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海綿城市——如何解決城市內澇和雨水回用
發布時間：
2020-08-14 09:30
來源：
www.cshcy.com
隨著城市化的高速發展，我國土地利用情況發生了變化，很多城市逐漸被鋼筋混凝土建筑，大型基礎設施及各種不透水的場地、道路所覆蓋，有資源顯示，我國城市道路的覆蓋已經達到7％~15％，特大城市甚至超過20％，嚴重影響地表水下滲，再加上近年氣候反常，降水強度大大超出設計標準，導致城市暴雨峰值增加且提前，城市地表徑流量增大，給市政雨水管網造成了很大的壓力，一些地區及城市還時常遭受內澇現象。另一方面，雨水作為相對較清潔的水資源，在水污染嚴重及地下水過度開采、水資源供需矛盾日益加劇的背景下，越來越多的國家已經認識到其價值，并采取相應的背景下，越來越多的國家已經認識到其價值，并采取相應的技術措施，因地制宜地開展了雨水綜合利用的研究。
圖▲城市內澇
2014年10月，我國住房城鄉建設部發布了《海綿城市建設技術指南》該文件旨在構件開發雨水系統，實現城市對降雨的自然積存、自然滲透和自然凈化，并實現健康的水循環，進一步提升城市的生態環境。而住宅小區作為城市化進程的重要組成部分，不僅是增加不透水面積的重要環節，也是雨水控制的重要源頭之一， 本文主要探討雨水回用技術在住宅小區中的應用，顯然是十分必要的。
一、總體思路
1.1住區規劃及水量平衡
1）住區規劃。在住區規劃項目中運用海綿城市設計理念，視雨水資源為重要的影響因素，將建筑規劃方案、詳細設計和水資源的循環結合起來，這對于我國缺水池地區水資源的生態平衡具有重要意義。在住區規劃、建設中，從住區場地分析與評估、住區相關用地的控制、公共開放空間的選擇、道路布局、房屋布局及街景設計等方面提出海綿城市設計理念在住區規劃中的策略，并指導住區規劃建設中水源的合理利用，維持水生態平衡。
2）水量平衡。水的運動有連續性，在數量上保持著收支平衡。水量平衡分析是對降雨量、蒸發量與可利用雨水量之間關系的計算，是水資源數量和質量計算機評價的依據。根據北京地區某小區的建筑規劃、降雨、蒸發量等基礎數據，對以景觀水體為核心的水量平衡進行了分析，為后續雨水收集、生態提岸、安全調蓄、喜歡利用等提供了條件。對成都某住宅小區規劃水景面積1000m2，綠地面積約為2100m2，道路及場地面積約為2400m2，從輸入項（屋面雨水的收集）和輸出項（水景的補水量、綠化和澆灑道路用水量以及車庫用水量）兩個方面入手，進行了水量平衡分析。
1.2雨水回用流程
雨水回用就是將雨水根據需求進行收集后，對收集的雨水進行處理，達標后再回用的系統，既節約自來水用量，又減少了雨水的排放，是實現綠色建筑很好的途徑。而住區雨水資源根據產生位置與受污染程度的不同又有屋面雨水與地面雨水、初期雨水與非初期雨水之分，因此，雨水的收集方式回用應根據需要來設計，雨水收集主要包括屋面雨水、廣場雨水、綠地雨水和污染較輕的路面雨水等雨水回用主要包括回灌地下水，沖廁、洗車、沖洗路面、景觀用水等。雨水回用方案如圖1所示。
二、主要技術與產品
圖▲雨博士透水磚
圖▲雨博士透水混凝土
2.1透水鋪裝
透水鋪裝是通過相應技術手段，增大鋪裝的透氣性與透水性，使雨水能夠迅速滲入地表，使地下水資源得到及時補充，有效緩解城市不透水硬化地面對城市生態造成的負面影響的材料。有效緩解城市不透水硬化地面對城市生態造成負面影響的材料。除透水鋪裝外，還有硅砂磚、集水管等設施構成的硅砂雨水收集利用系統，透水管道與透水井等，都能適用于建筑與小區、廣場、公園等區域的雨水收集利用。
鋪裝材料種類，隨鋪裝區域的地質條件、地下水水位，地下空間情況以及功能要求的變化而不同。我國《海綿城市建設先進適用技術與產品名錄》對透水路面磚（板）、透水型多功能混凝土植草磚、透水水泥混凝土路面、透水瀝青混凝土路面的組成、適用范圍作了相應描述。如表1所示。
與不透水鋪裝相比，透水性鋪裝具有諸多功能方面的優點，具體表現在以下方面。
1）控制徑流總量。采用透水鋪裝，不僅可延緩地表徑流產生的時間，同時還能減小徑流總量。透水鋪裝結構層的孔隙率較大，一般情況的降雨，雨水首先滲入地面，直到結構層的空隙被雨水蓄滿，地面才會產生徑流。透水磚路面的實踐表明，由于透水鋪裝路面的滲透能力有限，地面徑流與暴雨重現期，降雨歷時存在一定的關系，暴雨重現期越小，降雨歷時越短，雨水下滲量越大，地面徑流系數越小，地表徑流量可得到明顯地控制。
2）控制徑流污染。由于透水鋪裝較大的孔隙率，它對下滲雨水具有一定的過濾吸附作用，從而對雨水徑流污染控制有較強的能力，降低了初期雨水污染程度。有實驗表明，透水鋪裝對SS、COD、TP和TN都有一定程度的去除能力。但是透水鋪裝控制徑流污染是因其孔隙率，而空隙很可能被顆粒物堵塞，透水瀝青路面實踐表明，運行2年后其透水排水能力降低了60％以上，4年基本喪失透水能力，所以對透水鋪裝的定期養護十分重要。《海綿城市建設先進適用技術與產品名錄》列出了透水瀝青路面綜合養護技術與裝備，以高壓水為介質，運用車載動力單元將高壓水噴射到路面，再通過氣穴發生裝置產生的水泡產生氣穴效應，壓出路面空隙中的堵塞物，再通過負壓抽取、回收污物和水，能使透水性瀝青混凝土路面的透水系數恢復60％。
3）生態效應。透水鋪裝具有的多孔結構形式，使其具有一定的生態效應，凈化即將下滲到土壤的地表水，使地下水補給在水量與水質方面都得到了保證，降低地表溫度，削弱城市熱島效應、熱干化現象-多孔結構吸收的熱幅射使水分蒸發，進入大氣增加空氣濕度，減少散布在空中的揚塵，而且可減低光滑硬質地面的定向反射造成的炫光現象，減少行車事故，透水鋪裝還具有吸納噪聲的功能，為創造和諧安靜的城市環境起到了作用。
2.2綠色屋面
屋面雨水一般采用有組織排水，收集較為集中，水質較好，不需要復雜的水處理就能達到雜用水標準而成為可利用的水資源，而作為園林綠化形式的綠色屋面，不僅非常節約城市空間，而且彌補了不透水建筑所占用的城市綠地面積，在城市綠化、建筑屋面中應用廣泛。對屋面雨水的種類、組成及適用范圍的介紹，詳見表2。
目前，對屋面雨水的應用研究有很多，主要是針對屋面雨水收集系統的特點與組成的研究，以及針對屋面雨水的水質和污染物的凈化處理方面的研究，也有對收集后的雨水如何利用方面的研究，以北大荒集團的某酒店屋頂花園為北京，從植物需水量、雨水可收集量、蓄水池容量以及雨水收集系統等角度進行了屋面雨水回收利用設計。但是，超過幾十米的建筑物或構筑物的屋頂處，由于風速大，水分極易蒸發，再加上種植土層薄，持水能力弱，使得屋頂花園的應用受到了一定的限制。
2.3蓄水池、景觀水池
蓄水池、景觀水池等人工水體是儲存經收集雨水的裝置，雨水經凈化處理后，回用于沖廁、洗車、沖洗路面以及綠化澆灌等。在保障水體水質的前提下最大限度地節約用水，合理利用雨水資源，減少運行成本，實現雨水資源化，同時兼顧景觀、防洪與生態，滿足綠色住宅小區對水資源、水景觀和水環境的整體要求。對以景觀水體為核心的水量平衡、雨水收集、生態提岸、安全調蓄、循環利用等問題進行了分析，提出了相應解決措施和對策，為住區雨水利用的設計方案提供了借鑒。
圖▲雨博士蓄水池
三、結語
雨水資源的利用是我國經濟發展的需求、社會發展需求、科技發展的需求以及可持續發展的需求，在不斷研究技術進步的同時，也存在一些亟待解決的問題。
1）針對我國降雨分布不均、誠實建設密度高、水資源匱乏等特點，雨水資源的合理利用需要與城市規劃、住區規劃、市政排水管網、已建雨水利用設施綜合分析，選擇合理的、符合我國國情的雨水利用方式。
2）相關技術、經濟生態評估體系需要進一步完善。評估體系是將城市雨水系統的設計量化，最終檢驗與評價設計效果的工具，因而開發程序精確、操作簡便的評估工具，可更加科學地輔助規劃方案制定、效果綜合評估和動態優化調整，同時也可為立法提供依據，是實現我國可持續發展城市雨水系統的必要途徑和迫切要求。
3）由于水資源的利用涉及多方面、多部門的利益關系，所以要將雨水資源的利用真正開展起來，我國的雨水管理機制還需進一步完善。一些發達國家對雨水排放方面已有較完備的法律規定，美國、德國等頒發了雨水排放許可及雨水排放收費的相關規定，日本政府頒發于1992年頒發了“第二代城市排水總體規劃”，要求新建、改建的大型公共建筑物必須設置雨水下滲設施，通過借鑒發達國家的先進理念，結合我國實際情況，制定出合理的雨水回用管管理機制，對我國水資源的利用是有重要影響的。
雨水回用
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