水利工程論文-淺議城市雨水滲透.doc

水利工程論文-淺議城市雨水滲透提要:隨著城市的發(fā)展，不透水地面面積不斷增加，雨水徑流量也相應(yīng)增加。雨水是寶貴水資源，應(yīng)通過滲透等方式充分利用雨水以涵養(yǎng)地下水、調(diào)節(jié)城市生態(tài)環(huán)境后，再使用雨水管系將剩余徑流安全、合理地排除。對(duì)各種雨水滲透設(shè)施及其選址、堵塞、污染控制等問題作了簡略論述。引言目前城市排水體制主要為合流制(截流制)和分流制。從環(huán)境保護(hù)、污水處理廠運(yùn)行、管道養(yǎng)護(hù)等多方面考慮，分流制較合流制優(yōu)越，因此目前新建小區(qū)多采用分流制，即污水和雨水分別由污水管道和雨水管道收集和輸送，污水進(jìn)入城市污水處理廠，雨水直接排入水體。雨水管道設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想是：及時(shí)、迅速地排除降雨形成的地面徑流。在確定雨水設(shè)計(jì)流量時(shí)沒有考慮對(duì)雨水徑流量的利用和壓縮。圖1北京市建筑占地面積變化曲線近年來我國城市建設(shè)飛速發(fā)展，大量建筑物和道路等的建設(shè)使城市不透水地面面積快速增長。圖1反映了北京市建筑占地面積年際變化情況。從1996年開始，北京市建筑占地面積增長速度明顯高于往年，幾乎呈直線上升態(tài)。預(yù)計(jì)到2010年，北京市建筑占地面積將達(dá)300km2左右，其中還未包括道路等所占面積。屋面、混凝土和瀝青路面等不透水表面的徑流系數(shù)一般取0.9，也就是說其降雨量的90%將形成徑流。因此，隨著城市發(fā)展，雨水徑流量將大大增加，如果不采取措施而單純考慮將雨水徑流快速排出，所需雨水管道、雨水泵站等設(shè)施的容量、輸送能力必將隨之增大，這對(duì)于城市建設(shè)是一個(gè)沉重的包袱。此外，由于環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)，人們認(rèn)識(shí)到城區(qū)雨水的快速排出增加了接納水體洪澇危害、河岸侵蝕和污染物的沖擊負(fù)荷，還造成合流制系統(tǒng)中污水處理廠運(yùn)行的困難及一部分雨污混流外溢而污染水體，因此對(duì)于傳統(tǒng)雨水排除的指導(dǎo)思想從另一方面提出了質(zhì)疑。1利用雨水涵養(yǎng)地下水-雨水滲透我國許多城市水資源缺乏，以北京市為例，它是世界上100個(gè)嚴(yán)重缺水的城市之一，人均水資源占有量為300m31000m3。1999年是建國以來最干旱的一年，北京市降雨量為389mm，為平均年降雨量的59%，自然形成的水資源僅為18.2億m3。而北京市用水量為40億m3，其中70%來自地下水。過度開采使北京市地下水儲(chǔ)存量在1999年一年中減少了近15億m3，地下水位下降了23m2000km2的漏斗區(qū)。地下水位的下降又導(dǎo)致地面下沉，自1966年以來，北京市地面以每年1020mm的速度下沉。因此，一方面是使用龐大的雨水排放系統(tǒng)將日益增長的雨水徑流排出城市，另一方面卻是城市地下水補(bǔ)給的嚴(yán)重不足。如在雨水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)、用地規(guī)劃和地面覆蓋上考慮雨水滲透，合理、充分地利用雨水涵養(yǎng)地下水源，那么既能緩和城市水資源危機(jī)，又能增加土壤中的含水量、調(diào)節(jié)氣候，從而改善城市的生態(tài)環(huán)境，還能減少所需雨水管系容量，即減少雨水管系的投資和運(yùn)行費(fèi)用，并減輕城區(qū)水澇危害和水體污染。從60年代起，發(fā)達(dá)國家就努力開發(fā)各種雨水滲透裝置，并制訂了一系列規(guī)章制度。如目前德國在新建小區(qū)(無論是工業(yè)、商業(yè)、居民區(qū))之前，均要設(shè)計(jì)雨洪利用(集雨)項(xiàng)目，若無雨洪利用措施，政府將征收雨洪排放設(shè)施費(fèi)和雨洪排放費(fèi)。實(shí)際上雨水滲透早在我國一些古城的建筑中已有所體現(xiàn)，利用滲坑、滲井、滲溝使雨水就地下滲。80年代末曾對(duì)一些地區(qū)作過調(diào)查，如杭州老城區(qū)在庭院中設(shè)天井溝和矩形滲坑；蘇州老城區(qū)及附近一帶鄉(xiāng)鎮(zhèn)的住宅用天井貯蓄雨水；濰坊老城區(qū)街道的雨水流入坑洼地及池塘(俗稱灣子，有的灣子平時(shí)是干涸的)；曲2雨水滲透設(shè)施2.1滲透地面除了綠化面積外，人工滲透地面主要分為兩類，一類是多孔瀝青及多孔混凝土地面，另一類是草皮磚。它們可用于停車場、交通較少的道路及人行道，特別適用于居民小區(qū)。2.1.1多孔瀝青及混凝土地面典型的多孔瀝青地面構(gòu)造見圖2。表面瀝青層避免使用細(xì)小骨料，瀝青重量比為5.5%6.0%，空隙率為12%16%，厚67cm。瀝青層下設(shè)兩層碎石，上層碎石粒徑1.3cm，厚5cm，下層碎石粒徑2.55cm，空隙率為38%40%，其厚度視多孔混凝土地面構(gòu)造與多孔瀝青地面類似，只是將表層改換為無砂混凝土，其厚度約為12.5cm，空隙率15%25%。多孔瀝青及多孔混凝土地面自1973年在美國使用以來，得到EPA的支持，至今已廣泛應(yīng)用于發(fā)達(dá)國家，但在國內(nèi)還鮮見報(bào)道。2.1.2草皮磚草皮磚是帶有各種形狀空隙的混凝土塊，開孔率可達(dá)20%30%，因在空隙中可種植草類而得名。它最早于1961年用于德國，至今在國內(nèi)外均已被廣泛使用。特別多用于城區(qū)各類停車場、生活小區(qū)及道路邊。它除了有滲透雨水的作用，還有美化環(huán)境的效果，國內(nèi)建材市場上有成品出售，便于采用及推廣。草皮磚地面因有草類植物生長，與多孔瀝青及混凝土地面相比，能更有效地凈化雨水徑流及調(diào)節(jié)大氣溫度和濕度。試驗(yàn)證明它對(duì)于重金屬如鉛、鋅、鉻等有一定去除效果。植物的葉、莖、根系能延緩徑流速度，延長徑流時(shí)間。草皮磚地面的徑流系數(shù)為0.050.35，取決于其基礎(chǔ)碎石層的蓄水性能、地面坡度等因素。國外資料介紹：滲透地面成本比傳統(tǒng)不透水地面高出10%左右，但綜合考慮因徑流量減少、地面集流時(shí)間延長而導(dǎo)致雨水管道長度縮短及管徑減小，雨水系統(tǒng)的總投資可減少12%38%以北京建工學(xué)院為例，校園面積約12hm2，因院內(nèi)建筑物分布密集，按5%的面積可改為滲透地面計(jì)算，改造后院內(nèi)雨水管系投資可減少6%，這還未計(jì)入因進(jìn)入市政雨水管道徑流量減少對(duì)下流管系的有利影響。2.2滲透池2.2.1地面滲透池當(dāng)土地可得且土壤滲透性能良好時(shí)，可采用地面滲透池。池可大可小，也可幾個(gè)小池綜合使用，視地形條件而定。地面滲透池有的是季節(jié)性充水，如一個(gè)月中幾次充水、一年中幾次充水或春季充水秋季干涸，水位變化很大。有的地面滲透池則是一年四季均有水。在地面滲透池中宜種植植物。季節(jié)性池所種植植物應(yīng)既能抗?jié)秤帜芸购?，并視池中水位變化而定。常年存?