淺議城市雨水滲透的論文

1、淺議城市雨水滲透的論文提要：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、迅速地排除降雨形成的地面徑流。在確定雨水設(shè)計(jì)

2、流量時沒有考慮對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，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，這對于城

3、市建設(shè)是一個沉重的包袱。此外，由于環(huán)境意識的增強(qiáng)，人們認(rèn)識到城區(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個嚴(yán)重缺水的城市之一， 人均水資源占有量為 300m3,低于國際公認(rèn)的下限1000m3。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億 m3。而 北京市用水量為 40億m3，其中70%來自地下水

4、。過度開采使北京市地下水儲存量在199 9年一年中減少了近 15億m3,地下水位下降了 23m，以北京東郊為中心形成了一個2000km2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

5、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”有的灣子平時是干涸的）；曲阜孔府宅內(nèi)和后花園均有雨水滲井鯨1門。2雨水滲透設(shè)施滲透地面除了綠化面積外，人工滲透地面主

6、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)。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%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，厚 5cm , 下層碎石粒徑5cm，空隙率為38%40%，其厚度視所需蓄水量定，因它主要用于貯蓄雨 水并延緩徑流 酈逸-2。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

7、今已廣泛應(yīng)用于發(fā)達(dá)國家，但在國內(nèi)還鮮見報道。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，延長徑流時間。草皮磚地面的徑流系數(shù)為，取決于其基礎(chǔ) 碎石層的蓄水性能、地面坡度等因素

8、。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%3 8%。而且還可產(chǎn)生較大的環(huán)境及社會效益 錨屢3罠：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下流管系的有利影響。滲透池地面滲透池當(dāng)土地可得且土壤滲透性能良好時，可采用地面滲透池。 池可大可小，也可幾個小池綜合使用，視地形條件而定。地面滲透池有的是季節(jié)性充水，如一個月中幾次充水、一年中幾次充水或春季充水秋季

9、 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。常年存水的地面滲透池與土地處理系統(tǒng)中的”濕地”目似，宜種植耐水植物及浮游性植物。它還可作為野生動物的棲居地，有利于改善生態(tài)環(huán)境。利用天然低洼地作地面滲透池是最經(jīng)濟(jì)的。若對池底再作一些簡單處理，如鋪設(shè)鵝卵石等透水性材料，其滲透性能將會大大提高。地下滲透池當(dāng)?shù)孛嫱恋鼐o缺時，就不得不利用地下滲透池，實(shí)際上它是一種地下貯水裝置，利用碎石空隙、穿孔管、滲透渠等貯存雨水。圖3為各類地下滲透池示意，圖 4為利用底部透水渠貯水的滲透池，透水渠的使用可減少所需石料并增大

10、貯水體積?？傊叵聺B透池種類多樣，形狀各異，在美國一般按重現(xiàn)期2年的暴雨強(qiáng)度在 36h內(nèi)全部滲入地下來計(jì)算其容量3。滲透管滲透管一般采用穿孔 pvc管，或用透水材料制成。匯集的雨水通過透水性管渠進(jìn)入四周 的碎石層，再進(jìn)一步向四周土壤滲透，碎石層具有一定的貯水、調(diào)節(jié)作用。相對滲透池而言，滲透管溝占地較少。便于在城區(qū)及生活小區(qū)設(shè)置，它可以與雨水管系、滲透池、滲透井等綜合使用，也可以單獨(dú)使用。日本和德國在這方面有較成熟的經(jīng)驗(yàn)。3雨水滲透工程的實(shí)施滲透設(shè)施的選址要求使用滲透設(shè)施的適宜地點(diǎn)為：地下水最高水位或地下不透水巖層至少低于滲透表面，土壤滲透率不小于 2X10- 5m/s,地面坡度不大于 15%

11、，離房屋基礎(chǔ)至少 3m遠(yuǎn)。此外還需 考慮表層及下層土壤結(jié)構(gòu)、表面植被種類、土壤含水率、車輛及行人交通密度等電忍辿4門。滲透裝置的堵塞屋面及地面的初期雨水徑流帶有一定量的懸浮顆粒和雜質(zhì)，對于滲透裝置或土壤層可能有堵塞作用。瀝青多孔地面經(jīng)吸塵機(jī)抽吸（每年吸3次）或高壓水沖洗后，其空隙率基本能完全恢復(fù)。多孔混凝土地面至今未見有堵塞報道。曾對北京建工學(xué)院材料實(shí)驗(yàn)室所制作的無砂混凝土塊（孔隙率18%，滲透系數(shù)/s）作堵塞試驗(yàn)。模擬北京市年平均降雨量600mm，向試塊中灌入多種濃度的含泥砂試驗(yàn)濁水，當(dāng)試驗(yàn)濁水的ss為1000mg/l及2000mg/l時，試塊的滲透系數(shù)不變，當(dāng)濁水 ss增至3000 mg/

12、l，滲透系數(shù)減少8%，當(dāng)ss增至4000.薛mg/l時，滲 透系數(shù)減少 25%，表現(xiàn)出一定程度的堵塞。實(shí)際上北京市普遍使用的瀝青屋面初期雨水徑流的ss僅為100250mg/l,路面徑流的ss也僅為10003000mg /l,而且是短期的， 降雨后 期分別降為2050mg/l和300400mg/l。試驗(yàn)證明多孔混凝土地面不易堵塞。但為了安全 起見，應(yīng)盡量去除徑流中易造成堵塞的雜質(zhì)，并對滲透裝置加強(qiáng)管理，定期清理。初期雨水徑流的污染屋面和地面初期徑流的 cod可達(dá)3000mg/l左右，雖然它隨著降雨時間迅速降低，但在 降雨初期的短時間內(nèi)，雨水徑流有相當(dāng)?shù)奈廴拘?。在滲透設(shè)施的選址要求中，強(qiáng)調(diào)滲透表面

13、距最高地下水位或不透水巖層以上，這是為了保證有一定土壤厚度以凈化徑流，是控制地下水污染的一種措施。此外，滲透裝置中多使用過濾纖維層，俗稱土工布，它是一種較好的過濾材料。對細(xì)小顆粒雜質(zhì)有較強(qiáng)的阻隔作用。 為了安全起見，提倡徑流先進(jìn)入綠地、花壇，再進(jìn)入滲透設(shè)施，以充分利用植被和土壤表面的凈化能力。對污染較重的初期徑流宜設(shè)置初期棄流裝置及適當(dāng)?shù)膬艋胧?。最后需?qiáng)調(diào)的是：雨水滲透僅為雨水利用的方法之一，它能促進(jìn)雨水、地表水、土壤水及地下水之間的”四水”轉(zhuǎn)化，維持城市水循環(huán)系統(tǒng)的平衡。雨水利用應(yīng)與雨水管系建設(shè)、城 市平面和高程規(guī)劃有機(jī)地結(jié)合，既要充分利用雨水資源又要保證人民生活、生產(chǎn)的安全，不受雨洪及不合理積水的干擾。參考文獻(xiàn)+1胡家駿我國傳統(tǒng)城市排水規(guī)劃設(shè)計(jì)原則初探中國給水排水，1987, 3（4）: 30322 ric