基于低影响开发的西北干旱半干旱地区雨水利用研究

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:flyindirty2008
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  摘要:由于受自然气候影响,西北干旱半干旱地区水资源严重短缺,雨水分布不均导致旱涝交替,同时地表水和地下水的过度开发造成了一系列的地质灾害,加强对雨水资源的利用可以极大地改善西北干旱半干旱地区水资源匮乏的状况。低影响开发雨水管理策略着重分散式源头控制,减少了雨水径流中的污染物,削减了雨水洪峰流量,在城镇防涝和雨水回用方面有着独特的优势,加之其经济效益方面的优越性,在西北干旱半干旱地区具有较高的使用价值。
  关 键 词:低影响开发;西北干旱半干旱地区;雨水
  中图分类号: S342.1 文献标识码: A 文章编号:
  1 西北干旱半干旱地区水资源状况
  我国西北地区包括青海,新疆,宁夏,甘肃,陕西,内蒙古等几个省,由于受强烈的大陆性季风气候影响,深居内陆,远离海洋,高山阻隔,海洋湿润气流难以到达,加之温暖湿润的太平洋东南季风对西北各省的影响很小,西北地区全年的降雨量大部分在450mm以下,表现出降雨量少,蒸发量大的显著特征。
  目前,在世界范围内都面临着水资源匮乏的状况,而在我国西北干旱半干旱地区水的供需矛盾则更为突出。“水循环规律”是解决目前水资源匮乏问题可供利用的自然规律。大气水、地表水和地下水统称为自然界的“三水”,过度对地表水和地下水开发,忽略对大气水的利用,不但不能长期解决水资源缺乏的问题,而且极有可能破坏水的循环,可造成的地质灾害包括:大面积土壤盐渍化;自然景观破坏,土壤荒漠化;地面不均匀沉降;海水入侵等。基于此,城市雨水利用作为防涝和缓解水资源危机的一种有效措施,越来越受到关注。
   2 低影响开发设计理论
  低影响开发的目的在于把城市发展过程中对环境产生的消极影响及对水文过程的改变最小化。利用已有的自然水文景观,结合微观尺度下的蓄洪机制,模拟雨水形成初期的流态,进而优化流动条件,增加雨水的渗透量,延长雨水的流动路程和历时,削减雨水峰值流量,改善水质。
  在传统雨水管理最佳措施中,雨水径流流经不透水路面到达雨水篦,在雨水沟里汇集后再通过钢筋混凝土管输送到雨水调蓄池。雨水调蓄池容积确定是很复杂的问题,相关设计规范未给出明确的设计参数和计算方法,国外也有研究显示,雨水调蓄池往往不能满足联邦政府的水质标准,不能有效地控制设计降雨强度下的径流总量[1]。
  3 西北干旱半干旱地区雨水利用
  西北干旱半干旱地区雨量稀少,年内降雨量分布极为不均匀,用水不当则易涝、易旱、土地易盐碱化。有专家预测在正常发展的情况下,如果不建新的工程,不增加供水量,西北地区2020年供水量的缺口为207.5亿m3/a,2030年的缺口将高达230.8亿~255.8亿m3/a[2]。西北干旱半干旱地区水资源稀缺是造成其经济发展较为滞后的主要原因之一,在创建节水型城市这一目标的基础上进一步优化水资源的利用,使物尽其能,是一个具有极大现实意义的系统工程。低影响开发设计无疑是解决上述问题的一条捷径,基于分散式源头控制的低影响开发设计强调雨水的重复利用,不仅给西北干旱半干旱地区提供了一个新的“水源”,还给这些地区的雨水利用工作提出了一个新思路。
  1、透水砖透水。雨水径流中常含有市政绿化所施加的过量化肥,车辆泄漏的汽油及刹车片上脱落的重金属,路边散排的固废物,宠物排泄物中的致病微生物等各种污染物,若人行道铺设透水砖,上述污染物则可随雨水的入渗而被土壤截留,不仅补充了地下水,而且大为减少了雨水径流中的污染物,能直接改善雨水水质。
  2、雨水花园净水。雨水花园设计是在一个浅凹地里种植特定品种的植物,利用土壤的渗透和吸附作用、土壤中微生物的分解作用,通过对雨水径流滞留,去除雨水中的部分污染物,减少降雨峰值流量,补充地下水。
  3、绿色屋顶集水。绿色屋顶设计通过在建筑物屋顶种植植物达到滞留和净化雨水的目的,净化后的雨水被收集和储存起来并加以循环利用。这种设计方法不仅提高了雨水的利用率,而且增加了城镇的绿化率,净化了空气和减少了城市的热岛效应,具有很高的使用价值。
  上述只是众多低影响开发设计方法中的几种,其余的设计方法还有:渗透沟、湿塘、干塘、植被过滤带、渗透洼地、滞留塘、植被缓冲带等。低影响开发设计理念可以创造出无数的雨水可持续管理方法,提升雨水的社会、经济、环境效益,这是传统的雨水管理方法所无法比拟的。同时低影响开发设计还可以有效缓解西北干旱半干旱地区旱涝不均,雨水径流污染严重,雨水回用难以实现,地质灾害频发等问题。
  相比传统的雨水管理方法,低影响开发有较低的机会成本和更高的经济效益。外国有关学者曾对某市的低影响开发设计和传统雨水管理设计做出成本、效益对比,在建设和管理成本上,低影响开发设计较传统雨水管理设计节约37.86%,在社会、经济、环境效益方面,低影响开发设计比传统雨水管理设计至少提高了31.20%[3]。低影响开发设计作为一种低成本高收益的雨水管理设计方法,在西北干旱半干旱地区有巨大的发展潜力。
  4 结语
  对一个城鎮雨水综合管理的规划设计需要达成两个目标:一是雨水管理设计应着力于保护水文功能;二是利用原有的自然特征进行小规模工程的水文控制。低影响开发设计通过其一系列有机联系的设计方法,促进自然界原本存在的渗透和蒸发过程的进行,减少城镇雨季的雨水径流量,降低雨水径流中的污染物含量,增加地下水储量,同时对雨水进行收集和回用,可以显著地改善西北干旱半干旱地区水资源不足的状况。
  干旱缺水是西北干旱半干旱地区所面临的自然特性,若不人为加以改善,缺水将会严重制约这些地区的发展。低影响开发在其设计理念上有可持续发展的优越性,着重于雨水的重复利用与环境的和谐发展,加之其经济效益上有传统方法不可比拟的优越性,故低影响开发设计在西北干旱半干旱地区的应用具有深刻的实践意义,应当成为西北干旱半干旱地区雨水管理设计的首选方法。
  
  参考文献
  [1]Md.Kamrul Huda.Parametric study to evaluate the adequacy of current design practices and policies for stormwater and sediment ponds[D].University of South Carolina,2007.
  [2]李佩成.治水的哲学思考[C].水与社会经济发展的相互影响及作用——全国第三届水问题研究学术研讨会论文集,北京:中国水利水电出版社,2005:3~8.
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