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屋顶绿化对城市雨水回用的作用

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屋顶绿化对城市雨水回用的作用

屋顶绿化对城市雨水回用的作用

  • 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:2019-03-02 00:00
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摘要:从屋顶绿化的去除污染、消减屋面雨水径流量、储存雨水等三个方面阐述了屋顶绿化对城市雨水回用的作用,同时介绍了小区居住环境屋顶绿化雨水回用系统的设计实例,认为屋顶绿化为城市雨水回用开辟了一条生态的、可行的途径。

 

随着城市建设的发展,人们对居住环境的要求越来越高,作为城市的屋顶绿化,在美化生态环境方面,起着重要的作用。然而,屋顶绿化以前仅仅局限于排水设计,很少考虑到雨水回用的问题。现今城市的地面日益稀少,雨水很少能渗到地下,从而使城市的地下水位日益降低。

 

深圳“海绵雨水”公司认为屋顶绿化在雨水回用中,应发挥更大的作用。本文结合设计实例谈点体会。

 

一、屋顶绿化在雨水回用中的作用

 

屋顶绿化的生态价值,已经越来越被人们所认同。这可以从许多城市,正积极地投入屋顶绿化中看出。毫无疑问,屋顶绿化队涵养水土、增加空气湿度、隔声、抗污染、清新空气、形成生物气候缓冲层以及对地面绿化的延伸等方面,都发挥着重要的作用。其中一个重要点,应为生态作用,即屋顶绿化的雨水回用。

 

1.1屋顶绿化具有去除污染的功能

 

屋顶雨水污染主要包括两个方面,一是雨水降落前,屋顶所含有污染物,另一个是雨水降落后,屋顶被再次污染。屋顶绿化主要从3个方面消减屋顶雨水污染。

 

(1)通过屋顶绿化层截留、吸纳部分天然雨水,并逐渐利用植物和人工种植土层中微生物的作用。

(2)利用土壤渗透过程净化天然雨水中的部分污染物质。据实验证明,当金水浓度为160mg/L左右时,COD的去除率可达50%以上。

(3)杜绝了沥青等屋面材料对径流雨水的污染。屋顶绿化几乎可100%消减这部分污染负荷,还可大幅度消减屋面雨水中的SS

 

1.2屋顶绿化可以有效地消减屋面雨水径流量。

 

屋顶绿化可使屋面径流系数显著减小,可以达到0.3(见表1),屋顶被植被覆盖后,屋面排水可以大量减少,减轻了城市排水系统压力。

1.3屋顶绿化可以蓄存部分雨水

 

屋顶绿化本身就想要用水,可以通过种植层与蓄排水层而达到蓄存部分雨水的功能。据相关实验表明,屋顶绿化蓄存雨水的能力与种植层、蓄水层的厚度和材料是密切相关的,蓄存雨水的能力也是因材料而异。

 

二、屋顶绿化雨水回用设计

 

2.1屋顶绿化排水设施与基质材料的选择

 

就屋顶绿化本身而言,需要解决本身的防水与排水,以免发生漏水现象。一方面屋顶绿化需要水,植物的生长离不开谁,同时又不能有太多的水,防止植物涝死和超过屋顶的荷载限制。这个问题很多人员已经研究的非常渗入,结合实际操作,总结出了比较合适的屋顶绿化材料的取材和注意事项(图1)。

护根层,一般由直径为6~12mm的松木、红木或杉木碎块构成,目的是为了保持种植层的湿度,减少土壤对热量的吸收。同时又起着防止植物根茎收到霜冻的危害,防止杂草生长以及持续提供腐殖质,从而保证植层始终为疏松状态。

 

种植层,直接影响着屋顶荷重与排水防水、饱肥的性能。最理想的种植层为多孔页岩、多孔板岩、多孔黏土,然后再加入经过挑选的细沙,混合一定比例的腐殖质,这样的材料既能保证土壤有一定的重量,又比自然土轻,而且在屋顶多风下,能确保土壤和植物的稳固性。

过滤层,防止土壤随着雨水流失,保持土壤不流失和防止堵塞蓄排水层的空隙。

 

蓄排水层,原先一般由块石、卵石组成,但随着科技发展,现今出现了许多轻质材料,比如聚苯乙与卵石。

 

隔根层,保护屋顶的结构不受植物根系的破坏,保证生态绿化的同时,满足最根本的居住安全问题。

 

防水层,要在保证屋顶不漏水的前提下,开展屋顶绿化。因此,防水层一般做得十分讲究,厚度达到10cm。

 

屋顶绿化的排水设施与基质材料的选择、雨水水质处理的效果有密切关系,因此,这些材料的合适选择直接影响着雨水回用的水质。

 

2.2雨水回用整体方案设计

 

在屋顶设置一个调蓄池,通过手机较多的雨水后,经过土壤净化预处理的雨水,作为屋顶绿化的浇灌与园路等冲洗只用,对于过多的雨水,可以通过调蓄池的溢水管而通往地面,再次,要考虑到地面如何造景,对雨水的净化设施的设置,也得充分考虑,使出来的水在进入景观前,已经达到景观用水的标准。这里就小区居住环境的屋顶绿化雨水回用系统作一简介,见图2,图3

 

该方案中,屋顶多余雨水的收集是通过设置在过滤层下方的蓄排水层内的排水管收集雨水,开口处设置的收集管不仅顶头开口,同时侧面也开口,这有利于上方雨水与蓄排水层侧方雨水的收集。这里的过滤层就显得十分重要了,以防止土壤颗粒进入管道而形成堵塞。

 

在居住建筑下层建设适合本地区强降雨的蓄水池,从屋顶排水管下来的雨水先蓄存在蓄水池中,如果降雨强度过大,可以通过蓄水池池壁上的溢水管,把雨水排放到建筑外的土地上,从而使雨水回渗到地下,以补充地下之水,在蓄水池边设置泵房,通过泵房,把蓄水池收集到的雨水进行两部分利用,一部分是上提到屋顶,存入调蓄池,供屋顶绿化和屋顶冲洗,另一部分是利用蓄水池中的多余雨水,输送到小区中的水景设施处,以供水景用水。蓄水池中 的雨水一旦超过容量后,就可以通过位于池壁上的溢水管排出,从而回渗到小区内的地面上,或者连接到小区里大型的人工湿地,使多余的雨水得到更大的利用。

 

2.3设计实例计算

 

以单体住宅为例,屋顶可用顶平面面积为50mX40m,即A=2000m²。

(1)计算标准。

 

该地区暴雨时间为60min,降雨强度为:100mm/h,即i=0.1m/3600s,屋顶径流吸水为0.3.

 

(2)计算雨水的流量Q。

 

根据公式Q=CiA,可以得出Q=0.1m/3600sX2000m²X0.3=0.017m³/s

 

(3)计算蓄水池所需体积V。

 

根据实际情况,我们需要将实际体积比理论体积放大0.15倍,从而收集跟多的雨水,即:

V=0.017m³/sX60minX1.15=70mm³。

 

(4)计算调蓄池的容量V。

 

根据屋顶绿化的用水量进行计算,按每平米绿地的用水量1.5L,一天喷灌两次计算,则屋顶绿化用水量Q=1.5L/m²次X2/X200m²=6000L/天。

 

调蓄池按一天屋顶绿化用水量计算,同样类同蓄水池将实际体积放大0.15倍,则调蓄池所需体积V=6000L/X1X1.15=6.9m³,再根据屋顶荷载限制,调整屋顶蓄水池的底面积,尽量靠近承重墙或支撑柱,以满足水的重量对屋顶荷载的增加。

 

最后,按照水景设计的需要,计算水景的管径以及选定水泵,这里尤其要注意的是,设计后的水景水的需要不得大于蓄水池的储水量。

按此种方法,多种建筑单体可以联合形成更多的雨水利用形式,从而形成小区的湖泊湿地,大型喷泉水景等等。这样有利于小区水景的营造,净化水质,使雨水回渗到地下。

 

三、结语

 

屋顶绿化经过计算改造后,不仅仅起到排水,而且起到去除雨水的污染、蓄积雨水、缓慢排除雨水、雨水水质净化等一系列作用,从而为城市雨水回用开辟了一条生态的、可行的途径。