在接下來的70年里,中國年均氣溫預計將上升高達3.5攝氏度,氣候的變化推動了雨水和地表水管理的創新性解決方案的需要。
降雨量格局的變化可能導致多雨的冬季和干燥的夏季,海平面的上升和天氣事件的發生將被視為更加的司空見慣。北京2012年那個夏天的后果已經給出一個清晰的跡象,這些各種各樣的變化會使中國57000所住宅受到地表洪澇災害的影響,造成30億元的經濟損失。
眾多的住宅小區和商業地產開發,加上中國大部分主干公路網當前都正面臨著地表洪澇災害的嚴重風險。
中國現在人均每天用水150升——幾乎比25年前多50%。其中洗衣和沖廁占了很大一部分,而飲用水、廚房用水、汽車清洗和花園澆水也扮演著重要角色。然而,與意大利、西班牙這樣的歐陸國家人年均享有2785升的供水能力相比,中國人年均只享有1334
升這樣極其低的容量。在華南華東這樣高人口密度的區域,將意味著會有更少的水可供每個人使用。
這不僅減少了用于沖廁、洗衣、車輛清洗和灌溉的自來水需求,而且緩解了特大暴雨時堆積的雨水留在地面上形成洪澇災害的潛在危險。
一般的非住宅建筑平均每天使用約2600升水,其中多達80%用于非飲用水,如沖廁用水。這些大部分都能用收集后的雨水代替
生物滯留系統的雨水收集發布時間:2012-09-20 16:25:23 來源:互聯網 作者:佚名生物滯留設施(Bioretention)類似于植被淺溝和緩沖帶,是在地勢較低的區域種植植物,通過植物截流、土壤過濾滯留處理小流量徑流雨水,并可對處理后雨水加以收集利用的措施。生物滯留適用于匯水面積小于lha的區域,為保證對徑流雨水污染物的處理效果,系統的有效面積一般為該匯水區域的不透水面積的5%~10%.
生物滯留系統是由表面雨水滯留層、種植土壤覆蓋層、植被及種植土層、砂濾層和雨水收集等部分組成。
在系統表面留有一定低于周邊地表標高的空間,用以收集徑流雨水以及當徑流量大時暫時儲存雨水。
在種植土表層鋪樹葉、樹皮等覆蓋物,防止雨水徑流對表面土層的直接沖刷,減少水土流失。還可以使植物根部保持潮濕,為生物生長和分解有機物提供媒介,并過濾污染物。
該層結構用于過濾徑流雨水,種植土層可用50%的砂性土和50%的粒徑約2.5mm左右的爐渣組成。植物選擇上需要注意的是應選擇當地的常見樹本、灌木以及草本植物,品種保持在三種以上。
在砂濾層和種植土層間添加200g/m2土工布用于防止土層被侵蝕進入砂濾層堵塞滲管。滲管開孔率不小于2%,砂濾層采用黃豆大小的濾料。
路面雨水收集系統詳解發布時間:2012-09-07 14:26:03 來源:互聯網 作者:佚名路面雨水收集系統在用于雨水利用時,通常會由于地表的污染等因素導致水質受到污染,因此造成收集到的雨水不易于直接利用,因此,需要加強對路面雨水收集系統的研究。
路面雨水收集系統可以采用雨水管、雨水暗渠、雨水明渠等方式。水體附近匯集面的雨水也可以利用地形通過地表面向水體匯集。
雨水管設計施工經驗成熟,但接入雨水利用系統時,由于雨水管埋深影響,靠重力流匯集至貯水池會使貯水池的深度加大,增加造價,有些條件下會受小區外市政雨水管銜接高程的限制。雨水暗渠或明渠埋深較淺,有利于提高系統的高程和降低造價,便于清理和與外管系的銜接,但有時受地面坡度等條件的制約。
利用道路兩側的低綠地或有植被的自然排水淺溝,是一種很有效的路面雨水收集截污系統。雨水淺溝通過一定的坡度和斷面自然排水,表層植被能攔截部分顆粒物,小雨或初期雨水會部分自然下滲,使收集的徑流雨水水質沿途得以改善。但受地面坡度的限制,還涉及到與園林綠化和道路等的關系;淺溝的寬度、深度往往受到美觀、場地等條件的制約,所負擔的排水面積會受到限制;可收集的雨水水量也會相應減少。因此,要根據區域的各種條件綜合分析,因地制宜,有時也可以將這幾種方式結合使用。
德國在雨水資源化研究方面走在世界科技的前沿。在上個世紀初期就己經發布了“對未受污染雨水的分散回灌系統的建設和測量”。德國利用公共雨水管收集雨水并經簡單的處理后達到雜用水水質標準,可用于街區公寓的廁所沖洗和庭院澆灑,部分地區利用雨水可節約飲用水達50%。目前,德國在新建小區(無論是工業、商業、居住區)時均要設計雨水利用設施,否則,政府將征收雨洪排放設施費和雨水排放費。德國已經形成了一整套較為成熟的雨水資源利用的實用性技術、行業標準和管理條例。位于柏林市中心歐洲的商業區波茨坦廣場,規劃了13042m3的城市水面,占總用地的19%,總共可收集容納15000m3的雨水,通過合理的生態水景設計,廣場成為具有濃厚自然氣息、并充滿活力的城市開放空間。
日本是雨量充沛的國家,在城市屋頂修建了雨水澆灌的“空中花園”,在減少城市地表徑流的同時,減少自來水的消耗,增加了城市的綠地面積,美化了城市環境,凈化了城市空氣,吸收了城市噪聲,也能夠降低城市的熱島效應。日本也注重修建蓄積雨水的工程設施,既控制了汛期多余的雨洪徑流,也減少了排水設施,同時也緩解了城市水資源的供需矛盾。如日本名古屋的若宮大通調節池,建在城市街道下面(與地面僅有一層混凝土板相隔),這將大大增強蓄水功能,既能使雨水資源化,又能減少城市的洪澇災害。近年來,各種雨水流入設施在日本得到迅速發展,包括滲井、滲溝、滲池等,這些設施占地面積小,可因地制宜地修建在樓前屋后。日本政府于1992年頒布了“第二代城市排水總體規劃”,正式將雨水滲溝、滲塘及透水地面作為城市總體規劃的組成部分,要求新建、改建的大型公共建筑物必須設置雨水下滲設施。
英國的蓄水地面系統,把局部地域內收集到的雨水徑流,用人工方式貯存起來,成為城市中水道的重要水源,提供人們生活所需的部分雜用水,可降低城市供水的壓力,緩解城市水資源危機。例如,在英國諾丁漢有一個叫Edwinstowe的青年旅行社,人們在建筑物附近地面采用“蓄水地面”,利用人行道、車道、停車場的地下空間,貯存、截留雨水,即在具有一定強度的多孔、可滲的路面下依次鋪設礫石層、人工織物,以干凈的碎石等蜂窩狀材料作為基底蓄水層,并在土木工程中使用的透水性很小的高聚物薄膜——人工膜將結構包圍起來,貯水量可達100L/m2,收集的地面雨水與屋面雨水一起成為建筑物內中水道的水源,用于沖洗廁所。
在我國,雨水收集和利用已有較長歷史,如北京古建筑里導水路面鋪裝設計、山西等北方地區傳統民居里集水屋頂的設計、北京團城的雨水利用(李善征等,2003)、我國古代園林中利用雨水造景等,都是雨水利用的典型代表例證,同時也說明了雨水利用的重要性。
大中城市以及園林綠地中的雨水利用還處于探索和研究階段,北京、、大連等許多城市先后進行研究,北京發展較快。2001年國務院批準了包括雨、洪利用規劃內容的“21世紀初期首都水資源可持續利用規劃”。雨水回收系統北京建筑工程學院和北京城市節水辦公室從1998年開始立項研究,并于2001年4月通過鑒定,開始在城區以示范工程來推廣應用;北京市政府66號令(2000年12月1日)中也明確要求開展市區的雨水利用工程。北京城市雨水利用已進入示范與實踐階段,可望成為我國城市雨水利用技術的龍頭,隨著水管理體制和水價的科學化、市場化,通過一批示范工程,爭取用較短的時間帶動整個領域的發展,實現城市雨水利用的標準化和產業化。
在傳統的城市綠地設計中,綠地地表的形式大多依造景的目的以及某些特定的功能要求來決定,而以雨水利用為目的的綠地則需要針對雨水滲透的特點來設計。影響雨水下滲的因素主要有土壤的特性、降水強度、歷時、降水時程分配、植被條件、地形條件等,而綠地設計則需要通過調整豎向設計、增加植物覆蓋以及利用其他技術措施來降低暴雨徑流的流速、流量、延長滯留時間,改善綠地土壤的滲透條件,從而增加雨水的入滲量。
研究表明,植被覆蓋度對徑流量的影響極為顯著。植被覆蓋能夠有效地影響地表反射率、地表溫度、下墊面的粗糙度和土壤-植被-大氣連續體間的水分交換。隨植被覆蓋度的增加,雨水徑流量明顯減少,特別是覆蓋度從30%增至80%時,徑流量減少尤為明顯,當覆蓋度超過80%后,徑流量就基本趨于穩定。對于比較成熟的樹林,5%~10%的水分從林內蒸發掉;50%~80%被林下枯枝落葉層吸收和滲入土壤;只有10%以下的降雨形成徑流。因此,地面植被覆蓋能夠減少地表徑流,阻止徑流對土壤的沖刷,避免形成洪水。種草的坡地與不種草的坡地相比,地面徑流量可減少47%,沖刷量減少77%。
草本植物具有比較強的控制土壤侵蝕的能力,所起的作用主要包括:降雨截留作用,徑流延滯作用,土壤增滲作用,蒸騰作用和土層固結作用等。綠地因表土層根系發達,土壤相對疏松,其對降雨的入滲性能較無草皮的裸地大。經測定有草皮的土壤穩定入滲率比相同土壤條件下的裸地大15%~20%。
坡度是一個影響地表徑流的重要因子,一般認為在其它條件相同情況下,坡度越大,產流速度越快,徑流量越大。從各坡度范圍分析,徑流量隨坡度增加而增加并非連續的,從26°到30°徑流量隨坡度的增加而減少,大于30°后,徑流量又隨坡度的增加而增加。在進行綠地設計時應盡可能采用較小的坡度,坡度越趨于平緩,雨水匯流的速度減緩,增加了雨水滲透的時間,同時也增加了滲透量。同一坡度延續過長也會使徑流速度加快,雨水回收系統將單一坡度變為陡緩結合的坡度可以有效延長雨水的匯流時間,增加雨水下滲量。在處理綠地的高差時,將坡變為陡坎也是雨水滲透利用的好方法,同時還可以減少土壤侵蝕的發生。
城市綠地中道路廣場占地面積較大,能夠收集較多的雨水。而園林道路由于其幅寬較小且線路較長,埋設管道收集雨水的投資比較大,在匯水面積較小時經濟性差,故而應以排放到兩側綠地中為佳。這就要求適當降低綠地的高程,使之低于周圍的道路廣場,形成下凹綠地。這樣,降雨后雨水徑流首先進入綠地,在經過綠地的蓄滲并填滿洼地后再溢流,可以顯著地增加雨水的入滲量。北京市曾經做了綠地高度對入滲量的影響試驗,結果表明若綠地標高低于周圍路面,其入滲量是高于路面時的3~4倍。雨水回收系統下凹綠地如果深度為10cm,則一年一遇的暴雨徑流可100%攔蓄在綠地內,對二年一遇的暴雨也可以攔蓄81%。下凹綠地(50~100mm)每年僅有2~3次暴雨產生溢流,極大部分雨水徑流被蓄滲在綠地中,蓄滲效果極為明顯。
在雨水匯流面積較大時,可以選擇地勢低洼地帶,且不影響游人活動的地方設計為可以短時蓄水的滲透綠地,這種蓄水低洼地在非雨季和周圍的綠地保持一致的面貌,在雨季則可以匯集周圍廣場綠地的地表徑流,雨水入滲后又可以恢復綠地的外貌和功能。低洼蓄水綠地可以是季節性充水,如一個月中幾次充水、一年中幾次充水或春季充水秋季干涸,也可以是一年四季均有水,但水位變化很劇烈。這也為動植物提供了多樣化的生境,有利于生物多樣性的保護。低洼地蓄水的應用關鍵在于不能因短時蓄水導致植物的傷害。因此需要選擇同時耐水濕和干旱條件的喬灌木和地被植物。低洼蓄水綠地需要良好的管理以保證游人安全及環境衛生。過量匯集的雨水還需要有溢流設施,避免造成泛濫。
城市綠地中土壤的滲透系數因土質不同而有所變化,同時地形、地被的情況也千差萬別,通過土壤滲透不能完全保證暴雨過程的環境安全,因此還需要通過一些工程措施來促使雨水進一步滲透。雨水通過透水性的管、井或透水性地面,能直接滲入到深層土壤和地下水中。雨水的深層滲透受地下水深度、巖床深度、表面和下層土壤類型、覆蓋的植被等自然條件的影響,污染物含量過高的雨水入滲可能導致地下水的污染,因此需要經過可靠的設計和持續的監測管理才能使之發揮作用。雨水的滲透設施種類很多,大多布置在地面以下,對城市綠地的景觀不會產生不良影響。
由于降水是隨機事件,往往難以與用水同步,因此,需要將來自不同面積上的降水徑流通過一定的傳輸和儲存設施滯貯備用。徑流的傳輸主要有兩種形式,即地下管道傳輸和地表明溝傳輸。在城市綠地中利用經草皮或透水材料覆蓋的明溝排水既考慮了傳輸雨水的功能,又增加了雨水的滲透。明溝的形式還可以模擬天然水流蜿蜒曲折的軌跡,或構筑特定的造型。
為減少道路、廣場、停車場的雨水徑流量,可以采用多孔瀝青和透水的混凝土、陶瓷磚、草地磚等透水鋪裝材料,在不影響交通的情況下,使雨水進入路面結構和下面的土壤。
透水磚中含有大量相互連通的孔隙,大大提高了透水系數。草地磚中生長的草類的葉、莖、根系能延緩徑流速度,延長徑流時間。多孔瀝青的表面瀝青層避免使用細小骨料,瀝青的孔隙率為12%~16%。瀝青層下面兩層碎石,孔隙率38%~40%,可以根據蓄水量確定其厚度。多孔混凝土地面構造與多孔瀝青地面類似。在利用透水材料鋪設地面時,應同時采用透水鋪裝結構,才能使雨水順利入滲到下面的土壤層。
在雨水傳輸過程中如果使用透水的管網,可以將雨水滲透與傳輸結合。透水管網采用無砂混凝土管或打孔PVC管,管道上下周圍回填粗砂、礫石等多孔材料,在輸水的同時進行雨水的滲透。此結構也可用于透水鋪裝下面,可迅速引導雨水向深層滲透,同時降低暴雨徑流的流速、流量,延長時滯。在條件適合地區建造的滲井、滲溝、滲槽,還可引導綠地、屋頂和路面的集流雨水。此時滲井、滲管、滲透溝槽等實際上相當于一個臨時地下水庫,在存蓄雨水的同時進行滲透。當“水庫”蓄存的雨水超過一定水位高度時再通過管道連接,送入下水道。
在園林水池設計時一般因水源問題或管理上的方便將水池池底池壁固化,形成密封的不透水水池。這種水池切斷了水體與外界的自然交換和滲透,削弱了水體的自凈能力和生態功能。在有可靠的雨水和其他水源條件下,應大力提倡建設自然基底的園林水池,使得水池中的水可以與地下水及周圍土壤自由交換水分,完善園林水體的各項生態功能。在園林綠地中水量的保持與水體滲漏是存在一定的矛盾的,需要進行水量核算,通過技術措施來控制滲漏量,并及時補充足夠的水以保證水體的景觀效果。
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