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城市园林绿地中如何运用高效的雨水收集再利用技术措施

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城市园林绿地中如何运用高效的雨水收集再利用技术措施

城市园林绿地中如何运用高效的雨水收集再利用技术措施

  • 作者:深圳市海绵雨水利用科技有限公司
  • 来源:www.spongerain.com
  • 发布时间:2019-11-07 00:00
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在城市园林绿地中如何运用高效的雨水收集利用技术措施,在保证绿地综合功能可持续发挥的同时,有效地减少长期养护管理中水资源的消耗和绿地用水投入,就成为发展城市节约型园林绿地的一项重要课题。
 
为此本文综合分析了北京地区城市雨水资源情况和城市园林绿地特点,认为在北京城市园林中进行雨水收集再利用尚有巨大的利用空间和挖掘潜力。从节约水资源角度探讨了建设城市节约型园林绿地的途径。
 
1、北京园林绿地雨水资源利用必要性和可行性分析
 
1.1北京水资源状况与实施雨水资源利用的必要性
 
北京是水资源紧缺的城市,年均亏水23亿m³,人均水资源不足300m³,仅为全国人均水量的1/8,世界人均水量的1/32。随着城市绿地规模和数量的增加,北京城区绿地需水量也逐年增多,加之近年来旱情形势严峻,地下水位呈逐年下降趋势,2005年下降至20m
“水作为园林的灵魂,有的园林设计师称之为园林的生命”。水体一直就是园林中非常重要的构成因素,由于水资源的紧缺,目前除主要公园及部分高档社区外,北京城市园林绿地中很少有良好的水体景观,或顾忌到后期高额的水费等管理投入而不敢建设,或在建设后长期空置处于荒芜状态(图1),水景成为广大市民可望不可即的奢侈品,领水楼盘也成为不少高档居民区开发项目的炒作热点。
 
1.2城市绿地雨水资源利用潜力分析
 
提高水资源利用效率无疑是有效缓解水供需矛盾的有效途径,其中雨水作为北京市的宝贵自然资源,尚有很大的利用空间和挖掘潜力。雨水供需季节性矛盾突出,其中全年70%~80%降雨量集中在夏季几个月内。据统计,北京汛期80%以上的雨水未能有效利用,仅城八区每年约有2.81亿m³的雨水进入城市排水系统,大量的地表径流又形成了巨大的城市防洪排涝压力(如2004710日的一场暴雨就使北京道路交通几乎陷于瘫痪)。因此,每年需投入大量的人力、物力和财力,既要抗旱又要防汛,如何科学调配夏季雨水资源,提高其利用效率,成为城市雨水利用的主要研究内容。
 
根据2005年北京市城市园林绿化普查结果,北京各类城市园林绿地共有38877hm²,按年平均降雨量600mm、绿地地表径流系数为0.4计算,平均每年每公顷绿地可吸纳0.24m³水,全市每年可吸纳近1亿m³水,若再考虑增加周边道路、铺装、屋面等硬质环境(径流系数为0.9)汇水面积,城市园林绿地雨水资源利用潜能十分巨大。
 
若在城市园林绿地中把收集的雨水就地应用于绿地浇灌,既降低了长期的人工自来水或再生水等的直接经济投入,也可减少部分输水管线的铺设、浇水车的投入数量鞥,有效降低绿地养护管理的间接经济投入。另外,可以丰富城市园林绿地水体景观,为市民提供更加多样的游憩活动场所,满足群众亲水、赏水等更多行为需求,有效增加生物种类等。
 
1.3城市绿地雨水资源利用可行性分析
 
雨水收集也有很多形式,例如屋顶集水、地面径流集水、截水网等。其收集效率会随着集水面材质、气象条件(日照、温湿度等)以及降雨时间的长短等因素而有所差异。国际雨水利用的发展趋势表明,今后城市雨水利用技术发展的一个突出特点是集成化,成熟的雨水利用技术从雨水的收集、截污、储存、过滤、渗透、提升、会用到控制都有一系列的定型产品和组装式成套设备。城市建成区的雨水收集利用主要有:集中绿地、硬化的广场、建筑屋顶等雨水可选用透水材料或建设汇流设施,将雨水引入透水区域或储水设施中,收集后经过滤处理等措施用来建设观赏水景、浇灌绿地、冲刷路面,或供居民洗车和冲洗马桶等,既能节约大量自来水,又可节省大量水费。
 
城市园林绿地空间广阔、形式多样,可充分利用硬质铺装、树木间空地、人造微地形等条件来研究地下蓄水、地表水面等各种收集方式。同时绿地也具有雨水收集的优点:透水性好,对雨水中的污染物具有较强的截留和净化作用,城市有大量的绿地可以利用,可节省投资,一般建筑物周围均有绿地分布,便于雨水的引入利用。另外绿地内植物用水,地下回灌、地面蒸发等也是雨水再利用的独特条件。
 
2、绿地雨水收集利用工程技术实践
 
2.1绿地概况
花园绿地位于丰台高地益丰园居住南侧、772所居住区北侧、位于小龙河两岸,呈条带状,被河道与桥体划分为4部分(图2)。该绿地属城市河道防护型公共绿地,始建于20035月,长约300m、宽60m,总面积17700m²,栽植银杏、法桐、油松、桧柏等乔木20780株,栽植太平化、石榴、珍珠梅等灌木243150株,萱草、荷兰菊等地被花卉等510 500株,野牛草12 200m2,渗水砖铺装3 680mz。目前按照特级绿地养护管理标准进行养护,据近2年来统计结果,该绿地年用水量达21 240t,年平均养护管理投入达1671元/m2,其中自来水投入达444元,m2,占总投入的26%以上。
 
2.2雨水收集再利用工程技术研究
 
按绿地现状分布情况,由西南、东南、东北、西北依次分为一、二、三、四号共4部分进行雨水收集利用试验,从雨水的收集、截污、过滤、储存、渗透、提升、回用等环节进行了实践研究。在一号地减少汇水沟60m、地上沉沙池1处、地下蓄水池1座,在二号地减少汇水沟及甬路式汇水渠90m、地上沉砂池1处、景观水面1处、地下蓄水池1座、人工压水蓄水槽1处,在三号地建设汇水沟及甬路式汇水渠11,0m、地上沉砂池1处、地下蓄水池1座、人工压水蓄水亭1处,在四号地减少卵石汇水集36m、地下蓄水渗水池2座(表2
2.2.1收集利用程序
根据该绿地特点,利用自然坡度把绿地内部分周边居住区、道路形成地表径流的汇集到汇水管道和雨水收集渠,在汇水口或收集渠沿线分别设置、截污盖(网)、过滤沉砂池,汇集的雨水经过处理后储存于地下蓄水池内。地下蓄水池可分为不可渗水和可渗水2种,不可渗水蓄水池内需灌或景观用水,容量相对较大(图3),可渗水蓄水池主要是针对相对狭小的绿地,池内作可渗水处理,收集的雨水用于绿地渗灌和地下水补给,容量相对较小(图4)。
 
表3:
收集后的雨水利用方式主要有:提取后用于绿地植物的浇灌、营造人工水景观、创造水源文化,从下部向植物根系提供水分代替人工浇水,直接回灌地下补充地下水等。
 
2.2.2雨水收集量统计
 
根据水务局等有关部门提供数据,绿地和渗水铺装地面径流系数按0.4计算,近6年来丰台区日最大降雨量平均值为69.3mm(表3)。经计算,该绿地内一次性可收集雨水总量为490.64m³,各绿地具体蓄水量见(表3)(周边居住区及道路地表径流的收集属后加内容,在设计时未能考虑)。
 
计算公式:V=HxSxr
式中:V-设计集水量
H-日降水量
S-汇水面积
R-径流系数
 
2.2.3技术措施的运用
 
充分考虑了管理、认为活动、景观需求等因素,每块绿地结合周边环境及管理条件、绿地形式及状况等分别采用了不同的雨水收集或再利用表现形式。技术措施运用重点围绕实用、高效进行设计,力求用最有效的投入解决存在的实际问题,并最大限度地发挥出园林绿地的功能。
 
1)雨水收集方面
(1)借助绿地地形普遍向河道倾斜的特点,在靠近河岸边绿地内建设雨水收集汇水渠。
(2)在二、三号绿地内,利用人为踩出的裸露土地进行卵石铺设处理,形成甬路式汇水渠(图5),有效收集地表径流,同时解决了绿地景观和群众通行的矛盾。
(3)通过简单的管道引流和沉砂处理,把周边居住区和道路的地表径流雨水汇集到收集系统内(图6)。
(4)在四号绿地内运用了卵石渠汇水处理方式,在收集道路径流雨水的同时,解决了周边油松因栽植过深容易积水的问题(图7)
(5)蓄水井口保护处理上,运用了种植低矮植物、点缀人造石、设立观赏花架等手法。(见图8)
 
2)雨水再利用方式
图5:二号地甬路式汇水渠及沉砂水景、图6;二、三号地外部径流汇水管、图7;四号地卵石汇水渠、图8;二号地地上蓄水景观墙、图9;三号地地上蓄水景观亭
 
(1)一号绿地靠近管理班点,电源及保护条件方便,蓄水井位远离群众活动区域,采用了简单的潜水泵抽取方式直接用于浇灌植物。
(2)二、三号绿地蓄水井位离群众活动区域近、缺乏电源条件,巧妙地运用了地上储水罐和人工抽水形式。在方便群众锻炼同时将所收集水抽取到储水罐内,形成水位压力差,用于绿地浇灌或水系循环(图8),是节约水电能源同时充分发挥人力资源的表现。在汇水渠内间断性设置可渗水铺装,尽量回灌地下。
(3)在二号绿地结合地上储水池、沉砂过滤池、循环水处理巧妙建设了景观墙、休息座椅、小型人工水面景观等,丰富了园林景观,提供了多种生物的生长繁衍环境(图5)
(4)在三号绿地储水管和汇水口处理上,巧妙地创造出“宝石亭”和“古井”景观,既保证了储排水功能、提升了景观、方便了群众休憩,又营造了“由天而降”打井取水的水源文化氛围(图9
(5)四号绿地狭小细长,在汇水和蓄水方式上简单实用,完全用于绿地灌溉和地下水补给。
 
城市绿地雨水回收利用模式
 
在该项目雨水回收利用工程技术实践中,结合绿地特点试验运用了以下四种雨水收集利用模式,该模式在城市园林绿地中有一定的代表性,可供多种类型的城市园林绿地参考应用(表4)
 
3、结语
 
1)在城市园林绿地中进行雨水收集再利用是非常必要、重要而切实可行的。
 
合理的雨水收集再利用技术能够明显减少长期养护管理中自来水资源的消耗、丰富园林绿地的综合功能,并可以降低相应的管理和资金投入,它是建设城市节约型园林绿地的体现和重要组成部分。
 
2)雨水收集再利用的关键是运用高效的技术措施并满足城市园林绿地综合功能的发挥。
 
充分考虑城市中人为活动需要、景观形象需求等环节条件,在满足生态、景观、社会服务等综合功能的可持续发挥要求基础上,研究和运用高效的技术措施进行雨水收集再利用。包括分析绿地特点及环境资源,确定绿地雨水收集范围和再利用方式;科学计算需水量,确定蓄水池的最大容量,充分利用绿地地形、植物空缺或草坪地,确定汇水管线、沉砂过滤及蓄水池的位置。根据周边环境条件与绿地性质,分析并完善绿地功能缺陷。
 
3)发展城市节约型园林绿地是实现城市可持续发展中一项产期有效而内容多样的课题。
 
发展城市节约型园林绿地,是实现城市可持续发展的有效手段,是园林绿化科学发展的根本方向。作为节水之一的城市园林绿地雨水收集利用形式和技术措施是非常丰富的。同样的降低目前城市园林绿地后期管理中土地、植物、人工管理、机械运输、肥料、农药、绿地用水等各类资源的消耗提高资源循环利用能力方面,在挖掘有效节约形式或进一步扩展园林绿地功能方面,也具有非常广阔的空间,需要广大园林工作者共同研究、共同发展。