论文部分内容阅读
摘 要：随着城市规模的不断扩大，不透水地面面积也随之增加，给城市的生态环境带来的负面影响逐渐显现出来。如果能够充分合理地利用天然降水补充地下水资源，就可有效地改善城市生态。一般可通过渗透等方式拦蓄部分雨水补充地下水、调节城市生态环境，多余的积水再通过城市排水系统安全、合理地排向下游，则可实现汛期减少城区洪量并且补充地下水资源的目的。本文着重介绍几种简便易行的雨水渗透设施和方法，并分析对改善城市生态环境的作用。
关键词：雨水资源；入渗；城市生态
1 雨水利用的发展
1.1 国外雨水资源的利用
随着城市化的发展和人们对水资源需求量的日益增加，城市雨水资源逐渐得到了人们的重视。20世纪60年代，日本开始收集路面雨水，70年代修筑集流面收集雨水，采用各种渗透设施截留雨水或收集利用，做了大量的研究和示范工程，并纳入了国家下水道推进计划，在政策和资金上给予支持。美国、前苏联、突尼斯、巴基斯坦、印度、澳大利亚等国对雨水积蓄也展开了大量的研究，80年代初，国际雨水收集系统协会（IRCSA）成立。国际研究的共识是：雨水利用将成为解决21世纪水资源的重要途径。
1.2 国内雨水资源的利用
近年来，甘肃、内蒙、宁夏、陕西、山西、河北、山东、河南等地开始雨水资源的开发利用实验与推广，但这些工程主要应用于农业，集中于干旱半干旱地区的人蓄饮水和集雨灌溉问题上，而城市水资源则主要考虑地表水和地下水的开发利用，忽视了对城市雨水的利用。部分城市建筑物虽有较完善的雨水收集系统，但却没有处理和回用系统。与发达国家相比，我国在城市雨水集蓄、回灌技术及管理措施等方面还存在着较大差距。城市雨水工程还停留在管道排除上，城市雨水资源化和利用由于缺乏系统研究，在收集雨水及综合利用方面更谈不上系统规划和工程设施的建设。
2 雨水利用的方法
城区雨水利用可分为直接利用和间接利用。直接利用是将雨水径流收集起来，根据不同用途进行不同程度处理后用于绿化、洗车、道路喷洒、厕所冲洗等。间接利用是使用多种措施强化雨水就地入渗，使更多雨水留在城市境内并渗入地下以补充地下水，即使下渗量较小、地下水位太深或受地质条件限制以致下渗雨水不能进入地下含水层，但至少可增加浅层土壤的含水量、调节气候而遏制城市热岛效应，还可减小径流洪峰流量及洪涝灾害威胁。因此，强化雨水入渗是增加地下水源、减少城市雨洪量、改善城市环境的有效途径。
雨水入渗的主要方法有：绿地、透水性地面铺装、渗透沟、渗透管、渗透池、渗透井等。
2.1 城市绿地、花坛和园林雨水入渗
绿地是一种天然的渗透设施，主要优点是透水性好，节省投资，可减少绿化用水并改善城市环境，对雨水中的一些污染物具有较强的截留和净化作用。缺点是渗透流量受土壤性质的限制，雨水中如含有较多的杂质和悬浮物，会影响绿地的质量和渗透性能。北京市在1990年～1991年做了草坪高度对入渗量的影响试验，数据表明若草坪低于路面，其入滲量是高于路面时的3～4倍。基于此研究成果北京市水利科学研究所提出“高花坛，高路面，低绿地”的集水糸统，这样不仅能利用绿地对降雨进行截持和收集，而且可利用土壤的净化能力对雨水进行净化。
2.2 城市道路、广场、停车场、运动场进行透水性铺装
透水性铺装包括透水性沥青铺装、透水性混凝土铺装及透水性地砖等；我国传统的用于园林铺地的鹅卵石地面也是透水性铺装的一种，有些透水性地砖与绿化相结合，形成半绿化地面。透水性铺装的主要优点是能利用表层土壤对雨水的净化能力，对雨水预处理要求相对较低，技术简单，便于管理。缺点是需要在透水层下设置蓄水层进行蓄水，造价相对较高。
2.3 渗透沟、渗透管、渗透池、渗透井
（1）渗透管沟。利用透水管或在PVC管壁上打孔将排水管道作成透水的，使雨水在渗透不完时再排泄出去，雨水通过埋设于地下的多孔管道向四周土壤层渗透。其主要优点是占地面积少，充分利用已有的排水管网糸统，在管道四周填充粒径20～30mm的碎石或其他多孔材料，有较好的调储能力；缺点是一旦发生堵塞或渗透能力下降，很难清洗恢复，而且由于不能利用表层土壤的净化功能，对雨水水质要求较高，应采取适当处理。
（2）渗透池。渗透池的优点是渗透面积大，能提供较大的渗水和储水空间，净化能力强，对水质和预处理要求低，管理方便，具有渗透、调节、净化、改善景观等多重功能。缺点是占地面积大，在拥挤的城区应用受到限制；设计管理不当会造成水质恶化、池底堵塞，渗透能力下降，另外，蒸发损失大。
（3）渗透井。渗透井包括深井和浅井两类，前者适用水量大而集中，水质好的情况，如城市水库的泄洪利用，城区一般宜采用后者。其形式类似于普通的检查井，但井壁做成透水的，在井底和四周铺设粒径10～30mm的碎石，雨水通过井壁、井底向四周渗透。渗透井的主要优点是占地面积和所需地下空间小，便于集中管理；缺点是净化能力低，对水质要求高，需要进行预处理。
3 对生态环境的的改善作用
充分利用雨水入渗设施，可使降雨大量入渗，这对涵养地下水源、调节气候、改善城市生态是非常有利的。
3.1 雨水能够迅速渗入地表，还原成地下水，使地下水资源得到及时补充，使雨水真正成为一种资源。
3.2 提高地表的透气、透水性，保持土壤湿度，改善城市地表生态平衡，有效地保护动植物的多样性和微生物的生存空间。
3.3 雨水大量入渗可增加城区地下含水量，土壤中丰富的毛细水可以通过自然蒸发作用降低地面的温度，进而缓解城市热岛现象；同时，水蒸气增加了空气的湿度，也利于缓解城市的“干热现象”。
3.4 透水性铺装可吸收车辆行驶时产生的噪声，创造安静舒适的交通环境，能防止雨天路面积水和夜间反光，改善车辆行驶、及行人行走的舒适性与安全性。
4 结语
城市雨水利用有多种形式。主要包括雨水积蓄与雨水渗透利用，它们均具有较好的环境、社会等综合效益，其中渗透方案最为明显，值得大力提倡和推广。现代城市雨水利用是一项涉及多学科的、复杂的系统工程，在选择雨水利用系统方案时，要特别注意地域及現场各种条件的差异，在实施时应综合考虑渗透利用、积蓄利用、弃流、污染控制等方面，根据具体情况进行合理规划。
参考文献：
[1]王武祥.透水性混凝土路面砖的生产与应用，混凝土与水泥制品，1998（4）
[2]汪慧贞.李宪法.北京城区雨水入渗设施的计算方法，中国给水排水，2001（17）
作者简介：
张海龙，身份证号码：61042619701204001X
关键词：雨水资源；入渗；城市生态
1 雨水利用的发展
1.1 国外雨水资源的利用
随着城市化的发展和人们对水资源需求量的日益增加，城市雨水资源逐渐得到了人们的重视。20世纪60年代，日本开始收集路面雨水，70年代修筑集流面收集雨水，采用各种渗透设施截留雨水或收集利用，做了大量的研究和示范工程，并纳入了国家下水道推进计划，在政策和资金上给予支持。美国、前苏联、突尼斯、巴基斯坦、印度、澳大利亚等国对雨水积蓄也展开了大量的研究，80年代初，国际雨水收集系统协会（IRCSA）成立。国际研究的共识是：雨水利用将成为解决21世纪水资源的重要途径。
1.2 国内雨水资源的利用
近年来，甘肃、内蒙、宁夏、陕西、山西、河北、山东、河南等地开始雨水资源的开发利用实验与推广，但这些工程主要应用于农业，集中于干旱半干旱地区的人蓄饮水和集雨灌溉问题上，而城市水资源则主要考虑地表水和地下水的开发利用，忽视了对城市雨水的利用。部分城市建筑物虽有较完善的雨水收集系统，但却没有处理和回用系统。与发达国家相比，我国在城市雨水集蓄、回灌技术及管理措施等方面还存在着较大差距。城市雨水工程还停留在管道排除上，城市雨水资源化和利用由于缺乏系统研究，在收集雨水及综合利用方面更谈不上系统规划和工程设施的建设。
2 雨水利用的方法
城区雨水利用可分为直接利用和间接利用。直接利用是将雨水径流收集起来，根据不同用途进行不同程度处理后用于绿化、洗车、道路喷洒、厕所冲洗等。间接利用是使用多种措施强化雨水就地入渗，使更多雨水留在城市境内并渗入地下以补充地下水，即使下渗量较小、地下水位太深或受地质条件限制以致下渗雨水不能进入地下含水层，但至少可增加浅层土壤的含水量、调节气候而遏制城市热岛效应，还可减小径流洪峰流量及洪涝灾害威胁。因此，强化雨水入渗是增加地下水源、减少城市雨洪量、改善城市环境的有效途径。
雨水入渗的主要方法有：绿地、透水性地面铺装、渗透沟、渗透管、渗透池、渗透井等。
2.1 城市绿地、花坛和园林雨水入渗
绿地是一种天然的渗透设施，主要优点是透水性好，节省投资，可减少绿化用水并改善城市环境，对雨水中的一些污染物具有较强的截留和净化作用。缺点是渗透流量受土壤性质的限制，雨水中如含有较多的杂质和悬浮物，会影响绿地的质量和渗透性能。北京市在1990年～1991年做了草坪高度对入渗量的影响试验，数据表明若草坪低于路面，其入滲量是高于路面时的3～4倍。基于此研究成果北京市水利科学研究所提出“高花坛，高路面，低绿地”的集水糸统，这样不仅能利用绿地对降雨进行截持和收集，而且可利用土壤的净化能力对雨水进行净化。
2.2 城市道路、广场、停车场、运动场进行透水性铺装
透水性铺装包括透水性沥青铺装、透水性混凝土铺装及透水性地砖等；我国传统的用于园林铺地的鹅卵石地面也是透水性铺装的一种，有些透水性地砖与绿化相结合，形成半绿化地面。透水性铺装的主要优点是能利用表层土壤对雨水的净化能力，对雨水预处理要求相对较低，技术简单，便于管理。缺点是需要在透水层下设置蓄水层进行蓄水，造价相对较高。
2.3 渗透沟、渗透管、渗透池、渗透井
（1）渗透管沟。利用透水管或在PVC管壁上打孔将排水管道作成透水的，使雨水在渗透不完时再排泄出去，雨水通过埋设于地下的多孔管道向四周土壤层渗透。其主要优点是占地面积少，充分利用已有的排水管网糸统，在管道四周填充粒径20～30mm的碎石或其他多孔材料，有较好的调储能力；缺点是一旦发生堵塞或渗透能力下降，很难清洗恢复，而且由于不能利用表层土壤的净化功能，对雨水水质要求较高，应采取适当处理。
（2）渗透池。渗透池的优点是渗透面积大，能提供较大的渗水和储水空间，净化能力强，对水质和预处理要求低，管理方便，具有渗透、调节、净化、改善景观等多重功能。缺点是占地面积大，在拥挤的城区应用受到限制；设计管理不当会造成水质恶化、池底堵塞，渗透能力下降，另外，蒸发损失大。
（3）渗透井。渗透井包括深井和浅井两类，前者适用水量大而集中，水质好的情况，如城市水库的泄洪利用，城区一般宜采用后者。其形式类似于普通的检查井，但井壁做成透水的，在井底和四周铺设粒径10～30mm的碎石，雨水通过井壁、井底向四周渗透。渗透井的主要优点是占地面积和所需地下空间小，便于集中管理；缺点是净化能力低，对水质要求高，需要进行预处理。
3 对生态环境的的改善作用
充分利用雨水入渗设施，可使降雨大量入渗，这对涵养地下水源、调节气候、改善城市生态是非常有利的。
3.1 雨水能够迅速渗入地表，还原成地下水，使地下水资源得到及时补充，使雨水真正成为一种资源。
3.2 提高地表的透气、透水性，保持土壤湿度，改善城市地表生态平衡，有效地保护动植物的多样性和微生物的生存空间。
3.3 雨水大量入渗可增加城区地下含水量，土壤中丰富的毛细水可以通过自然蒸发作用降低地面的温度，进而缓解城市热岛现象；同时，水蒸气增加了空气的湿度，也利于缓解城市的“干热现象”。
3.4 透水性铺装可吸收车辆行驶时产生的噪声，创造安静舒适的交通环境，能防止雨天路面积水和夜间反光，改善车辆行驶、及行人行走的舒适性与安全性。
4 结语
城市雨水利用有多种形式。主要包括雨水积蓄与雨水渗透利用，它们均具有较好的环境、社会等综合效益，其中渗透方案最为明显，值得大力提倡和推广。现代城市雨水利用是一项涉及多学科的、复杂的系统工程，在选择雨水利用系统方案时，要特别注意地域及現场各种条件的差异，在实施时应综合考虑渗透利用、积蓄利用、弃流、污染控制等方面，根据具体情况进行合理规划。
参考文献：
[1]王武祥.透水性混凝土路面砖的生产与应用，混凝土与水泥制品，1998（4）
[2]汪慧贞.李宪法.北京城区雨水入渗设施的计算方法，中国给水排水，2001（17）
作者简介：
张海龙，身份证号码：61042619701204001X