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城市雨水管理与利用技术

作者:深圳市海绵雨水利用科技有限公司来源:www.spongerain.com 浏览次数: 日期:2019年5月6日 15:26
中国是一个水资源严重紧缺的国家,北方为水源性缺水,南方为水质性缺水。如果城市普遍建立雨水收集利用系统,既可大量节约自来水,又能减轻洪涝险情。
 
1、城市雨水利用的意义
 
“雨水利用”从狭义上说,就是收集、贮存并利用雨水,从广义上讲,则应包括雨水的渗透、回灌、补充地下及地面水源,维持并改善地区与城市水循环系统。因此,城市雨水利用的意义可言归纳为以下几个方面。
 
1.1治水
 
主要指减缓或抑制城区雨水径流,提高已有管系的“安全系数”,减少都市型洪涝,减少合流管系雨季的溢流污水,减轻污水处理厂负荷,改善水体环境,减小排水管中途泵站提升容量等。
 
1.2节水
 
利用雨水作中水或中水补充水,也可用作都市防火、非常时期的补充水源,节约城市水资源。国外也有不少这样的实例。比如,集水面积在1.6万~3.5m²,贮水槽容积为1000~2800m³,经砂滤和消毒后用于冲洗厕所和绿化。每个系统年利用雨水量在3万吨以上。
 
1.3涵养水资源
 
通过各种设施截留雨水,保持河川、湖泊水量,补充地表水资源,缓解缺水矛盾。增加雨水渗透,补充、涵养地下水源,缓解地面沉降,防止沿海城市的海水入侵。这对于我国许多以 地下水为主要水源的缺水城市及广州、青岛等沿海城市均有特殊的重要意义。
 
2、雨水利用技术
 
建筑的雨水利用技术可分为雨水直接利用、间接利用和综合利用。雨水直接利用指的是雨水收集技术,主要有屋面雨水收集利用系统、屋面花园雨水收集利用系统,雨水间接利用技术指雨水渗透技术,主要有渗透地面、渗透管沟、渗透池、渗水盆地等,雨水综合利用指通过人工净化和自然净化的结合,雨水集蓄利用、渗透与园艺水景观等相结合的综合性设计。
 
2.1雨水直接利用技术
 
雨水直接利用的用途一般首先考虑绿化、冲洗道路、停车场、洗车、景观用水、建筑工地用水等杂用水,有条件时还可作用洗衣、循环冷却、冲厕和消防等补充用水。
 
2.1.1屋面雨水收集利用系统
 
雨水集蓄利用系统可以设置为单体建筑物的分散式系统,也可在建筑群或小区中集中设置。系统由集雨区(通常是屋顶)、输水系统、截污净化系统(如过滤)、储存系统(地下水池或水箱)以及配水系统等几部分组成。有时还设有渗透设施,并与贮水池溢流管相连,当集雨量较多或降雨频繁时,部分雨水可以进行渗透。下图是德国城市家庭典型雨水集蓄利用系统示意。
为了消除人们对雨水水质的担心和顾虑,还采用了一些革新技术。如采用可渗透的中隔墙将地下贮水池分成两个小室,可以起到有效的过滤作用。雨水集蓄利用技术在德国的推广得到了公众的大力支持。尤其是一些私人公司起到了非常积极的作用。他们开发出许多成套设备和产品。
 
2.1.2屋面花园雨水收集利用系统
 
屋面花园是指在各种建筑物的屋顶上进行绿化、种植花草的统称,可用于平屋和坡屋顶。屋面花园各构造层次自上而下一般可分为:植被层、基质层、隔离过滤层、排(蓄)水层、隔根层、分离滑动层等。植被层是屋面花园的关键,植物和土壤的选择是植被层的关键。屋面花园有很多优点:夏天防晒,改善屋顶隔热性能,冬天保温,种植层的覆盖可延长防水层寿命,降低屋面雨水径流系数,可增加对雨水的利用量,可以作为休闲放松之地。为了确保屋顶花园不漏水和屋顶下水道通畅,可以考虑在屋顶花园的种植区和水体(水池、喷泉等)中再增加一道防水和排水措施。
 
2.2雨水间接利用技术
 
2.2.1渗透地面
 
渗透地面分为天然渗透地面和人工渗透地面两种。天然渗透以免以绿地为主,人工渗透地面是人为铺装透水性地面,如多孔嵌草砖、碎石地面、多孔混凝土或多孔沥青路面等。其目的是使水渗透接近水源来保持和恢复自然循环。绿地是天然渗水地面,为了增加渗透量,在绿地中做浅沟可以达到降雨时临时贮水的目的,但要避免溢流,避免绿地过渡积水而破坏植被。低于周围地面适当深度,能够接受周边地面雨水径流的绿地称为下凹绿地。下凹式绿地是一种生态型的雨水渗透设施,具有投资少、渗蓄效果明显,截留净化径流雨水、不易堵塞等优点。研究表明,绿地低于周围路面0.1m~0.2m,其入渗量是绿地高于或平于路面时的3~4倍。人工渗透地面的优点是:利用表层土壤对雨水的净化能力,对雨水的预处理要求相对较低,技术简单,便于管理,建筑物周围或小区内的道路、停车场、人行道等都可以充分利用。缺点是:渗透能力受土质限制,需要较大的透水面积,对雨水径流量调蓄能力差。
 
2.2.2渗透管沟
 
渗透管沟是传统雨水管的良好替代装置,它是由无砂混凝土或穿孔管等透水材料制成,设于地下,周围填充砾石。渗透管沟站地面积小,投资少,调蓄能力强,但是一旦发生堵塞或渗透能力下降时,难以清洗恢复,对水质有要求,不能含有过多的固体悬浮物,需要进行预处理。因此,其适用于一些地下水位不高,雨水水质较好的地区。
 
2.2.3渗水池
 
渗水池是将集中径流转移到有植被的池子中,而不构筑排水沟或管道。渗水池的渗透面积大,具有较大的渗水和储水容量,净化能力强,对水质预处理要求低,管理方便,具有渗透、调节、净化、改善景观等多种功能。这种渗透技术代表了与自然的相互作用,基本不需要维护。但其通常需占用大面积土地,设计管理不当会造成水质恶化,渗透能力下降等负面影响。渗水池在绿色住宅小区中改善生态环境、提供水景、节水、水资源高效利用的效果十分显著。
 
2.2.4渗水盆地
 
渗水盆地与渗水池的功能基本相同,水唯一的出路的是渗入土壤。渗透可以使雨水通过土壤滤掉污染物,因此是对径流最理想的管理和保护。修建渗水盆地时,应注意以下问题;
(1)按照敞开系统或封闭系统设计渗水盆地。有些渗水盆地敞开且长有植被,起到了维护多孔土壤结构的作用。
(2)靠近径流源设置渗水盆地最为经济有效
(3)应避免使盆地靠近建筑的基础,也应避免建在陡峭不稳的坡地。
 
2.3雨水综合利用技术
 
城市雨水综合利用系统的减少涉及面很广,影响因素众多,是一个较复杂的决策过程。雨水综合利用技术是为了实现建筑、园林、景观和水系的协调统一,实现经济效益和环境效益的统一。
 
结语
 
雨水利用的巨大价值是毋庸置疑的。雨水水质明显优于城市排水,经简单处理可用于绿化、冲洗道路、停车场、洗车、景观用水等杂用水,投资少见效快,同时可达到消减城市暴雨径流量和污染物排放量、优化小区水系统、减少水涝和改善环境等效果。但是我国城市雨水利用起步较晚,我们应该在充分借鉴发达国家的经验基础上,结合我国国情研发适用于我国的雨水利用的技术。

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