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利用城市路面收集雨水起到积极推动作用

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利用城市路面收集雨水起到积极推动作用

利用城市路面收集雨水起到积极推动作用

  • 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:2018-06-27 00:00
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    20世纪60年代,日本开始收集利用路面雨水。在我国干旱地区,收集路面雨水主要用于农业灌溉。将城市路面作为集流面,蓄积的雨水经过蓄水和排水设施可用于城市环境及地下水补灌。
 
    1、路面类型选择
 
    不同的路面材料和路面结构收集雨水的效率不同,据《甘肃省干旱半干旱地区雨水集蓄利用技术指南》原土翻夯路面集水效率为23%,沥青混凝土路面的集水效率为70%,水泥混凝土路面为75%。水泥混凝土路面和沥青混凝土路面各有其优缺点,应根据气候水文条件,土基状况,交通量大小、城市规模及经济等方面因素综合选定。需要指出,水泥混凝土路面在抵抗水损害和冻融破坏能力等方面优于沥青混凝土路面。
 
    道路坡度越大,其集流效率也越大。据甘肃实验,当混凝土面的坡度为1/50时,集流效率为40%~50%,坡度为1/9时,集流效率达68%~80%。城市道路为利于排水,设计了一定的道路横坡,有利于路面雨水的蓄积。
 
    目前在许多城市停车场,交通量小的道路和人行道处广泛使用透水路面。透水路面是在保证道路运营安全的情况下,使雨水进入路面结构,渗透到路基或土壤中,实现雨水贮蓄或回灌地下水,多孔沥青路面、草皮砖和无砂透水混凝土路面是常见的透水路面型式。透水路面可以发挥表层土壤对雨水径流的净化能力。
    多孔沥青路面结构,其上层沥青混合料选用粗骨料,沥青重量比为5.5%~6.0%,孔隙率为12%~16%,厚6~7cm,沥青层下面设两层碎石,上层碎石粒径1.3cm,厚5cm,下层碎石粒径2.5-5cm,孔隙率38%~40%,其厚度视所需蓄水量而定,主要用于贮蓄雨水并延缓径流。
 
    草皮砖是带有各种形状孔隙的混凝土块,开孔率可达20%~30%,因在空隙中可种植草类而得名。多用于城区各类停车场、生活小区及路边。其中草皮砖中生长的草类的叶、茎、根系能延缓径流速度,延长径流时间。
 
    无砂混凝土路面就是没有细集料的混凝土,粗集料被水泥素浆所包裹,由于没有细集料填充粗集料的孔隙,因而无砂混凝土具有相当大的孔隙率。为保证路面的透水性,无砂混凝土路面的水灰比应控制在0.35~0.45,孔隙率要求:>15%,同时在混凝土浇筑期间严格控制压实的程度。由于无砂混凝土路面的强度较低,常应用于载重小的轻型路面。在美国的弗罗里达州,无砂混凝土路面用来排除停车场、人行道和道路路肩的暴雨径流。
 
    通过人工铺设的各种形式的城市路面,蓄积的雨水要实现进一步利用,还需要设置合理的输排水系统和渗透设施。
 
    输排水设施
 
    近年来我国的城市水涝灾害频发,显示出污水与雨水合流排放的排水系统已经与大规模城市化发展不相适应,因而很多国家都积极利用城市雨水,新型的城市雨水排水系统见下图。
 
    为有效拦截路面径流中的污染物,“海绵雨水”开发研制了适用于城市道路雨水入水口的截污套件,能够有效拦截随雨水中粒径>2mm以上的颗粒状固体污垢,提高路面雨水的水质。在加拿大和美国的许多城市使用水质型雨水口,在雨水进入排水管道和径流控制设施之前,用来去除道路径流中的沉积物和油类。
    道路雨水蓄存
 
    雨水蓄存常用的形式有地表蓄水池和地下河道、地下水库等。蓄水设施还应包括沉沙池、拦污栅、进水口、出水口等附属设施。
 
    利用城市建设,景观水池可以设计为蓄存雨水的地表蓄水池。利用透水地面可以收集局部地域内的雨水径流。在透水路面下依次铺设砾石层、土工织物,下面以干净的碎石作为基底蓄水层,利用城市路面的地下空间来贮存雨水,构成地下河道或地下水库。通过雨水滞留,达到减少峰值流量与延缓汇流时间的目的,从而减少水涝灾害的发生。
 
    道路雨水利用
 
    1、直接利用
 
    城市路面集蓄的雨水经过自然净化和水质处理后,可用于城市清洁和人们生活所需的部分用水,例如:用于城市消防、厕所冲洗、城市绿化、草坪灌溉,成为城市中水的可靠水源。
 
    2、间接利用
 
    利用透水路面将城市的雨水直接拦蓄入渗或通过一定的渗漏过滤装置,回灌地下水,可补充地下水量兼有防洪作用。为增大雨水的入渗量,除采用透水性好的路面外,还可通过设置合理的渗透管沟,渗透井,渗透池等渗透设施,来提高雨水渗透效率。
 
    例如,在道路两旁或道路中央分隔带处,在地下埋设多孔材料制成的渗透管渠,管材四周填充粒径20~30mm透水性好的碎石或其他多孔材料,通过道路路拱横坡,雨水汇集于渗透管沟,再通过多孔管材向四周土壤层渗透。其主要功能是在满足管涵泄流基本需求的基础上,实现雨水下渗和侧渗,在雨水管涵满流时,向外透出水中气体。新型雨水管涵底部采用废弃碎石等辅料达到节省原材料和净化城市环境作用。
 
    在城市新开发区和新建小区内,可以采用渗透池的形式。通过开发区和生活小区的硬化路面收集雨水径流,经过排水设施排入渗透池,其既能提供较大的储水空间,又可设计为人造湿地,起到渗透,调节,净化,改善景观等功能。
 
    效益分析
 
    1、有利于城市生态环境建设,减少水土流失
 
    城市路面雨水可用于城市绿地灌溉、城市清洁等方面,因而会产生良好的环境效益;景观蓄水池可以形成城市新的水生态景观;雨水径流入渗利用,阻缓了地面沉降,可以使更多雨水渗入地下增加浅层土壤的含水量,从而调节城市气候,遏制城市热岛效应,抑制城市沙尘和扬沙天气的发生。
 
    干旱、半干旱地区由于地表土层薄,保水保肥能力差,降雨产生的径流引发城市水土流失。通过城市道路对地面雨水蓄积利用,不仅提高了地表抵抗水流冲刷能力,而且减少城市的水土流失,减少泥沙对河流淤积的影响,提高了河道的行洪能力。
 
    2、有利于城市防洪排涝,减轻市政排水的压力
 
    利用蓄水池和地下水库,贮存了大量雨水资源,不仅减少了城市排水所需雨水管道、雨水泵站等排水设施和资金的投入,而且有利于城市的防洪排涝,减轻了城市河道的行洪压力。
 
    3、有利于缓解城市水资源不足,控制非点源污染
 
    雨水利用减少了路面雨水径流直接排入河道的水量,减缓了径流中污染物的积累。雨水蓄集后再采取简单的水质处理措施,可以大大减少降雨径流产生的非点源污染,改善城市河道水质状况。此外,雨水入渗利用可以充分利用土壤的净化能力。
 
    结论
 
    利用城市路面收集雨水,使道路排水和雨水利用相结合,既保证了城市的防洪安全,又起到缓解路面积水和城市道路的水毁破坏,保证城市交通畅通的作用。同时,采取蓄排设施有效地利用城市化增多的雨水径流,使路面雨水资源化,还可以解决城市水资源短缺和污染问题,从而对城市化的发展起到积极的推动作用。
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