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城市雨水综合利用的价值法

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城市雨水综合利用的价值法

城市雨水综合利用的价值法

  • 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:2018-03-21 00:00
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摘 要:城市雨水综合利用可有效缓解地下水位下降、地面沉降、海水入侵、泉水断流等。城市雨水利用方法有:屋顶收集雨水、新建雨水蓄积池、雨水回灌地下、雨水渗滤等,有效的缓解了城市用水的紧张局面,实现用水的可持续发展。

 

bstract: the comprehensive utilization of urban rainwater can effectively alleviate the decline of groundwater level, ground subsidence, seawater intrusion and spring water disconnection. The urban rainwater utilization methods include: roof collecting rainwater, new rainwater accumulation tank, rainwater recharge underground, rainwater infiltration and so on. It effectively relieves the tense situation of urban water consumption and realizes the sustainable development of water.

 

雨水利用有广义和狭义之分。狭义的雨水利用是指对雨水的原始状态或最初转化阶段(如地表水、地下水或土壤水阶段)的利用广义的雨水利用,对于一个区域来说,是指所有形式的水资源(包括河川径流和地下水等)都来自雨水。因此,雨水利用还应当包括水土保持、水源地涵养、城市防洪和生态环境的改善等各个方面,几乎包含了水资源的各种应用方式。

 

由于人类活动的增加造成植被减少或破坏、城市发展中不透水面积的增加,导致雨水流失量增加,水循环系统的平衡被破坏,必将引发一系列的生态环境问题。因此,对雨水利用进行研究是十分必要的。

 

1、雨水的特点与约束

与其他有相对稳定的水资源不同,雨水资源在一定时空范围内数量是相对有限的,在时间与空间的分布上都是不均匀、不连续的。另外,对于初期雨水尤其是城市中的初期雨水来说,不适宜于回用,这是因为初期雨水的水质非常差。城市化发展导致了雨水径流污染程度加重。 沥青油毡屋面、沥青混凝土道路、磨损的轮胎、融雪剂、农药、杀虫剂的使用、建筑工地上的淤泥和沉淀物、 动植物的有机废弃物等均会使径流雨水中含有大量有机物、病原体、重金属、油剂、悬浮固体等。 上海市对雨水水质监测表明,初期雨水污染非常严重。 北京市对城区 1998~2003 年不同月份屋面和路面径流水质的大量数据分析表明,城区屋面、道路雨水径流污染都较严重,其初期雨水的污染程度通常超过城市污水。对于初期雨水来说,如果雨水不作回用,在环境容量允许的前提下,可以不对初期雨水处理,直接排放,若是超过环境容量许可,要对初期雨水进行初期处理,达标排放。 在利用雨水时,对每年第 1 次暴雨径流及每次暴雨径流的前峰不宜直接利用 [ 10 ] 。据统计,北京市五环内不透水下垫面面积约为 509.95km 2 ,按照年平均降雨量为 500mm 计算,雨水径流携带的污染物量约为 SS 4.097 t/a COD 3.57 t/a TN 0.19 t/a TP 99t/a BOD 5 0.55 t/a ,污染物产生量非常大,所以尽管雨洪径流量大,但是这些雨水并不能被直接使用,必须控制雨水径流的污染或净化后回用,避免造成危害。

 

2、国外先进城市雨水利用经验

城市社区雨水利用在发达国家已经有几十年的历史,一些国家和地区已有了城市雨水利用方面的成功经验。

 

美国的雨水利用以提高天然入渗能力为目的, 兴建地下隧道蓄水系统,建立屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统, 让洪水迂回滞留于曾经被堤防保护的土地中,既利用了洪水的生态环境功能,同时也减轻了其他重要地区的防洪压力。

 

德国是欧洲最早开展雨水资源综合利用的国家之一,对雨水的收集利用已经基本形成了一套完整的理论技术体系。利用公共雨水管收集雨水,采用简单的处理后,便可用于街区公寓的厕所冲洗和庭院浇洒; 屋面雨水集蓄利用系统主要用于家庭、公共场所和企事业单位的非饮用水,如浇灌、冲厕、洗衣洗车、冷却循环等中水系统。道路雨水经下水道排入沿途大型蓄水池或通过渗透补充地下水。 德国的城市街道雨水口均设有截污挂篮,用来拦截雨水径流携带的污染物。

 

日本于 1963 年开始兴建滞洪和储蓄雨水的蓄洪池, 许多城市在屋顶修建用雨水浇灌的空中花园, 有些大型建筑物如相扑馆、大会场、机关大楼均建有数千立方米的地下水池来储存雨水,以充分利用地下空间。 近年来,各种雨水入渗设施在日本得到迅速发展,包括渗井、渗沟、渗池等,这些设施占地面积小,可因地制宜地修建在楼前屋后。集蓄的雨水主要用于冲洗厕所、浇灌草坪、消防和应急用水。

 

丹麦 98% 以上的供水是地下水,但是开发利用率较低,含水层已被过度开采。为此丹麦开始寻找可替代的水源,以减少地下水的消耗。在城市地区从屋顶收集雨水,收集后的雨水经过收集管底部的预过滤设备,进入贮水池进行储存,使用时利用泵经进水口的浮筒式过滤器过滤后用于冲洗厕所和洗衣服。

 

3、雨水不能有效利用的危害

地面沉降:由于城区不透水面积的增加, 原本应该渗入地下的雨水绝大部分转为地表径流排出,造成城市的地下水大幅度减少,而且由于地表水受到的污染越来越严重,处理费用越来越高,人们把目光投向了处理费用低廉的地下水。雨水下渗的大量减少和地下水的过度开采,导致地下水位下降,地面不断沉降。目前,海河流域年均超采地下水 40 多亿 m 3 ,形成2 km 2 的地下漏斗,沧州地下水漏斗中心区最大埋深 90m ,地面下沉1.1m ,天津市塘沽区地面最大沉降量达到 2.9m 。山西省由于大量开采地下水,年用水量已攀升到 40 亿 m 3 ,占全省总用水量的 61.5% 。受取水工程和用水成本低廉等因素影响,许多地区、企业一直通过严重超采地下水来维持发展,如山西许多地方要打井 0.81km 才能见水。

 

 

洪涝灾害:由于地面不透水层的增加,致使雨水不能及时渗入地下,直接沿道路形成径流,甚至形成洪水,淹没城市道路,危害城市安全。实现雨水利用不仅是城市开源节流的良策,也是改善城市水环境,实现城市可持续发展的重要保障。

 

泉水停喷:对于有泉水的城市来说, 泉水不但可以补充本地区的地表水源,为当地水源增加活水。 还可以促进旅游业,带动其他产业的发展。 以“泉城”济南为例,济南拥有“趵突泉”、“黑虎泉”等 4 大泉群,旅游业发展良好。 20 世纪 90 年代以来,由于大量开采地下水, 泉水断流时间曾一度超过两年, 导致泉城无泉,整个旅游业受到巨大冲击。 2000 年前后,济南市加大节水保泉力度,封闭了二环以内全部的地下水井,成功实现了泉水复涌。与此类似的是,闻名中外的敦煌月牙泉,由于地下水的过量开采,“月牙”也正在逐渐枯萎。

 

4、城市雨水利用的方法

除特殊地区的雨水与初期雨水外,雨水属轻污染水,与处理生活污水相比,雨水处理更加经济易行。 雨水水质的 COD 较低、溶解氧接近饱和浓度、钙含量低、总硬度小、几乎没有有机污染物的污染, 其他理化指标也优于可回用的生活污水的水质,经简单处理后便可用于市政杂用水和工业用水,且工艺流程简单、水质更可靠、细菌和病毒的污染率低、出水的公众可接受性强。

 

雨水综合利用由 3 个部分组成:即雨水收集、雨水的处理和雨水的供给。 又可分为建筑单体或小区集中式雨水集蓄利用系统、雨水渗透系统、雨水生态综合利用系统等。

城市中雨水利用的方法有:利用屋顶收集雨水、新建雨水蓄积池、雨水回灌地下、雨水渗滤。利用屋顶收集雨水:从屋顶收集后的雨水经沉淀和过滤等简易处理后主要用于公共场所、企业和家庭的非饮用水(如冷却循环水、地面冲洗用水、绿化用水、厕所冲洗水等)。 深圳振业城的建筑,每个房顶屋檐处的瓦片有个非常醒目的断接部分, 这些屋檐边上的小沟,是雨水收集系统,它可以收集从屋顶落下的雨水,再通过管道导入整个水系统中,通过雨水收集系统可以为人工湖区补充干净的水。

 

在建筑物顶部设铺土植被。 它一方面可以利用植物的光合作用、叶面的蒸腾作用及叶面对太阳辐射的遮挡作用,减少太阳辐射通过屋顶传导至室内的热量, 另一方面所铺土壤及土壤中所含的水分也可蓄积一定热量或利用水分蒸发吸热来提高隔热效果,这种防热效果较通风屋顶还要好。

 

新建雨水蓄积池:在学校、小区、大型公共场所等区域里面和道路两侧,兴建滞洪和储蓄雨水的蓄洪池,减少地面积水总量,并将积蓄的雨水用作喷洒路面、灌溉绿地、消防、水景景观用水等城市杂用水,努力实现社区雨水零排放。 这些设施大多可建在地下,以充分利用地下空间。而建在地上的也尽可能满足多种用途,如在调洪池内修建运动场,雨季用来蓄洪,而平时则用作运动场。

 

雨水回灌地下:雨水回灌地下有其实施的可行性和必要性。利用雨水回灌地下不仅可以补充日益匮乏的地下水资源,阻止或减缓地面下沉,提高地下水位,同时还可以通过分流部分雨水减少城市雨水管道和泵站的投资及运行费用,并可避免暴雨时洪涝灾害的发生。如上海就是利用在雨季,将雨水回灌地下,补充地下水;在旱季,抽取地下水作为水源。

 

雨水渗滤:将小区内的公园、苗圃、草坪等绿地建设成良好的入渗场地,用于接纳道路上的雨水径流;推广下凹式绿地,提高绿地草坪的雨水入渗能力;加大坎高,选种较耐淹的草种,使其蓄渗效果达到最好。

 

修建各种雨水入渗设施。这些入渗措施包括渗井、渗沟、渗池等,因其占地面积小,可因地制宜地修建在楼前屋后。在新建、改建、扩建的道路中,铺设雨水管道一律采用下渗管道,道路雨水通过下水道排入沿途大型蓄水池或通过渗透补充地下水;人行道面采用透水砖铺设。一般情况下,粘土蓄水可达3mm 、草坪可蓄水 4~10mm ,而光滑地平泥地面在产生径流前只能保持 1mm 的水.雨水渗滤是欧美等发达国家常用的一种雨水处理与资源化利用技术,常用的渗滤设施有多孔路面、渗滤沟(管)、渗滤绿地及渗透池等。

 

所有这些技术需要根据实际情况,综合运用.于常武、许士国等对大学校园类的地面覆盖结构的综合雨水利用研究实例表明,雨水资源综合利用系统可以满足本区域用水需要。雨水的水质随着时间与空间的不同,其水质也有很大的差异。在空气质量有保证的大部分城区,除去难以回用的初期雨水,对剩余的大量雨水回用对于缓解城市用水紧张的局面有重要意义。对雨水的回用,还能够缓解雨水导致的洪涝灾害,能够实现城市用水的可持续发展。 实现雨水回用,有多种方法,如利用屋顶蓄水、雨水回灌地下等。 要缓解目前城市的紧张用水局面,我们必须实现高效雨水利用率,对能够实行雨水综合利用的地区,要通过法律强制执行,以实现用水的可持续发展。

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