低影响开发理念

低影响开发理念（共9篇）

低影响开发理念 篇1

现在低碳理念贯穿于经济、文化和日常生活的方方面面, 基于低碳理念对已有产品进行改造进而开发新型的低碳节能产品, 提出一系列务实有效的低碳环保产品设计新思路, 让消费者切实感受到设计的乐趣和力量, 从而形成一种低碳环保的生活方式, 带领大家以更低碳环保的方式去工作和生活。

一、引言

近年来, 各种与“低碳”相关的词汇频频出现在人们的视野当中, 例如低碳经济、低碳生活、低碳设计……大家都在为保护人类共同生存的地球家园而努力, 要倡导一种更健康、更文明、更绿色的生产生活方式。胡锦涛同志在中共十八大报告中提出:“坚持节约资源和保护环境的基本国策, 坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主的方针, 着力推进绿色发展、循环发展、低碳发展, 形成节约资源和保护环境的空间格局、产业结构、生产方式、生活方式, 从源头上扭转生态环境恶化趋势, 为人民创造良好生产生活环境, 为全球生态安全作出贡献。”

在这样一个大背境下, 与人们生活息息相关的设计行业应该主动挑起重担, 为创造一个更适合人类生存和可持续发展的生活环境而贡献自己的力量。就目前而言, 低碳的生产、生活意识, 在普通人心中虽已有建立但不够深入, 并且相关的配套设施还很不健全。人们的低碳观念更多的还停留在基础行为上, 例如节电、节气、熄灯一小时, 坚持爬楼梯等, 这些作法有的很有趣, 有的要坚持下来不免有些麻烦, 这也是其深入不够的一个原因所在[1]。这时候, 设计师们要思考的问题是如何在不影响人们生活质量的前提下, 基于低碳理念对人们生活中的已有物品进行改造, 进而开发新型的低碳节能产品, 提出一系列务实有效的、低碳环保的产品设计新思路, 在日常生活用品的设计中融入低碳环保概念, 并引导消费者使用更低碳环保的方式去生活。

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二、低碳理念与产品设计的关系

产品设计与人类生活的各个方面息息相关, 它是人类生活方式和审美观在现代生产力条件下合乎逻辑的发展[2]。产品作为设计师和消费者沟通的载体和桥梁, 可以把设计师的理念和思想直接传达给消费者。随着低碳时代的来临, 设计师通过基于低碳理念的产品改造及开发设计出一系列务实有效的低碳产品, 可以顺利地引导消费者去树立低碳的生活观念。消费者在使用产品的过程中, 切实获得了低碳的乐趣和效益, 就会进一步去倡导一种环保的消费观念。

三、基于低碳理念对产品进行改造及开发

基于低碳理念对产品进行改造设计, 就是在低碳环保的大前提下, 对产品的功能、形态、材料及结构等方面进行重新思考, 在保证产品基本使用功能的基础上进行一些低碳的创意设计。它可以是使用方式或者是跟结构功能相关的低碳设计, 也可以是废旧物品的再设计, 或者是材料的变更, 方式方法有很多, 本文主要从以下几个方面进行阐述。

(一) 改变产品使用方式的改造设计

设计师通过改变产品的使用方式, 减少其使用时所需的配套产品数量, 在便利人们生活的同时节约制造成本, 达到节能环保的目的。如图1所示的USBCELL设计, 这是iF product design award 2008的金奖作品。这款充电电池的巧妙就在于它的充电方式, 采用USB接口作为充电连接方式, 易于使用并且带来一连串的绿色效益。对于厂家来说, 省去了生产充电器的成本;对于消费者来说, 省去了携带充电器的烦恼。USBCELL的低碳设计理念, 可以让消费者切切实实地感受到低碳设计的好处, 既给生活带来了便利, 又简化了人们的生活方式。

(二) 延长生命周期的产品改造设计, 挖掘废旧物品的新功能

随着社会经济的发展和生活水平的提高, 我们手边的废旧物品也日益增多。虽然科技的进步使各种产品的性能得到改善、寿命得到延长, 然而无论何种产品, 最终都将会被废弃而面临如何处理的问题。通过对旧物的改造, 使用最小的成本产生最大的收益, 废旧物品也可以成为人类可持续利用的资源。同时, 现在的年轻消费者大多崇尚新奇、追求个性、重视创意, 使得具有个性时尚而极富归属感的旧物改造, 非常符合当今潮流。我们把设计理念、美学概念等技术要素用于废旧品回收处理与再利用, 不仅可节约大量的资源, 减少对环境的污染、破坏, 同时也是可持续发展理念的延续。[3]通过对废弃产品的再设计和再加工, 让废旧的物品拥有新功能, 既可以调动消费者对设计的热情, 增加生活情趣, 又可以切实为消费者提供某种实用功能进而达到延长产品生命周期的目的。

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如图2所示的酒盒改造, 就是使用者根据自身的喜好, 把原本废旧的物品变成自己喜爱的物品——收纳盒, 收纳一些生活当中的小物品, 为每一天的生活带来小便利, 同时也使自己获得了小小的成就感。还有, 把不穿的旧毛衣改造成玻璃杯的隔热保温护套, 以及小物品收纳篮等, 让烫手的玻璃杯变成冬天取暖的好帮手。这些改造产品可以使人们感受到低碳设计好处, 养成对旧物品进行改造的习惯, 从而更细致地观察生活, 感受生活。

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(三) 带有“节能提示”功能的产品改造设计

对日常生活用品进行一些节能提示的设计, 也是帮助人们更好地实现低碳生活的有利途径。如图3所示的isave设计, 设计师Yu Guoqun在水龙头及淋浴设备上面加上了能量使用显示器, 让每一位使用水龙头的消费者清楚地知道自己用了多少水。有研究证明, 让能量消耗变得随时可见会使其降低2 0%。isave适用于水龙头和淋浴设备, 不管是私人场所还是公共场所, 上面显示的能量消耗数字, 能起到快捷的提示及监督作用, 提醒使用者节约能源。

图4所示, 是日本著名建筑师坂茂先生设计的卷筒卫生纸, 它中间的芯是四角形, 因此卫生纸也就是以四角形的方式卷上去的。这个设计的内涵在于, 圆筒的纸你扯断的时候不会有什么声音, 而四角形就会听到“喀哒”的声音, 这是在提醒你要节约资源。另外, 四角形的设计在排列的时候彼此间没有空隙, 更加节省了空间。

(四) 使用天然环保材料的产品改造设计

设计艺术的历史和实践向我们表明, 自然是设计永恒的表现主题之一, 也是设计活动取之不竭的素材资源。人对自然产生的情感体验, 是自然被人们赋予了一定的情感, 和人类建立起了某种情感联系, 符合人们潜意识中的某种精神需要。设计师通过视觉语言将造型的潜在情感附着于抽象意念, 即利用自然材料本身进行设计和形态再创造, 这无疑是创造情感联系和传达自然材质本身情感内涵的最佳方式[4]。同时, 使用天然环保材料可以节约生产成本, 竹子正是由于其快速生长性, 被广泛用于设计的替代材料。如图5所示的竹纤维扬声器是日本Doshisha和Panasonic合作的项目, 设计师用竹纤维来做HiFi扬声器的震动板。竹纤维震动板同样可以保证提供高质量的音效, 同时降低生产成本, 实现了低碳节能。

(五) 积极利用自然能源的产品开发设计

在面临能源紧缺的现在, 如何能更好地利用各种自然资源成为大家关注的话题。Lester Brown在《拯救地球》中大声疾呼道:“我们的社会习惯于用了即丢, 耗费过多的能源, 产生太多的碳, 造成严重的空气污染、酸雨、水污染、有毒废物和垃圾问题, 对社会产生巨大的冲击。”[5]对产品而言, 其对环境产生的影响主要集中在生产过程和消费过程, 但是产品设计阶段是一个重要的环节。节约能源的再设计原则是产品设计师在设计产品时, 尽量减少以至避免使用电能作为产品的能源, 尽量使用太阳能、风能等开发产品以节约地球资源[6]。如图6所示的能量桶设计, Stefano Merlo设计的这个Energy Bucket (能量桶) 主要是把太阳能转化为电能存储起来, 提出了一个很好的低碳设想。太阳能是人类取之不尽、用之不竭的可再生能源, 也是清洁能源, 不产生任何环境污染。Energy Bucket采用水桶形态, 因为它吸收太阳能的方式酷似用水桶放在室外接雨水, 让每一个看见它的人都会会心一笑, 既熟悉又有趣。

四、结语

设计师们要用自己的心灵去感受、去体会, 进而创造出一种更合理更有价值的生活方式。就像索尼前任总裁盛田昭夫所说:“我们的计划是用新产品引导大众, 而不是问他们什么是可能的。大众不知道什么是可能的, 而我们知道。所以我们不是做大量的市场调查, 而应改善对产品及其使用方式的思考, 尝试着通过教育大众和与他们沟通的方式创建出一个新市场。”我们在更多的时候要去引导消费大众, 帮助他们去认识设计, 去增强环保意识, 去提高社会责任心, 去实现人的可持续发展。通过各类产品改造及开发设计, 把低碳理念融入我们的生活, 让消费者真实体验到低碳设计的便利与乐趣, 这是每一位设计师的职责。

注释

1[1]张何亚, 刘涛, 金先鹏, 康静晓.产品设计在“低碳校园”建设中的应用研究[J].大众文艺, 2011 (24)

2[2]陈满儒, 邓晓霞.基于符号学的产品设计研究[J].包装工程, 2007. (05)

3[3]叶秋谷, 李杨.绿色装饰设计的重生美[J].群文天地, 2012 (09)

4[4]宋梅梅.论日本包装设计中天然材料的应用及情感表达[J].美术教育研究, 2012 (05)

5[5]转引自:江湘芸.设计材料及加工工艺[M].北京:北京理工大学出版社, 2003.43页

6[6]薛青.基于低碳设计理念的产品再设计[J].包装工程, 2012. (16)

低影响开发理念 篇2

关键词：低冲击开发（LID）；农业科教园区；水景观；GIS空间分析；生态文明

中图分类号：TU984.14 文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）01-0189-06

收稿日期：2013-12-25

基金项目：国家自然科学基金（编号：51278239）。

作者简介：王水源（1989—），男，福建三明人，硕士，主要从事城市规划与微流域水安全研究。E-mail：295847906@qq.com。

通信作者：徐建刚，教授，博士生导师，主要从事城市与区域规划、数字城市与规划研究。E-mail：xjg129@sina.com。在全球气候变化加剧、城市化进程不断加快、人口持续增长的大背景下，土地资源日益紧张，水资源匮乏、污染严重，生态环境压力增大，尤其是近年来，极端天气增多，暴雨内涝频发，多个城市出现暴雨内涝问题，如2009、2010 年广州暴雨和2012 年北京特大洪水导致内涝等，使得低冲击开发（low-impact development，简称LID）模式引入到城市规划的各个领域，且迫在眉睫。低冲击模式反映城市发展与自然保护的和谐统一，既强调发展又注重生态保护，其核心思想是在城市化的进程中，采取各种手段减轻对生态环境的冲击和破坏，恢复和重建自然生态，对城市可持续发展具有重大意义。

在白马农业科教园区研究中，从“生态优先”和“可持续发展”出发，以园区内汉湖及河流改造工程为基础，将水资源利用、水景观建设与防洪排涝统筹考虑，将水生态与人造景观充分结合，以期在改善园区生态环境的同时，在节水、节能、恢复水体环境和保护水资源等方面起到示范作用。面对当前社会转型的现状，在园区水资源利用和水景观规划设计中，如何科学地采用先进的低冲击开发理念及技术解决水环境突出的问题，是一个重大且具有挑战性的课题，这将为城市水资源利用和水景观规划设计构建一个新的理论方法体系，对建设“绿色城市”“生态城市”及城市可持续发展具有重大意义。

1低冲击开发相关理论及应用

低冲击开发模式是20世纪90年代末在美国马里兰州开始使用的一种创新暴雨雨水管理和面源污染处理技术模式[1]，与传统技术如湿地、滞留塘、草沟等有所不同，LID技术是通过分散、小规模的源头控制，达到对暴雨所产生的径流和污染的控制，使开发地区尽量接近于自然的水文循环[2]（图1）。低冲击开发模式的核心理念主要包括3个方面：以生态系统为根基，促进城市与自然和谐共生；从暴雨径流源头开始管理，分区控制污染来源；强调尊重和利用开发前的自然特性[3]。

近年来，国外特别是美国已经将低冲击开发技术列为可持续发展技术核心之一；在国内，时任住房和城乡建设部（以下简称住建部）副部长仇保兴提出，推行低冲击开发（LID）模式是城市规划变革的重点之一，城市应以对环境更低冲击的方式进行规划、建设和管理。从低冲击开发模式基本理念出

发，该模式可以延伸到城市规划的各个领域。面临当前的社会转型，城市规划应尊重自然规律、重构自适应系统回归，从重空间物质规划向物质与生态共轭规划转变，低冲击开发模式的推行具有不可替代的意义[5]。

常见的低冲击开发技术包括屋顶绿化、生物滞留槽（下凹绿地、草沟及草渠、雨水花园）、都市自然排水系统、绿色街道、雨水再生系统、透水性铺装等[6]。LID技术属于低成本和低能耗技术，合并了排水和景观建设费用，节约了土地，经济节约，同时减少了碳排放。

美国马里兰州最早试行LID 排水系统，以减轻城市化及不透水地面的负面影响，针对单个LID 模块研究取得了很好的效果[7]。Dietz 等对LID 排水系统与传统排水的差异进行分析[8-9]；Brander 等分别对不同 LID 单元进行模型模拟和实地试验，分析不同降雨频率下LID 单元的雨水控制作用[10-13]。国内城市雨洪控制利用系统性研究和应用开展得较晚，LID 应用处于起步阶段，研究尚不多。深圳市西坑水库是我国第1个 LID 试点，Zhang 等利用屋顶雨水收集、人工湿地、地表等措施，研究LID 在雨水径流量和水质净化等方面的作用[14]；晋存田等针对下凹式绿地的作用在北京市进行试点研究[15]。2010年，住建部与深圳市签订LID技术示范合约[16]，开展低冲击开发基础研究，深圳市光明新区（150 km2）作为中国第一个LID技术示范区，形成符合深圳市本地特征的低冲击开发技术体系[17-18]。低冲击开发研究与应用，即使是在已经相对成熟的北美及欧洲等地，多集中在微观尺度的工程技术领域，在宏观和中观尺度的城市空间利用上，低冲击开发理论在资源利用、产业发展、生活模式和市政建设这4个方面的应用与实践较少。

2研究区概况和技术路线

2.1研究区概况

南京农业大学白马教学科研基地位于南京市溧水区白马农业高新技术产业园区（“农业硅谷”）北侧，临近高速公路、高铁、城市干道，具有交通便利的区位优势。基地内西部山丘曲线柔美，大小水塘散布其中；大片优质农田形成基地的自然绿色基底，灌木、乔木等其他绿化增加基底植被的层次感，与农田和水塘共同构成基底内良好的生态环境。矮丘、方田、密树、清塘是基地内最大的景观特色。基地规划以汉湖水景为核心，生态风景林为环境背景基调，以科技信息、科技成果、历史文物、国家交流与合作、新农村研究、校园文化及创新教育、展示观光等为功能和内涵，建设风景园林式的新型大学公共管理与服务园区。西部农业试验区内包含植物种植和动物饲养区，需要大量农业用水；南部汉湖需要大量景观用水，水面面积需达到10 hm2以上（图2）。考虑到校园生态环境，须保证水质高于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中的规定。

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2.2技术路线和研究方法

本研究在对基地现状水系、土地利用等条件进行地理信息系统（geographic information system，GIS）建库的基础上，通过GIS工具进行基地微地形数字地面模型（digital terrain model，DTM）建构，运用水文分析进行微流域划分，确立水资源利用空间格局；对基地自然地理特征及土地利用现状进行分析，结合园区发展定位与功能结构需求，运用GIS栅格叠置分析技术进行多种功能用地的适宜性分析，并依此进行园区功能布局；对主要功能区用水需求进行定量估算，引入LID设计理念，对水景观水量保持、水质保障等生态安全进行科学设计，提出水源保障方案、生态型河道建设及汉湖湿地景观规划设计等引导性策略（图3）。

3园区微地貌模型构建与微流域划分

3.1基于Arcgis平台的微地形模型构建

将研究区域的地形CAD数据导入ArcGIS中，利用3D Analyst分析模块生成数字高程模型（DEM），为后续基于GIS技术进行相应的水文分析研究提供基础数据。在ArcScene

中将DEM三维可视化，可以清楚看出基地的地形地貌，除西部的低矮丘陵外，其余地区地势平坦，总体呈西高东低之势（图4）。

3.2基于水文分析的园区微流域划分

利用DEM模型作为数据源，根据流向分析原理，模拟水的流向，将科教园区基地依照山脊线划分成流域A和流域B 2个流域，流域面积分别为329.68、240.57 hm2；求出汇水边界线，生成基地区域汇水线，将规划区划分为多个子流域，子流域再划分为多个微流域；利用Hydrology Modeling模块进行流域分析，根据生成的汇水线形成微流域划分图（图5）。

4基于GIS-LID模式的园区用地功能布局

LID模式遵循“生态优先、尊重自然、分区控制”的原则，其核心目标是通过对暴雨产生的径流和污染进行控制，使开发区域尽量接近于开发前的自然水文循环状态。本研究尊重原有地形地貌基底，规划充分保留江苏省南京市白马现代农业高新技术产业园上位规划中预留的生态廊道及河流水系，保证园区生态的可持续性。

本案例中，通过对基地自然地理特征及土地利用现状的分析，选取水域、风向、相对高程、坡度、噪声等限制性因子和到水库的距离、与城市干道的距离等鼓励性因子作为评价要素，对生活、公共服务、农业实践、展示、教学等功能各自选取相关要素进行叠加，运用GIS栅格叠置分析技术进行多种功能的适宜性分析，得出结论：生活功能用地较适宜安排在基地中部、水库周边且不紧邻道路的区域；公共服务功能用地较适宜安排在基地中部、水库周边地区；农业实践功能用地较适宜安排在基地西部；展示功能用地较适宜安排在基地东部；教学功能用地适宜范围相对较广，选择余地大，应综合其他用地适宜性评价结果进行选址（图6）。基于LID理念，尊重自然，适应地形地貌和周围环境，将白马农业科教园区划分为教学生活区、中心展示区、创新与创业园区、办公服务区、科教园区（东区）和科教园区（西区）6个组团（图7），最终形成规划的总体结构。

5基于LID理念的园区水景观水质和水量保障策略

5.1汉湖景观用水需求分析

5.1.1蒸散需水量湖泊水面蒸发是湖泊水量消耗的重要方式之一，需要一定的水量维持湖泊正常的环境功能。当水面蒸发量高于降水量时，水面蒸发量与降水量的差值即为消耗于蒸发的净水量，称之为水面蒸发用水量，计算公式为：WE=（E-P）A，E>P；WE=0，E≤P。式中：WE为湖泊水面蒸散需水量，L；E为湖泊蒸发量，mm；P为湖泊降雨量，mm；A为湖泊水面面积，m2[19]。查阅溧水区水利局网站相关资料可知，溧水区多年平均蒸发量为1 038 mm，小于多年平均降水量，因此汉湖蒸散需水量为0。

5.1.2渗露需水量渗露需水量计算公式为：WP=KV。式中：WP为湖泊渗露需水量，m3；K为湖泊渗露系数，取经验值12%；V为湖泊常年蓄水量，m3[20]。汉湖正常库容为51 万m3，经计算汉湖渗露需水量为0.612 万m3，而流域B年降水量为266 万m3，水资源量为133 m3。汉湖若只靠微流域汇水，则换水周期长达半年，时间过久，因此需要采取其他措施为汉湖补水，使换水周期能缩短至2个月左右。

5.2水源补给方案

对基地周边水源现状进行调查发现，周边共有4个水库，分别为老鸦坝水库、贯庄水库、贺家山水库、龙王庙水库（图8）。笔者对这4个水库作为基地水源补给的可能性进行分析发现，从水流自然流向来看，4个水库中只有龙王庙水库自然汇流能进入规划区；从水面高程来看，龙王庙水库、贺家山水库、贯庄水库高程均超过规划区平均高程，其中龙王庙水库作为基地外来供给水源最具条件，贺家山水库、贯庄水库通过修渠引水可将水导入基地；若要老鸦坝水库供水，则必须建设提水泵站（图8）。因此，根据低冲击开发的理念和原则，龙王庙水库最适宜作为基地水源的补给方案，贺家山水库、贯庄水库次之，老鸦坝水库最不适宜。

5.3基于LID理念的园区水景观水质保障策略

基于LID核心理念，以生态系统为根基，分区控制水源污染源，促进城市与自然和谐共生。本案例中，在原有河流水系的基础上，遵从原有的河流水系水流方向，构建生态化的河流水系，恢复水生态，改善区域水文环境，营造多样化水景观，提高河湖自我调节和自我修复能力，使改造充分适应自然，尽量接近改造前的水文循环状态，同时控制水源面污染，为园区景观用水提供水质保障。

5.3.1生态型河道设计引导城市生态型河道是指根据城市生态文明建设需求及水环境功能区划，在河道蓝线内（包含水域、边坡、陆域等区域）实施保护河道生态健康发展的建设工程[21]。该工程必须遵循安全、可靠、经济的原则，以满足资源、环境的可持续发展和多功能开发，逐步形成水质改善、具有多样水生物种相互依存的系统，达到自我净化和自我修复能力，且本身具有景观特性[22-23]。

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在白马基地中，园区具有大面积的农业用地，河网密布，水域面积较大，由于化肥、农药等的使用，水体极有可能遭受面源污染的影响，容易造成河流氮、磷富营养化问题。为此，各级排水沟道采用生态护坡技术，在保证河道边坡稳定的基础上，营造河道边坡系统的生物多样性，使排水河道满足防洪、排涝和稳定河岸的功能和景观作用，同时还具有拦截污染物、修复受污染的河流水体、提高河流自净能力的生态功能。

对河道进行生态化建设、利用植物进行护岸、台地增强生态效应的设计，应注意解决以下问题：（1）注重突出河道的天然自我净化作用。通过跌落，营造河流的水位落差及急流、缓流等，形成天然净化能力。（2）注重保持和营造河道的天然状态。岸边及河底用生态材料进行保护，冲刷较严重的地带，采用拋石、木桩护岸等方法；种植根系发达的植被，加固河堤，有效抵御汛期洪水的冲刷。（3）注重发挥水生动植物的净化作用。通过在河中种植芦苇、香蒲、水草等适宜当地水环境的水生植物，同时注意保护天然形成的植被，吸附水中的有害物质、净化水体；可以放养水生动物，以恢复河道动植物的多样性，再造人水和谐的自然景观。

5.3.2汉湖湿地景观设计引导湿地被称为“生命的摇篮”“地球之肾”“鸟类的乐园”[24]，是地球上生物多样性丰富和生产力较高的生态系统。运用低冲击开发原理，通过景观生态设计，充分发挥湿地调节气候、涵养水源、降解水体污染、维持生物多样性、动植物栖息地保护、休闲娱乐等综合功能[25]，保证设计方案尽可能对环境影响最小、资本投入少、生态效益最大[26]。结合景观生态学相关原理，将湿地作为一种景观类型，由基质（湿地规划区）、斑块（湿地生物群落）、廊道（水面和进出水渠道）构成，设计时重点考虑生态承载力，最大限度地保护与节约资源资本，防止污染的产生及生物栖息地的丧失；以原生自然要素为背景，适应湖泊湿地的自然过程，将原有的水体、植物、地貌、土壤等自然要素及能量传输过程结合到设计中，选用乡土物种充分显示自然的原生态；强调湿地保护，维持生物多样性和动植物栖息地，重视休闲娱乐和生态旅游等多重功能，将湿地融入城市景观中，使人们亲近自然、感受自然回归，体现人与自然的和谐。

在白马基地中，由于基地内拥有大量农田，当含有农药等毒物和杂质的污水经过湿地时，湿地最主要的作用就是清除和转化毒物和杂质，湿地可使水流速度减慢，有利于毒物和杂质的沉淀和排除。因此，湿地充当小型生活和生产污水处理地的功能，有利于减少环境污染，有益于园区生活和生产。

在湖岸设计方面，可根据河流两侧不同功能特点设置景观驳岸、自然净化驳岸、人工驳岸等[27]。大水面的驳岸采用缓坡入水的形式，即依据LID模式原理，湖面依照水面周边舒缓的地形向水中延伸，形成自然岸线，这有利于维持动植物的多样性[28]。汉湖南边的生态小岛受空间限制没有足够的缓坡余地，其边缘采用块石或松木桩护坡，大小不一的自然块石使驳岸自然生动，松木桩的“软性”质感更能与水体、植物融为一体，显得分外自然亲切。

在湿地植物配置方面，运用景观手法改善水质，利用植物吸收和过滤掉一部分由降水和农田用水带来的污染物质[29]。在设计中，大量运用漂浮植物与浮叶根生植物，如浮萍、紫萍、莼菜、中华萍蓬草、白睡莲、泽泻等。不同的水深条件适合不同的水生植物，岸边适合选择大花萱草、千屈菜；浅水区选择鸢尾；沉水植物选用金鱼藻、亚洲苦草、菹草；挺水植物则选用莲、水芹、慈姑、菖蒲等[30-31]。同时，在水生植物设计中强调水域分区的不同特色，于堤岸、水边草坡、栈道侧大量种植斑茅，成为十月芦荻扬花的主角；水生植物选择淡紫色花絮的再力花、蓝色花絮的海寿花、白色花絮的小鬼蕉、粉色花絮的红蓼及多花色的花菖蒲等，特意营造黄菖蒲群落、千屈菜群落和萍蓬草群落，突出展现“花”的景观特色和群体花色效果。

6结论

本研究以基地微地形DTM建模为分析基础，尝试在农业科教园区发展定位、功能布局和详细设计的规划设计全过程中引入LID有效水文设计理念，从宏观战略角度对农业科教园区水景观规划设计方法进行探讨，使园区实现绿色低碳、城市与自然和谐共生的水生态安全格局。低冲击开发模式不仅是城市水资源可持续利用与雨洪控制的重要措施，还是建设资源节约型、环境友好型社会的重要理论方法依据。针对农业科教园区农业试验和教学科研等功能，根据园区生态系统，提出生态型河道和湖泊湿地的生态化设计手法，以期为农业科教园区的规划设计和生态文明建设奠定基础。

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低影响开发理念 篇3

关键词：低冲击开发,刚性控制,柔性引导,洛阳新区

引言

随着我国城市化进程的不断加快、城市人口快速积聚、城市建成区无序蔓延、人工环境对绿色生态空间快速蚕食、居民对小汽车车出行逐步依赖, 许多大城市面临着“成长的烦恼”“十面霾伏”“一起来看海”“烧烤模式”等一系列严重的城市综合征, 困扰着当今城市。绿色生态敏感空间面临着前所未有的巨大压力, 严重阻碍了我国城市进一步健康、有序的发展。因此, 对传统城市发展模式进行深刻反思、贯彻落实科学发展理念, 已成为当前城市发展面临的核心议题之一。

一、低冲击开发模式内涵

低冲击开发 (Low-Impact Development, 简称LID) 是20世纪90年代由美国马里兰州的Prince George's County和西雅图、波特兰市首次共同提出的雨洪利用概念, 后在一些发达国家城市规划领域逐步兴起。近年来, 国外特别是美国, 已将低冲击开发技术列为可持续发展技术的核心之一。其内涵和应用也在不断扩展, 已演化为城市与自然和平相处的城市规划和开发理念。

1. 低冲击开发模式的原旨

低冲击开发的原旨内涵指的是一种以生态系统为基础, 从径流源头开始的暴雨管理方法, 其主旨是使城市开发建设区域的水文环境尽量接近开发前的自然循环状态。通过城市规划和场地、道路、建筑设计等技术措施, 对雨水进行收集、过滤、管理, 控制雨水地表径流量, 减少其对人居环境造成的污染和破坏, 从而实现城市人工系统与自然系统的共生共轭。

2. 低冲击开发模式的扩展内涵

尽管低冲击开发模式最初提出的领域是城市雨洪管理, 但随着其理论的应用与深化, 已上升为城市与自然和谐相处的一种城市发展模式, 涵盖生态、交通、产业、能源、建筑、生活方式等多个维度。其扩展内涵包括基于公交引导的紧凑集约的土地混合使用模式, 基于区域统筹的城乡一体化发展模式, 基于低碳排放的绿色建筑、绿色能源系统, 基于慢生活理念的人居环境设计等等。强调的就是人工环境建设对自然环境的尊崇, 强调将城市开发建设对自然的危害降至最低水平。

二、洛阳新区低冲击开发理念的应用与探索

1. 老与新的博弈——洛阳新区引入低冲击开发理念的必然

(1) “老”的尴尬——开发还是保护的选择

“方寸之间, 历史千年”。洛阳是十三朝古都, 首批国家级历史文化名城, 是华夏文明的发祥地, 洛阳新区拥有数量众多的历史文化遗产。一方面, 大量的文物古迹被城市建设用地围合, 保护范围内开发建设不断增加, 给遗址保护和集中展示洛阳辉煌的地下文化遗产造成巨大困难。另一方面, 新区的历史文化遗产对洛阳市乃至河南省所产生的文化、生态、经济影响力和旅游效益还远远没有释放出来。在洛阳市快速城镇化过程中, 随着洛阳新区的开发建设, 如何发挥历史文化价值、如何选择适宜的发展模式是其面临的现实难题。

(2) “新”的使命——创新与示范, 洛阳如何先行

2009年7月, 河南省政府发布《洛阳新区建设总体方案》的通知, 明确提出把洛阳新区纳入省级发展新区, 将其建设成为全省经济社会发展的重要增长极, 为河南省加快构建“一个载体、三大体系”提供重要支撑, 在推进“两大跨越”“实现中原崛起”中发挥更大的作用。洛阳新区承担着创新发展与示范的历史重任, 如何当好排头兵, 如何引领区域发展, 洛阳新区需要在发展路径上找准着力点。

2. 刚与柔的并行——洛阳新区低冲击开发理念的应用与探索

(1) 洛阳新区刚性控制的低冲击模式

1) 刚性一:因地制宜, 划定次区域发展分区

低冲击开发理念适用于不同空间尺度, 在宏观层面强调以区域协同为特点的城乡统筹发展。洛阳新区依据各片区资源禀赋、发展战略及发展条件提出次区域概念, 划分为北部文化旅游及产业物流发展区、伊洛生态核心保育区、城市重点发展区和山前生态旅游区共四大板块, 分别从交通、产业、规模、建设强度等进行控制引导, 避免了各片区各自为政, 发展趋同的低水平建设, 在一定程度上保障了对自然环境特色的尊重与维护。

2) 刚性二:精明增长, 划定空间增长边界

低冲击开发模式强调精明增长的概念, 强调对城市空间集约合理高效的利用。城市空间增长边界 (Urban Growth Boundary, 简称”UGB”) 的基本功能是控制城市规模的无节制扩张, 是城市增长管理最有效的手段和方法之一, 是城市建设用地与非建设用地的分界线, 也是城市在某一时期进行空间拓展的边界线。

洛阳新区运用因子生态学方法和聚类分析方法进行机会用地分析, 科学划定城镇空间增长边界, 在城市建设用地和非建设用地之间保持一定平衡关系, 降低城市发展给环境带来的负面影响, 使城市对土地的使用与附近的自然生态活动相和谐, 避免了对自然环境的过度挤占。

3) 刚性三:文化为魂, 划定历史文化保护界线

低冲击开发模式强调对城市文化和活力的传承与塑造。文化遗产是一个国家、一个民族长期积累形成的物质文明和精神文明, 蕴含着特有的精神价值、思维方式、想象力, 体现着生命力和创造力, 具有时代性、不可再生性和不可替代性。城市建设必须充分考虑对历史文化遗产的保护与传承。

洛阳新区坚持文化遗产保护优先的原则, 首先确定保护区范围, 划定禁建区与限建区, 处理好文化遗产保护与城市发展的关系, 贯彻“保护为主、抢救第一、合理利用、加强管理”的文物保护方针。充分发挥山、水、城交融一体的城市特色, 从整体上综合考虑保护遗址和自然环境风貌、文物古迹、发掘历史文化内涵等多个方面, 建立多个层次的完整保护体系, 即大遗址保护、文物保护单位、非物质文化遗产保护。

4) 刚性四:自然为韵, 划定非建设用地

低冲击开发模式强调对城市非建设用地的刚性控制。非建设用地保护是当前快速城市化和转型期双重背景下, 我国城市快速发展需要迫切解决的新问题。当前, 非建设用地保护正面临着规模挤压、功能异化、管理失控三大困境。

洛阳新区通过梳理非建设用地, 确保了刚性生态控制线, 避免了对非建设用地的逐步蚕食, 减轻了人工环境对生态环境的影响。规划按照“现代田园都市”的目标打造生态新区, 优先完成了对万安山、龙门山、伊河生态走廊、洛河生态走廊等自然山水环境的整体保护治理, 完善了新区的生态屏障和生态廊道, 形成了“山水相连、水绿交融、和谐共生”的良好生态特色。

5) 刚性五:水系为媒, 强化河道水系综合利用

低冲击开发模式就是从城市雨洪利用的概念中逐步演化而来的。我国传统城市开发模式, 往往过度关注短期效益, 忽视了对河流水系的系统化研究与设计, 城市雨水径流不可避免的产生了诸多严重问题。

洛阳新区伊河、洛河两条区域性水系穿城而过, 规划在流域治理、城市水环境污染控制及综合整治、城市水资源规划和排水系统规划、大尺度的区域或小尺度场地 (居住区、建筑、广场等) 的景观规划设计与道路设计中, 都采取了不同层面的雨洪控制利用系统或技术措施。

6) 刚性六:制度为纲, 制定强制性标准

低冲击开发模式的落实和区域管理的规范化需要依托强制性标准的制定。城市管理者、规划设计部门、公众也需要同一环境下的联系和沟通, 这样才能有效保障低冲击开发模式的落地实施。

洛阳新区建议强制性制度标准包括四个部分, 分别是面向城市管理者的相关技术支持、法规、标准与技术导则;面向规划设计部门的规划法律和设计规范;面向开发单位的经济管制政策, 如税收和管理费等;面向公共事业部门的管理条例等。

(2) 洛阳新区柔性引导的低冲击模式

1) 柔性一:区域产业协同发展的低冲击

低冲击理念强调不同空间层次产业发展的“低排放”和“零排放”。洛阳新区提出“洛偃一体化”概念, 以“产城融合、分工合作、战略协同、互补共赢”为原则, 从区域视角进行产业甄选和引导分工, 制定各开发板块的产业准入门槛, 有效避免低层次的重复竞争。同时提出区域产业循环发展的要求, 逐步建立区域产业链条, 整体提高产出效益。在企业层面鼓励构建“微循环”, 形成资源循环利用的生产体系。

2) 柔性二:人居环境建设的低冲击

低冲击开发理念强调在人居环境建设和居民生活方式上的低碳引导。洛阳新区建设强调建立小尺度街区, 鼓励以短路径出行为目标的功能混合;建设环境友好的慢行系统;设置城市综合体, 以最小的经济投入换取最大的综合效益;强调公交先导的概念, 引导空间集聚, 形成紧凑型的公交社区;推广绿色社区和生态环保建筑;推广绿色能源;建立中水回用、雨水收集、水体修复为重点的水循环利用系统等。洛阳新区以“水系、生态、园林”为特色, 在打造特色公共空间与城市环境、营造特色文化氛围等方面独辟蹊径, 令新区展现出水城、绿城、牡丹花城“三城合一”的独特魅力, 体现出历史与时代交相辉映的独特活力。

3) 柔性三:社会融合建设的低冲击

低冲击开发理念的落实需要全体市民参与。洛阳新区以建设和谐社会为前提, 在新农村社区建设中, 优先处理好“三农”问题。通过制度保障、经济保障、就业保障等一系列措施, 合理引导农村、农业、农民的健康有序发展。通过制定经济奖励措施, 给予开发商或者居民一定经济补偿, 以增加其积极性或帮助推广低冲击开发技术等。

三、结语

目前, 低冲击开发模式在我国还处于探索和初步应用阶段, 尚未形成完善的理论和实践成果。最近召开的中央城镇化工作会议明确提出, 城镇建设要采取科学规划和务实行动, 要实现尊重自然、顺应自然、天人合一的理念, 让居民“望得见山、看得见水、记得住乡愁”。城市规划要由扩张性规划逐步转向限定城市边界、优化空间结构的规划。低冲击模式与当前我国城镇化指导方针相吻合, 对缓解城市病, 建设“绿色城市”、“生态城市”以及城市的可持续发展具有重要的意义, 未来低冲击开发将成为城市规划模式发展的必然趋势。

参考文献

[1]北京清华城市规划设计研究院.洛阳新区空间发展战略规划[S], 2009.

低影响开发理念 篇4

关键词：园林景观；低影响开发；原生树；保护性利用 文章编号：1671-2641（2015）05-0004-74

中图分类号：TU986 收稿日期：2014-11-17

全球城镇化速度每年保持高速发展，更多的土地被用来开发成居住区和公共建筑群，这些影响或多或少干扰了场地和临近地块的自然过程，为了恢复场地生态系统，需要及时进行场地环境修复。因此，促使英国实施了“可持续排水系统”、澳大利亚探索了“水敏感城市设计”、法国开发了“交替排水系统”、美国提出了低影响开发模式等多种降低场地开发对自然过程影响的方法，而我国则一直致力于环境修复和生态园林建设方面的研究和实践。在多种场地开发方法中，最值得推广的一种就是园林景观低影响开发模式，场地处理得当，可以突出景观亮点和修复场地生态系统。本文基于园林景观低影响开发模式探索了如何对场地原生树木进行保护性利用，以期对景观设计和工程施工有所启发。

1园林景观低影响开发的起源

低影响开发（Low Impact Deve-lopment）是由美国提出的基于城市绿色基础设施营建的暴雨管理理念，核心思想是通过对源头控制与设计减少暴雨产生的径流量和污染物，使场地开发后尽可能接近开发前的水文状态，是一种以生态系统为基础、从径流源头开始的暴雨管理方法，其在场地保护性设计、屋面雨水集蓄、下垫面渗透性技术、雨水花园、绿色屋顶、政策法规和经济手段调节、技术标准制定、评估方法和信息技术支持等方面的研究和实践较为成熟。低影响开发的主要载体是景观场地，而我国面临的旧城改造、公园改建和居住区开发等多个项目中很多都存有优良生态基础的景观场地，园林景观设计和施工如果运用低影响开发模式，最低限度地降低开发活动对自然过程的影响，不仅可节约投资，还能达到突出景观亮点和修复生态系统的目的。

2研究区域与方法

2.1研究区域

研究地位于岭南地区的广州和佛山，该区域位于北回归线以南，属亚热带海洋季风气候，雨量充沛，热量充足，雨热同季，多年平均降雨量达1800mm，平均气温21.4℃-22.4℃，地带性土壤主要为赤红壤和红壤，园林植物景观具有典型的岭南地域特色，以棕榈科和树冠宽阔的种类为骨干树种，构成群落的林冠层，以丰富多彩的灌木、阴生观叶植物及草花构成下层植物结构，常见乔木种类如大王椰子尺Roystonearegia、蒲葵Livistona chinensis、假槟榔Archontophoenix alexandrae、榕树Ficus microcarpa、高山榕Ficusaltissima、南洋楹Falcataria moluccana、红花羊蹄甲Bauhinia blakeana、凤凰木Delonix regia、木棉Bombax ceiba、苹婆Sterculia monosperma、樟树Cinnamonmumcamphora、人面子Dracontomelon du-perreanum、蒲桃Syzygium jambos、鸡蛋花Plumeria rubra‘Acutifblia’等，花灌木如狗牙花Ervatamia divaricata、紫薇Lagerstroemia indica、红檵木Loropetalum chinense var.rubrum、灰莉Fagraea ceilanica、黄叶榕Ficusmicrocarpd‘Golden Leaves’、假连翘Duranta erecta等，代表了岭南地区的自然风貌。广佛两地老城区和古老村落的公园、寺庙、老建筑旁散生大量古树，如木棉、大叶榕Ficus virens、榕树、菩提树FicusFeligTosa、诃子Terminalia chebula、樟树、阴香Cinnamomum burmannii、白兰Michelia alba、龙眼Dimocarpuslongan、芒果Mangifera indica等，这些古树寿命长、根系发达、抗风抗污染性强，历史悠久，对区域自然生态和历史文化研究具有极高价值。

2.2研究方法

采用案例分析和实证研究相结合的方法，选取佛山市3个居住区景观施工项目、广州市2个公园改建项目和广州市1个废弃工厂商业改建项目。以上6个项目均面临场地原生树木保护和利用问题，其中3个居住区工程施工时间是2012年5月-2013年8月，原生树周边施工采用保护性利用的结构和辅助措施，增加种植土的透水透气性；公园和废弃工厂改建项目施工时间不详，调查时间为2012年5月-2014年5月。

3结果与分析

3.1场地原生树保护性利用原则

研究场地内保护性利用对象是原生树木，并遵循5项原则，即根系透气良好、水分供应平衡、土壤肥力适宜、病虫防治及时、树体保护到位。场地内多数的原生树树形优美。干形自然古朴。且多为优良乡土古树，对场地现有景观起支撑作用，因此，场地改造中以原生态保护性利用为目标，充分发挥场地原生树的美学景观特征和生态效益，只有在与规划景观冲突严重的位置才使用迁移措施，如佛山中信金山湾项目，由于主干道路拓宽，原有部分红花紫荆行道树妨碍了规划道路的建设，不得不迁移出场地，对于公园和废弃工厂的原生树一律采用保护性利用的措施，并通过工程措施增加硬质景观，实现改造的景观功能。

3.2场地原生树生存环境分析

通过调查18株原生树的保护性利用情况发现，多数原生树的生存环境植物资源丰富，场地水文状态良好，开发前原生树均生长良好，尤其是位于公园内的人工群落，植物多样性高，且以园林观赏植物为主，如广州黄花岗公园内3层以上的植物群落覆盖率占93.57%，现有植物种类高达234种，其中乔木96种、灌木64种、地被植物74种；广州烈士陵园内有植物种类238种，乔木80种、灌木90种、地被64种、藤本4种；广州红砖厂创意园为废弃工厂，植物种类以榕树、白千层Melaleuca cajuputisubsp cumingiana、白兰、大叶榕、木麻黄Casuarina equisetTfolia等行道树为骨干树种，构树Broussonetiapapyrifera、对叶榕Ficus hispida、斜叶榕Ficus tinctoria subsp.gibbosa、海芋Alocasia macrorrhizos等乡土野生植物为伴生种类；佛山景裕嘉园则是农耕地，原生树木为散生树，下层为野生植物；佛山中信金山湾原生树则是滨河行道树和散生树，下层植物人工和野生类别兼具；佛山岭南天地为庭院环境，单层乔木结构，土壤环境较差。原生树属性和植物群落类型具体见表1。

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3.3场地原生树保护性方案及措施

针对场地原生树不同的生存状况，采用结构架空、回填通透土和砌筑树池3种基本方案，3种方案类型均包含结构优化措施和辅助措施。辅助措施包括环树干埋设多孔透气管，深至自然土层以下50cm；锯掉干枯枝桠，并用药剂或油漆封涂锯口，减少水分蒸发和腐烂，加速伤口愈合；使用3%浓度的双氧水50L灌根，半个月一次，快速为根系供氧以改善供氧不足的情况；同时给树干挂营养吊液，提供营养使其恢复树势，并增强病虫害抵抗力。结构优化措施如以下具体类型。

3.3.1结构架空型

本类型适用于原生树周边需增加活动平台铺装的情况，通过结构架空的方式抬升地形标高。活动平台铺装材质不限，以透水透气性好的材料为佳，可通过铺装缝隙或穿孔实现雨水自然下渗以补充树木水分需求。该方案类型等同于保持原生树周边土层标高不变，能避免一般回填埋土过深，造成树木根系透水透气性变差，生长势衰弱或死亡。

3.3.2回填通透土型

本类型适用于原生树周边需做基础绿化栽植的情况，通过回填通透土壤，一般是下层回填毛石，在上层20cm左右回填腐殖土和河砂混合的疏松种植土，形成上下通透的复合土层，保证原生树周边标高抬升后土层的充分透水透气，有效实现雨水自然下渗。

3.3.3砌筑树池型

本类型适用于平地抬高增加种植池或周边标高降低的情况（等同于抬升树干周边标高），通过砌筑树池来保持原状土层，保护树干周边浅层完整根系。该类型需疏松和改良树池原状种植土，树池直径不能小于2m，保证有足够的种植土空间透水透气。

3.4场地原生树保护性利用效果分析

调查发现采用以上3种类型处理的原生树木均生长良好，保持了原生生长状态，而未处理的16、17、18号潺槁树、红花羊蹄甲和橄榄因埋土过深，均死亡。另外，经过保护性利用的1号人心果周边地势升高，在架空板上开孔保证透水透气的同时，于树穴底层安装辅助排水管，雨水等若汇入架空种植穴会被及时排走，避免积水；15号假柿树是胸径45cm的古树，在树周边架空铺设木平台结构，同时及时锯掉干枯枝桠，并挂营养吊液后，树势得到增强；8～12号公园内的原生树采用结构架空后铺设不同材料饰面层的“绿地铺装结构”新技术，不仅增加了游人的活动空间，又保证了原生树的正常生长。

4结论与讨论

原生树木生长影响因子分内外两种，内因如根系吸水，树木通过蒸腾作用带动水分从土壤中牵引至植物体内的被动吸水模式，或者根压作用驱动水分进入导管，融入植物水循环系统的主动吸水模式，外因如土壤环境，土壤疏松通透、含水量适中，有机质含量丰富，则树木生长旺盛，否则树木生长不良，甚至使根部组织窒息死亡。城市土壤一般容重偏高，CO₂含量高，温度偏低，使树木根际生存环境同自然状态不一样，导致树势衰弱、枯梢、甚至死亡。本研究施工的8株原生树运用园林景观低影响开发模式，通过结构优化和辅助措施实现了上层土壤的透气透水，保证树木根系自然生长，保护性利用效果显著，调查的7株原生树则通过前期的结构改良后已经正常生长。杨凤云、吴竹林、张树民等学者针对树木的土壤特征提出了多种有效措施，如优化土壤结构、土壤改良、增加透气管等措施，亦实现了树木土壤环境的自然通透，保证树势快速恢复。综上表明，基于园林景观低影响开发的原生树保护性利用通过结构优化处理包括回填具有复合结构的土层和架空结构；树木抚育辅助措施包括树木修剪、追肥（包括挂营养吊液）、浇灌生根水和双氧水以及病虫害防治等，能有效改善原生树的生存环境和增强树势，构建出以原生态保护性利用为基础的低影响开发园林景观。

基于低影响开发的城市河道规划 篇5

洪涝灾害依然是人类遭受的最为主要的自然灾害之一。随着社会经济的快速发展,城市化进程加速,人口不断向城市集中,改变了其原有的下垫面条件。城市化地区是人类活动影响最为显著的地区,从而加大了发生洪灾的可能性,一旦发生,洪灾损失更为巨大。但是,在建设社会主义和谐社会的进程中,加快城市发展,改善城市市民的人居环境,提高人们的生活水平和生活质量,是和谐社会建设的主要目的之所在。

因此,在进行城市河道景观建设,应该在满足城市防洪需要的基础上,按照低影响开发的要求进行河道规划。

1 城市化对防洪的影响分析

1.1 下垫面不透水性大大增加

在天然流域,降水经植物截流、洼蓄和入渗后形成径流。而在城市化进程中,原有的透水面积被大量使用混凝土、沥青、砖石、金属等建筑材料的建筑物、道路和停车场代替,透水性能大大减弱,使得降水经少量洼蓄和下渗后直接形成径流,导致了洪量增大,汇流时间缩短,增加了河道的行洪压力。

1.2 天然排水系统遭到破坏

城市化增加了原有天然河道的洪峰流量,改变了其洪水过程。同时,城市化也改变了天然流域原有的排水系统,建立了管渠排水相结合的排水系统。城市排水系统管网化,使暴雨径流尽快就近排入河流中。与此同时,对城市内部原有河道进行整治、衬砌,减小了河道的调蓄库容,降低糙率,增强了河道过流能力,导致了涨洪历时和汇流时间缩短,加大了主干河道的防洪压力。

1.3 规划和土地利用结构误导

城市化进程抬升了土地价值。为使土地得到充分利用,城市建设往往侵占天然河道的洪水滩地和滞洪洼地,填埋支流河道,使得城市河道水面率不断减少,大大降低了河道自然滞洪和蓄洪能力,导致城市内部地面淹水现象时有发生,甚至发生重大涝灾。

2 低影响开发下的城市河道规划

在区域发展的过程中,低影响发展(Low Impact Development,简称LID)被认为能够有效解决传统的雨洪资源排泄及输送系统所带来的水资源问题。LID是以维持或者复制区域天然状态下的水文机制为目标,通过一系列分布式的措施创造与天然状态下功能相当的水文和土地景观,以对生态环境产生最低负面影响的设计策略。

2.1 加强保护城市内部水系

我国有不少城市都有几百年历史,一般都有一个城市水系,包括壕池、河渠、湖泊、池塘组成,不但具有防御、运输的功能,还有防洪、灌溉及绿化功能。城市水系提高了城市地区的水面率,有重要的调蓄洪水的能力,增强了城市地区防洪排涝的能力。另外,一个城市如若没有水体,则显得美中不足。水景观可疑提高人们生活的愉悦程度。其实,古城中的水系,一般又数百年历史,是一个不错的风景旅游景点。然而,我国城市在进行建设的过程中,城市水系原有的一些作用如运输、防御等功能弱化,忽视了其防洪、景观的作用,存在占填河道现象严重,使得城市水系日渐萎缩。

此外,我国城市防洪减灾的重点往往在于防洪,这与外河洪水往往造成重大损失有关。但在外河防洪取得重大成果以后,城市内涝已成为我国城市近年来的顽疾,逢雨必涝。目前我国城市的排涝标准较低,一般不足5年一遇,遇到大雨城市到处积水,交通堵塞,城市功能不能正常发挥,至造成巨大的经济损失。城市水系可有效提高调蓄库容,增强调蓄作用,对城市排涝有着不可忽略的作用。

2.2 维护和恢复河道的自然形态

在低影响开发(LID)理念中,要坚持对生态环境产生最低的负面影响。城市化是人类活动影响最显著的表现,在城市规划中,不是要彻底改造河道,而是要维护和恢复河道的自然形态,从而恢复其生态功能。因此,必须要遵循以下原则:

2.2.1 城市河道河床原始生态化

城市水系在治理中多采用水泥护堤衬底,破坏了水、土、生物间形成的物质和能量循环系统,导致水的自净能力消失殆尽;切断了地下水的补充通道,导致地下水位不断下降;也导致了许多生物无处安生。而在天然河道中,河床高低起伏,基质不同,水流不定,形成丰富多样的生境组合,为多种水生植物和生物提供了适宜的生存环境,保证了河道的生态功能。

2.2.2 城市河道形态蜿蜒化

天然河流多有凹岸、凸岸、有深潭、有浅滩和沙洲。现代景观生态学的研究证明,弯曲的水流更有利于生物多样性的保护。这种蜿蜒的河道形态至少有三大优点:一是可以为生物提供适宜的生存环境,保证生物多样性;二是可以减少洪水流速,增强河槽调蓄作用,蓄洪涵水,削减洪水的破坏力,降低洪水灾害性和突发性;三是可以为城市居民提供富有诗情画意的感知与体验空间,提供走近自然、感知自然的机会,提高人与自然和谐相处的认同度。

2.2.3 城市河道水流连续化

河流是一个高度连续的自然景观空间,也是大地上各种景观元素之间的联结元素。城市发展中,多拦河筑坝,以求提高水位,美化城市。这一举动将流水变为死水,加剧富营养化,破坏了河流的连续性,使鱼类及其它生物的迁徙和繁衍过程受阻,是对天然河道的巨大伤害,也是对城市连续水流景观的严重破坏。因此,应在城市河道规划中,减少坝体等破坏水流连续性的行为,以不影响水流和生态为前提,实施相应的工程措施。

2.3 建立城市雨水储渗排相结合的雨水排放系统

如前文所述,城市化造成了洪量增大,这是城市洪涝灾害频发的主因之一。LID理念就是采用生态补偿技术,使城市范围内的水量平衡条件更加接近该地区的自然状况,实现城市区域内的良性水循环。因此,在城市内可以建立以储为主、渗排结合的新型雨水排放系统。在增加城市绿地,提高城市下垫面透水性的前提下,利用城市绿地储存部分暴雨径流,雨水经过植被和土壤层的渗透、滞留等多重净化后作为城市中水的水源,也可恢复地下水的补充来源,多余的雨水可通过市政管网向河流排放。这种雨水排放系统可以延缓径流时间、削减洪峰流量,同时其环保的作用也不可忽视。

2.4 维持城市河道的水文特征

河道水文特征与河道地貌紧密相关。城市化建设改变了下垫面属性,河道的水文特征也随之改变,造成了原本依托其而存在的生态系统遭到破坏,直接导致了城市生态系统的变化。因此,在城市河道规划中,评价其水文特征对城市的影响,可有效弥补城市建设的负面影响,为城市许多生态问题的治理提供依据,实现生态城市建设。

2.5 严格控制城市水体污染

城市河道的生态功能及城市景观,一定程度上依赖于河道水质的清洁。城市景观由于水质受到污染,景观质量下降,严重影响了城市河流两岸居民的身心健康。水质污染导致城市河流及其两岸的生物多样性下降,特别是一些对人类有益的或有潜在价值的物种消失。因此,要严格控制城市污水排放,加强污水处理,实现城市建设亲水景观的初衷,保证城市河道的生态功能。

3 结语

在进行城市建设的进程中,应当在不增大城市防洪压力的前提下进行水景观规划,充分考虑到城市河道的生态要求。保持河道的天然属性,是人与自然和谐相处的体现;对雨水进行合理再利用是建设节约型社会的体现。

参考文献

[1]车伍,张伟,王建龙,李俊奇.低影响开发与绿色雨水基础设施———解决城市严重雨洪问题措施[J].建设科技,2010,(21).

[2]王建龙,车伍,易红星.低影响开发与绿色建筑的雨水控制利用[J].工业建筑,2009,39(3).

[3]王建龙,车伍,易红星.基于低影响开发的城市雨洪控制与利用方法[J].中国给水排水,2009,(14).

低影响开发设计水文分析方法探讨 篇6

LID模式是20世纪90年代中期由美国马里兰州提出的一种新型的暴雨管理方法, 与传统的雨水管理方法不同, 它是一种典型的以源头分散式管理为主, 包括场地开发设计的管理体系。LID主要提倡模拟自然条件, 通过在源头利用一些小型分散式生态处理技术使得区域开发后的水文特性与开发前基本一致, 进而保证将土地开发对生态环境造成的影响减到最小。通过低影响开发建设, 可以实现的生态目标有:保护水质、减少径流量、延长径流集聚时间、削减洪峰、补充地下水、减小土地侵蚀等。

近年来, 国家住房和城乡建设部强调了推行低影响开发模式对建设“绿色城市”、“生态城市”、“低碳城市”的意义和重要性, 指出其理念可延伸到城市建设的各个方面, 从而推动城市的可持续发展。一些城市在开发建设活动中引入低影响开发技术, 建设了一些示范工程。例如, 北京东方太阳城项目区域内的雨水全部通过下凹式绿地、植被浅沟汇集下渗或进入景观水池调蓄利用[7]。基于国家水体污染控制与治理科技重大专项设置课题《低冲击开发 (低影响开发) 城市雨水系统研究与示范课题》 (课题编号:2010ZX07317-011) , 正在开发适用于建筑与小区、道路、绿地等专业领域的生态雨水关键技术和集成技术, 并在深圳、北京等地建设低影响开发生态雨水系统综合示范工程[8,9,10]。

但是当前各地在推进低影响开发建设过程中也遭遇到一系列的问题, 如政策法规, 低影响开发设施的规划设计, 低影响开发设施的施工、验收和维护等。其中在低影响开发规划与设计过程中的主要问题包括:

(1) 制定合理的设计目标:由于缺乏法规要求的设计目标, 示范区的建设过程中需要自身制定合理的设计目标;

(2) 设计资料的处理:低影响开发设计过程中需要采用气象、地勘等资料, 设计者需要处理设计资料以用于水文分析和计算;

(3) 水文计算:设计者需要根据指定的设计目标采用水文计算方法确定低影响开发设施的设计标准。

1 低影响开发设计目标

低影响开发旨在使得区域开发后的水文特性与开发前基本一致, 其设计目标主要包括以下4个方面[2]: (1) 径流总量控制; (2) 设计洪峰流量控制; (3) 面源污染控制; (4) 雨水收集回用。本文旨在讨论低影响开发设计中的水文分析和计算, 所以只涉及径流总量控制目标。

在各个国家和地区制定的低影响开发径流总理控制目标中, 主要包括以下3种[5,6,12]:

(1) 设计重现期下24h降雨条件下开发后的径流总量不超过开发前:如美国马里兰州暴雨管理设计手册中要求该州建设项目建设后的2年一遇24h降雨条件下径流总量不得超过开发前。

(2) 控制一定百分比的年径流总量:该设计目标也被大量的低影响开发法律法规、设计规划采用, 其中最为重要的是美国联邦环保局2009年颁布的《Energy Independence and Security Act of 2007 (EISA) 438条暴雨管理技术指引》中要求采用以下两种设计标准之一[12]: (1) 通过模型计算, 使得建设项目开发后在设计重现期24h降雨条件下的雨水径流总量不超过开发前; (2) 控制95%的年径流总量。

(3) 控制一定厚度的降雨量:该设计目标是将 (1) 和 (2) 目标根据当地的实际情况转化成可以直接被设计者采用的设计目标。如昆明市要求控制85%的年径流总量, 根据昆明市的气象特点进行转化处理后即要求控制25.5mm的降雨量。

2 设计资料的处理

计算设计暴雨条件下的径流总量需要的资料包括降雨资料、地质勘探资料和集水区资料。

2.1 降雨资料

计算径流总量需要一定设计重现期和一定历时下的降雨总量, 而不仅仅是降雨强度。

2.2 地质勘探资料

低影响开发设计中应收集详细的地质勘察资料, 地质勘察资料应包括区域滞水层分布、土壤种类和相应的渗透系数、地下水动态等。需要注意的是在一些雨季明显的地区 (如深圳市) 确定建设区域内土壤及地下水资料时, 应以雨季地质勘察资料为主, 旱季地质勘察资料为辅。例如深圳市深南中路的新证券交易所大楼项目地质勘探结果显示, 其旱季和雨季地下水位相差2~3m[11]。

在低影响开发设计中, 设计者需要从地勘资料中确定以下数据:各种土壤的渗透系数, 地下水位和不透水层埋深和土壤分类。

(1) 土壤渗透系数。低影响开发设施实现径流总量控制的主要方式是通过雨水入渗实现, 所以土壤渗透系数是低影响开发的关键参数之一。在分析地质勘探资料时应收集各种不同土壤渗透系数。当缺乏地勘资料时, 可参照表1确定不同土壤的渗透系数。

(2) 土壤分类。本文推荐采用美国TR55方法计算集水区的雨水径流总量。TR55方法要求先根据土壤渗透系数、地下水位和不透水层深度将土壤分为A, B, C, D四类: (1) A类土壤具有最佳的入渗效果, 通常其砂土比例很高而黏土一般不大于10%。 (2) B类土壤入渗效果仅次于A类土壤, 通常其黏土比例为10%~20%, 砂土比例大于50%。 (3) C类土壤入渗效果比B类差, 通常其黏土比例为20%~40%, 砂土比例不大于50%。 (4) D类土壤入渗效果最差, 通常其黏土比例大于40%, 砂土比例小于50%。

表2说明了如何根据土壤渗透系数、地下水位和不透水层深度将土壤进行分类。

2.3 集水区资料

低影响开发设计中需要了解集水区的特性包括集水区面积、不透水面比例、坡度、植被状况、坡面流汇流过程等, 如何将这些特性进行量化是计算集水区产流的关键。本文中推荐采用美国TR55方法, 将各项特性量化成径流因子 (Curve Number) 。径流因子与土壤类型、下垫面种类、下垫面水文状况、地形坡度及降雨前土壤湿度有关, 是反映集水区产流能力的参数。表3列出了各种特性集水区的径流因子取值。当一个集水区包含多种下垫面类型时, 其径流因子采用各种下垫面的加权平均值。

注:*此项径流因子是按坡度<5%确定的, 如果坡度在5%到10%之间, 径流因子增加3;如果坡度大于10%, 径流因子增加5。

3 设计标准的确定

3.1 设计目标 (1)

低影响开发径流总量控制目标 (1) 是指开发后设计重现期下一定历时的降雨条件下的径流总量不超过开发前, 即:

式中:VR为径流总量控制量, m3;Vpre为项目建设区域内开发前设计重现期一定降雨历时条件下雨水径流总量, m3;Vpost为项目建设区域内开发后设计重现期一定降雨历时条件下雨水径流总量, m3。

项目建设区域内开发前后雨水径流总量应采用以下公式 (2) - (4) 计算:

式中:Vpre, post为项目建设区域内开发前后雨水径流总量, m3;F为建设项目总汇水面积, hm2;P2为设计重现期一定降雨历时降雨量, mm;Ia为降雨初损, mm;S为最大可能降雨损失, mm;CN为径流因子。

3.2 设计目标 (2)

低影响开发径流总量控制目标 (2) 是指控制一定百分比的年径流总量。满足该设计目标需要控制的静流总量采用式 (5) 计算:

式中:VR为雨水入渗与滞留控制量, m3;F为建设项目总汇水面积, hm2;HR1为开发后的平均雨水损失厚度, mm;HR2为开发前的平均雨水损失厚度, mm。

HR1, HR2由年雨量径流系数确定。表4列出了深圳市年雨量径流系数与平均雨水损失厚度之间的关系。

4 设计案例

4.1 案例状况

地点:深圳市光明新区市政道路。

道路宽度:双向4车道, 单向车行道宽度7.5m, 绿化带宽度2.0m。道路坡度0.8%。地下水位埋深3.0~4.0m。

区域土壤层分布:

(1) 表层土壤为0.5 m人工填土, 渗透系数3.183×10-4m/s;

(2) 第二层为4.5 m砂质黏土, 渗透系数为1.294×10-6m/s;

(3) 第三层为粉质黏土, 渗透系数为5.0×10-7 m/s。

4.2 设计目标

2年一遇24h降雨条件下, 其建设区域内开发建设后的雨水径流总量不超过开发建设前。

4.3 资料处理

(1) 降雨:2年一遇24h降雨量, P2=166.1mm。

(2) 地质地勘资料:土壤种类为C类, 土壤渗透系数为1.294×10-6 m/s。

(3) 集水区资料:开发前径流因子CN=79, 开发后径流因子CN=93.6。

4.4 径流总量控制

(1) 开发前后S。

(2) 开发前后Ia。

(3) 项目建设区域内建设前后2年一遇24h径流总量

(4) 雨水径流控制量。

VR=Vpost-Vpre=7.12 (m3)

4.5 实施状况

该路段根据设计目标的需要采用低影响设施: (1) 透水沥青路面; (2) 透水人行道; (3) 雨水花园; (4) 植被草沟; (5) 渗透井管。

通过低影响开发设计, 实现雨水径流控制总量为8.2m3, 达到设计目标。

5 结语

当前各地在开展低影响开发示范项目建设过程中遭遇诸多的技术问题, 如设计目标的确定、水文分析方法等。本文针对水文分析方法, 借鉴国外的成熟设计方法, 提出了低影响开发的水文分析方法。在计算过程中, 提出了径流总量控制目标的制定, 水文分析数据的收集和处理和设计目标转化为设计标准的水文计算方法。该设计方法应用于深圳市光明新区低影响开发示范区市政道路设计中, 成功实现低影响开发设计目标。

摘要：当前全国各地很多城市在开展低影响开发示范项目建设, 但是在建设过程中遭遇到一系列的问题, 如径流总量控制目标的制定和水文分析方法。通过借鉴美国低影响开发的经验, 建立了低影响开发设计中径流总量控制目标的制定、设计数据的收集和处理、设计目标转化为设计标准的水文分析方法, 并通过实际案例演示了该方法的使用。

沈阳市低影响开发标准及参数研究 篇7

海绵城市建设是近两年来国家力推的建设项目, 也是目前城市建设行业的热门课题。2015 年10 月国务院下发的国办发〔2015〕75 号《国务院推进海绵城市建设的指导意见》, 要求“最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响, 将70%的降雨就地消纳和利用”, “到2020 年, 城市建成区20% 以上的面积达到目标要求”。这一文件的下达令海绵城市建设再次升温, 从试点模式推广至全面开展模式。

然而海绵城市毕竟是新兴课题, 从概念的提出到现在不过2 a, 从规划设计到施工运行管理尚存值得研究的问题。从规划设计, 首先需要明确设计中需参照的一些标准及参数, 且海绵城市建设主要应对降雨径流问题, 因各地降雨量不同, 参数需制定地方标准。

2 年径流总量控制标准

年径流总量控制率是海绵城市规划设计的首要指标, 是根据多年日降雨量统计计算所得, 是雨水通过自然和人工强化的入渗、滞蓄、调蓄和收集回用, 场地内累计1 a得到控制 (不外排) 的雨水量占全年总降雨量的比例。

根据《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建》 (以下简称《指南》) , 我国大陆地区年径流总量控制率分区图, 沈阳市处于分区中的II区, 要求年径流总量控制率达到80% ~ 85%。同时, 《指南》中根据沈阳近30 a的降雨量样本, 给出沈阳不同年径流总量控制率对应的设计降雨量的参考值。

通过对沈阳市气象局提供的1951 年~ 2012 年共61 a的降雨资料 (不包括降雪) , 采用统计法分析计算得出沈阳市年径流总量控制率与设计降雨量之间的关系, 即不同设计降雨量对应的年径流总量控制率和不同年径流总量控制率对应的设计降雨量, 对《指南》中给出的数值进行修正。结果表明, 达到《指南》中要求80% ~ 85% 的控制率所对应的设计降雨量为25.7 ~ 31.6 mm, 比《指南》中给出的25.0 ~ 30.3 mm略高 (见表1) 。

结合沈阳市地形地貌、土壤性质、开发强度、水资源分布状况等特点, 确定沈阳市中心城区的年径流总量控制率≥ 80%, 设计降雨量≥ 25.7 mm, 新建地块径流总量控制率不低于85%, 对应设计降雨量≥ 31.6 mm。

3 径流系数

按照低影响开发理念对小区进行雨水系统设计时, 雨水调蓄容积的计算极为关键。雨水调蓄容积的计算公式如下:

式中:H表示设计降雨量, mm ;F表示汇水面积, m2;均为固定参数。ф 为综合雨量径流系数, 需经各类用地的雨量径流系数加权平均计算求得。

雨量径流系数由地表的粗糙性及渗透性决定, 不同地表的雨量径流系数差别很大。对同一块汇水面, 不同强度的降雨产生的雨量径流系数也有不同。以小区开发常见的5 种地表类型为例, 应用简化的SWMM排水模型, 对雨量径流系数在不同雨强下的变化规律进行研究。可以看到在重现期0.5 a至50 a的2 h降雨中, 雨量径流系数随着降雨强度的增加而增加, 其中绿色屋顶、透水铺装、绿地等渗透性较强的下垫面径流系数随降雨强度的变化较大。

因此, 雨量径流系数的取值应考虑对应的降雨强度, 按照式 (1) 计算雨水调蓄容积时, 应针对设计降雨量选取适当的径流系数。沈阳低影响开发的径流总量控制目标85% 时, 设计24 h降雨量为31.6 mm。而沈阳市降雨多为短历时降雨, 重现期为0.5 a的2 h降雨, 降雨量为30 mm, 接近设计降雨量。故在计算雨水调蓄容积时, 应选择重现期为0.5 a的2 h降雨所对应的径流系数。沈阳市2h降雨不同地表对应的径流系数见表2。

不同地表径流系数随重现期变化的分析图见图1。

地表径流随重现期变化情况见图2。

4 建模参数

为确保低影响开发设计的合理性, 通常需要建立计算机模型对设计方案进行综合评估。除传统设计中需要考虑的参数以外, 建模过程中还应用到一些参数, 如地表的曼宁粗糙系数及土壤的下渗参数等。

4.1 曼宁粗糙系数

曼宁粗糙系数体现的是汇水面的粗糙程度, 对地表径流有一定影响。表3 及图3 是在降雨及地表下渗条件不变的情况下, 仅曼宁粗糙系数n的变化对地表径流产生的影响。可以看出, 曼宁粗糙系数越大, 地表越粗糙, 径流峰值越小, 且出现时间越滞后;径流系数随着曼宁粗糙系数的增大而减小。

根据SWMM用户教程推荐及参考GB 50014—2016《室外排水设计规范》, 推荐采用的曼宁粗糙系数如表4 所示。

4.2 下渗参数

下渗参数体现汇水面土壤的下渗性能, 该参数对径流系数影响很大。表5、图4 是在降雨及地表情况相同, 土壤下渗条件对径流及径流系数的影响。可以看到, 下渗性越强的土壤, 径流峰值越低且径流系数越小。北京市地方标准DB11-685—2013《雨水控制与利用工程设计规范》中要求, 采用土壤入渗为主的LID措施时, 土壤下渗参数>1×10-6m/s (3.6 mm/h) 。

由于不同土壤的下渗参数差异很大, 同类土壤因具体条件不同, 下渗参数也存在一定差异。因此, 在具体的工程应用中, 应该进行地质勘测以确定准确的土壤下渗参数。本文参考沈阳某地勘报告给出不同土质的下渗参数, 当不具备测量条件时, 可参考表6 选取下渗参数。

5 结语

低影响开发理念 篇8

1 低渗透油藏注水开发影响因素

研究发现, 低渗透油藏注水开发影响因素包括地质因素、开发因素两个方面, 其中地质影响因素细分为孔隙结构影响、砂体内部结构影响以及夹层频率影响。而开发因素主要有渗流特性、压敏、贾敏效应影响。

1.1 地质影响因素

低渗透油藏注水开发地质影响因素中, 孔隙结构的影响不容忽视。孔隙连通状况、几何形态以及半径尺寸均能给低渗透油藏渗透率造成不良影响。一般情况下吸附滞留层中的流体处于不流动状态, 如需流动需实施压力梯度, 而且只有压力梯度高于储层流体启动压力时, 储层流体才会流动。研究表明, 启动压力梯度受储层孔吼、孔径影响, 尤其当两者尺寸较小时, 需较大的启动压力梯度, 而且开发效果会随着启动压力梯度的增加而变差。另外, 孔隙非均质性、孔隙结构复杂程度越高, 同样给油藏开发造成不利影响。

砂体内部结构给低渗透油藏注水开发效果造成的影响需高度重视。对低渗透油藏而言相对低渗透层、内部非渗透层以及河道砂体的切割界面会明显阻挡流体流动。当处于相同层内, 纵向不同期次单砂体受不渗透隔层影响, 导致某些单砂体注采关系无法匹配, 从而给开发效果造成较大负面影响。同时, 受砂体切割界面影响低渗透储层中两侧砂体连通性会大大降低, 甚至无法连通, 而且当同一砂体内沉积相带发生变化时, 会降低低渗透储层两相带的连通性。

另外, 多数夹层为斜交层面, 呈现一定的倾角或倾向, 尤其当渗透性较差时, 往往给低渗透储层砂体内部的流通性造成阻碍。另外, 当夹层含量较多时, 厚层砂体被分割成若干薄砂体, 导致储层流动性降低, 尤其当出现在低渗透砂岩中时会使水淹难度进一步增加。

1.2 开发影响因素

渗流特性会给低渗透油藏注水开发造成影响。对低渗透油藏而言, 产液量随着生产压力梯度的增加而增加, 获得的开发效果较为满意。但受低渗透特点影响, 全部参与流动的孔隙流体具有很小的区域半径, 致使井间压力梯度降低, 处于较小孔隙中的流体并未流动, 给低渗透油藏开发带来不良影响。另据研究发现低渗透油藏具有较为严重的压敏效应, 尤其当围限压力提高时, 储层孔隙会因此发生形变, 孔吼被拉长, 渗透率明显降低。而且随着低渗透油藏注水开发的深入, 地层压力不断减小, 但受地层覆压力影响, 岩石骨因受额外压力导致储层渗透率降低显著, 影响低渗透油藏开发效果。

2 低渗透油藏注水开发改善措施

为提高低渗透油藏注水开发效果, 应结合实际积极采取有效的改善策略, 具体可采用以下措施。

首先, 实施单砂体合注合采。进一步细化低渗透油藏开发层系, 其中将小层作为基本单位, 将单砂体当做基本单元, 依据单砂体进行合注合采操作, 使纵向上各单砂体动用程度进一步增加, 最终实现开发效果的改善。其次, 注重水平井开发。研究表明, 水平井开发在低渗透油藏开发方面具有明显优势, 如可使单井控制面积进一步增加, 并将不渗透夹层及相互切割的河道砂体打穿, 使非渗透夹层、河道切割界面给开发造成的不利影响降到最低。再次, 将生产压差适当放大。放大生产压差可减小启动压力梯度给开发造成的不良影响, 并使得油水井的控制范围进一步增加。放大压差可通过压裂、将井底流压降低以及增加注水压力等方法实现。最后, 缩短注采井距。缩短注采井距可促使低渗透油藏开发效果明显提升, 使得控制面积以及流动孔隙数量明显增加。但考虑到打井需要花费一定的成本, 因此, 确定井距时应在综合分析启动压力梯度、开发效果以及经济投入等基础上进行。另外, 通过早期注水, 改善低渗透油藏开发效果。随着低渗透油藏注水开发工作的不断推进, 在压敏效应的影响下渗透率会有所减低, 影响开发效果。尽管后期注水可使得这一影响缓解, 但无法恢复到饱和压力状态下的渗透率水平, 因此, 为避免这一不良因素的发生, 低渗透油藏注水开发, 可进行早期注水。

3 结语

低渗透油层注水开发效果受多种因素影响, 其中地质因素、开发因素是较为重要的两个因素, 因此, 需要认真研究不同影响因素发生原因以及影响程度, 在此基础上提出针对性改善措施, 改善低渗透油藏注水开发效果, 为提高我国低渗透油藏注水开发水平与质量奠定基础。

摘要：对低渗透油藏注水开发效果的影响因素进行探讨, 结果发现影响因素主要来自地质因素、开发因素两个方面。同时, 针对相关影响因素提出针对性改善措施, 为提高低渗透油藏注水开发效果提供有价值的参考。

关键词：低渗透油藏注水开发,影响因素,改善措施

参考文献

[1]何秋轩, 阮敏, 王志伟.低渗透油藏注水开发的生产特征及影响因素[J].油气地质与采收率, 2002, 02:6-9+5.

[2]吴景春.改善特低渗透油藏注水开发效果技术及机理研究[D].大庆石油学院, 2006.

低影响开发理念 篇9

1.1 油层孔喉

低渗透油层难以开采最主要原因即储层比表面积较大、孔喉细小。低渗透油层孔喉很细小, 孔隙平均直径在26到43微米;油层孔喉较细, 比表面积很大, 这样, 三者就直接导致了其渗透率低。

1.2 渗流规律

启动压力梯度是低渗透的储层渗流所特有的, 它不符合达西定律, 低渗透油田主要特点有孔喉细小, 比表面积大, 表面分子力与贾敏效应的作用都很强烈, 原油边界层较厚。启动压力梯度则是渗流直线段延长线和压力梯度轴交点, 该直线不通过坐标原点, 那么渗透率低, 则启动压力梯度就会大。

1.3 弹性能量

低渗透油田其弹性能量采收率非常小。弹性能量小是原因有很多:储层渗流的阻力很大、其连通性较差, 一般底、边水不太活跃等。开采时, 消耗天然能量会引起弹性能量压力与产量的下降迅速, 这样就使得生产与管理都处于被动的状态。

1.4 见注水效果

在开发低渗透油田时, 见注水效果极其重要。若井距为280m时, 注水半年到一年时注水效果才可见, 在见效以后, 其油井产量极其压力均稳定, 而上升现象不显著。一些油田注水井注水较难, 变为间歇式注水或者停注, 开发效果会受到影响, 该油层的采油指数较低, 仅为1到2 t/ (MPaod) 。该油井的见注水效果不好, 在泵压和其井口的压力平衡时就停止吸水, 而启动的压力较高, 大的渗流阻力, 低的吸水能力, 使得很多能量都在注水井周围消耗了, 造成注水井的地层压力上升快。

1.5 产油指数

在见水之后, 低渗透油井的产油指数会大下降很多, 因为这受岩石的润湿性与油水黏度比很多因素影响。在含水在百分之55左右时, 无因次产液指数仅0.4, 其无因次采油指数仅为0.15, 油井见水后其提液与稳产都受到影响。

1.6 地应力

开发效果受地应力影响也很大, 所以开发时一定要充分考虑地应力, 压裂开发是很重要的开发方式, 而压裂裂缝延伸方向与形状则受地应力大小与方向制约很大。

2 开发低渗透油田对策

2.1 加密井网

现在, 针对采收率和水驱控制程度两者与低渗油藏井网密度之间的关系, 建立了很多经验方法, 将该类油田开发好的重点是将井网合理部署。对于低渗油藏、小断块开发要确定合适的目标, 还要考虑该类油田开发很复杂, 所以要采用线状方式进行注水、在平行裂缝方向进行布井、井距适当加大、排距尽量减小, 将井距适当缩小, 从而使井网密度加大。

2.2 选出储量富集区

优选开发的工作应尽早进行, 先借助三维地震与钻探试油资料进行预试, 尤其对岩石发育区, 从而对油水变化规律进行了解。开发要和勘探紧密结合, 首先对优选油层储量大、发育好的区块进行开发, 若取得经济效益, 再逐步推广, 扩大开发规模。

2.3 开发层系组合

借助加密井进行细分层的开发, 将特征近似渗透油田油层进行组合。并对现有采油工艺技术进行考虑, 应尽量不要将开发层系划分过细, 从而减少工作量, 将经济效益提高。在对开发层系划分时, 一个油藏相邻的油层要尽量分在一起, 这样可以将开采时层间的矛盾减少, 层系之间也不会有窜通与干扰。

2.4 高效射孔与深抽工艺

高效射孔可使压裂效果增强, 使地层破裂压力减小, 将低渗透储层油井生产能力与完善程度进行提高, 它具有深穿透、高强度、负压与油管传输等特点。对低渗透油田进行开发时, 深抽工艺能将抽油泵效提高, 可以降黏防蜡。在见水后, 该类油井的产油指数会下降很多, 为了使生产压差变大, 将油井产油量提高, 要对抽油深度加大, 这样才可使产油大幅度下降速度变慢, 保持稳定的产量。

2.5 总体压裂改造

总体压裂设计与实施压裂改造对开发低渗透油田十分重要, 在对低渗透油田进行总体设计后, 在此基础上再对单井工程、施工参数、压裂效果进行评价。实施总体压裂设计是要对其进行压裂改造, 将扫油效率提高, 从而获得持续的高产与稳产, 获得大的经济效益。

2.6 重视注水技术

近年来, 目前低渗油田的含水量逐渐上升, 对于低渗油田而言, 总体上来看注采井数比是呈上升趋势, 若低渗透油田无裂缝, 将注采比适当提高, 在地层微裂缝时进行注水, 确保地层压力与原始压力相近。若油田弹性能量很大压力很高, 可充分借助天然能量, 当地层压力与饱和压力接近再注水。若不提供单井平均注入水平, 可用增加注水井点的方法来注水, 这样可将整体注入水平增加。该法能将油藏采收率提高、将油井含水上升率降低。

综上所述, 在开发此类油田前, 先对影响低渗透油田开发效果的关键因素进行仔细的认识, 从而将此类油田开发效果提高, 提高经济效益。

摘要：本文首先阐述了影响低渗透油田开发效果的因素, 然后针对低渗油田中存在的问题进行分析, 并提出了相对应的解决措施, 为以后提高低渗油田的开发打下基础。

关键词：低渗透油田,分析,开发,措施

参考文献

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