近年來,隨著城市化進程的加塊和城市空間區域的迅速蔓延擴張,城市建筑規模的不斷擴大,使得人工硬質表面所占比重不斷增加,一般中等城市硬質表面積的60%~75%,而綠化面積等僅占25%~40%,導致雨水在短時間內大量匯集,不但使城市雨水管網的負荷加重,而且造成了珍貴水資源的嚴重浪費。據統計,我國對城市雨水資源的利用率還不到10%。
一、城市雨污水現狀與存在問題分析
1、市政排水體制問題。
目前,很多城市在進行總體規劃設計時,在排水體制問題上一般均傾向于采用分流制,其目的是通過不同的管渠分別收集和輸送污水及雨水,以達到對可用水資源的再利用。用污水管和雨水管兩種管渠分別收集和輸送污水和雨水,然后流入各自不同的系統終端進行分質處理或處置,是較為理想的排水體制。
但是事實上,大多數地區的分流制排水系統存在雨污混流現象,造成污水處理廠平時收集不到足夠的污水量,雨季時又有大量雨水流入;雨水管道中集納的水體仍有污水排入,造成水環境污染,有的雨水管中水質污染嚴重,根本無法進行回收再利用,分流制的優越性無法體現。
2、錯接亂接現象普遍
這種現象在民用建筑內部裝修過程中,更為嚴重。比如把原有臨街住宅樓改成餐飲業或娛樂業,于是將陽臺改成廚房,甚至改成廁所,以致原設計的陽臺雨水落水管成為生活污水管,其出水直接流入雨水系統,致使原有排水系統被打亂。還有的工廠車間由于技術改造、產品結構調整等原因,導致車間設備重新布置,原有排水系統的功能相應改變:原污水管成為廢水管,將生產廢水收集入污水系統;原廢水管成為污水管,將生產污水收集入雨水系統。這是造成雨污混流的又一原因。
3、設計施工中的疏忽因素
有些新建或改造建筑,在設計施工中,對選用管材不甚講究,有的甚至用普通地漏代替雨水出口,導致過水能力差,易被垃圾堵塞。有的建筑在設計時,遇到天溝中有混凝土梁凸出時,預留過水管斷面過小,或標高不正確,暴雨時難順利排水,還有的小區雨水立管底部或室內雨水懸吊管長度超過15m時未設檢查口,不但影響垃圾清除,對雨水排放也極為不利。
二、生態城市排水設計與雨水的收集分析
城市雨水收集利用是一項涉及多學科的、復雜的系統工程,是根據雨水收集后的用途要求確定收集方式和處理方式的一項工程。許多國家都在為如何收集并循環利用雨水資源進行探索,這對我國的城市雨水系統設計、管理起到一定借鑒作用。
(一)城市雨水用途。城市雨水可用于補充地下水、綠化用水、景觀用水、城市雜用、居民雜用、工業用水,深度處理后還可作為飲用水。主要表現在以下幾個方面:1、雨水滲透能夠適當提高地下水位,補充地下水,對地下水超采城市來說具有更重要的意義;2、雨水利用減少了城市街道雨水徑流量,減輕城市排水的壓力,甚至一些區域不必鋪設雨水管道,同時有效降低雨污合流,減輕污水處理的壓力;3、雨水利用于工農業和生活,為城市提供新的供給水源,緩節水資源供需矛盾。
(二)城市雨水資源化利用模式
城市雨水資源化利用模式主要分直接和間接兩種。直接利用表現在雨水匯集、貯留等,屋頂、路面等均可不同程度收集雨水,收集的雨水可匯集到雨水貯留池中,對不同用途的雨水進行處理等級劃分和分別利用。雨水的間接利用表現為雨水滲透。雨水滲透可包括點源、線源和面源的滲透,人工滲透設施、人工湖等為點源入滲,河道、透水性道路等為線源入滲,減少城市硬鋪蓋、加大城市綠地草坪面積可增加面源入滲量。雨水滲透對改善城市水環境,恢復城市良性水循環具有根本性作用。
(三)城市雨水儲蓄設計
1、圓錐形蓄水池的布局設計
城市道路兩邊綠化用水需求量、園錐形蓄水池個數及蓄水量的設計,該地區年平均降雨量和根據城市道路兩邊的綠化苗木品種計算出的用水量為依據。城市草坪用水需求量、園錐形蓄水池個數及蓄水量的設計,該地區年平均降陰量和根據需言養草坪的面積、品種計算出的用水量為依據。
2、過濾式沉淀槽和洼溝設計
過濾式沉淀槽和洼溝是將原來不可滲透性地面做坡向植被化處理,將雨水轉移出諸如混凝土路而等不可滲透性地面區域。過濾式洼溝為狹長式的渠道,過濾式沉淀槽一般設置在坡地地區。實際上這兩種措施是自然界的排水方式的回歸,雨水流過長滿植物的坡面,減緩了大雨對地面的沖擊,通過植物的阻截,有效清楚有污染的固體雜質,將有機物留在土壤中;為植物提供養分。過濾式沉淀槽和洼溝管理上比較簡單。定期清除過剩的淤泥即可,基本不需要其他維護。
3、過濾式排水溝和滲透型地面設計
過濾式排水溝將雨水以擴散方式從不滲透型地面排除。滲透型地面直接將雨水排入地下,對地下水進行補給。在日本于20世紀80年代就推行了“雨水滲透計劃”,先后開發應用了透水性瀝青混凝土鋪裝和透水性水泥混凝土鋪裝。滲透性地面主要應用于公園廣場、停牢場、運動場及城市道路設計。
三、建議與措施
(一)、解決城市雨水問題的可持續發展對策
1、雨水直接利用
雨水利用系統一般包括雨水匯集區、輸水管系、截污裝置、儲存、凈化和配水等幾部分。因此在做城市建筑設計時,要根據不同建筑項目的不同用途,參照本地市政排水體制做相應的設計部署。在做綠化、沖洗道路、停車場、洗車、景觀用水等與之相關的行業在排水設計時,就可充分利用雨水管道的優勢作用加以利用。
2、雨水滲透
雨水滲透是既是一種間接的雨水利用技術,也是一種雨水徑流污染控制的有效方法之一。其目的包括減少徑流雨水量,補充涵養地下水資源,改善生態環境,防止地面沉降,減輕城區水澇危害和水體污染等。根據滲透方式不同可分為分散滲透技術和集中回灌技術兩大類。分散式滲透設施包括滲透井、滲透管(溝)、滲透池(坑)、滲透地面、低勢綠地等。分散式滲透設施易于實施,投資較少,可用于住宅區、道路兩側、停車場等場所。集中式滲透是指采用干式或濕式深井將雨水回灌地下,回灌容量大,但對地下水位、雨水水質有更高的要求,使用時應采取預處理措施凈化雨水,同時對地下水質和水位進行監測。
(二)對原有合流制和已形成雨污混流的分流制排水系統改造的意見
在已形成雨污混流的分流制的地區,應對當地現有排水系統混接情況進行調查分析,以便確定所設計項目的排水方式:
1、設計時要弄清,建筑內部排水系統的糞便污水和生活廢水是分流排出還是合流排出;
2、小區雨水系統是否與生活廢水合流,污水管和雨水管是否與市政的污水系統和雨水系統有混接現象;
3、充分考慮本地區年降雨量大小,雨季持續時間是否較長等因素。根據調查情況,管道整理工作如果從建筑內部或小區排水系統開始,改造難度較大,但改造后效果明顯。前幾年有的城市采用維持現有排水系統,只適當改造排水能力偏小的污水系統,拆除接入污水系統的雨水管接口(因一般雨水管接入污水系統的情況較少),并在原雨水系統出水口前增建污水截流設施,形成截留式的合流制排水系統,將截流的污水和原污水系統合流,集中至城市污水廠處理。經過幾年的運行,效果也比較明顯。
四、結束語
雨水問題是城市水環境和水資源的主要制約因素。城市雨水利用是解決城市水資源短缺、減少城市洪災的有效途徑。應將雨水利用與雨水徑流污染控制、城市防洪、生態環境的改善相結合,應堅持技術和非技術措施并重,因地制宜,擇優選用,兼顧經濟效益、環境效益和社會效益,標本兼治,促進城市水資源和水環境的可持續發展。
參考文獻
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