关系，LI D 小区
力，即部分污染物随雨水一起滞蓄在设施内部 [21] ；基 和传统小区分别可划分 为 5 个 和 3 个排水分区，基
于与传统开发项目对比监测的场次评估未考虑降水 于成本及研究目标，分别选 取 LI D 小区排水分区
量差异所引起的地表冲刷强度和径流携带能力的影 2（S 分 区 2）外排口（管 径 500 mm）、传统小区排水
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响 [22] ；基于数学模型的设计降雨评估方法除受模型 分 区 3（D 分 区 3）外排 口 (管 径 500 mm 进行对比
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本身约束外 [23] ，其中的降水量数据受暴雨强度公式 监测，其 中 S 分 区 2 面积 为 14 876 m ，建筑面积为
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形式、参数选取等因素限制 [24] 。以与传统开发项目 4 016 m （占比 为 27%），道路面积 为 4 910 m （占比
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对比监测评估方法为基础，按照场次降水等级差异 为 33%），绿化面积 为 5 950 m （占比 为 40%），径流
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分别计算不同等级降雨情境下 的 LI 小区雨水径流 系数 为 0.63，新建透水铺装面积 为 875 m ，广义下凹
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污染负荷削减率，再结合典型年降雨数据加权核算 绿地面积 为 1 422 m 。D 分 区 3 面积 为 16 771 m ，
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年雨水径流污染负荷削减率，即为降水等级分异方 建筑面积为 4 696 m （占比为 28%），道路面积为
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法。该方法既能充分考 虑 LI 设施对污染物浓度净 5 199 m （占比 为 31%），绿化面积 为 6 878 m （占比
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化和污染物总量蓄滞的能力，又能解决污染物的降 为 41%），径流系数 为 0.62。LI 小区及传统小区地
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水等级差异和模型的不确定问题，能够更为精准地 理位置及监测布点如 图 1 所示。
评 估 LI 设施年径流总量污染负荷削减率。 1.2 研究方法
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嘉兴市位于浙江省东北部、长江三角洲杭嘉湖 分别 在 S 分 区 2 和 D 分 区 3 外排口安装在
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平原腹心地带，201 年 4 月，嘉兴市入选第一批全国 线流量计，实时采集排口流量数据。降雨时 在 2 个
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海绵城市建设试点，以试点建设为契机，嘉兴市制定 排口同步开展水质采样工作，按监测点出现径流后
了立足于改善水环境、重点控制雨水径流污染的海 0、5、10、20、30、60、90、120 mi 进行采样。如果
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绵城市系统化建设方案。为定量化评 估 LI 设施控 降雨历时较长，则根据实际情况，产流后 的 0.5 内
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制雨水径流污染的效果，笔者以嘉兴市基 于 LI 理 取样不低 于 2 次， 前 1 不低 于 4 次，之后的采样间
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念建设的小区（201 年建成）和基于传统理念建设的 隔适当增大，累计采样数量不低 于 8 个。
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小区（201 年建成）为研究对象，监 测 2 个小区的同 通过对监测时段内（202 年 6 月 1 日— 月
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