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海綿城市——如何解決城市內(nèi)澇和雨水回用
發(fā)布時間：
2020-08-14 09:30
來源：
jzjxqc.com
隨著城市化的高速發(fā)展，我國土地利用情況發(fā)生了變化，很多城市逐漸被鋼筋混凝土建筑，大型基礎(chǔ)設(shè)施及各種不透水的場地、道路所覆蓋，有資源顯示，我國城市道路的覆蓋已經(jīng)達到7％~15％，特大城市甚至超過20％，嚴重影響地表水下滲，再加上近年氣候反常，降水強度大大超出設(shè)計標準，導致城市暴雨峰值增加且提前，城市地表徑流量增大，給市政雨水管網(wǎng)造成了很大的壓力，一些地區(qū)及城市還時常遭受內(nèi)澇現(xiàn)象。另一方面，雨水作為相對較清潔的水資源，在水污染嚴重及地下水過度開采、水資源供需矛盾日益加劇的背景下，越來越多的國家已經(jīng)認識到其價值，并采取相應的背景下，越來越多的國家已經(jīng)認識到其價值，并采取相應的技術(shù)措施，因地制宜地開展了雨水綜合利用的研究。
圖▲城市內(nèi)澇
2014年10月，我國住房城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》該文件旨在構(gòu)件開發(fā)雨水系統(tǒng)，實現(xiàn)城市對降雨的自然積存、自然滲透和自然凈化，并實現(xiàn)健康的水循環(huán)，進一步提升城市的生態(tài)環(huán)境。而住宅小區(qū)作為城市化進程的重要組成部分，不僅是增加不透水面積的重要環(huán)節(jié)，也是雨水控制的重要源頭之一， 本文主要探討雨水回用技術(shù)在住宅小區(qū)中的應用，顯然是十分必要的。
一、總體思路
1.1住區(qū)規(guī)劃及水量平衡
1）住區(qū)規(guī)劃。在住區(qū)規(guī)劃項目中運用海綿城市設(shè)計理念，視雨水資源為重要的影響因素，將建筑規(guī)劃方案、詳細設(shè)計和水資源的循環(huán)結(jié)合起來，這對于我國缺水池地區(qū)水資源的生態(tài)平衡具有重要意義。在住區(qū)規(guī)劃、建設(shè)中，從住區(qū)場地分析與評估、住區(qū)相關(guān)用地的控制、公共開放空間的選擇、道路布局、房屋布局及街景設(shè)計等方面提出海綿城市設(shè)計理念在住區(qū)規(guī)劃中的策略，并指導住區(qū)規(guī)劃建設(shè)中水源的合理利用，維持水生態(tài)平衡。
2）水量平衡。水的運動有連續(xù)性，在數(shù)量上保持著收支平衡。水量平衡分析是對降雨量、蒸發(fā)量與可利用雨水量之間關(guān)系的計算，是水資源數(shù)量和質(zhì)量計算機評價的依據(jù)。根據(jù)北京地區(qū)某小區(qū)的建筑規(guī)劃、降雨、蒸發(fā)量等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對以景觀水體為核心的水量平衡進行了分析，為后續(xù)雨水收集、生態(tài)提岸、安全調(diào)蓄、喜歡利用等提供了條件。對成都某住宅小區(qū)規(guī)劃水景面積1000m2，綠地面積約為2100m2，道路及場地面積約為2400m2，從輸入項（屋面雨水的收集）和輸出項（水景的補水量、綠化和澆灑道路用水量以及車庫用水量）兩個方面入手，進行了水量平衡分析。
1.2雨水回用流程
雨水回用就是將雨水根據(jù)需求進行收集后，對收集的雨水進行處理，達標后再回用的系統(tǒng)，既節(jié)約自來水用量，又減少了雨水的排放，是實現(xiàn)綠色建筑很好的途徑。而住區(qū)雨水資源根據(jù)產(chǎn)生位置與受污染程度的不同又有屋面雨水與地面雨水、初期雨水與非初期雨水之分，因此，雨水的收集方式回用應根據(jù)需要來設(shè)計，雨水收集主要包括屋面雨水、廣場雨水、綠地雨水和污染較輕的路面雨水等雨水回用主要包括回灌地下水，沖廁、洗車、沖洗路面、景觀用水等。雨水回用方案如圖1所示。
二、主要技術(shù)與產(chǎn)品
圖▲雨博士透水磚
圖▲雨博士透水混凝土
2.1透水鋪裝
透水鋪裝是通過相應技術(shù)手段，增大鋪裝的透氣性與透水性，使雨水能夠迅速滲入地表，使地下水資源得到及時補充，有效緩解城市不透水硬化地面對城市生態(tài)造成的負面影響的材料。有效緩解城市不透水硬化地面對城市生態(tài)造成負面影響的材料。除透水鋪裝外，還有硅砂磚、集水管等設(shè)施構(gòu)成的硅砂雨水收集利用系統(tǒng)，透水管道與透水井等，都能適用于建筑與小區(qū)、廣場、公園等區(qū)域的雨水收集利用。
鋪裝材料種類，隨鋪裝區(qū)域的地質(zhì)條件、地下水水位，地下空間情況以及功能要求的變化而不同。我國《海綿城市建設(shè)先進適用技術(shù)與產(chǎn)品名錄》對透水路面磚（板）、透水型多功能混凝土植草磚、透水水泥混凝土路面、透水瀝青混凝土路面的組成、適用范圍作了相應描述。如表1所示。
與不透水鋪裝相比，透水性鋪裝具有諸多功能方面的優(yōu)點，具體表現(xiàn)在以下方面。
1）控制徑流總量。采用透水鋪裝，不僅可延緩地表徑流產(chǎn)生的時間，同時還能減小徑流總量。透水鋪裝結(jié)構(gòu)層的孔隙率較大，一般情況的降雨，雨水首先滲入地面，直到結(jié)構(gòu)層的空隙被雨水蓄滿，地面才會產(chǎn)生徑流。透水磚路面的實踐表明，由于透水鋪裝路面的滲透能力有限，地面徑流與暴雨重現(xiàn)期，降雨歷時存在一定的關(guān)系，暴雨重現(xiàn)期越小，降雨歷時越短，雨水下滲量越大，地面徑流系數(shù)越小，地表徑流量可得到明顯地控制。
2）控制徑流污染。由于透水鋪裝較大的孔隙率，它對下滲雨水具有一定的過濾吸附作用，從而對雨水徑流污染控制有較強的能力，降低了初期雨水污染程度。有實驗表明，透水鋪裝對SS、COD、TP和TN都有一定程度的去除能力。但是透水鋪裝控制徑流污染是因其孔隙率，而空隙很可能被顆粒物堵塞，透水瀝青路面實踐表明，運行2年后其透水排水能力降低了60％以上，4年基本喪失透水能力，所以對透水鋪裝的定期養(yǎng)護十分重要。《海綿城市建設(shè)先進適用技術(shù)與產(chǎn)品名錄》列出了透水瀝青路面綜合養(yǎng)護技術(shù)與裝備，以高壓水為介質(zhì)，運用車載動力單元將高壓水噴射到路面，再通過氣穴發(fā)生裝置產(chǎn)生的水泡產(chǎn)生氣穴效應，壓出路面空隙中的堵塞物，再通過負壓抽取、回收污物和水，能使透水性瀝青混凝土路面的透水系數(shù)恢復60％。
3）生態(tài)效應。透水鋪裝具有的多孔結(jié)構(gòu)形式，使其具有一定的生態(tài)效應，凈化即將下滲到土壤的地表水，使地下水補給在水量與水質(zhì)方面都得到了保證，降低地表溫度，削弱城市熱島效應、熱干化現(xiàn)象-多孔結(jié)構(gòu)吸收的熱幅射使水分蒸發(fā)，進入大氣增加空氣濕度，減少散布在空中的揚塵，而且可減低光滑硬質(zhì)地面的定向反射造成的炫光現(xiàn)象，減少行車事故，透水鋪裝還具有吸納噪聲的功能，為創(chuàng)造和諧安靜的城市環(huán)境起到了作用。
2.2綠色屋面
屋面雨水一般采用有組織排水，收集較為集中，水質(zhì)較好，不需要復雜的水處理就能達到雜用水標準而成為可利用的水資源，而作為園林綠化形式的綠色屋面，不僅非常節(jié)約城市空間，而且彌補了不透水建筑所占用的城市綠地面積，在城市綠化、建筑屋面中應用廣泛。對屋面雨水的種類、組成及適用范圍的介紹，詳見表2。
目前，對屋面雨水的應用研究有很多，主要是針對屋面雨水收集系統(tǒng)的特點與組成的研究，以及針對屋面雨水的水質(zhì)和污染物的凈化處理方面的研究，也有對收集后的雨水如何利用方面的研究，以北大荒集團的某酒店屋頂花園為北京，從植物需水量、雨水可收集量、蓄水池容量以及雨水收集系統(tǒng)等角度進行了屋面雨水回收利用設(shè)計。但是，超過幾十米的建筑物或構(gòu)筑物的屋頂處，由于風速大，水分極易蒸發(fā)，再加上種植土層薄，持水能力弱，使得屋頂花園的應用受到了一定的限制。
2.3蓄水池、景觀水池
蓄水池、景觀水池等人工水體是儲存經(jīng)收集雨水的裝置，雨水經(jīng)凈化處理后，回用于沖廁、洗車、沖洗路面以及綠化澆灌等。在保障水體水質(zhì)的前提下最大限度地節(jié)約用水，合理利用雨水資源，減少運行成本，實現(xiàn)雨水資源化，同時兼顧景觀、防洪與生態(tài)，滿足綠色住宅小區(qū)對水資源、水景觀和水環(huán)境的整體要求。對以景觀水體為核心的水量平衡、雨水收集、生態(tài)提岸、安全調(diào)蓄、循環(huán)利用等問題進行了分析，提出了相應解決措施和對策，為住區(qū)雨水利用的設(shè)計方案提供了借鑒。
圖▲雨博士蓄水池
三、結(jié)語
雨水資源的利用是我國經(jīng)濟發(fā)展的需求、社會發(fā)展需求、科技發(fā)展的需求以及可持續(xù)發(fā)展的需求，在不斷研究技術(shù)進步的同時，也存在一些亟待解決的問題。
1）針對我國降雨分布不均、誠實建設(shè)密度高、水資源匱乏等特點，雨水資源的合理利用需要與城市規(guī)劃、住區(qū)規(guī)劃、市政排水管網(wǎng)、已建雨水利用設(shè)施綜合分析，選擇合理的、符合我國國情的雨水利用方式。
2）相關(guān)技術(shù)、經(jīng)濟生態(tài)評估體系需要進一步完善。評估體系是將城市雨水系統(tǒng)的設(shè)計量化，最終檢驗與評價設(shè)計效果的工具，因而開發(fā)程序精確、操作簡便的評估工具，可更加科學地輔助規(guī)劃方案制定、效果綜合評估和動態(tài)優(yōu)化調(diào)整，同時也可為立法提供依據(jù)，是實現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展城市雨水系統(tǒng)的必要途徑和迫切要求。
3）由于水資源的利用涉及多方面、多部門的利益關(guān)系，所以要將雨水資源的利用真正開展起來，我國的雨水管理機制還需進一步完善。一些發(fā)達國家對雨水排放方面已有較完備的法律規(guī)定，美國、德國等頒發(fā)了雨水排放許可及雨水排放收費的相關(guān)規(guī)定，日本政府頒發(fā)于1992年頒發(fā)了“第二代城市排水總體規(guī)劃”，要求新建、改建的大型公共建筑物必須設(shè)置雨水下滲設(shè)施，通過借鑒發(fā)達國家的先進理念，結(jié)合我國實際情況，制定出合理的雨水回用管管理機制，對我國水資源的利用是有重要影響的。
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