时间:2023-05-29 17:46:59
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇雨水利用,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
绪论:水是生命之源,是人类赖以生存的基本条件,是社会经济发展的命脉。由于水资源在时空分配上的不均匀,加之人类对水资源的不合理开发利用和严重浪费,以及社会发展工业化程度的提高对水源污染的加重,使得用水矛盾越来越突出。雨水是地球上一切可更新水资源的源泉,雨水资源开发、收集、利用对解决目前水资源短缺问题具有战略意义。
一、 城市雨水利用的重要意义
雨水对于当今缺水的城市来说简直是一种“天赐”之宝。城市雨水利用具有良好的发展前景,它用作为公益事业,不仅具有环境生态效益和社会效益,还有潜在的直接或间接经济效益。现代城市雨水利用是一种新型的多目标综合性技术,可实现节水、水资源涵养与保护、控制城市水土流失和水涝、减轻城市排水和处理系统的负荷、减少水污染和改善城市生态环境等目标,其技术应用有着广泛而深远的意义。城市雨水利用主要表现在以下几个方面:
1、雨水的集蓄利用:雨水的集蓄利用,可以缓解目前城市水资源紧缺的局面,是一种开源节流的有效途径。
2、雨水的间接利用:将雨水下渗回灌地下,补充涵养地下水资源,改善生态环境,缓解地面沉降,减少水涝等。
3、雨水综合利用:利用城市河湖和各种人工与自然水体、沼泽、湿地调蓄、净化和利用城市径流雨水,减少水涝,改善水循环系统和城市生态环境。
4、对于城市合流制排水管道,会减轻污水处理厂的负荷和减少污水溢流而造成的环境污染;对于分流制排水管道,会减轻市政雨水管网的压力,减轻雨水对河流水体的污染,同时,也会减轻下游的洪涝灾害。
5、节省巨额市政投资和居民用水开支。
6、雨水开发和利用具有良好的产业前景,能形成新的经济增长点。
现代城市雨水利用是一种新型的多目标综合性技术,可实现目标有节水、水资源涵养与保护、控制城市水土流失和水涝、减少水污染和改善城市生态环境等。目前应用范围有:分散住宅的雨水集蓄利用中水系统;建筑群或小区集中式雨水集蓄利用中水系统;分散式雨水渗透系统;集中式雨水渗透系统;屋顶绿化雨水利用系统;生态小区雨水综合利用系统等。
二、国外城市雨水利用
在地球上现有的淡水资源显得越来越短缺的今天,全人类都已经把目光瞄准了雨水这巨大的财富,并且采取了许多实际行动。
缺水地区的人们珍惜雨水,许多丰水的国家和城市,同样重视对雨水的拦蓄和利用。芝加哥市兴建了覆盖城市一半地区的雨水利用――地下蓄水系统,冲洗马路和清洗车辆的用水,已基本由回收的雨水来承担。在丹麦,许多地区的含水层一度被过度开采。为此,丹麦从上世纪80年代开始全面推行从屋顶收集雨水,将之泵进贮水池进行储存,过滤后用于冲洗厕所和洗涤衣服。
德国利用公共雨水管收集雨水,采用简单的处理后,达到杂用水水质标准,便可用于街区公寓的厕所冲洗和庭院浇洒。另外还制定了一系列有关雨水利用的法律法规。
三、城市雨水利用规划
随着城市化进程的加快,城市水问题日益突出,在我国北方地区水资源的缺乏较为严重,南水北调工程的实施就充分说明了这一点。缺水城市,地下水往往严重超采,地下水每年都在速度地下降。然而,每当汛期下暴雨的时候,市区许多街道都会形成积水,行人无法通行,汽车也经常陷入其中。解决以上问题,作为决策者和设计者,应结合本地区实际情况充分考虑城市雨水利用规划为上策,原因如下:
1、城市雨水利用前存在的问题
(1)城区不透水面积加大。随着城市基本建设的加快和城市规模的扩大,城区的可渗水面积不断缩小,地表径流量加大从而加剧了排水管道的负担。
(2)地下管网系统尚不完善。大部分雨水的设计体系仍是“疏导”的模式,部分排水管网已经老化,容易堵塞。
(3)雨水利用初期。处于初期发展阶段,还没有将雨水作为一种资源加以利用,也缺乏系统的雨水利用规划和雨水利用工程,雨水的利用率还特别低。
2、城市雨水利用规划
城市雨水利用不仅可以解决城市的水资源短缺问题,也为水资源长期可持续发展提供了一个有效途径,对保持城市良好的水生态环境具有重要意义,同时,雨水利用的资源化也减轻了城市排水和防洪的压力,从而减少了相应的工程投资。在雨水利用规划宜采取以下措施:
(1)结合城市土地利用规划,利用城市中的洼地、河湖水系或开挖人工河、水塘来存贮一定的雨水,作为城市环境用水,市政绿化,可有效地缓解了用水压力,节省了用水开支,同时还起到了节水作用。
利用城市公园中的湖面作为蓄水湖,存贮雨水,并利用现有河道增加景观。
(2)采取雨水渗透利用措施,如渗透井、渗透管、渗透池等,让雨水回灌地下,补充涵养地下水源。在新建居民小区、停车场、步行道、广场等场所采用渗水砖、渗水混凝土等材料,形成透水性地面,以入渗回补地下水。
(3)逐步推广屋顶绿化雨水利用系统。屋顶绿化起到削减径流量,减轻污染和城市热岛效应,调节建筑温度,美化城市环境的作用。
(4)在城市高程规划中,应有利于道路径流进入绿地,以充分利用自然净化能力,增加雨水入渗量,屋面径流也应引入花坛绿地。
现代城市雨水利用是一项涉及多学科的、复杂的系统工程,在选择雨水利用规划方案时,要特别注意国家、地域及现场各种条件的差异。即使在同一个城市,由于项目间各种因素和条件的不同,宜采用的方案也可能完全不同,切勿生搬硬套。
四、推动雨水利用的建议
为了实现城市水资源的可持续利用,使雨水利用资源化,促进城市雨水利用的快速有效的发展。我们要借鉴国内外雨水利用的成功范例,借鉴他们的经验,从开发资源、生态补偿与城市可持续发展的高度加以重视,给予政策法规的支持。因此,提出如下建议:
1、制定相应的雨水利用条例和法规,把雨水利用纳入城市整体规划。
2、强化管理并设立专项基金。
3、加强雨水利用的科研推广与产业一体化。
4、建立雨水入渗与合理高效的雨水集蓄系统。
结论:雨水利用已经越来越受到人们重视,作为设计者,对雨水利用规划应进行多方面考虑,这些更需领导的大力支持,总之,将雨水利用与雨水径流污染控制、城市防洪、生态环境的改善相结合,坚持技术和非技术措施并重,因地制宜,择优选用,标本兼治。我们要通过制定一系列有关雨水利用的法律、法规和不断地开发研制,建立完善的蓄水处理系统和地表回灌系统,通过一批示范工程,从点到面、从小到大逐步开发雨水资源化利用工程,争取用较短的时间带动整个领域的发展,扩大雨水资源化开发利用的深度与广度,形成规模化效应,实现城市雨水利用的标准化和产业化,使城市雨水利用技术逐步成熟起来,从而加快城市雨水利用的步伐。
参考文献:
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【关键词】蓄水模块;Ansys受力分析
1、概述
由于水资源日益紧缺,世界先进国家都非常重视雨水利用的研究和产品开发。传统的蓄水设施有土建蓄水池、蓄水井、不锈钢蓄水罐等。雨水利用蓄水模块是以聚丙烯注塑而成的结构板件拼装而成的箱子,一定数量这样的塑料模块组成的矩阵埋藏于地下形成一个贮水池,并在水池周围根据工程需要包裹防渗土工布或单向渗透土工布,可以作为贮水池或渗透调洪池两种不同功能的水池。贮水矩阵安装方便,承载力大,不滋生蚊虫及藻类,还可以拆除迁移。目前,该款产品广泛应用在快速建造雨水蓄水池、停车场的快速排水,蓄水等方面。
2、蓄水模块的结构设计
蓄水模块的设计一般是多块板件组合拼装式而成,为了尽量节约制造成本,尽可能使用相同的塑料板件减少开模费用。以下所分析的蓄水模块主要由8块PP塑料板件组成。包括4块A板、3块支撑B板和1块出水C板。支撑B板和出水C板四周有与板件做成一体的突出的圆柱销,用于与A板连接,组成一个连接紧密的牢固的箱子。A板四个角落具有圆弧缺口结构,通过专用的连接销用于模块之间的定位与连接。C板的同心圆加强筋结构,连接出水管时只需要剪到适当的直径即可。整个蓄水模块质量轻、连接紧密、承载力强,可以方便的组成一个矩阵式的地下贮水池。
3、蓄水模块整体强度分析
由于蓄水模块安装矩阵需要埋在深约0.3~0.8M的地下使用,上面是泥土,还可能是在停车场、公路下面使用。因此,必须对蓄水模块的整体结构强度进行分析和校核,以保证模块不受破坏。
由于雨水利用蓄水模块是拼装而成的,故在进行有限元分析时采用接触分析实体模型,即在板与板相连接或接触的地方采用接触单元进行模拟分析,为了更真实的模拟蓄水模块受均布压力的情况,拟在蓄水模块顶部端面建一压块。蓄水模块结构有限元网格模型采用10节点四面体实体solid187单元进行划分,在板与板相接触的地方采用三维conta174(接触面)和targe170(目标面)接触单元,所划分的总的实体单元数为197907个,总的节点数为423900个,总的接触单元数为101231个,在受力分析时,在压板上端面施加一均布面力F=38849牛,底部端面采用固定约束,并考虑重力加速度 的影响。
本结构采用ansys有限元软件进行计算分析,分析类型设定为静力分析,蓄水模块材料为PP类的EPS30R,其密度为 ,拉伸强度为26MPa,泊松比为0.39,弹性模量为1378Mpa,经计算分析后所得到的蓄水模块结构强度等效应力云图。从图2可以看出,当在蓄水模块顶部端面加载均布力F=38849牛时,蓄水模块拼装结构中强度最大等效应力为26.0Mpa,出现在出水C板边缘没有筋板处。从整体云图来看,除了该处为应力集中外,整体结构的等效应力约为18.7Mpa,又由于EPS30R材料的拉伸强度为26Mpa,得出该结构的安全系数为n=26Mpa/18.7Mpa=1.39,也就是说在安全系数为1.39的情况下该结构可以承受的最大载重38849/9.8=3.964吨,每平方米的承载量约为 16.5吨每平方米。
4、结论
经有限元分析得出蓄水模块在安全系数为1.39的情况下整体最大能承受的载重约为3.964吨,每平方米的承载量约为16.5吨/ 。在该蓄水模块的强度设计中Ansys软件起到了很好的校核作用,保证了蓄水模块结构可靠和承载能力。若要进一步提高蓄水模块整体的强度,可以采用加20%或30%玻纤的PP材料,这样整体的抗压强度就会得到相应的提高。同时,可以在保证整体蓄水率的前提下,增加板件筋的数量和厚度,进一步优化整体的抗压抗变形能力。
参考文献
关键词:雨水利用,水资源,新农村建设
新农村政策实施以来,农村水资源调配模式得以优化升级,一定程度上缓减了农村水资源供需矛盾,但受各方面条件限制,我国雨水利用仍存在资金不足、技术单一、利用率低等问题。在新农村建设中,地面硬化程度加深,使地表径流量增加,加速了径流汇集,极易引发洪涝灾害。目前,在部分农村,农业、生活用水得不到保障,尤其是生活用水的水质不达标,直接影响农村居民的生命健康[1]。此外,雨水冲刷还会引发农业面源污染、生态破坏等问题。因此,结合新农村建设实际需求,对农村现有技术进行效益分析和方案优化,提高雨水利用效率,是推动新农村建设、解决水危机的有效途径。
1新农村建设中雨水利用存在的问题
当前,新农村建设中雨水利用还存在如下问题:1)农村地区技术水平有限,通常以效率低的传统技术为主;2)现有雨水利用技术一般仅考虑雨水的直接回收与利用,未考虑与雨水回补地下水、水土保持和环境改善等多目标结合;3)雨水利用没有很好地与生态景观及环境建设相结合[2];4)由于缺乏管理和净水配套设施,收集雨水的水质不达标,对农民生命安全产生威胁;5)雨水利用技术过于单一,缺乏技术集成和综合利用方法,未形成科学的技术体系。
2新农村建设中雨水利用体系的构建
将现有雨水利用技术分为直接利用、间接利用和综合利用三类来构建雨水利用技术体系。
2.1雨水直接利用
农村地区雨水直接利用是由坡面、庭院、公路等多种集雨面将雨水收集后直接回用。1)坡面集雨。包含人字形屋面、山坡坡面和人工集雨面三类。传统的屋面雨水直接进入蓄水装置,而无任何前处理设施,仅在使用前自然沉降,煮沸后便饮用,忽略了屋面材料和表面杂质对水质的影响,导致水质不达标,长期使用将对人们生命健康造成严重威胁[3]。对此,应根据不同集雨面的来水量和水质特点配套预处理设施,也可采用铝塑板等新型屋面防水材料,或在屋面采用旋流除砂装置,通过对初期雨水弃流,以得到水质较好的后期雨水,可有效减少雨水杂质,保障用水安全。山坡集雨面积较大,来水量多,对农户生活用水水量有保障,且其对径流污染物有截留和净化作用,收集的雨水水质较路面好,可作为家庭日常用水的备用水。同时,在山坡上修建梯田或植树种草,既可减少水土流失,又能拦蓄和净化雨水,减少雨水径流,补充地下水。当缺少或无天然坡面集雨条件时可修建人工集雨场。2)庭院集雨。由于屋面集雨面积小,较难满足农户日常用水量需求,可收集庭院雨水补充生活用水,铺设庭院不透水集雨面时应设定适宜坡度。庭院集雨面应防止畜禽进入,化肥和农药污染等。多个庭院集雨面便构成集流场,在其周围应避免生活垃圾堆放和畜禽粪便污染,降雨前应清扫集雨面,排弃一定初期雨水而收集水质较好的后期雨水。3)公路集雨。随着新农村的建设,公路路面车流量增大,人为活动所致路面污染物增多,径流污染程度加大,经过简单的自然沉降和水质处理后可用于农业灌溉或公路绿化[4],若要作为生活用水使用还需进行深度处理。在现有屋面基础上,利用当地条件通过对乡村坡面、庭院和公路的修整或修建人工集雨场,构建多种集雨面共同集雨的雨水利用模式,同时要注意对集雨面定期维护[3]。雨水直接利用能有效拦蓄雨水,解决农民用水问题,是农业抗旱的有力保障,尤其与滴灌等节水措施结合产生经济效益更高,因其成本低,易操作,可在农村地区广泛应用。
2.2雨水间接利用
雨水间接利用是采取工程措施使雨水下渗或回灌地下,以平衡地下水。与城市相比,农村地区受污染程度低,降雨冲刷大气对雨水水质影响小。雨水间接利用于绿化灌溉、涵养水源、回补地下水等,具有减少水土流失、恢复生态环境和地下水水位等多种生态效益[5],前景广阔。雨水间接利用措施有屋顶绿化、雨水花园、植被浅沟、透水地面等。1)屋顶绿化。屋顶绿化已被许多城市采用,它既能减少屋面雨水径流和径流污染物,又对气候调节和环境改善有积极作用。考虑到大部分农村屋顶承重差、房屋面积小、资金有限等因素,应选择栽种抗风、耐旱、耐寒性强的低矮灌木和草本植物,重量轻,养护投入少,也便于栽种和运输。此外,屋顶绿化时还应考虑屋顶的防水,屋顶与植被层间需铺设专用排水板。2)雨水花园。根据目的不同,雨水花园可分为控制径流量和控制径流污染两类[6],在农村建设中,宜采用以控制径流量为主要目的的雨水花园,其造价低,且便于施工、管理。另外,雨水花园还具有较好景观和生态效果,尤其适合应用于对环境要求较高的生态旅游村。3)植被浅沟。植被浅沟一定程度上可代替传统沟渠,雨水在植被浅沟中通过植物根系得到净化,既节省投资,又更贴近自然排放规律,还起到景观点缀的作用,对农村是一种经济易行又环保的方法。4)透水地面。在新农村建设阶段,大力开展工程建设,地面硬化率不断提高,大大加速了暴雨径流,使得道路径流难以下渗,极易产生洪涝灾害。为此,农村地面可适当采用碎石、鹅卵石或带孔砖铺砌,使雨水或地面径流下渗到土壤。但透水地面造价较高,且耐用性较低,宜考虑在居民院落或健身广场等空地使用。
2.3雨水综合利用
在农村地区,雨水的综合利用主要是建造池塘、湿地等收集调蓄雨水,比如多功能调蓄塘、庭院水塘、生态水塘和人工湿地等。雨水调蓄塘可以在雨季时集蓄雨水,减少雨水资源的流失,降低洪涝灾害发生的频率;旱季时,又能将收集的雨水作为备用水源。根据当地的地质地貌和水文气象条件,建设适用的雨水综合利用设施,不仅可以防涝抗旱,又能调节村庄周边气候、美化村庄环境,也能充分利用土地资源。
3结语
1)在新农村建设中,加强雨水资源利用对保护自然水源、推进农村人居环境整治、提升农村基础设施水平、促进农村经济发展有重大意义。2)我们应当结合农村经济状况、自然条件、水资源状况等多方面因素,本着经济、实用的原则,科学地选择适合该村的雨水利用措施,并确定合理的设施规模,以实现更高的经济社会效益。3)雨水利用需同灌溉工程、植被绿化、生态修复等统筹一体,以实现农村的可持续发展。
作者:王丽 汪晓晖 单位:湖南科技大学土木工程学院
参考文献:
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关键词:城市 公共建筑 雨水利用技术
许多西方国家从上个世纪的70年代开始就非常注意城市雨水利用技术的开发和普及。城市中的公共建筑由于具有规模大,占地面积广的特点,极适合配置各种雨水利用装置,并且能够在保护生态、节约资源的基础上获得较大的经济效益,因此城市公共建筑中的雨水利用技术获得了各国的青睐。我国经过改革开放,实现了国民经济的迅速发展,大幅度提高了城镇化的水平,但是城镇水资源短缺问题随着城镇人口数量的迅速增加而日益突出。通过系统性的分析西方发达国家先进的雨水利用技术,并且结合我国国情,探讨能够在我国适用的雨水利用技术将具有十分重要的意义。
一、雨水生态利用技术
通过城市公共建筑中收集到的雨水由于污染较少,属于较洁净的微污染水资源,目前,国外研究人员可以通过诸如湿地处理技术、稳定塘处理技术、MR系统、局部生态区域雨水综合利用系统等技术将其进行处理和应用,
1、人工湿地雨水处理系统
人工湿地包括前处理系统和主体湿地两个部分。前处理系统是通过自然沉淀的方法粗略的去除颗粒和浮渣,降低后续湿地的处理压力;而主体湿地会通过芦苇等挺水植物、微生物的降解作用以及土壤的吸附、渗透作用对雨水进行进一步处理。
该技术最具代表性的是英国的世纪穹顶,通过大型的中水回用装置,可为建筑内的厕所冲洗提供100m3/d的回用水。收集到的雨水会依次通过三级湿地预处理系统,即一级芦苇床、泻湖及三级芦苇床。该处理系统不仅利用自然的方式有效地预处理了雨水,同时很好融入到世纪弯顶的景观中。经过预处理的雨水与地下水、轻度污染生活污水一同通过膜深度处理系统后回用。
2、MR系统
MR系统(Mulden-Rigolen-System ,国内称为“水洼一渗透渠组合系统”),是德国近十年来重点发展的雨水处理技术,大多配置在公共交通建筑场所,不仅可以通过雨水的分散控制来缓解城市排水系统的负担,而且还有助于涵养地下水。该系统由上至下可分为两层,上层为种植了草本植物的浅水洼,下层为渗透渠。上层通过土壤与植物的处理作用净化雨水,同时种植的植被还可以对环境起到绿化作用。下层一般填充了砾石或熔岩颗粒等高渗透性的棱柱状颗粒,不仅可对雨水起到储存作用,而且还能将雨水逐渐释放以补充地下水。
汉诺威世博会的Kronsberg城区的雨水利用工程就成功利用了该项技术。在公共街道,雨水流入“MR系统”,依靠该系统强大的蓄水能力保留雨水并逐步渗透地下,多余的雨水依靠排水管排放;在居住区域,屋顶和铺筑地而的雨水则被引入池塘等开放水系。
3、低能耗建筑中的雨水生态利用
英国的Barclaycard HQ是低能耗办公建筑的代表。该建筑利用屋顶收集雨水,并集中储存到一个大面积的人工湖中。人工湖不仅可以以自然的方法处理雨水,而且还能美化了建筑物的外部空间;在建筑内部设计了一条9m宽的长条形中庭,人工湖面潮湿的凉风会由此进入建筑,并携带室内的热空气由中庭排除,有效地降低了室温;此外,天花板配备了抽风与送风的循环管道,当室温过高时,可通过管路将热空气抽送至人工湖,通过湖中15~16℃的凉水冷却热空气,经过冷却的空气再循环进入建筑。
二、雨水深度处理技术
城市公共建筑中的雨水深度处理技术一般可分为吸附、膜分离、消毒等工艺,通常可取得良好的处理效果。
1、 悉尼奥运会场馆雨水深度处理
由于澳大利亚水资源短缺,因此悉尼奥运会场馆充分考虑了水资源的节约和开发。悉尼奥运会场区的雨水收集和处理系统分为3个收集系统和一个主体育场的雨水收集处理利用系统。收集的雨水首先通过一系列的氧化塘进行自然生态处理,接着与经过二级处理的场区污水混合后进入深度处理系统处理,出水达到回用标准后回用。该系统的中水回用工艺主要采用微滤膜技术,这是澳大利亚Memtech公司的专有技术,其微滤膜为聚丙烯中空纤维材料,可以去除水中的悬浮物和病原菌。之后,再采用反渗透技术进行除盐处理。反渗透出水加氯消毒后用于冲洗厕所,而反渗透剩余水则用于场馆绿地浇灌。
2、英国Safeway超市雨水深度处理
英国Thamesmead地区的Safeway超市建筑的雨水收集面积达2200m2,收集到的雨水汇集后由3条输水管送入聚醋绝热蓄水池。每根输水管上都安装旋流过滤器,除去雨水中的较大颗粒。通过恰当设计蓄水容积,可确保蓄水池每年发生两次以上溢流,从而有效去除蓄水池中悬浮物。当蓄水池水位过低时,引入自来水保证供应。经预处理的雨水再抽送至紫外线消毒、过滤系统进行深度处理,达标后泵送至厕所回用。由于雨水pH值比较低,所以采用特殊的塑料管道和设备以防比腐蚀。
3、MBR系统
MRB(Memhrance Bio-reactor)雨水处理技术是现在国际上流行的一种中水回用技术。该工艺是曝气生物滤池与膜分离器相组合的工艺,充分发挥了滤池的生物降解与膜的高效分离作用,雨水通过膜分离器去除剩余的微细颗粒与溶解性物质。该工艺的优点在于占地而积小,维护较方便,处理水质好。南京聚福园小区的MBR技术的应用已取得了很好的效果。
三、结语
综上所述,在我国城市大型公共建筑中发展以生态技术为导向的雨水处理技术具有广阔的应用前景,它不仅能够节能减排,保护资源,创建环境友好型的建筑生态环境,而且还能够绿化环境,提高建筑物的城市生态建设;它不仅依赖于简单的自然生态处理系统,同时结合经济的、低能耗的深度处理技术,可满足中水回用需要,节约了资源。所以,这种雨水利用技术可统称为可持续发展的生态雨水利用技术。它是适应各地区现有的自然生态清况,以保持城市生态系统可持续发展为目的,以生态处理技术为主、深度处理技术为辅的灵活组合的雨水利用技术,必将成为我国大型公共建筑雨水利用技术发展的方向。
参考文献:
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关键词 雨水利用 综合径流系数综合利用率
中图分类号:TU823.6 文献标识码:A
1 概述
1.1 设计依据
1.1.1北京市规划委员会关于印发《新建建设工程雨水控制与利用技术要点(暂行)》的通知;
1.1.2《建筑与小区雨水利用工程技术规范》(GB50400-2006)有关规定;
1.1.3 《海淀区建设项目雨水利用方案审核办法》(讨论稿)
1.2工程概况
本项目为北京市中关村医院改扩建及综合楼工程,本次设计为新建综合楼。项目建设地点位于北京市海淀区中关村南路12号,中关村医院院区内,医疗科研楼(门诊综合楼)南侧、现高知病房楼北侧的范围内。
中关村医院北侧为中关村南路,是医院现状主要的出入口,出入便利,交通条件良好。院区东侧为中科院小区,西侧为海淀黄庄小区,南侧为北大附中。用地西侧(黄庄东路)和南侧(北大附中北街)均为规划道路。医院现用地总面积约为17746.59㎡,建设用地面积约为15404.989㎡。中关村医院院区建设用地内需要拆除办公楼、食堂、礼堂、高知病房楼、采暖锅炉等老楼约6502㎡。保留的建筑物为门诊综合楼、医技科研楼、放射科楼、感染科楼,保留建筑面积约为15081.5㎡。
本次规划中关村医院院区总建筑面积约为49941.5㎡。其中新建综合楼建筑面积约为34860㎡(地上建筑面积:18191㎡,地下建筑面积16669㎡)。新建综合楼地上六层、地下三层,建筑高度23.60m。院区规划容积率为2.06,绿地率为30%,机动车停车位238辆,规划机动车出入口为西侧和南侧。本项目为民用建筑工程设计等级一级的多层民用建筑。耐火等级一级, 地下车库自动喷水系统按中II危险级。
本新建综合楼项目以老年康复、护理为主要功能。地下三层为局部人防工程、设备用房、太平间、汽车停车库。地下二层为汽车停车库和设备用房。地下一层为中心供应、营养厨房、餐厅等。地上一层为康复护理服务的功能用房、管理用房及部医技用房。建筑南侧二-五层为康复病房,设有床位数200床。北侧二层为康复区,三、四、五层为行政办公、图书阅览、计算机中心、会议室等用房。六层为活动室、设备用房。
1.3工程设计技术指标:
本工程雨水利用设计范围包括中关村医院整个院区红线范围内的设计,具体如下。
规划院区地面绿地面积约为5327 ㎡(包括建筑周边和道路两侧等未计入规划指标的绿地1015㎡),屋顶绿地面积1550 ㎡。透水铺装面积:2034 ㎡。硬化面积为6494㎡(硬化面积=建设用地面积-绿地面积(包括实现绿化的屋顶)-透水铺装用地面积)。硬化面积小于10000 m2,不配建雨水调蓄设施。用地面积小于5公顷直接进行雨水控制与利用工程设计。
表1.3.1
项目占地面积 15405 m2
雨水池容积 无
透水铺装面积 2034㎡
下凹绿地面积 3548㎡
建设前综合径流系数 0.81
建设后综合径流系数 0.50
水景观面积 无
水景观雨水调蓄容积 无
2 雨水利用原则:
2.1 低碳: 就地入渗,就近利用
2.2 生态:自然净化,改善环境
2.3 安全:采用成熟技术,保证安全
2.4 环保、可持续:采用绿色、可再生材料
2.5 目的:节水、防灾、减灾
3 雨水利用设计
根据北京市规划委的《海淀区建设项目雨水利用方案审核办法》的有关要求,用地公共停车场、人行道、步行街、自行车道和建设的外部庭院的透水铺装率不小于70%;绿化率不小于30%,下凹绿地在绿地中的比例不低于50%。其中屋面面积按照中国中元国际工程公司提供的规划图纸实际量出。
计算在三年一遇24小时降雨下(100mm),现状及规划地块内雨水设施的控制水量
3.1 本项目建设前用地主要技术指标:
项目现状总用地面积约为15405m2,屋面面积约为5298㎡,绿地面积约为1941㎡,本项目建设前用地内无透水铺装。
3.1.1 根据用地中不同垫面所占的比例,计算得加权平均建设前综合径流系数为0.81。
3.1.2 雨水外排量为:
m3
l/s
l/s
3.1.3 建设前年雨水综合利用率为9.5%:
3.2 规划设计用地主要技术指标:
本次规划设计项目总用地面积约15405㎡。屋面面积约为5733㎡;绿地面积约为6877 ㎡(含建筑周边和道路两侧等未计入指标的绿地1015㎡和屋顶绿化面积1550㎡),其中下凹绿地面积为3548㎡(占绿地面积的51.6%);机动车道、人行道、自行车道、建筑工程的外部庭院及广场等面积约为2795㎡,其中透水铺装面积2034㎡(透水铺装率约为72.8%)。
3.2.1 根据用地中不同垫面所占的比例,计算得加权平均设计综合径流系数为0.50:
3.2.2雨水外排量为:
m3
l/s
l/s
3.2.3 设计年雨水综合利用率为91.56%:
=
3.2.4 结论
按照《海淀区建设项目雨水利用方案审核办法》(讨论稿),海淀区南部地区为建成区,综合径流系数偏大等因素,
海淀区综合径流标准按区域南部地区不高于0.55,满足设计标准要求。
4 控制措施
4.1雨水控制与利用采用雨水入渗系统,绿地雨水就地入渗。
4.2屋面局部采用种植屋面。屋面雨水入渗方式根据现场条件确定
4.3公共建筑周边绿地与小区绿地、广场绿地,采用下凹绿地。院区内路面应高于绿地7厘米。
4.4综合楼主入口广场采用透水铺装地面。
4.5雨水入渗满足以下要求:
4.6雨水入渗不应对地下水造成污染,不应对居民的生活造成不便,不应对卫生环境和建筑物安全产生负面影响。地面入渗场地上的植物配置应为耐水植物。
4.7地下建筑顶面覆土设有渗排片,地下建筑顶面覆土可作为透水层处理。
关键词:雨水 利用 资源化 方向
一. 城市雨水利用的意义
雨水属轻污染水,简单处理后可用于市政杂用水、工业用水等。它比回用生活污水更便宜,且公众可接受性强,是重要的开源措施,雨水利用具有较强的经济和生态意义:
1.缓解水资源的匮乏、短缺,促进城市经济的可持续发展。
2.随着城市建设的发展,大量建筑物和道路使城市不透水地面面积快速增长,所需雨水管道、雨水泵站等设施的规模随之增大;同时日益增长的雨水径流增大汛期的出境水量,给城市防洪设施建设带来沉重的负担;雨水的排放还使城市地下水源因补给不足而枯竭,加重水危机。雨水收集处理后回灌地下,不但削减雨季洪峰流量,还能补充地下水。
3.对合流制城市排水系统,雨水利用可减少雨季溢流水量,减轻污水厂处理负荷,改善水体环境。
4.有利于自然界水循环,保护地下水储备,防止地面沉降。
5.雨水的储留可以加大地面水体的蒸发量,创造湿润的气候条件,改善城市水环境。
因此,将雨水这种宝贵资源作为一种优质的水源进行开发并有效、合理地利用势在必行。
二. 城市雨水收集利用及处理技术
1.城市雨水的收集利用
(1)小区雨水收集利用系统
屋面雨水一般占城市雨水资源量的65%左右,易于收集且水质较好,是城区雨水利用的主要对象。屋面雨水经雨落管进入初期弃流装置,初期弃流量约为2mm降水,防止初期雨水大量的污染物如COD、重金属、挥发酚等对环境的污染。弃流雨水就近排入城市污水管道,并进入城市污水处理厂处理利用。
(2)城市硬化地面雨水收集系统
城市雨水可利用城市硬化道路、广场、停车场等进行收集,硬化地面雨水收集工程宜选在前方具有较大汇水面积,地面具有一定坡度的地区。
(3)城市绿地、花坛、园林雨水积蓄
在城市绿地规划设计和建设时,根据周边雨水流动特点,确定绿地的高低、坡度和集蓄水池的位置、大小与结构,以充分收集和蓄存雨水,为就地利用雨水创造条件。周边雨水径流进入绿地,经绿地蓄渗、补充消耗的土壤水分后,多余的雨水流入雨水贮水池。
(4)雨水渗透收集系统
雨水渗透设施采用渗透管、井或透水地面,使地面的雨水能直接渗入地下。主要有散水法(渗水浅井、渗水管、渗水沟、渗水地面、渗水池)、深井法(干式渗井、湿式渗井)。
(5)雨水含水层储存及回收
主要是收集城市暴雨径流及经处理的废水,然后将其回注到适当的含水层,以待日后回收再用。回灌前可用人工湿地截留处理暴雨径流。该工艺不但可以改进水质,而且可提高水资源的持续性。
2.雨水的输送
雨水的输送系统主要是指雨水的输水管道。在整个城市的雨水利用系统中,输水系统还包括城市原有的雨水沟、渠等。收集屋面雨水用雨水斗或天沟;收集路面雨水用雨水口;绿地雨水可用埋设穿孔管或挖雨水沟的方法;地面雨水经雨水口流入街坊、厂区或街道的雨水管渠系统,雨水管渠系统应设有检查井等附属构筑物。
3.雨水的处理
雨水属轻度污染水,经过简单处理即可达到杂用水水质标准。
一般系统设过滤池,还不能达标时,投加混凝剂或增加活性炭吸附等处理单元;或者在雨水回收路径上设初级过滤和终极过滤网、在入蓄水池前设小型沉淀池等。
条件允许时,可进行生物处理。雨水收集后先被集中到第一级人工池里过滤、沉淀;然后到第二个种有类似芦苇的水生植物丰富的湿地,经过这道工序后,雨水含氧量增加,可循环利用。
4.雨水的存贮
我国降雨时间分布极不平衡,特别是在北方,6~9月份汛期多集中全年降雨的70%~80%,且多以暴雨的形式出现。要想利用雨水必须设一定体积的调节池存贮雨水,其体积应根据具体的集雨量和用水量具体确定。
5.加压系统
雨水贮水池一般设在地下,可以减少占地面积及蒸发量。这样一来,用水器具高于贮水池水位,需要加压系统。单幢建筑雨水利用系统用水量变化大,为节省能源可采用变频调速泵,在城市或小区雨水利用系统中,用水量相对稳定,普通加压泵即可。
三.雨水资源化方向
所谓雨水资源化就是通过规划和设计,采取相应的技术及工程措施,将雨水蓄积起来并作为一种可用水源的过程。
1.加大城区雨水就地渗入量
绿地具有较好的渗水性,可以考虑将城区内的公园、苗圃、草坪等现有绿地改造成良好的渗水场地来接纳居民区和道路上的雨水径流,也可将现有的一些不透水的地面换成透水地面,如可在人行道上铺设透水方砖,步行道下面设置回填砂石,径流的低洼处铺设砾料渗沟、渗井等,增加渗水量。
2.加大城市雨水的储存和蓄集量
建造城市雨水储存设施,汇集和储存城市雨水并将其处理后作为城市饮用水或非饮用水的水源,在一定程度上可以缓解城市供水的压力。
3.利用雨水回灌补充地下水
地下水一般利用雨水、自来水或中水进行回灌。其中利用雨水补充地下水资源是最经济的方法,它不仅可以提高地下水位、阻止或延缓地面沉降,还可以改善生态环境。
4.利用雨水强化建筑屋顶绿化
大城市建筑密集区域,利用雨水资源进行建筑屋顶绿化可大大增加城市绿化面积,进而达到美化城市、净化城市空气、吸纳城市噪声、降低城市热岛效应、逐步改善城市生态环境的目的。
5.利用雨水改善城市区域水环境质量
我国城市区域内水环境质量普遍较差,地表水污染严重,绝大多数河段的水质已不能满足其功能的要求。如果能开挖一定容积的湖泊或加深加宽原有河流,截留大量的优质雨水,既起到防洪的作用,又能对原有水体起到一定的稀释任用,提高整个水系的自净能力,从而改善地表水水质。
四.太原市雨水利用现状
太原市对于雨水利用还处于探索阶段,缺乏系统的规划研究,城市规模的工程措施基本处于空白。
2007年,太原市在东山龙观天下别墅区内进行了新型雨水收集利用试点项目建设,现已基本完成,是太原市居住小区首次尝试雨水收集回用。太原市年平均降雨量约为456.8毫米,但随着市区硬化面积的不断增加,每年全市有5500万m3的雨水白白流失。太原市首次在东山新建的龙观天下别墅区内尝试建立收集雨水回用系统,对该小区的屋顶及路面雨水进行收集,将雨水汇集在小区最低点,同时在收集点新建了一个容积为150m3的储水池,还新增了雨水收集后的过滤加压设备,不仅可以使雨水得到更有效的收集,还可以使回收的雨水洁净程度明显提高。这些水都可以直接用于绿化、洒扫、洗车以及景观用水等,不仅有效补充了自来水的不足,还减少了污水处理的费用和过程。
此外,对于独栋别墅,采用单独收集,单独利用的雨水利用方式,采用0.5 m3~5m3不同体积储水罐,在每个雨水立管上设置重力过滤弃流装置,起到截污和弃流的作用。收集后的雨水可用于附近绿地的浇灌,家庭洗车用等。
在别墅区部分路面和绿地还建立了雨水入渗回灌技术试点,即渗透铺装地面雨水入渗和雨水渗透井渗透管入渗系统。
关键词建筑;设计;雨水;利用;绿色;应用;
Abstract: With the development and progress of society, the emphasis on rainwater use of green building design is of great significance for real life. This paper describes the rainwater use of green building design.
Keywords building; design; rain; use; green; application;
中图分类号:TU2文献标识码:A文章编号:
引言
绿色建筑,雨水回收越来越多的关注,雨水回收利用系统的设计刚刚起步,缺乏经验,要进行进一步探索的技术。雨水回收系统,以满足节约能源的同时,也增加了使用建设的亮点,提高经济建设。
1、雨水利用的相关政策
(1)2002年10月实施的《中华人民共和国水法》第二十五条规定:“在水资源短缺的地区,国家鼓励对雨水和微咸水的收集、开发、利用和对海水的利用、淡化_”
(2)2004年10月实施的《北京市实施办法》第52条规定:园林绿化、环境卫生用水,应当采用节水技术,充分利用再生水,收集利用雨水
( 3) 2005年10月27日建设部“绿色建筑技术导则”第5.3.3条:雨污水综合利用。
①采用雨水、污水分流系统,有利于污水处理和雨水的回收再利用;
②在水资源短缺地区,通过技术经济比较,合理采用雨水和中水回用系统;
③合理规划地表与屋顶雨水径流途径,最大程度降低地表径流,采用多种渗透措施增加雨水的渗透量。
(4)《建筑与小区雨水利用工程技术规范》(GB 50400-2011)于2012年4月1日实施。规定:雨水利用系统的规模应满足建设用地外排雨水设计流量不大于开发建设前的水平或规定的值,涉及重现期不得小于1年,宜按2年确定。
2、雨水利用对环境的影响
建筑小区雨水利用对环境 的影响主要表现在以下方面 :
1)雨水资源与建筑小区内地表水和地下水联合使用 , 可以提高水 资源利用率 , 缓解 区域用水压力 ,并可促进和改善小区和区域 的生态环境
2)建筑小 区雨水资源就地利用, 可减少暴雨径流,降低径流中携带的大量污染物排人水系统所造成的污染, 消减洪峰流量,减轻防洪压力
3)建筑小区雨水利用可很大程度上促进雨水向地下水供给 ,有利于部分解决 区域地面沉降问题。
4)雨水利用可与建筑小区内的景观设计结合起来,提供设计所需消耗的水资源。
3、在绿色建筑中雨水回收的可行性
在倡导绿色建筑的今天,雨水回收的可行性有以下几个方面:
3.1雨水处理过程很简单:雨水的质量比较好,简单的治疗过程中,由降水的基本材料,并通过水交换表面加上杂质成分进行杂质的水。
3.2雨水利用成本低,具有投资少,运行费用低的雨水。使用项目,如一个城市的雨水,雨水收集不到20元/立方米的基础设施投资,运行成本低于0.1元/立方米,污水处理厂的投资较高,一般0 14^02500元/立方米。经营成本4 ^0.87元/ m3
3.3经济,环境和社会比较:雨水利用和废水处理和再利用,可以减少自来水消耗的风险,减少城市引水,水净化和保护环境的边际成本的作用效果。雨水利用可以更有效地减少排水系统的排放量,节省城市排水设施的运行费用:在城市的大雨,可以在防洪中发挥的积极作用。
4、针对各种建筑形式的雨水利用途径
4. 1别墅和新农村建设中雨水利用方式
对于别墅区或郊区新农村建设特点是住房多为独门独户的单户家庭,宜采用单户家庭雨水利用技术,其雨水利用技术也相对简单,容易实现。地面雨水宜采用土壤入渗;屋面雨水可采用收集回用的方式。一般方法是将屋面雨水通过雨水管收集,通过分散或集中过滤除去径流中颗粒物质,然后将水引入地面或地下贮水箱(池)(图1所示)贮蓄,再通过水泵输送至用水单元。一般用于冲洗厕所或灌溉绿地等。
图1收集屋面雨水的贮水箱
别墅或村庄地面雨水利用理念为:雨水经过天然土壤渗入地下,若雨水大于土壤的入渗能力,则进入小区的入渗沟或洼地;道路及停车场的雨水径流直接进入小区的入渗沟或洼地。入渗沟或洼地根据绿地的耐淹水平设计,标准内降水径流可全部入渗,遇超标准降水,则通过溢流系统排入小区雨水管道,排至自然河流或小区生态湖中雨水的利用除采用绿地、入渗沟、洼地等方式外,透水型人行道也被广泛应用。
在小区内多采用渗透措施间接利用雨水:目的是以控制初期径流污染为主要目的,减少雨水流失,增加雨水的下渗,但没有调蓄利用雨水量和控制峰值流量的功能。渗透设施主要有绿地、透水铺装地面、渗透管(渠)、渗透浅沟、渗透井、渗透池等。
4. 2城市大型居住小区和大型公建群
在小区内采用渗透措施间接利用雨水,小区内雨水利用尽量不设雨水处理和回用装置,宜设调蓄池,雨季来临时对城市的雨洪瞬时水量做减缓作用,把雨水径流的高峰流量暂存在内,待洪峰径流量下降后,再从池内将水排到市政雨水管网,到市政污水处理厂或中水处理厂,经统一处理后供到市政中水管网供各处使用。调蓄池调蓄了洪峰流量,削减了洪峰,又大大降低了下游雨水干管的管径,对减低工程造价和提高系统排水的可靠性意义重大,因此各城市可根据小区建设区域和建设规模按城市防洪的整体规划要求在小区与市政雨水连接处设置适当大小的贮水调蓄池.(图2所示)
图2小区雨水利用流程图
雨水调蓄池的大小还要根据城市大小和城市处理厂的位置等综合考虑,因地制宜,达到优化的目的。
4. 3城市道路雨水利用技术
机动车道的降水径流含有较高浓度的污染物质,必须经过处理后方可排放,为此,沿机动车道均设径流收集系统,城区所收集径流直接送至污水处理厂处理,高速公路所收集径流要进入沿路修建的处理系统处理后排放或渗入地下。
4. 4城市雨水收集处理
小区排放的雨水,经过市政雨水管网流至市勿亏水处理厂,通过物化或生化法处理后接至中水供水池,绍丈提升装置供城市中水回用(图3所示)。各小区的储水调蓄池在雨水过后,放水至市政雨水管网,供市政水处理厂使用。雨水回用系统宜做大市政,在市政管网尚未健全的阶段,应做较大规模的小市政雨水处理系统。
图3城市雨水综合处理回用流程图
结束语
雨是一种天然的资源,收集和使用成本低,重量轻污染的优势。经过简单的处理,可用于生活杂用,消防,园林绿化,景观,水,车辆清洗。将雨水收集并加以利用使其在建筑设计中更有利于充分利用天然水资源,这都在南部或北部地区降雨量相对丰富但地下水资源贫乏的地方。更有效的进行建筑设计和施工具有非常重要的意义。
参考文献
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3.王伟,叶闽, 张建新.城市生态小区雨水利用研究.给水排水动态,2006(2) :13~ 15
关键词 雨水利用;低影响开发;径流量
中图分类号TV5 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)114-0122-03
0 引言
水是一个国家的灵魂,通过蒸发、输送、凝结、下渗和地下径流等环节,在水体之间不断的循环着。其中,在区域的水循环和城市的水循环中,雨水循环占着重要的作用,对于生态环境的改善以及调节水区资源起着重要的作用。当前,我国的城市化发展非常迅速,城市的建设方面取得了巨大的成就,随着城市的经济快速发展,规模不断扩大,城市人口密度加大,越来越多的农田和绿地被建筑物所取代,土地的利用形式发生变化,使得城市的生态环境也随之改变,从而在雨水方面也不可避免的出现了一些或大或小的问题,主要有:地表径流量的增大,洪涝灾害变得越发频繁;雨水面源污染严重,河流水质逐渐恶化;此外随着地表径流下渗减少,地下水资源难以得到补充等等。所以,降低洪涝灾害的发生率,减少城市污染,这些问题变得越来越紧迫。
1 国内外雨洪控制的进展
1.1 源头性控制
近年来,由于洪涝灾害的不断加大,各个国家对于雨洪的研究也越来越深入,雨洪管理体系变得越来越完善,很多国家实施了从源头进行控制的措施。其中,低影响开发的措施在美国最受关注。从上个世纪开始,低影响开发的理念就由美国提出,首先通过分散的源头控制,逐渐发展为控制城市暴雨所产生的径流以及污染,从而使得开发前后的水状态趋于缓和。
低影响开发的主要思想就是在城市的开发建设之中,运用各种手段来减轻对于环境的破坏,恢复自然生态环境。所以,为了净化水环境,许多国内外的专家对于低影响开发进行了研究,并且还建立了应用基地。他们关注解决雨洪问题的方法,介绍应用低影响开发的原则,最后表明低影响开发的技术在解决城市雨洪问题上的潜力巨大。
随着“绿色城市”口号的提出,低影响开发的模式得到了越来越重要的应用,我国在借鉴国外的先进经验的基础之上,建立了很多重要的项目,从而促进了城市水资源的循环利用,使得城市的经济、环境得到了可持续的发展。
1.2 中途控制
当今时代,城市化的发展越来越快,使得城市的合流管道的溢流问题以及城市的雨水问题变得越来越严重。合流管道污染问题已经成为城市改善水环境的制约因素。为了改善水质、减少雨水污染物,国外对于排水系统进行了研究,主要是在溢流建筑物中加入各种悬浮固体,从而能够有效地减少固体污染物的排放量。另外,建设相应的储蓄池也能够控制雨洪量。为了解决雨水对河流的冲击污染,我国上海市建立了相应的雨水储蓄池,有效地缓解了水量的压力和水质的污染。除此之外,对于现有的排水系统进行改造,进行分流制,也能够控制水的排放量。德国就利用此方法进行控流,实现了对雨洪的管理。
1.3 末端控制
雨洪的末端控制方法主要是由河道的集中存储技术、人工湿地技术组成。在河道的末端,经过储蓄池的的调储之后,可以利用沉淀的方法对其进行处理,达到标准之后进行排放。其中,利用人工湿地处理污染的水体进行是个很好的方法,一方面能够减少污染,使得河道的水质改善,另一方面还可以改善生态环境,人与自然得到应用的统一。很多国家对于人工湿地技术进行了研究,并将要作为末端控制技术进行实施。我国昆明市在河道的出口处建立了人工湿地,对其污水进行控制,处理效果很稳定,使得污水排放量明显减少。
1.4 非工程性控制
非工程性控制主要是指利用政策、法令、工程以外的非技术手段与经济方式来加强雨洪控制。它主要由城市的雨洪管理方式、城市的规划控制以及法律法规的教育、宣传等组成。
城市的雨洪管理方式:因为我国对于雨洪的管理方式研究起步比较晚,发展相对比较落后,所以为了解决水资源的短缺、城市的内涝问题,应该充分利用国外的先进经验,建设以“环境、安全”为目标的管理体系。由于完善城市雨洪的管理体系,涉及到很多应用领域,需要多个部门、多专业的积极协作。不管是发达国家还是我国的水资源问题都已表明,创建合理的管理体系已经是迫在眉睫。
城市的规划控制:城市的规划是否合理,不仅影响到城市的雨水收集问题,还对缓解城市的水涝灾害、改善生态文明、补充地下的水资源有深远的影响。现今,我国某些地区以环境、经济、社会为起点,开展了对雨水的重复利用研究,充分利用发达国家的经验,探索出了适合我国国情的相应规划,开发商已经在项目的建设中开始实施控制雨洪的工程。
法律法规的教育、宣传方式:上世纪的90年代,美国制定了污染物的排放削减制度,并且对于暴雨的排放量权限进行了控制。另外,德国也规定了相关法律:对于污染严重的降雨需要经过处理达到标准以后才能排放。除此之外,其他国家也采取了很多的经济手段,来激励人们实施新的处理方法。从2004年开始,我国也颁布了很多与雨水的利用有关的法规,政府开始鼓励人们建设收集雨水的设施,还确定了雨水利用的标准。对于教育宣传方面,政府制定了相关的宣传手册、环保购物装置,向大家免费发放。此外,还建立了环境教育基地,并且通过报纸、电视台、网站等媒介,宣传了环保工作的动态。
2 我国城市雨洪径流的特性分析
2.1 地表径流的水量
城市雨洪具有双刃性,它是一种资源,也是一种灾害。在城市化的过程中,不透水的地表面积越来越大,从而使得洪峰流量增高,汇流时间变短。并且,近年来随着气候变化的多样性,使得暴雨的发生越来越频繁,增加了城市洪涝的风险。根据研究表明,北京市中心的径流总量、径流系数都比郊外平原区要高,由此可见,城市化越来越高的地区,承受洪涝灾害的能力越差。所以,应该充分利用雨水这部分资源,淡水资源短缺的现状就会有所改变。
2.2 地表径流的污染物
要想使城市的污染问题得到很好地控制,必须提高城市水体的质量,全面了解污染物的种类以及来源,这样有利于制定有效的污染控制措施,从而提高处理污水的效率。常见的污染物主要有:重金属、有机碳类物质、悬浮颗粒等。
2.2.1 重金属
重金属是雨水流中的主要污染物之一,并且还具有很大的毒性。但是在雨水的冲击作用下,它很难降解,并会长时间的存在于水体的环境中,所以,雨水中的重金属很受关注。一般情况下,重金属的主要来源是建筑施工、大气的沉降以及城市交通行为。重金属浓度的大小与颗粒物的大小有关,根据研究结果表明,绝大多数的重金属的颗粒物大小集中在小粒径上,因此,重金属污染的问题要想得到解决必须除去小的颗粒物。另外,季节、地理条件以及温度都是水中重金属转化的主要因素。
2.2.2 有机碳类物质
在城市的水体中,有机碳类化合物的分解就会消耗水中的溶解氧,使得水体发臭发黑,以至于影响水体景观。另外,有机碳的溶解会对水体环境造成很大的危害,它会使得多环芳烃与重金属之间的分布受到影响,从而影响了颗粒物对于重金属与烃类物质吸附作用,就会使得暴雨对重金属和烃类物质的转运。
有机碳类物质最容易吸附在小颗粒的物质上,经研究发现,有机物大多数存在于小颗粒物质的表面,并且当有机物吸附在上面的时候就会增强重金属与疏水有机物结合的能力。虽然这个过程会促进重金属的去除,但是因为有机物质容易被降解,就会使得颗粒物质吸附的污染物重新变为溶解态。
2.2.3 悬浮颗粒
在城市的降雨径流中,污染物悬浮颗粒的大小变化很大,主要由交通行为、建筑施工、尾气排放、路面冲刷、工业生产以及土壤侵蚀等造成。悬浮颗粒影响着水体环境污染物的分解以及转移。它所携带的无机物以及有机物会随着雨水冲刷进入到水体环境之中,并且多数的污染物不但可以是颗粒状的形式吸收有机物,而且还可以是颗粒态形式附于沉积物之中。所以,悬浮物以及携带的所有污染物都可以通过沉淀去除。
对于不同的降雨量,地表径流所携带颗粒物的粒度分布不仅与水力条件有关,还与干旱的天数有着密切的关系。
3 降雨径流的污染特征分析
降雨径流的污染主要受降雨事件与地面颗粒物的影响,在此主要讨论了径流初期的雨水冲刷以及输送规律。
3.1 降雨事件分析
1)降雨量
降雨量的大小不但受到地区的影响,而且还与季节有着明显的关系。对于我国南部地区,属于亚热带气候,降雨量丰富,并且干湿分明。平均每年的降雨量很大,年际之间的雨量变化也很大,全年大部分的降雨量出现在汛期,只有很少一部分位于后汛期。而且,这个时期的平均降雨量很大,主要是由于在这段时间内热带低气压、热带气旋等气候的出现较为频繁。每一年中各个月份的雨水量变化呈现单雨峰趋势。
2)降雨天数
我国南方的平均降雨天数为145天,其中最多的年份是185天,最少的也有108天。跟降雨量相同,降雨的天数主要是集中在汛期,其中,小雨占得天数较多,中雨、大雨的天数相对较少。
3)降雨强度
降雨的强度主要是指单位时间的降雨量。对于不同类型的降雨强度会对污染物的冲刷有不同的特点。对于降雨强度出现最大的时间不同,可以将降雨事件大致分为三种。
降雨前期类型:降雨强度出现最大值的时候出现在降雨前期,并且随着降雨时间的延长而变得越来越低。中期降雨类型:降雨强度的最大值出现在降雨事件中间时段,并且随着降雨时间的增长而逐渐降低,出现“两头较小,中间较大”的分布形态。末期降雨类型:降雨强度的最大值出现在降雨事件末端,其中,中前期降雨强度的增长较小。
3.2 径流初期的雨水冲刷
一般情况下,初期的降雨量中污染物的含量与后期相比较高,我们把这种现象称作初期冲刷效应。在初期的冲刷中,很多污染物进入水体中,这是水体环境退化的主要原因。经研究表明,降雨开始的初期,雨水的冲刷会是得降雨所携带的大量污染物浓度出现最高,但是,在同一个降雨事件之中不同的污染物或者是不同的降雨事件的同一个污染物经过初期的雨水冲刷而产生的浓度峰值是不同的。在一般的情况下,能够影响冲刷效应的因素有很多种,比如降雨强度、汇水面积、前期的干旱天数、不渗透面积的比以及清扫的频率等等。
对于我国降雨径流的污染特征分析之后,可以发现沉积物中的大多数颗粒物质的粒径比较小,并且具有较强的吸附能力。因此,除去小颗粒物质是减少污染的主要途径之一。此外,污染物的浓度与降雨的时间也有关系,在降雨的过程中,初期的污染物浓度较高,随着降雨时间的延长,污染物的浓度逐渐降低并且在后期趋于稳定。初始冲刷强度不但与土地的类型有关,而且与前期的干旱天数、降雨的强度等因素有关。
4 低影响开发的试验研究
由于初期降雨的冲刷使得污染较为严重,污染物的浓度很高,需要进行处理。在此,主要利用下凹绿地、人工湿地、透水砖以及新型雨水口,这四种低影响开发的技术进行相关的研究。
4.1 下凹绿地
【关键词】市政道路;组织排水;利用雨水
城市排水系统主要是用来排除城市的废弃水,城市的废弃水可分为三类:一是日常的生活污水;二是工业生产产生的工业废水,污染严重的工业废水都必须经过预处理,达到排放标准以后,才能排入排水管渠系统;三是雨水及冰雪融化水,通常雨水比较清洁,但初降雨水会因挟带各种污物而受到污染。
城市排水系统分成污、雨水利用同一套管道系统排除的合流制与利用不同管道系统排除的分流制两种。与合流制相比,分流制可减轻污水处理厂负荷,处理污水量稳定,排水管道系统便于维护,因此现在城市多采用分流排水体制,建立独立的雨水管渠排除雨水。
1 城市市政道路的排水系统存在的问题
目前,我国雨水排除的思路仍是:为保障城市、工厂和人民生命财产安全,及时排除暴雨形成的地面径流。设计的重点在一个"排"字上,没有或甚少考虑雨水利用,而让其白白排入水体,浪费了宝贵的雨水资源。但是,由于我国城市化进程不断加快,城市建设飞速发展,大量建筑物、道路、广场等建设使城市不透水面积快速增长。由于这些不透水面的径流系数通常都比较大,伴随而来的是雨水径流量大大增加,使原有城市管道满足不了泄水要求,经常出现雨水排除不顺畅,致使道路积水、交通拥堵,房屋水浸。另一方面,增加了新建雨水管道、雨水泵站等的输送容量,也就增加了城市建设成本。因此,在当今水资源严重缺乏之际,有必要对这种思路进行思考和调整,改良目前流行的道路、排水和绿化设计模式,有效地利用雨水资源,减小不透水的面径流量,进而降低工程造价。
目前的城市排水系统主要分为雨水和污水两个排水系统。污水排水由污水管来收集道路两侧的居民生活用水和工厂产生的工业废水,经污水处理厂集中处理后排入邻近的河道;雨水排水由雨水管道收集道路范围内及两侧一定范围内的降水后,直接排入附近河道。城市排水系统的设置,较好地解决了城市排水问题,是保证城市正常运转不可缺少的公用设施。由于城市的发展,地面硬化率大大提高,使得雨水对地下水的补充被阻隔;雨水在地面汇集,大量集中在机动车道和非机动车道上,引起交通堵塞;雨水从地面流失或被蒸发,使城市扬尘污染加重。
2 城市市政道路的排水系统的改进措施
2.1 设计透水路面
透水路面是在保证道路运营安全情况下,使雨水能够进入路面结构,渗透到路基或土内,以实现雨水的贮蓄或回灌地下水。透水路面的作用有:利用表层土壤对径流的净化能力,补充城区日益枯竭地下水资源,减轻降雨季节道路排水系统负担;加强地表与空气热量和水分交换,调节城市气候;保证路表面无水膜,防止因水膜引起的滑溜,可以减少雨天行车的水飘,提高车辆行驶及行人的舒适性与安全性;路面的多孔性具有很好的吸音效果,可有效降低噪音,创造安静的生活和交通环境。
透水性路面有现浇透水性路面和铺装透水性路面砖两种修筑方式。透水性路面对地表强度以及地下土壤透水性能要求较高。虽然目前研究出的多孔沥青材料及多孔混凝土材料基本能够满足硬化路面的路用性能要求,并在国外得到了一定程度应用,但这种材料的使用对降雨量、路基性质都有一定限制范围。若降雨量过大,基层透水条件不好将会使得路基长时间处于饱水状态,进而影响道路的强度,在土壤渗透条件不好地区要进行大规模换土,保证雨水能够及时下渗。
2.2 应用渗透管及其它渗透设施
除采用透水性路面和绿地外,还可通过设置合理渗透管、渗透井、渗透池等渗透设施,来提高雨水渗透效率。我国各地城市修建主要道路都相当宽阔,可以收集到雨水量亦相当可观,路边绿化带条状特点,相同面积需要管道长度大,雨水利用难度增大。今后如果能在现有雨水直接利用与间接利用的研究基础上,针对绿化带用水特点研究新型雨水就地利用方式,就近收集道路径流作为路边绿化带的补充水源,不仅可以减少管道长度、节省管网造价、提高雨水利用率,更可以大大降低绿地养护成本。
3 城市道路雨水的利用
3.1 直接利用路面雨水
利用蓄水池收集路面雨水,雨天进行集存,晴天作为园林绿化,城市消防、清洗道路等非生活用水,可以有效的减缓城市用水压力。
由于道路两侧空间以及景观需求,蓄水池大多建在地下。主要工艺流程为:径流雨水-初期弃流装置-贮存沉淀池-人工土壤渗滤-中水池-回用。由于路面径流含有大量泥沙、树叶,雨水在输送过程中要先通过细格栅拦截树叶等漂浮物再进入初期弃流装置,将初期较脏雨水排至市政雨水管道,根据国内外实际设计经验,初期弃流量为2.0~2.5 mm。水池使用铁丝网或尼龙网盖住所有入口以防止小动物进入,定期检查和清洗集雨系统各个部位以确保蓄水池无渗漏、无污染。
3.2 采用绿地来蓄积并利用雨水
绿地径流系数只有0.15,能够留住大量雨水,草本植物具有较强控制土壤侵蚀能力,所起作用主要包括:降雨截留、径流延滞、土壤增渗、蒸腾和土层固结等。
把道路雨水引入路边绿化带主要有两种:一是在条件允许的情况下,降低绿地高程以形成下凹绿地。研究证明下凹绿地深度为10 cm,则一年一遇暴雨径流可100%被拦截在绿地内,对两年一遇暴雨也可以拦蓄81%,蓄渗效果十分明显;二是改变路面结构,将两侧分隔带路缘石由立式改为平式,适当增加路缘带宽度(可占用绿化带0.5 m),或将分车带由传统的上凸式改为下凹式,雨水口设置在带内,这样就能将雨水顺利引入绿化带,为避免进入绿化带雨水浸入路基及路面结构层,造成道路整体强度下降,影响道路使用寿命,在分隔带两侧与路基相接处,要采取一定的防水处理措施,以保证道路路基整体稳定性,达到双赢的目的。
4 结束语
对于广大的北方缺水城市,怎样利用好雨水这一宝贵的水资源,已引起各方面的重视。笔者认为在采取各种措施,不影响道路使用的情况下,对城市道路断面作适当调整,就能够使雨水资源得到比较好的利用,使道路绿化带中土壤含水量增大,减少浇灌次数,节约大量自来水,结合人行道透水砖的透水性能、蓄水性能,不仅免除了雨天行路踩水的烦恼,补充了地下水源,又能够缓解城市排水的负担。同时,对于净化空气、减弱噪音也起到良好的效果。
参考文献:
[1]黄凯.城市市政道路有组织排水与雨水利用[J].甘肃科技,2006,(01).
关键词: 入渗;收集回用;调蓄排放
Abstract: City rainwater utilization is an emerging with good market prospects in the field, in a serious shortage of water resources, exploiting and water resources, water can be used as one of the important city, provides an effective way for long-term sustainable development of water resource, this paper elaborates on the rainwater utilization and technology, the rainwater collection system, more extensive use, is the main measure of rainwater utilization at present.
Key words: infiltration; collection and reuse; water discharge
中图分类号:TU991.11+4 文献标识码:A文章编号:
我国的水资源非常匮乏,人均水资源占有量很低。随着近年我国城市化进程的高速发展,城市用水资源更加紧张,而大量的地表、道路、房屋等不透水面积的增加,使城市的降水渗入量大大减少,而突遇特大降雨的时候,城市排水设施的容量往往不足以排出暴雨流量,产生城市内涝,近两年的北京城市内涝已经对城市排水建设提出了崭新的问题,也迫切需要在技术上加强对雨水的回用,做到供水、防洪、保护生态环境同时发展。
国外雨水利用现状:从20世纪80年代开始世界各国已经开始了探索雨水资源化利用,世界上很多国家已经意识到了雨水利用的价值。很多国家已经开展了不同规模的雨水利用与管理的研究和应用。如德国计划将国内80%的路面改造为透水地面;日本也已经大规模铺设透水性地面;发达国家已经出台了有关雨水利用的相关标准和规范法规等。并且目前发达国家也有很多专门从事雨水利用的厂家逐渐壮大,形成一定规模。
国内雨水利用现状:在我国,虽然对雨水利用有着悠久的历史,但是真正的开始研究利用还是从本世纪80年代开始的,而且我国国家还是缺少技术标准,规范和法律法规等来规范这个产业。目前我国雨水利用与发达国家相比还有很大差距,处于开发和探索阶段,在甘肃与宁夏等西部城市开发了一些工程,取得了一些成果,在北京、上海、大连等一些城市也有了一些雨水利用工程,也取得了一些成果,对我国的雨水利用技术进步起到很大的推动作用。
雨水利用不仅是开源节流的一条途径,而且对生态环境的改善,水污染的控制等方面也具有积极的意义。雨水利用主要有以下三种方式:收集回用,调蓄排放和土壤如渗。其中调蓄排放系统的功能主要是减轻城市洪涝,符合规范(《建筑与小区雨水利用工程技术规范》)的要求,规范也推荐了相应的适用场合,为削减城市洪峰或要求场地的雨水迅速排干时,宜采用调蓄排放系统。雨水利用方式选择的基本思路为:地面雨水采用如渗,屋面雨水采用如渗还是收集回用由技术经济比较决定,地面雨水采用入渗而不收集的主要原因是:1.地面特别是路面雨水污染严重,COD和SS等主要指标比屋面雨水成倍增高;2收集效率低,特别是绿地收集效率很低,是屋面雨水的1/4到1/5.
雨水收集回用
屋顶集雨一般是将雨水通过雨水管收集,再通过过滤技术去除径流中的颗粒物质,然后再将水引入蓄水池贮蓄,再通过水泵将水输送到用水单元,一般用于冲厕或灌溉绿地等。
雨水收集后的处理:雨水收集后的处理过程与一般的水处理过程相似,雨水的污染物主要来自于污染物颗粒沉降、大气中淋溶的污染物、垃圾的积聚以及交通运输等,污染物的组成和性质与路面的材料、路面的老化程度、路面的清洁度及因为雨水生化性较差,主水土流失等情况有关。有关资料表明,雨水水质变化的总规律是初期雨水污染严重,COD和SS浓度高,受降雨强度、降雨量和时间间隔等因素影响严重,受降雨历时的延长,污染物的浓度也随之降低。因为初期雨水收到污染,需要弃流,弃流后的污水,经简单的混凝沉淀、过滤处理后,雨水满足城市生活杂用水和景观用水水质标准。如对处理后的雨水有更高的要求,亦可采用膜处理等工艺,但因雨水量是随机的不是固定的,雨水处理设备的空置时间通常比较长,故不推荐使用过于复杂的处理工艺。
雨水调蓄排放
绿地水域拦蓄:
利用湖体贮存雨水,如果城市建设区域内有天然湖体,可以利用湖体作为雨水收集池,这样不仅可以节省大量的建设费用,获得较大的雨水贮存空间,而且有利于改善湖体的水质,是直接进行雨水收集利用的行之有效的方法。
2. 建设蓄水池贮存雨水,如果建设区域内没有可利用的雨水贮存设施,可以根据雨水的回用量建设地下或地上蓄水持贮存雨水。
3.利用景观水池贮存雨水,利用景观水池贮存雨水也是对区域内现有贮存空间的科学利用,不仅可以节省工程投资,而且用雨水代替景观用水可以节约水资源。
三、雨水间接利用技术-渗透
雨水渗透技术是一种间接的雨水利用技术,是合理利用和管理雨水资源改善生态环境的有效方法,与雨水直接排放和雨水收集、储存、处理与利用的方案相比,他具有技术简单,设计灵活,易于施工,投资少,环境效益显著等特点。对于我国有些地区,由于开采地下水过度而导致地下水水位下降,如能将地下水收集处理后回灌地下,可有效补充涵养地下水,同时还能对暴雨洪水起到调蓄作用,可削减洪涝灾害。
雨水渗透技术:分为自然渗透和人工渗透。自然渗透指绿地和天然河沟等渗透,进而补给地下水。人工渗透指利用人工渗透设施进行渗透。以下是对目前常用的渗透设施的优缺点进行的简单总结归纳:
雨水渗透设施分类
关键词:雨水收集;回收利用;技术方法
中图分类号:TU823.6 文献标识号:A 文章编号:2306-1499(2013)03-(页码)-页数
水资源是基础自然资源,是生态环境的控制性因素之一;同时水资源又是战略性经济资源,是一个国家综合国力的有机组成部分。随着城市化和经济的高速发展,资源不足的矛盾和城市化建设的快速发展和城市人口的不断增加,一方面使得城市用水量需求增加,另一方面城市不透水面积扩大,导致雨水资源流失增加和水循环系统的平衡遭到破坏。雨水作为一种自然资源,污染轻,对调节补充城市水资源、改善城市自然生态系统具有重要作用。现代城市雨水利用是一种新型的多目标综合性技术,可实现节水、水资源涵养与保护、控制城市水土流失和水涝、减少水污染和改善城市生态环境等功能。国外对城市雨水利用的实践及研究起步较早,从 20 世纪 80年代开始,世界各国就开始探索城市雨水资源化,全球至少有4 0个国家和地区开展了雨水管理与利用的研究和实践。美国、德国、英国、澳大利亚、日本和以色列等国长期致力于雨水管理技术的研发,已形成了相对成熟的雨水利用技术,开发了多种水文模型,并建立起了较为完善的保障体系。我国城市雨水利用尽管取得了一定成果,但总体上起步晚、发展相对滞后。通过分析国外雨水利用的现状,提出了雨水收集及利用技术,旨在为我国的雨水利用提供借鉴和启示。
1.国内外城市雨水利用现状
1.1国外城市雨水利用现状
从上世纪 80年代起,欧美及日本等发达国家开展了对雨水进行收集利用的研究。美国的雨水利用常以提高天然入渗能力为目的。美国不但重视工程措施,而且还制定了相应的法律法规对雨水利用给予支持。如科罗拉多州、佛罗里达州和宾夕法尼亚州分别制定了《雨水利用条例》,这些条例规定新开发区的暴雨洪水洪峰流量不能超过开发前的水平,所有新开发区必须实行强制的“就地滞洪蓄水”。其他的发达国家如德国、英国、日本等国家城市雨水利用的主要经验包括两个方面:一是制定一系列有关雨水利用的法律法规,如目前德国在新建小区之前,无论是工业、商业还是居民小区,均要设计雨水利用设施,若无雨水利用措施,政府将征收雨水排放设施费和雨水排放费。日本于 1992年颁布了“第二代城市下水总体规划”,正式将雨水渗沟、渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分,要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨水就地下渗设施。二是建设完善的雨水收集、利用设施,将收集到的雨水主要用于冲厕所、洗车、浇庭院及回灌地下水等。目前,德国的雨水利用技术已发展到第三代,其特征是设备的集成化,尤其对于屋面雨水的收集、截污、储存、过滤、渗透、提升、回用和控制,形成了系列化的定型产品和组装式的成套设备。在英国,泰晤士河水公司为了研究不同规模的水循环方案,设计了伦敦世纪圆顶雨水收集利用系统示范工程。丹麦在城市地区从屋顶收集雨水,收集后的雨水经过收集管底部的预过滤设备,进入贮水池进行储存。使用时利用泵经进水口的浮筒式过滤器过滤后,用于冲洗厕所和洗衣服。
1.2我国城市雨水利用现状
我国雨水利用有悠久的历史,但是真正意义上的雨水资源利用研究约从 20 世纪 80年代才开始。城市雨水利用在我国刚刚起步,只有个别城市进入工程实施和推广阶段,主要是缺水地区的一些小型、局部的非标准性应用, 比较典型的是山东长岛县、大连璋子岛和舟山市葫芦岛等雨水集流利用工程。目前我国建筑小区雨水利用工程中采用最普遍的是雨水入渗和雨水收集回用,北京、上海、天津、深圳、大连、西安等许多城市正在结合自身的具体情况开展雨水收集利用项目研究。由于缺水形势严峻,北京市开展的步伐较快。 2001 年国务院批准了包括雨洪利用规划内容的“ 21世纪初期首都水资源可持续利用规划”,北京市规划委员会和北京市水利局于 2003 年3 月共同制定并了《关于加强建设工程用地内雨水资源利用的暂行规定》,其中规定今后在北京市新建、改建、扩建工程时要同时建设雨水利用工程,建设中的工程也必须同时考虑建设雨水利用设施。 2008年奥运场馆和奥林匹克公园建设中也都采用了雨洪利用技术。《南京市城市供水和节约用水管理条例》也要求规划用地面积二万平方米以上的新建建筑物应当配套建设雨水收集利用系统。
2.雨水利用技术
2.1雨水收集
雨水收集系统包括屋面的雨水收集系统和地面的雨水收集系统。由于屋面受到人类活动的影响小一些,所以屋面对雨水的污染程度比路面要轻的多。而且地面要考虑到相当一部分的雨水途径绿地回补地下含水系统,因此两种收集系统在设计上有所差异。
2.1.1屋面雨水的收集
屋面雨水一般占城区雨水资源量 65%左右,易于收集,且水质相对较好,是城区雨水利用的主要对象。屋面雨水由于受污染少,水质较好,稍加处理或不经处理即可直接用于冲洗厕所、浇灌绿地或用作水景,也可直接进入渗透管沟或通过土壤经初步渗透后再进入渗透管系。对屋面雨水典型的收集方式为:屋面雨水经雨水立管进入初期弃流装置,通过初期弃流装置将初期较脏的雨水排至小区污水管道,进入城市污水处理厂处理后排放。经过初期弃流的雨水经独立设置的雨水管道流入贮水池,雨水在池中经过过滤、沉淀、再过滤、消毒处理后,出水进入专为冲洗用水、洗涤用水和庭院浇灌用水设置的管网,可用于家庭、公共和工业等3 方面非饮用水供水。
2.1.2地面雨水的收集
由于地面的雨水水质较差,其主要用在系统和地表蓄水池。对于采取合流制排水小区绿化用水和景观用水上。地面雨水收集方式包括绿地蓄水下渗回补地下含水系统的老城区,如果将地面雨水就近收集并回灌地下,不仅可以减少对环境的污染,还可提高城市污水厂的处理效果,降低处理成本。采取分流制的地区,地面雨水径流从集水口流入雨水管道,直接汇入雨水贮水池,相对比较简单。
2.2雨水回用
屋面雨水的污染程度较地面雨水轻,且径流量大,便于收集,利用价值也高。初期径流弃流后COD一般为 80 ~1 20 mg/L ,而道路初期雨水水质较差,初期径流中C OD 高达 3000 ~4000 mg/L。所以雨水的汇水源头、收集方式以及其回用的水质都是制约雨水净化工艺选择的因素。雨水净化按照雨水处理工艺可以分为自然净化和物化处理。对雨水水质条件较好、地下水位较低、平均坡度小且土壤渗透能力较好的道路 (透水性路面)区,可利用表层植被和土壤净化功能的自然净化方法处理雨水,同时还可以减轻对雨水收集、输送系统的压力,补充地下水。
【关键词】收集利用经济
中国的城市开发建设进程不断加快,设计师和管理人员将更加重视城市的可持续发展和生态环境的改善,在提高城市居住舒适性的同时尽量减少资源消耗。最近几年,城市雨水的收集、循环利用愈来愈受到重视。雨水系统作为生态小区的一个子系统发挥着重要作用。雨水的生态循环和再利用,还有许多观念、技术和管理模式须推广采用。目前,我国城市中的排水设施均采用硬质渠化的措施,地面铺装和地下水排水管网均是以尽快汇集排除地面径流为目标,使降落的雨水尽快向城市中的各种河道聚集,来不及渗入地下。小区中硬质铺装多采用水泥混凝土和砌块砖铺砌而成,透水性差,雨水难以从硬质铺装下渗。而在现代小区中,应考虑雨水的污染控制、渗透、滞留和净化回用。
1雨水回收利用系统组成
1.1雨水回收利用系统流程(图1)
1.2雨水初期弃流装置
雨水在经过屋面或地面汇集后,受路面污染影响,使得初期雨水径流中含有大量的污染物。其中CODcr、悬浮物含量甚至超过污水,无法回收利用,若直接排入雨水排水系统,会严重影响环境水质。通过采用初期雨水分散控制,在源头设置弃流装置,对初期雨水就地初期处理,可最大化消减污染负荷。将弃流雨水就地处理,进入管网的雨水为初期洁净雨水。减少进入管网的雨水弃流量,减少调蓄水池容积,同时富余雨水可有效回补地下水,改善地下水资源。由于减少了初期弃流量,减少了污水处理量,可减轻污水处理厂雨水处理量。
作为雨水收集的源头,采用的雨水口和雨水井均为环保型产品,内带截污框和雨水篦子。能有效的拦截雨水中大颗粒杂质,避免日后使用时的管道堵塞。且日后清理只需将提篮提出将杂物倒出即可。井体侧壁开孔,配已级配能有效地将雨水补充给植被及地下水。通过截污弃流后的雨水可直接进入雨水收集水池,简化雨水处理的工艺。
1.3 PP模块组合构筑物构造
PP模块组合构筑物是由配水井、排泥井、出水井和PP模块骨架组成。雨水经过初期弃流装置后直接流入配水井,再进入PP模块骨架,经雨水滤板,泥沙收集到排泥井,水经过砂石滤料层,通过出水井井筒微孔,收集在出水井内,经过供水设备和供水管网,供给小区内绿化、景观喷泉和地面冲洗使用。PP模块构筑物采用聚丙烯塑料单元模块组合,在水池周围包裹防渗土工布,形成地下贮水池。由于表面光滑,不滋生藻类,可使储存的水体水质保持较长时间稳定。再有模块式的组合,可使雨水集蓄池极大的适应场地的限制,组成各种形状,同时具有安装方便,承载力大,可拆除迁移至其他区域继续使用等优点。
用于收集雨水的储存装置,采用成品装配式PP方块组合而成。在水池底部结合雨水过滤板,雨水通过重力即可实现过滤,在滤板层下设置级配砾石取水层回用泵设置在取水井内,回用是开启水泵,实现过滤同时回用雨水。
塑料模块组合的水池安装方便,承载力大。同时内壁粗糙度为0.009,比混凝土内壁光滑,内部结构不易附着杂质,更有利与保证水质稳定。水池上方可作为绿地,种植花草和树木等,起到美化环境的作用。
1.4 雨水利用自动化控制及回用
整套雨水利用系统采用自动控制。初期雨水弃流装置采用自控式雨水弃流装置,设置弃流量及复位时间,自动弃流雨水。雨水集蓄池设置高低液位控制器,同时与清水池液位控制器联动,自动控制消毒提升泵的开启和关闭。清水池绿化泵也采用自动控制设计,根据管网水压,自动调节。
2 雨水综合利用系统与中水处理的区别
雨水综合利用系统是利用经过简单物理处理方法―――过滤,达到景观、冲洗的水质标准。中水处理的方法有生物处理法、物理化学处理法膜处理3种,中水水源的主要污染物是有机物,目前大多数以生物处理为主处理方法;在工艺流程中消毒灭菌工艺必不可少,一般采用含氯消毒剂进行消毒。两者利用的原理一致,只不过在工艺流程上存在一定差异。
3 建议
随着我国人口增长和和城市化进程的加快,水资源短缺问题日趋严重。对水资源进行合理开发、高效利用、全面节约、有效保护和综合治理,已成为一项重要的战略任务。为了使雨水利用资源化,实现城市水资源的可持续利用,提出如下建议:
3.1强制性法律法规早日出台
通过雨水收集利用系统,既能控制洪水对城市的影响,也能解决城市缺水的问题,还可以进行雨水循环利用,但政府不出台任何与此相关的政策,雨水收集和利用就很难形成规模。因此,雨水利用要从开发资源、生态补偿与城市可持续发展的高度加以重视,给予政策法规支持和支撑。在澳大利亚,政策先行成就了雨水利用和收集的普及。澳大利亚几乎每家每户都安装了雨水收集容器,雨水被用于浇花、洗车、冲厕等非饮用水方面。由于澳大利亚每年的年平均降雨量仅470mm政府对雨水的回收利用非常重视,政府对修建储水箱的居民每年
给予200澳元的补助。我国目前还没有出台任何强制性的法律法规,所以在雨水收集和利用的推广上有很大的阻碍。
3.2制定相关城市规划
依靠合理的城市规划体系、科学的技术管理体系、在规划、设计方面逐步制度化、规范化、才能为雨水利用推广提供保障。南京市十三届人大常委会第31次会议听取了关于审议结果的报告。审议报告建议、规划用地面积2万平方米以上的新建项目应当配套建设雨水收集利用系统、违反规定的、可处5万元以上
30万元以下的罚款。为下一步在全市范围内深化这项工作奠定了法律基础。
3.3加强部门间协调合作
城市雨水利用属于水资源的开发与管理范畴、涉及到气象、地质、水利、城市建设等问题、是一项涉及面很广的系统工程、具体实施时需与水利、城市建设、市政管理、建筑设计、环境等许多部门加以统筹、综合与协调,制定雨水利用工程建设和运行的相应政策和法规、
并负责工程的具体实施和监督。
4 结语
雨水的收集利用在水资源日益缺乏的中国已是刻不容缓。我国在雨水收集利用与城市规划相结合方面的研究正在逐步深入。通过借鉴国外先进技术,与中国实际情况相结合,并着手解决出现的新问题是雨水收集利用研究与实践的当务之急。
参考文献:
[1]吴普特,黄占斌,高建恩,等.人工汇集雨水利用技术研究[J].郑州:黄河水利出版社,2002.
[2]黄玉璋.北京城市小区雨水再生水利用研究与示范[J].2002年全国城市水利学术研讨套论文集.2002.