來源：水基因(微信號:WaterDNA)

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工程總覽

2017年4月，位于美國加州橙縣環(huán)境資源局的低影響開發(fā)（LID）改造項目正式竣工。該項目施工總投入愈400萬美元，其中290萬美元由加州州政府的Proposition 84 stormwater grant提供，170萬美元由橙縣洪澇控制中心支持。作為區(qū)域性示范項目，該項目集中展示了適合當地水文地質條件的各類LID雨水處理和水文管理工程實踐， 其中包括生態(tài)溝，滲水鋪面，人工濕地，雨水回用等一系列設施。另外，該項目也為后期的長期維護，項目績效評估，公眾環(huán)境教育以及科研提供了十分寶貴的示范和交流平臺。

項目介紹視頻鏈接：

https://v.qq.com/x/page/q0534hbc1fr.html

作者介紹

趙晨昊

哈爾濱工業(yè)大學環(huán)境工程本科畢業(yè)，美國北卡羅來納大學教堂山分校環(huán)境工程碩士，北卡州實習工程師（Engineer Intern）認證，參與設計教堂山市多處排水工程。

邵詣臻 (Stella Shao)

現任加州橙縣環(huán)境資源局環(huán)境科學家，在雨水地表水管理方面有五年經驗，主要職責包括內陸和沿海水域項目管理、雨水水質管理、低影響開發(fā)（LID）、環(huán)境檢測及最大每日污染總量控制（TMDL）等。

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趙晨昊（左）

邵詣臻（右）

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設計參數

該項目占地9.4公頃，地面坡度約為2%，現場設施主要包括辦公樓宇，停車場以及輕工業(yè)設施�，F場分為三個區(qū)域（見圖一）。建筑一為辦公樓，用作項目維護、測量、集水等工作；建筑二為倉庫/辦公樓兩用，作為集水區(qū)以及室內停車場提供給特殊車輛停放；建筑三為倉庫/辦公樓兩用。

改造前，現場大部分為不滲水層，徑流系數高達0.9，雨水徑流中的重金屬、油性物、懸浮沉淀物以及細菌含量較高。另外，由于道路設置不合理，車輛需要借公共街道行駛來相互通行，造成了不必要的溫室氣體排放。在降雨天氣下，積水以及沖蝕問題也較為常見。（圖三）

針對當地的長期觀測數據，最終項目團隊決定，設計降雨強度為0.85英寸/天，（當地降雨強度在85%的時間下都能小于該設計強度），雨水徑流將100%經過處理，并能在設計降雨強度下滯留85%的徑流用于回收利用。

圖一：項目現場環(huán)境概覽

校園的三個區(qū)域根據地面特性被分為17個排水區(qū)域（圖二）。各種處理單位(統(tǒng)稱為best management practice,BMP)，都被運用到了項目設計中。其中包括了三種滲水鋪面、生物滯留池、地下儲水池、生態(tài)溝、過濾綠化植被容器以及模塊化濕地等。設計徑流路線的過程中，設計者也考慮到盡可能使水流經更多的BMP。

最終，先前的地面綠化設置被下沉式的生物滯留池取代；可滲透混凝土、多孔性瀝青以及可滲透鋪裝方式取代先前的不可滲透地面。屋頂的徑流通過儲水器收集，或是通過植被容器過濾。對于雨水的回收利用，地面地下的兩個儲水池在設計雨量時能夠收集80000加侖雨水，可用于灌溉等活動。此外，地下水補給、灌溉用水減少以及溫室氣體的減少都是在設計中有被考慮的問題，項目亦設有智能灌溉裝置。通過美國農業(yè)部WINTR-55水力模型計算，項目建成后將有效減少了85%的地面徑流量，而剩余的15%則會通過過濾和生物修復的方式在排出校園前得到處理。通過國際雨水BMP數據庫數據顯示，這些BMP設置對于大多數雨水帶來的污染物含量能夠達到平均95%的處理率。最終使得項目的總污染物處理率高達95%（85%截流+15%徑流污染物被95%處理）。

圖二：計算地面徑流量劃分的17個排水區(qū)域

項目評估

為保證項目質量，了解項目績效，并對項目進行長期監(jiān)測，橙縣環(huán)境資源局于2014年制定了《質量保障項目計劃（QAPP）》，其中包括了項目評估計劃（Project Assessment and Evaluation Plan, PAEP）以及監(jiān)測計劃（Monitoring Plan, MP)。自2009年來，橙縣陸續(xù)對場地項目前后的水質水文進行了多次實地測試以及數據模擬，也對各類BMP的處理效果進行長期監(jiān)測以確保維護周期和方式的合理。所檢測得的數據最終將會上報到加州環(huán)境數據交流網絡（CEDEN）。（圖一所示的區(qū)域一與區(qū)域二之間設有永久監(jiān)測站，設有ISCO 4230 Bubbler流量計檢測雨水流量，ISCO 6712 FR自動取樣器以分析地下水水質。）

水文：由于LID的應用，場地地表的徑流顯著減少（圖三），雨水滯留基本達標，回收的雨水也已成功用于灌溉。關于項目實施前后實際的徑流量數據對比，來自加州大學爾灣分校的學者及研究生目前正在利用美國環(huán)保局開發(fā)的SWMM雨水處理模型來探索，并有了初步的成果。

水質：表一內容為LID項目實施前后水質數據對比，從表中可以看出，除了砷和總大腸菌兩項指標外，其他污染物濃度都得到了30%到95%的減少。

表一：水質檢測數據概覽

經驗教訓

此次項目為橙縣第一個綜合性LID工程。相較于其他傳統(tǒng)施工項目，其施工和維護過程中都面臨了不少挑戰(zhàn)，其中較為突出的問題包括：

施工：

（1）由于現存地下管網影響，施工過程中不免對原有設計進行修改；

（2）承包建筑公司的管理操作障礙，施工過程中多次破壞地下管道；

（3）地面鋪設以及坡度設置多次出現問題等；

（4）雨季的影響。最后，使得工期較之預期的180天（不包括節(jié)假日和雨天）幾乎整整翻了一倍。

操作和維護：

（1） 綠化和BMP維護遲遲找不到合適的承包單位；

（2）施工的延期使得維護承包單位的工作延誤；

（3）由于LID BMP的維護仍然是個較新的領域，對于BMP的維護頻次，處理效率都需要項目團隊的長期檢測；

（4）由于滲水鋪面施工復雜，滲透率在多處難以達標且后續(xù)堵塞問題仍存在；

（5）部分BMP的監(jiān)測設施由于設計中未考慮，使得后續(xù)監(jiān)測困難重重；

（6）如何合理灌溉以保證植物的存活同時防止過度灌溉等等。

相關科研內容

此次項目團隊也與諸多院校機構建立了合作交流，并多次作為成果在各項活動中進行展示。后續(xù)與院校合作的研究內容包括了生物過濾單元設置，通過相關實驗對雨水中指示性細菌進行檢測，分析其處理效率。還有多項檢測項目，等待審批獲得資金。

總結

此LID項目從實地勘測、設計到施工維護都為LID在當地的進一步實施帶來了寶貴的學習經驗。其檢測數據計劃也將繼續(xù)為LID BMP數據庫提供支持，以進一步完善LID BMP的監(jiān)測方式及數據分享。其于相關科研團隊的研究工作也將推進國家在雨水處理問題方面的探索，包括了病原體和糞便污染指示菌去除，此項研究對于地區(qū)雨水指標改善有著深遠的意義。同時，如何合理規(guī)劃和協調設計，施工，維護及監(jiān)測團隊之間的合作，互相學習和交流，以保證LID的處理效果真正達到其規(guī)劃初衷，也是個值得長期摸索的問題。

圖三：場地前后對比