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【技術(shù)】降服城市內(nèi)澇禍?zhǔn)住晁占O(shè)計要點
為什么我國的城市一下雨就內(nèi)澇?內(nèi)澇時有哪些安全隱患?為什么國際化的大都市連最常見的自然氣候都扛不住了呢?城市內(nèi)澇的原因是什么呢?城市排水問題的重要性不言而喻。一部城市發(fā)展史,必然伴隨一部城市地下排水系統(tǒng)發(fā)展史。但在我國城市化發(fā)展過程中,城市排水系統(tǒng)的規(guī)劃、雨水池、下水管道建設(shè)跟不上城市規(guī)模的快速擴(kuò)張。一旦汛期到來,大范圍強(qiáng)降雨天氣導(dǎo)致上百個城市年年內(nèi)澇。內(nèi)澇成為一種新的城市病,且經(jīng)多年治理未能治愈。
年年暴雨、年年城市內(nèi)澇的根源到底在哪里?多年治理城市內(nèi)澇有什么偏差?是否有可資借鑒的治理經(jīng)驗?
進(jìn)入汛期以來,我國大范圍持續(xù)出現(xiàn)強(qiáng)降雨天氣,從南到北多個城市發(fā)生內(nèi)澇。這種情況并非今年獨有。根據(jù)水利部的數(shù)據(jù),2010年至2016年,我國平均每年有超過180座城市進(jìn)水受淹或發(fā)生內(nèi)澇。
為了解決我國城市內(nèi)澇問題,6年前公布的《國務(wù)院辦公廳關(guān)于做好城市排水防澇設(shè)施建設(shè)工作的通知》中提出,“用10年左右的時間,建成較為完善的城市排水防澇工程體系”。同年頒布的《城鎮(zhèn)排水與污水處理條例》,為防治城鎮(zhèn)內(nèi)澇災(zāi)害提供了法規(guī)依據(jù)。
但城市內(nèi)澇問題至今并未得到徹底解決。
市雨水具有危害性及資源性。隨著城市化進(jìn)程的加快,城市中硬質(zhì)路面鋪砌面積和建筑密度不斷增加,引起地面雨水徑流量增加,下滲量減小,洪澇頻發(fā),危害加??;初期徑流雨水含有大量雜質(zhì),直接排入水體,污染河道;許多城市由于水資源短缺,過度開采地下水,地下水得不到有效補(bǔ)充,地下漏斗越來越大。而經(jīng)過簡單處理后的雨水,不僅可以作為開源節(jié)流的一種手段回用于城市綠化、噴灑道路等,還能滲透回灌地下減緩城區(qū)雨水洪澇和地下水位的下降,控制雨水徑流污染,改善城市生態(tài)環(huán)境,實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)發(fā)展。
目前我國城市的雨水收集利用系統(tǒng)尚處在初期階段,城市雨水缺乏綜合利用。雨水利用技術(shù)還較落后,缺乏系統(tǒng)性。城市雨水利用是一項涉及面很廣的系統(tǒng)工程,涉及到城市雨水資源的科學(xué)管理、雨水徑流的污染控制、雨水作中水等雜用水源的直接收集利用、用各種滲透設(shè)施將雨水回灌地下的間接利用、城市生活小區(qū)水系統(tǒng)的合理設(shè)計及其生態(tài)環(huán)境建設(shè)等方面。
雨水收集與綠色建筑
即將實施現(xiàn)已發(fā)行的《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》GB/50378-2014第4.2.13條:充分利用場地空間合理設(shè)置綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施,對大于10hm2的場地進(jìn)行雨水專項規(guī)劃設(shè)計,評價總分值為9分,并按下列規(guī)則分別評分并累計:
1.下凹式綠地、雨水花園等有調(diào)蓄雨水功能的綠地和水體面積之和占綠地面積比例達(dá)到30%,的3分;
2.合理銜接和引導(dǎo)屋面雨水、道路雨水進(jìn)入地面生態(tài)設(shè)施,并采取相應(yīng)的徑流污染控制措施,得3分;
3.硬質(zhì)鋪裝地面中透水鋪裝面積的比例達(dá)到50%,得3分。
雨水收集系統(tǒng)含義
雨水收集利用是指針對因建筑屋頂、路面硬化導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)徑流量增加而采取的對雨水進(jìn)行就地收集、入滲、儲存、處理、利用等措施。主要包括收集、儲存和凈化后的直接利用;利用各種人工或自然水體、池塘、濕地或低洼地對雨水徑流實施調(diào)蓄、凈化和利用,改善城市水環(huán)境和生態(tài)環(huán)境;通過各種人工或自然滲透設(shè)施使雨水滲入地下,補(bǔ)充地下水資源。
雨水收集系統(tǒng)意義
雨水收集和利用并非是新鮮事,我國早在秦漢時期就有修建池塘攔蓄雨水用于生活的記錄,而西北地區(qū)水窖的修筑已有幾百年的歷史。國外收集利用雨水的記錄也不乏其例。而真正現(xiàn)代意義上的雨水收集利用尤其是城市雨水的收集利用是從20世紀(jì)80年代到90年代約20年時間里發(fā)展起來。隨著城市化的進(jìn)一步加速,城市缺水的矛盾也進(jìn)一步加深,環(huán)境與生態(tài)問題也同步擴(kuò)展。為了解決缺水、環(huán)境、生態(tài)等一聯(lián)串的矛盾,人們把注意力放到雨水的收集和利用。這一課題正好是解決了缺水、環(huán)境、生態(tài)這一聯(lián)串的問題。
我國是一個水資源嚴(yán)重短缺的國家,人均水資源量僅為世界人均占有量的1/4,而且我國水資源分布存在顯著時空不均。因此近年我國為緩解北方嚴(yán)重缺水的局面正著手進(jìn)行南水北調(diào)工程,該項目工程量大、工期長。作為缺水地區(qū)不能坐等外源調(diào)水,應(yīng)充分開發(fā)和回收利用當(dāng)?shù)匾磺锌赡艿乃Y源,其中城市雨水就是長期忽視的一種水資源。通過雨水的合理收集與利用,補(bǔ)充地下水源,削減城市洪峰流量,有效控制地面水體的污染,對改善城市的生態(tài)環(huán)境、緩解水資源緊張的局面有重要的現(xiàn)實意義。很多城市和地區(qū)的自來水供應(yīng)已難以同步跟上城市化發(fā)展的步伐。城市的澆灌綠化、沖洗馬路等公益用水及洗車等新興的用水行業(yè)又進(jìn)一步加重了自來水供應(yīng)的負(fù)擔(dān)??墒敲磕甑谋┯昙竟?jié),泛濫的雨水又給城市排水造成了極大的困難。而雨水的收集和利用正好解決了這一給城市建設(shè)帶來的兩大難題。雨水的收集和利用可以為我們帶來許多的好處,我們可以把收集來的雨水用于日常生活,如洗衣洗車、沖洗廁所。當(dāng)然澆灌綠化、沖洗馬路、消防滅火等等更是雨水利用的大戶。雨水的收集和利用還可以減少城市街道雨水徑流量,減輕城市排水的壓力,同時有效降低雨污合流,減輕污水處理的壓力。有此可見,把雨水收集起來并加以利用有著重大的意義。
接受《法制日報》記者采訪的專家認(rèn)為,從內(nèi)澇的特點和產(chǎn)生原因來看,治理城市內(nèi)澇問題并非一朝一夕的事情,是持久戰(zhàn)而非速決戰(zhàn),應(yīng)該依法壓實城市政府對于治理內(nèi)澇的主體責(zé)任,由城市政府依法根據(jù)自身特點、財力保障編制排水防澇規(guī)劃并嚴(yán)格執(zhí)行,中央政府依法負(fù)責(zé)督促城市政府落實規(guī)劃。
雨水收集系統(tǒng)設(shè)計要點
收集雨水首先要有一個集水面,再配一套輸水管,最后是蓄水池。收集雨水的系統(tǒng)并不復(fù)雜,投入最大的是蓄水池,其次是輸水管。就目前的條件而言,收集屋頂?shù)挠晁?,集水面也有,輸水管也有,缺的只是蓄水池。而建蓄水池也并不是一件很?fù)雜的事,只要在每棟房前的花園或綠地底下建一個蓄水池,留一供取水和清掃池底垃圾的口,頂上復(fù)蓋土并種上綠化。這樣的蓄水池還可以和人防建筑相結(jié)合,一方面滿足了人防的建設(shè)指標(biāo),另一方面又增加了一條收集利用雨水的投資渠道。
高速公路同樣也是一個收集利用雨水的好場所。只要在高速公路的邊上每隔一定的距離建一蓄水池,再把各個蓄水池起來,把一個個分散的小蓄水池變成一個統(tǒng)一的蓄水系統(tǒng),結(jié)合高速公路的綠化帶的用水,這樣就可以方便的收集和取用雨水。
用以上方法收集來的雨水并非是的水。雨水水質(zhì)控制是現(xiàn)代城市雨水利用不可忽視的問題。影響雨水質(zhì)量的原因主要有這么幾個方面:
一是由于大氣的污染,直接由降水帶來的污染物。城市的大氣污染日趨嚴(yán)重,致使雨水水質(zhì)下降,不少城市出現(xiàn)酸雨。從部分城市降雨水質(zhì)分析結(jié)果看,天然雨水中含有的污染成分為SS、COD、硫化物,氮氧化物等,但濃度相對較低。
其次是屋面材料的影響和在非降雨期屋面上積累的大氣沉降物。
面雨水徑流水質(zhì)和影響因素相對其他方面的污染要復(fù)雜的多。面材料、汽車排泄物,生活垃圾、裸露或植被地帶沖出的泥沙等等,其成分復(fù)雜,隨機(jī)性很大。主要污染成分有COD、SS、油類、表面活性劑、重金屬及其它無機(jī)鹽類。COD、SS均可能高達(dá)數(shù)千毫克/升。
為了有效控制雨水的水質(zhì),我們就必須采取一些措施,如;面雨水截污裝置、初期雨水棄流裝置等等。
為了控制面帶來的樹葉、垃圾、油類和懸浮固體等污染物,可以在雨水口和雨水井設(shè)置截污掛籃和專用編織袋等,或設(shè)計專門的浮渣隔離、沉淀截污井。
也可設(shè)計綠地緩沖帶來截留凈化面徑流污染物,但必須考慮對地下水的潛在,限用于污染較輕的徑流,如生活小區(qū)、公園的面雨水。
設(shè)計特殊裝置分離污染較重的初期徑流,后續(xù)滲透設(shè)施和收集利用系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
除了上述源頭控制措施外,還可以在徑流的輸送途中或終端采用雨水滯留沉淀、過濾、吸附、穩(wěn)定塘及人工濕地等處理技術(shù)。需要注意雨水的水質(zhì)特性,如顆粒分布與沉淀性能、水質(zhì)與流量的變化、污染類和含量等。
我國對城市雨水水質(zhì)特性和相應(yīng)的處理技術(shù)的研究尚處于初級階段,沒有相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范和要求。隨著城市雨水利用技術(shù)的推廣和城市非點源污染控制的開展,雨水的凈化處理也將受到越來越多的重視。
現(xiàn)代城市雨水利用是一項涉及多學(xué)科的、復(fù)雜的系統(tǒng)工程,在選擇雨水利用系統(tǒng)方案時,要特別注意地域及現(xiàn)場各種條件的差異。即使在同一個城市,由于項目間各種因素和條件的不同,宜采用的方案也可能完全不同,切勿生搬硬套。
規(guī)劃設(shè)計要根據(jù)現(xiàn)場的氣候及降雨、水文地質(zhì)、水、水資源、雨水水質(zhì)、給水排水系統(tǒng)、建筑、園林道、地形地貌、高程、水景、地下構(gòu)筑物和總體規(guī)劃等各種條件,充分考慮收集利用和各種滲透設(shè)施的優(yōu)缺點及適用條件,通過水量平衡、水力計算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析來確定方案,力求最佳效果。
建設(shè)雨水收集池增量成本
設(shè)備成本:水處理設(shè)備和水泵價格總和約在10萬元左右。
土建成本:此項成本依實際工程而定,此處以200立方米的蓄水池,50立方米的清水池為例,土建費約15萬。
運(yùn)營成本:包括如下幾點:雨水凈化系統(tǒng)的電費、藥劑費、管理人員工資。平均到每噸水的成本0.3元左右(不包含設(shè)備折舊)。
國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
1.實際案例
北京市雨水回收利用:
自2014年6月1日入汛以來,北京市共迎來12場降雨,累計降雨量超過了70毫米,這些雨水可沒有白白流走,而是通過各種雨洪工程收集了起來。目前北京市已建成城鎮(zhèn)雨水利用工程967處,截至6月23日,城鎮(zhèn)的雨水利用工程共集雨981萬立方米,相當(dāng)于近5個昆明湖。
水立方:
下雨天氣,屋面上的雨水會經(jīng)過收集、初期棄流、調(diào)蓄、消毒處理的過程,再進(jìn)行回用,根據(jù)雨水季節(jié)特點及水質(zhì)特點,雨水處理后用于水景補(bǔ)水、冷卻塔補(bǔ)水。平均每年可以回用雨水10500立方米。屋面雨水收集面積約2.9萬平方米,雨水利用率約為0.76,可以提供10475立方米的雨水資源。
蘇寧易購辦公樓:
蘇寧易購大樓位于徐莊軟件園,其地下二層雨水回收處理設(shè)備間有一個約百平方米大小的房間,里面擺滿了過濾器、加壓箱等設(shè)備。墻背面有一大一小2個水池,大的是雨水收集池,面積820立方米,小的是清水池,240立方米。大池里雨水經(jīng)過處理設(shè)備過濾清理后進(jìn)入小池子,再經(jīng)過管道就可對大樓附近的綠化、景觀進(jìn)行灌溉。兩個池子蓄滿水,至少夠用2周。這套投資50多萬元的雨水回收利用系統(tǒng)凈化后的雨水,完全可以滿足大樓周邊5萬平方米草地綠化灌溉;足夠填滿25個標(biāo)準(zhǔn)游泳池。目前蘇寧易購大樓處理雨水的成本約每噸0.2元,根據(jù)全年的降雨情況,這套雨水回收處理設(shè)施預(yù)計全年可以利用雨水4.6萬噸,節(jié)省水費約16萬元。
2.問題
我國雖已有許多成功的雨水收集利用案例,但仍存在如下不可忽視的問題:有70%做了雨水收集系統(tǒng)的項目未投入運(yùn)營。筆者與做雨水收集的專業(yè)人士交流總結(jié)如下幾點:1雨水處理系統(tǒng)操作維護(hù)有一定的專業(yè)難度,一般的物業(yè)管理人員不懂得管理;2.雨水收集量不穩(wěn)定,水量沒法保證;3.蓄水池水存儲幾天后會有一些異味,影響使用。
雨水收集三大方法
雨水收集這個事情并不難,技術(shù)上要求也不高,經(jīng)濟(jì)上投入也不大,關(guān)鍵是轉(zhuǎn)變觀念,在規(guī)劃之初就考慮如何處理雨水。
屋面雨水收集
對于高密度建設(shè)的城市,屋面雨水收集大幅提高對降水資源的利用。
場地雨水收集
下凹式綠地集水
下凹式綠地集水通過草溝等形式收集場地中的徑流雨水,當(dāng)雨水流過地表淺溝,污染物在過濾、滲透吸收及生物降解的聯(lián)合作用下被去除,植被同時也降低了雨水流速,使顆粒物得到沉淀,達(dá)到控制雨水徑流的目的。
地面滲透集水
地面滲透的目的包括將雨水回灌地下,補(bǔ)充涵養(yǎng)地下水源,改善生態(tài)環(huán)境,緩解地面沉淀、減少水澇等。
透水鋪裝集水
道路鋪裝大量選用滲水材料,車行道與人行道交界處采用混凝土立道牙、人行道與道路綠化種植帶交界處采用混凝土平道牙。
道路雨水收集
將道路兩側(cè)的綠化和雨水收集口相結(jié)合,通過綠化過濾道路徑流進(jìn)行雨水收集回用
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