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摘要：绿色雨水设施（GSI）是海绵城市建设的具体技术措施，对GSI的合理设计以延长其径流时间和及时排空积蓄的雨水对绿色雨水设施的高效运作具有重要意义。本文以GSI的串联设计为切入点，探讨了串联设计过程中的关键技术问题，实现了雨水径流的延长及快速排空，为GSI的合理设计提供了一定的参考。
关键词：低影响开发；串联设计；径流
绿色雨水设施的设计原则如下：
（1）保护天然的雨水传输路径和生态敏感区。天然湿地及其他水体、原生植被等属于生态敏感区域。生态敏感区可以起到对雨水的下渗、运输、滞留和净化作用并为其他动物提供生存活动场所，保护该区域可以起到保护良性水循环的作用。
（2）基于原地形的土地使用规划。充分利用自然地形的高低起伏来设计自然排水系统，合理地对开发地块的建筑物进行竖向设计和布局能大大地减轻新型雨水系统的后期运行风险和压力。
（3）减少场地的不透水面积。硬底化面积的快速扩张是引发当前雨水灾害的最重要因素。在满足功能指标的条件下尽量减少硬底化地表的面积有着极为重要的现实意义。目前美国的主要城市主要应用“透水地表最低百分比”这一指标来控制城市的不透水地面扩张。由于我国人口众多，在确定城市的透水地表最低百分比时还需要综合考虑各种因素。
（4）采用LID设施进行雨水的源头控制。以上原则主要是在场地规划层面减小开发对自然生态的影响，还需要在细部层面进行操作设计。因此有必要在设计区域内引入一套完善的雨水利用排放系统，充分滞留并利用雨水从而使开发前后的水文循环基本不变。合理确定区域适宜的雨水系统，因地制宜系统地将区域内的绿色基础设施规划与场地景观规划特别是开放空间及绿地系统规划相结合，这是实现基于LID的新型雨水系统生态和社会功能的重要途径。
1、雨水设施的串联设计
雨水系统的串联设计包括系统内开放式绿色基础设施间的串联设计和以及和地下管网的连接设计。随着环保意识的提高，国内新建和在建商住小区已经越来越重视提高绿化率，也有部分意识先进的地区采用了下凹式绿地、雨水花园等具有LID理念的绿色基础设施。但这些绿色基础设施往往是相互独立的并附属于小区管网排水系统。设计者们的设计本意往往是发挥其观赏性能的同时让它们独立承担局部的雨水滞留作用以减少小区排水管网系统的压力。
绿色雨水系统的设计理念是采用接近自然的方式处理雨水径流，这就决定了各种绿色基础设施不能仅仅局限于独立承担雨水滞留的作用，绿色基础设施可以通过串联形成整体的开放式雨水排水系统。但国外实践经验表明，开放式雨水系统存在径流处理率低和占地面积大等缺点。为了更好地实现开放式雨水排水模式往往需要与传统的地下管网系统相结合，利用管网系统的快速排放功能以保障前者的正常运行，这也就是基于LID的新型雨水系统的基本工作原理。因此，实现雨水系统内部各种雨水调蓄排放设施的有效串联具有重要意义。
以居住场地一套新型雨水系统来说明之间的串联设计。雨水降落到绿色屋顶进行消纳并通过屋顶雨水管道引入地面的下凹式绿地或雨水花园，多个下凹式绿地间通过植被浅沟或地下暗管相连。最后通过溢流口和雨水暗管引入植被浅沟进行较长距离运输并接入小区多功能调蓄池或小区外部绿地消纳系统（如大型公园等），多余的径流通过溢流口漫流至渠道最终进入地下管网系统。通过设施间的串联使雨水径流在整个LID雨水系统中不断运动以填满每一个LID储蓄设施，避免由于前一雨水设施调蓄能力满后径流溢出到管网系统而后面的雨水设施调蓄能力未得到充分利用。此外，还可以延长径流地面漫流长度，减缓径流速度。
2、雨水径流问题的探讨
当降雨持续导致土壤饱和时土壤的下渗能力下降，储水容积利用达到限值。此时，最大限度地延长径流的地表漫流时间对减轻市政管网压力具有重要现实意义。这一节将针对绿色基础设施如何延长滞留时间及雨水及时排空的问题进行分析。
2.1延长径流停留时间
延长径流停留时间的主要原理是延长径流路径，主要方法如下：
（1）通过高差变化在LID传输设施如浅草沟内设置凹凸变化的微地形从而延长径流在滞蓄设施中的漫流路径。
（2）通过放置艺术化砖块可降低雨水在硬化渠道中的传输速度，且这些艺术化砖块还是小区的一道景观，可同时实现功能性和观赏性。
（3）通过在滞蓄设施中合理种植各种植物以提高其表面粗糙系数。
部分典型LID措施的雨水允许停留时间列于表1[1-5]：
表1 允许停留时间
2.2 雨水排空措施
通过增加雨水曝气来增强蒸发作用。依据蒸发面的大小可把蒸发作用划分为土壤蒸发、水面蒸发和植物蒸腾。对应的雨水排空措施如下：第一，通过LID场地规划设置大量的小规模源头绿色雨水设施，扩大透水地面比例：第二，在条件允许的前提下可考虑在LID设施中设置小型曝气喷泉，在美观环境的同时能大大增加雨水曝气面积；第三，选取当地宽叶植物进行种植，增强植物蒸腾作用。
通过传输设施使径流时刻处于动态流动，在增加雨水曝气面积的同时避免雨水局部大量积蓄。如通过沟渠、浅草沟及自然的水道等各种形式的“水道"使雨水在雨水花园、沟渠、下凹式绿地、小型水塘和植被过滤带中往复流动。
3、结语
通过对绿色雨水设施的串联设计及径流过程的探讨，有效地延长了雨水的径流过程，实现了雨水径流的有效消减和快速排空，为基于低影响开发的绿色雨水设施的建设提供了一定的参考。
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作者简介：匡彬（1987-），女，硕士，研究方向：城市建设。
论文作者:匡彬
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第27期
论文发表时间:2019/7/25
标签：雨水论文; 径流论文; 设施论文; 系统论文; 管网论文; 基础设施论文; 绿地论文; 《建筑细部》2018年第27期论文;