城市雨水资源化措施浅谈
2014-06-30张静李艳艳
张静 李艳艳
摘 要:随着城市水资源的短缺,雨水利用越来越重要,简单介绍了国内外城市雨水综合利用的实践和经验,提出我国雨水利用现状的不足,应增强管理综合各方面因素,合理利用雨水。
关键词:城市;雨水资源化;综合利用
1 现 状
我国是世界上淡水资源极为紧缺的国家之一,人均淡水资源占有量远小于世界人均水平的1/4。雨水是淡水资源的总来源,我国的雨水量相对来说较为丰富,但雨季时,雨水未加以利用就直接排放流失;同时,随着城市的道路、房屋等不透水面积不断增加,城市降水入渗量大大减少,雨洪峰值增大,城市内涝问题严重,造成各种损失。
2 雨水资源化
雨水利用不仅是指对雨水的收集、调蓄和净化后的直接利用,还包括利用各种渗透设施促进雨水下渗,补充地下水资源,减缓城市洪涝,控制暴雨径流污染,改善城市生态环境等[1~2]。雨水利用自古有之,但随着近代工业化,当人们可以广泛利用电力和机械化随意获取地下和地表水资源时,雨水利用便被人们渐渐淡忘。随着水资源短缺的越来越严重,近20年来,雨水资源化技术再次得到国内外的重视。
2.1 国外雨水资源化进展
德国是雨水资源化技术应用最成熟的国家之一,其第三代雨水利用技术从屋面雨水的收集、截污、调蓄、过滤、渗透、提升、回用到控制都有一系列的定型产品和组装式成套设备,可以达到技术的标准化和设备的产业化[2]。德国的雨水利用有很多成功的实例,如柏林Potsdamer广场的Daimlerchrysler区域的水体工程,雨水通过绿色屋顶,收集在调蓄池中,可作为冲厕用水和浇灌绿地用水;雨水可以通过景观池中的水生植物和微生物等得到进一步的进化,从而使其水系统就达到一种良性循环。
美国自20世纪70年代开始研究雨水利用技术,其后来发展出的第二代最佳管理措施(Best Management Practice,BMP)是一系列高效、经济并注重生态效果的径流源控制措施。与工程技术手段相比,BMP更倾向于采用植被缓冲带、植物浅沟、湿地等措施,来关注与绿地、水体等自然条件和景观相结合的生态设计,以获得环境、生态、景观等多重效益[3]。在美国雨水利用研究主要是为了提高雨水的入渗量,如设计屋面蓄水系统以截留和储存相对洁净的屋面雨水,建立由入渗池、绿地、透水地面等相结合的地表水、地下水回灌系统等措施。例如,位于加州的弗雷斯诺市通过“Lcaky Areas”地下水回灌系统,在20世纪70年代这十年中,回灌地下水总量达到1.388×108m3,每年的回灌量相当于该市年用水量的1/5,大大补充了该市的区域地下水。
日本是亚洲最为重视雨水利用的国家之一,很多城市建筑都设有雨水利用系统,收集屋面雨水,作为冲厕用水、景观用水和绿化用水,改善居住区和公园等地的水生环境;同时在公园、绿地、运动场和道路上设置雨水渗透设施,以补充地下水。由于土地的紧缺,日本十分提倡雨水的多功能调蓄利用。在地下建设蓄洪池和调节池,储存收集的雨水,将调节雨水洪峰流量、雨水净化利用和城市公共场所的景观生态等多重功能相结合。
2.2 国内雨水资源化进展
我国有着悠久的雨水利用历史,但是那只是一些缺水地区的小型、局部贮存和应用,现代意义上的雨水利用技术应用较晚。在我国原有的雨水系统主要是快排系统,任其排放,不重视对雨水的汇集利用,随着缺水问题日益严重和城市内涝、地下水位的不断降低等一系列问题,越来越多的城市开始重视雨水资源化,并相继开展了研究和应用。
北京的缺水问题相对较为突出,相应的其雨水资源化研究和应用发展较为迅速,目前已建成许多不同类型的雨水资源化项目。例如香山公园的雨洪利用项目和北京奥运场馆雨水回收利用项目等。北京奥运场馆的雨水利用率可达80%,其中有15个场馆设计使用雨洪利用系统。如国家体育场内部钢结构中设置特制的雨水斗,每年可收集5.8×104m3雨水量;国家游泳中心的屋面雨水收集系统通过初期弃流、调蓄、消毒等一系列过程,收集处理利用雨水,将之作为卫生间冲洗用水和室外的灌溉用水、景观补水。此外,奥运公园的道路和广场采用了透水性铺装,停车场采用新型透水植草砖,雨水即可由此入渗到地下。
上海雨水量较大,但降雨分布全年不均。上海的屋面雨水径流水质较好,因此不经处理或是稍加处理即可作为绿地用水和景观补水等杂用水。新建的生态小区和绿色建筑中都设计了屋面雨水利用系统,世博会的许多场馆也采用了屋面雨水利用系统。虽然上海的地下水水位偏高,绿地雨水渗透效果不如北方显著,但是通过改良绿地土壤、改进绿地结构,采用透水材料铺装人行道、广场等地,尽量增加透水地面,也可有效的增加雨水自然渗透,减少雨水径流外排量。如上海世博园区,示范采用了具有排水性的全生態透水沥青路面,广场、停车场等地铺装了具有较好渗水性能的面层,促进雨水的下渗,有效的降低了园区雨水径流。
3 存在不足及展望
对于现代雨水资源化技术和管理来说,国内外已经有了许多运行良好的方式和案例,但是由于各个地方的情况不同,我国的现代城市雨水利用理论、技术和管理措施还不是很成熟,在某些条件下,雨水利用的经济效益并不明显。目前许多建筑和小区建设雨水利用工程仅仅是为了满足绿色建筑和生态小区技术规定的评价标准,因此根据各地的实际情况,确定合理的雨水综合利用方式和设定合适的雨水调蓄池,如何达到雨水利用的经济最优,需要进一步深入研究。同时应加强宣传,真正重视城市雨水利用,把城市雨水资源化作为切实缓解城市水资源短缺的解决方法。
参考文献
[1] Ken. J. Gregory. Urban adjustments in a management context: an Australian example [J]. Journal of Hydrology,2002,29(5):620~633.
[2]车武,李俊奇.城市雨水利用技术与管理[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.
[3]Erik Ristenpart. Planning of stormwater management with a new model for drainage best management practices [J]. Water Sci Technol,1999,39(9):253~260.
[4] Phil Jones,Neil Macdonald. Making space for unruly water: Sustainable drainage systems and the disciplining of surface runov [J]. Geoforum,2007,38(2):534~544.
作者简介:张静(1986-),女,汉族,山东济南人,硕士研究生,助理工程师,研究方向为给排水相关设计。