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摘要:随着水资源的日益匮乏,国家已逐渐重视对各种水资源的综合利用,而雨洪利用技术的推广应用具有广阔的前景,本文简要论述了国内外城市雨洪利用现状和技术发展趋势,城市雨洪利用常见处理方法。
关键词:城市排水;雨洪利用
中图分类号:S276文献标识码: A
城市雨洪利用,指的是通过工程性和非工程性措施,分散实施,就地拦蓄、储存和利用城市雨洪,从水文循环中获取水为人类所用的一种方法。
城市雨洪利用的目的就是为了改变时空分布的高度集中,用拦蓄、储存的方式分散开来,从而改善水生态,变弃为宝,化害为利。
一、城市雨洪利用技术是城市解决水问题的必然选择
干旱缺水、洪涝灾害和水环境恶化一起成为了新世纪我国面临的三大水问题,并较大程度地制约了经济增长和社会的可持续发展。
我国是个缺水的国家,人均水资源量为2300立方米仅占世界人均的1/4。据统计,全国672个城市中的400多个城市存在资源型或水质型缺水问题,有110个城市严重缺水;32座百万人口以上的城市,有30座受到缺水的困扰。随着社会经济的发展,城市规模和数量迅速扩大,水资源短缺的局面也日趋严峻。与此同时,城市化也带来了环境污染、洪涝灾害等一系列问题。特别是不透水地表铺砌面积的不断扩大和建筑密度的提高,使地面径流形成时间缩短,峰值流量不断加大,排水系统的雨季流量大量增加,产生洪涝灾害的机会增加、危害加剧。同时,城市雨洪也是城市水体的一种污染源。据有关资料报导,在一些污水点源得到二级处理的城市水体中,BOD5负荷约有40%~80%来自于降雨产生的径流。在全国523条河流中,有436条受到不同程度的污染,其中流经城市的河段90%受到污染。全国有80%的平原湖泊受到污染,其中26%富营养化,浅层地下水也有不同程度的污染,致使不少重点城镇饮用达不到饮用标准的水。雨洪利用作为开源和节流并举的一项措施,具有节水、防洪、生态环境三个方面的效益,是缓解或解决上述水问题的必要选择。
二、国内外城市雨洪利用现状和技术发展趋势
由于全球范围内水资源紧缺和雨水灾害频繁,近20年来世界各国均开展了雨水利用的研究与实践 ,其中德、日、美等经济发达、城市化进程发展较早的国家,早已认识到了雨洪的利用价值,采用各种技术、设备和措施对雨洪进行利用、控制和管理,并加以推广、立法、实施。
德国是欧洲开展雨水利用工程最好的国家之一。德国污水联合会(ATV)和1995年成立的雨水利用专业协会(FHR)制定了德国的一系列城市雨水利用与管理的技术性规范和标准。目前德国的雨水利用技术已经进入标准化、产业化阶段,市场上已大量存在收集、过滤、储存、渗透雨水的产品。例如GEP公司的雨水过滤器、屋顶回水处理回用IRM控制设备和雨水储存罐,UFT公司的流量控制和监控设备在全球范围内都应用广泛。德国的城市雨水利用方式主要有三种:一是屋面雨水集蓄系統,二是雨水截污与渗透系统,三是生态小区雨水利用系统。
日本的城市雨水利用在亚洲先行一步,1980年日本建设省就开始推行雨水贮留渗透计划,1988年成立“日本雨水贮留渗透技术协会”,1992年颁布“第二代城市下水总体规划”正式将雨水渗沟、渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分,要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨水就地下渗设施。
美国的雨水利用是以提高天然入渗能力为其宗旨, 针对城市化引起河道下游洪水泛滥问题,在一些州制定了雨洪管理条例。规定新开发区的暴雨水水洪峰流量不能超过开发前的水平。所有新开发区(不包括独户住家)必须实行强制的“就地滞洪蓄水”。例如在富雷斯诺市将入渗池和回灌井结合起来:在入渗池表土下1.5米深水平铺设多孔波纹塑料管,然后与入渗池末端的水泥管相连,雨水经土壤过滤自流注入回灌井。这种将水平入渗和垂直入渗相结合的方法,防止了回灌井淤堵,并提高了回灌能力。
综合以上情况分析,国外城市雨水利用经验大致如下:制定了一系列有关雨水利用的法律法规;建立了完善的屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统;收集的雨水主要用于冲厕所、洗车、浇庭院、洗衣服和回灌地下水。
我们国内城市雨洪利用起步较晚,目前主要在缺水地区有一些小型、局部的非标准性应用。如山东的长岛县、大连的獐子岛等雨水集流利用工程。大中城市的雨水利用基本处于探索与研究阶段。北京、上海、大连、哈尔滨等许多城市相继开展研究和应用,其中北京的步伐较快。在2000年就开始开展“北京城区雨洪控制与利用技术研究与示范”项目的研究,提出了一些北京城区雨洪利用的对策和技术措施,该项目与德国技术人员合作实施,建设了分别代表老城区、新建成区、公园、校园雨洪利用模式的6个雨洪利用示范区和1个试验中心,总面积达到60公顷。
尽管目前北京和其他一些城市在雨洪利用方面取得了一些成果,但与发达国家的技术水平相比还有一定的距离,特别在雨洪利用系统的设备方面,没有形成规模生产,实际应用过程中还需要单独设计,给工程建设过程和效果造成很多不便。因此,要推广雨洪利用技术就必须及时结合相关的研究成果,加快雨洪利用设备的产业化,一方面缓解城市发展面临的水问题,另一方面可以带动整个社会和国家的经济发展。
三、城市雨洪利用常见处理方法介绍
国外在城市化地区通过阻滞和蓄积雨水进行雨洪利用的设施主要有:滞洪池、调洪池、蓄洪隧洞系统、屋顶蓄水系统,地下水池蓄水系统。屋顶蓄水系统可用来在平或较平屋顶上接蓄雨水,可就地调节径流。地下水池蓄水系统将暴雨径流收集到地下水池内存蓄,水池上部面积可以利用。通过雨水入渗和地下水回灌进行雨洪利用的设施主要有:透水性路面、长草洼地、檐下渗井、排水花管和渗沟、渗渠、渗坑、渗井系统等。檐下渗井一般适于砂砾层埋藏较浅的地区,由人工开挖而成,渗井一般置于房屋的落水管下,日本的研究表明其回灌量可达该流域地下水开采量的10%以上。排水沟花管铺设在填以碎石的沟内,沟底铺设砂垫层,花管的补给方式是线性的,比井的补给更具有优越性。
北京老城区雨洪利用示范工程介绍:
老城区雨洪利用示范工程在水文地质公司小区内,总面积3hm2,其中房屋占地1hm2,庭院占地1.8 hm2,绿地占地0.2 hm2。代表80年代以前建设的老城区。雨洪利用工程包括南部屋顶雨水收集利用系统和北部庭院雨水收集利用系统。在南部屋顶雨水收集利用系统中,利用UPVC管连接原有屋顶雨落管,再经钢筋混凝土管传输汇集后先流入初期径流弃除池后,再进入滞蓄池,通过流量控制器,流入回灌井回补地下。在北部庭院雨水收集利用系统中,屋顶雨水由雨落管流向地面,与庭院及道路雨水混合后通过雨水口进入管道,汇集后先进入初期径流池,然后依次进入沉淀池和过滤后池。过滤后的雨水通过设置在分水井中的流量控制器流入回灌井回补地下。工程设计暴雨重现期为5年。
四、结论
城市雨洪利用是一项涉及水资源、节水、供水、排水、市政、园林景观等多学科多专业的系统工程,目前在我国的研究和应用刚刚起步,需要进一步深入研究并制定相关规程和标准。随着国家对水资源利用的日益重视和雨洪利用技术的推广应用,城市雨洪利用前景广阔,未来势必将为解决城市水问题做出重要贡献。
关键词:城市排水;雨洪利用
中图分类号:S276文献标识码: A
城市雨洪利用,指的是通过工程性和非工程性措施,分散实施,就地拦蓄、储存和利用城市雨洪,从水文循环中获取水为人类所用的一种方法。
城市雨洪利用的目的就是为了改变时空分布的高度集中,用拦蓄、储存的方式分散开来,从而改善水生态,变弃为宝,化害为利。
一、城市雨洪利用技术是城市解决水问题的必然选择
干旱缺水、洪涝灾害和水环境恶化一起成为了新世纪我国面临的三大水问题,并较大程度地制约了经济增长和社会的可持续发展。
我国是个缺水的国家,人均水资源量为2300立方米仅占世界人均的1/4。据统计,全国672个城市中的400多个城市存在资源型或水质型缺水问题,有110个城市严重缺水;32座百万人口以上的城市,有30座受到缺水的困扰。随着社会经济的发展,城市规模和数量迅速扩大,水资源短缺的局面也日趋严峻。与此同时,城市化也带来了环境污染、洪涝灾害等一系列问题。特别是不透水地表铺砌面积的不断扩大和建筑密度的提高,使地面径流形成时间缩短,峰值流量不断加大,排水系统的雨季流量大量增加,产生洪涝灾害的机会增加、危害加剧。同时,城市雨洪也是城市水体的一种污染源。据有关资料报导,在一些污水点源得到二级处理的城市水体中,BOD5负荷约有40%~80%来自于降雨产生的径流。在全国523条河流中,有436条受到不同程度的污染,其中流经城市的河段90%受到污染。全国有80%的平原湖泊受到污染,其中26%富营养化,浅层地下水也有不同程度的污染,致使不少重点城镇饮用达不到饮用标准的水。雨洪利用作为开源和节流并举的一项措施,具有节水、防洪、生态环境三个方面的效益,是缓解或解决上述水问题的必要选择。
二、国内外城市雨洪利用现状和技术发展趋势
由于全球范围内水资源紧缺和雨水灾害频繁,近20年来世界各国均开展了雨水利用的研究与实践 ,其中德、日、美等经济发达、城市化进程发展较早的国家,早已认识到了雨洪的利用价值,采用各种技术、设备和措施对雨洪进行利用、控制和管理,并加以推广、立法、实施。
德国是欧洲开展雨水利用工程最好的国家之一。德国污水联合会(ATV)和1995年成立的雨水利用专业协会(FHR)制定了德国的一系列城市雨水利用与管理的技术性规范和标准。目前德国的雨水利用技术已经进入标准化、产业化阶段,市场上已大量存在收集、过滤、储存、渗透雨水的产品。例如GEP公司的雨水过滤器、屋顶回水处理回用IRM控制设备和雨水储存罐,UFT公司的流量控制和监控设备在全球范围内都应用广泛。德国的城市雨水利用方式主要有三种:一是屋面雨水集蓄系統,二是雨水截污与渗透系统,三是生态小区雨水利用系统。
日本的城市雨水利用在亚洲先行一步,1980年日本建设省就开始推行雨水贮留渗透计划,1988年成立“日本雨水贮留渗透技术协会”,1992年颁布“第二代城市下水总体规划”正式将雨水渗沟、渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分,要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨水就地下渗设施。
美国的雨水利用是以提高天然入渗能力为其宗旨, 针对城市化引起河道下游洪水泛滥问题,在一些州制定了雨洪管理条例。规定新开发区的暴雨水水洪峰流量不能超过开发前的水平。所有新开发区(不包括独户住家)必须实行强制的“就地滞洪蓄水”。例如在富雷斯诺市将入渗池和回灌井结合起来:在入渗池表土下1.5米深水平铺设多孔波纹塑料管,然后与入渗池末端的水泥管相连,雨水经土壤过滤自流注入回灌井。这种将水平入渗和垂直入渗相结合的方法,防止了回灌井淤堵,并提高了回灌能力。
综合以上情况分析,国外城市雨水利用经验大致如下:制定了一系列有关雨水利用的法律法规;建立了完善的屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统;收集的雨水主要用于冲厕所、洗车、浇庭院、洗衣服和回灌地下水。
我们国内城市雨洪利用起步较晚,目前主要在缺水地区有一些小型、局部的非标准性应用。如山东的长岛县、大连的獐子岛等雨水集流利用工程。大中城市的雨水利用基本处于探索与研究阶段。北京、上海、大连、哈尔滨等许多城市相继开展研究和应用,其中北京的步伐较快。在2000年就开始开展“北京城区雨洪控制与利用技术研究与示范”项目的研究,提出了一些北京城区雨洪利用的对策和技术措施,该项目与德国技术人员合作实施,建设了分别代表老城区、新建成区、公园、校园雨洪利用模式的6个雨洪利用示范区和1个试验中心,总面积达到60公顷。
尽管目前北京和其他一些城市在雨洪利用方面取得了一些成果,但与发达国家的技术水平相比还有一定的距离,特别在雨洪利用系统的设备方面,没有形成规模生产,实际应用过程中还需要单独设计,给工程建设过程和效果造成很多不便。因此,要推广雨洪利用技术就必须及时结合相关的研究成果,加快雨洪利用设备的产业化,一方面缓解城市发展面临的水问题,另一方面可以带动整个社会和国家的经济发展。
三、城市雨洪利用常见处理方法介绍
国外在城市化地区通过阻滞和蓄积雨水进行雨洪利用的设施主要有:滞洪池、调洪池、蓄洪隧洞系统、屋顶蓄水系统,地下水池蓄水系统。屋顶蓄水系统可用来在平或较平屋顶上接蓄雨水,可就地调节径流。地下水池蓄水系统将暴雨径流收集到地下水池内存蓄,水池上部面积可以利用。通过雨水入渗和地下水回灌进行雨洪利用的设施主要有:透水性路面、长草洼地、檐下渗井、排水花管和渗沟、渗渠、渗坑、渗井系统等。檐下渗井一般适于砂砾层埋藏较浅的地区,由人工开挖而成,渗井一般置于房屋的落水管下,日本的研究表明其回灌量可达该流域地下水开采量的10%以上。排水沟花管铺设在填以碎石的沟内,沟底铺设砂垫层,花管的补给方式是线性的,比井的补给更具有优越性。
北京老城区雨洪利用示范工程介绍:
老城区雨洪利用示范工程在水文地质公司小区内,总面积3hm2,其中房屋占地1hm2,庭院占地1.8 hm2,绿地占地0.2 hm2。代表80年代以前建设的老城区。雨洪利用工程包括南部屋顶雨水收集利用系统和北部庭院雨水收集利用系统。在南部屋顶雨水收集利用系统中,利用UPVC管连接原有屋顶雨落管,再经钢筋混凝土管传输汇集后先流入初期径流弃除池后,再进入滞蓄池,通过流量控制器,流入回灌井回补地下。在北部庭院雨水收集利用系统中,屋顶雨水由雨落管流向地面,与庭院及道路雨水混合后通过雨水口进入管道,汇集后先进入初期径流池,然后依次进入沉淀池和过滤后池。过滤后的雨水通过设置在分水井中的流量控制器流入回灌井回补地下。工程设计暴雨重现期为5年。
四、结论
城市雨洪利用是一项涉及水资源、节水、供水、排水、市政、园林景观等多学科多专业的系统工程,目前在我国的研究和应用刚刚起步,需要进一步深入研究并制定相关规程和标准。随着国家对水资源利用的日益重视和雨洪利用技术的推广应用,城市雨洪利用前景广阔,未来势必将为解决城市水问题做出重要贡献。