城市道路雨水径流综合利用研究——以南京市赛虹桥立交桥为例

◎ 蒋振欣 张琦 戴国俊

近年来，随着经济的快速发展，地下水过度开采、地面水资源污染以及不合理建设引起的雨水资源浪费，造成水资源短缺，已成为亟待解决的问题。据相关调查，我国近50%的城市面临水资源短缺问题。“海绵城市”建设理念的提出，为解决水资源短缺问题提供了新的思路。雨水是天然水资源，充分利用雨水资源、减少水资源浪费，是大势所趋。一般情况下，雨水的水质与所在区域的大气环境质量密切相关。雨水中污染物包含大气污染物以及流经相关区域携带的污染物，主要包括悬浮物、无机阴离子以及少部分有机物。初期雨水由于流经区域携带的污染物较多，其污染物浓度较高。雨水通过一系列处理后可用于城市绿化、冲厕、洗车、冷却水等领域。

国外从20世纪60年代即开始对雨水资源的收集、利用工作开展了相关研究。美国通过提高地面渗水能力从而利用雨水补充地下水，并对于雨水的直排作出严格的限制。日本在20世纪60、70年代陆续开展雨水回灌、修建雨水蓄积池等工作，并于1992年颁布了《第二代城市下水总体规划》对雨水的综合利用提出进一步要求。欧洲有关国家对于雨水的综合利用要求与美、日相近，且均制定了一系列严格的法律、政策，规定了雨水收集、利用的要求。相比国外发达国家，国内对于雨水的收集、利用等工作开展较晚。20世纪90年代在甘肃陕西等缺水地区开展了部分试验性研究工作。近年来，北京、上海、南京、哈尔滨等大中型城市结合城市特色，开展了相关的雨水综合利用工作。

在城市区域开展雨水的收集、处理以及利用，不仅有利于节约用水，而且对于缓解城市地下水位沉降、减少雨水污染、改善城市总体生态环境，提高海绵城市建设效果等，均具有积极的意义。

生态道路雨水收集综合利用系统

生态道路雨水收集利用系统是针对城市立交桥、人行道及车行道等路面开发出的一套工艺措施，将传统“点式”排水变成“线式”“面式”相结合的“立体”排水，形成“蓄、渗、排”相结合的有机系统。具体的工艺流程为：现有机动车道和非机动车道（1）路面上的雨水通过道路坡度汇靠至硅砂滤水弧形盖板（2）处，现有人行道（5）路面的雨水通过硅砂滤水砖（6）渗透至地下回补地下水，部分雨水通过地表径流汇集至硅砂滤水弧形盖板（2）处，部分雨水通过硅砂滤水砖沿（4）渗透至地下，其余雨水通过硅砂滤水弧形盖板（2）渗透至集水沟（3）中，实现点、线、面排水的科学结合，再由导水管（7）将集水沟（3）中雨水导入至地下隐形水库（8）中，当遇大暴雨地下隐形水库蓄满水时，多余雨水通过导水管进入硅砂滤水潜水井（10）中，渗透至地下回补地下水。为了减轻市政管网的压力可同时串联多个硅砂滤水渗水井（10），当遇到特大暴雨时，硅砂滤水渗水井多余雨水通过溢流可排入现有市政管网（11）中，实现点、线、面和空间立体排水的创新结合，实际工作中可根据道路、立交桥等不同雨水来源对系统进行简化或调整。

图1 生态道路雨水收集利用系统工艺流程示意图

立交桥雨水收集综合利用系统应用案例

项目地点位于南京市赛虹桥立交桥应天大街起始段，通过在立交桥下设置雨水收集综合利用系统，对立交桥桥面雨水径流进行收集处理，用于桥下绿化带灌溉，修正了一般情况下高架桥的桥面径流由于桥面的遮挡无法直接渗入绿化带而是通过直接收集后进入雨水管道，造成雨水资源的浪费的问题。

南京市赛虹桥立交桥下绿地被过街人行横道分成两块，每块面积为2900平方米，绿化浇灌用水定量取2.6L/(m2•d)，每块绿地的年用水量为2752T（2.6L/(m2•d)×2900 m2×365d=2752100L，约2752T）。按照“以用定储”的原则，以3 天计算，在每块绿地内各设一个雨水容积25 m3的雨水调蓄池（2.6L/(m2•d)×2900 m2×3d =22620L，即22.62m3）。用水泵加压将调蓄池出水输送给喷头进行绿化喷灌。根据高架桥雨水立管的位置，在绿化带内重新敷设HDPE 雨水管收集雨水到雨水调蓄池，初期雨水弃流和调蓄池溢流排入市政雨水管。

图2 项目所在地及现场图

此项目不占用地表空间，全部构筑单元均在地面以下，过滤、净化、储存、保鲜一体化、出水水质满足《生活杂用水水质标准》，可实现线、面排水有机结合，雨水原位减排、蓄渗式减排。

本项目总体工艺流程图如下：

图3 工程总体工艺流程图

砂基滤水渗水井

砂基滤水渗水井主要由透水滤水砖块砌成，并设有进水排泥通道和出水通道，雨水径流产生后首先流经滤水渗水井，通过硅砂的材料特性，雨水在井壁上通过充分的物理作用对雨水中的悬浮物、CODcr、BOD5 进行去除，部分雨水直接通过滤水渗水井排入地下回补地下水，部分雨水进入调蓄净化池储存。此外，滤水渗水井中的雨水沉淀泥浆，应经过冲洗后通过排泥泵接至市政污水管道。砂基滤水渗水井的进水端、出水端都预留了用于水质监测、设备检修等工作的入孔。

砂基滤水渗水井具有滤水、渗水、排水一体化，原位减排、蓄渗式减排，兼具市政检查井功能。

图4 砂基滤水渗水井工程实景图

调蓄净化池

调蓄净化池由多块六边形蜂巢状的透水滤水砌体与透气防渗砂构成，并设有进水井、通气孔、过水通道、出水检查井以及市政雨水管道接口，并且设有绿化回用水泵，外接水管至立交桥下绿化带，以实现雨水回用绿化灌溉。调蓄净化池池内可形成缺氧和富氧的复合环境，对雨水中的悬浮物、CODcr、BOD5以及氨氮等污染物质进一步削减。同样，调蓄净化池进水端、出水端都预留了用于水质监测、设备检修等工作的入孔。

蓄水池作为雨水径流收集利用的重要组成部分，充分利用了其调蓄的功能，降雨结束收集后，及时对调蓄池水位进行检测，结合水位以及天气状况，回用蓄水池水进行浇灌，当遇到连续暴雨气时，多余的水将通过蓄水池中溢流口把雨水排入市政雨水管网。

图5 调蓄净化池示意图及实景图

对本项目采用的雨水收集—利用系统中的雨水原水、滤水渗水井以及调蓄净化池中的雨水的主要污染指标进行监测可以看出，系统对于雨水的悬浮物、CODcr、BOD5以及氨氮均具有较好的去除效果。

表1 雨水径流收集综合利用系统水质监测

生态道路雨水收集综合利用系统相比于其他传统的雨水利用工艺具有以下优点：

表2 雨水径流收集综合利用系统工艺优点

经济社会效益分析

生态道路雨水收集综合利用系统相比于常规雨水利用系统在施工、运行、维护以及成本等方面具有不同程度的优势，且具有较高的经济社会效益。

回水用途广，可满足绿化浇灌、道路清洗等水质要求，节约用水，缓解城市水资源短缺压力；

减轻市政排水管网的压力；

降低绿化灌溉、道路清洗养护成本；

源头补充地下水；

渗水滤水同时具有保水功能，缓解城市热岛效应；

雨水经过多重过滤与沉化补充水系，保证水系水质；

调蓄池净化池配合喷、滴灌，雨水易及时被土壤完全吸收，减少高架桥雨水收集立管冲刷绿地和水车浇灌模式造成的路面污染；

工艺材料来源为沙漠中的风积砂，来源广泛，变废为宝，对于建设节能减排社会意义重大。