道路雨水收集與利用的設計

道路雨水收集與利用的設計

0道路雨水收集與利用的過程中國是一個缺水的國家，也是一個經(jīng)常發(fā)生洪水的國家。目前我國的人均水資源的占有率僅是全球人均水資源占有率的1/4,全國范圍內(nèi)有300多個城市是缺水城市。與此同時,由于我國城市化迅速發(fā)展,道路、建筑群等不透面積不斷的擴大。大量的道路等硬化地面減弱了雨水的滲透,雨季降雨量大時容易形成洪峰,徑流迅速匯集造成地面積水,甚至進而演化成為城市局部洪災。城市綠化面積的增加又使水資源短缺形勢嚴竣,加上地下水的嚴重超采,使得城市缺水的矛盾也進一步加深,環(huán)境與生態(tài)問題也同步擴展。為了解決缺水、環(huán)境、生態(tài)等一連串的矛盾,人們開始把注意力放到雨水的收集和利用上。道路雨水收集與利用就是在城市道路新建或者改建的過程中,通過對道路橫斷面布置的調(diào)整,結(jié)合原有道路排水系統(tǒng),增設雨水收集設施,對道路范圍內(nèi)降雨后自然產(chǎn)生的徑流,進行收集、調(diào)節(jié)、分配以及再利用的過程。只需要在原先道路施工的基礎之上,增加修建一些簡單的雨水收集設施,就可將雨水資源化,將雨水用于城市道路綠化系統(tǒng)的灌溉。1“綠化帶盲溝系統(tǒng)雨水資源利用”設計一套成熟的道路雨水資源收集與利用系統(tǒng),應當在設計上盡量保證道路匯水、雨水過濾、滲流灌溉、自動溢流、旱季儲水、雨季排水等功能的完善,避免雨水對路基穩(wěn)定性帶來的副作用,同時兼顧建設的經(jīng)濟性以及維護的便捷性。本文介紹的“綠化帶盲溝系統(tǒng)雨水資源利用”設計,屬于道路綠化帶雨水調(diào)蓄技術(shù)的一種,主要應用于機非分隔帶或人行道綠化帶較寬的景觀道路以及主干路。雨水通過常規(guī)雨水箅子進入收水口,經(jīng)過過濾后通過綠化帶下的盲溝系統(tǒng)實現(xiàn)灌溉和儲水,多余的雨水自動溢流進入道路排水系統(tǒng)后排走,見圖1。2設計原則2.1道路橫坡地面徑流向道路橫坡東南角集聚法道路范圍內(nèi)的匯水主要通過對道路橫斷面綠化帶位置進行布置來實現(xiàn)。在設計中,可利用機動車道道路橫坡的坡度(通常為2%),使降雨后的地面水流集中向道路橫坡最低點處的側(cè)平石處的雨水口匯集,見圖2、圖3。雨水口均采用常規(guī)平箅式設計,通常每隔25~35m左右的平石處布置一個雨水口。2.2對人工化合物的污染通常路面的雨水往往伴隨一定量的泥沙匯入雨水箅子,長此以往會造成系統(tǒng)不暢,路面的塑料殘渣、橡膠顆粒等人工化合物甚至會侵入土壤造成污染。而在雨水實現(xiàn)灌溉作用之前對匯水進行過濾,可以保證垃圾不隨水流滲透進入綠化帶,不致阻塞系統(tǒng),也可保證儲存與灌溉所用雨水的清潔。路面匯集的雨水通過雨水箅子后進入下方專門設計的收水井內(nèi),雨水經(jīng)過濾網(wǎng)的過濾后進入盲溝灌溉系統(tǒng)。2.3盲溝雨水排放綠化帶內(nèi)的灌溉功能,主要通過埋設于綠化帶下方并與土壤相接觸的碎石盲溝來實現(xiàn)。盲溝通過濾網(wǎng)與收水井相連,收水井內(nèi)的水在重力的作用下流入碎石盲溝。盲溝由碎石包裹防滲土工布以及針刺土工布組成,內(nèi)設透水管。透水管起導流作用,能夠保證雨水在盲溝系統(tǒng)中的快速傳輸;盲溝與綠化土壤接觸的部分包裹透水的針刺土工布,利用水的滲透使得碎石盲溝中的雨水實現(xiàn)對綠化的灌溉;而盲溝全線底部使用防滲土工布設置不透水層,實現(xiàn)盲溝的儲水功能;同時在硬質(zhì)路面下方全面設置防滲土工布,防止盲溝內(nèi)的雨水滲入路基進而影響路基穩(wěn)定性,見圖5。一般道路每隔30m左右布置一個盲溝系統(tǒng)。通常一個收水井(雨水口)連接一個盲溝系統(tǒng),各個盲溝系統(tǒng)相互獨立,使用相同高程。盲溝系統(tǒng)內(nèi)的水流可以自由流動,均勻的被分配給盲溝所覆蓋到的綠化帶。因為各個盲溝系統(tǒng)水平且獨立,即使在道路縱坡較大的路段,也能盡量保證雨水均勻灌溉,而不會造成相鄰的綠化帶局部積水、局部干涸的現(xiàn)象。單個盲溝系統(tǒng)根據(jù)綠化帶的寬度和長度的需要,可設置為型狀,口字型狀,日字型狀等,見圖6。2.4雨水與收礦井共設當雨水滿足綠化灌溉的需要之后,多余的雨水需要進行排放。設計收水井一側(cè)與雨水井相連,雨水井與收水井連接處的高程大于與盲溝系統(tǒng)連接處。這樣可以使得雨水優(yōu)先實現(xiàn)灌溉功能,多余的雨水才會在重力作用下排向雨水井。雨水井則采用常規(guī)設計,與道路配套的雨水管相連,見圖7。2.5雨水收集利用系統(tǒng)在實現(xiàn)道路引水灌溉的同時,必須同時注意路面及路基防水。雨水收集利用系統(tǒng)在收水井范圍以外的盲溝與機動車道之間設置L型C15混凝土隔水墻,防止綠化帶的雨水滲入對路面造成破壞,并可保證路基穩(wěn)定性,見圖8。3主要特點3.1局部排水傳統(tǒng)的路面匯水收集與綠化利用時,水流通常完全順著縱坡的坡度匯集,會造成匯水向低洼路段集中而造成雨水收集不均勻。當縱坡大于2%橫坡的情況下,這種不均勻現(xiàn)象會更加明顯,綠化帶內(nèi)會存在局部積水,局部干涸。本設計的地下盲溝系統(tǒng)相互獨立,即便在縱坡大的道路下,每隔20~30m設置一個水平系統(tǒng)(一個系統(tǒng)內(nèi)盲溝底標高完全水平),可以保證水分通過盲溝內(nèi)透水管自由均勻的流動,從而實現(xiàn)對盲溝覆蓋范圍內(nèi)的綠化帶均勻灌溉。3.2排水、儲水功能本次設計的道路雨水收集與利用系統(tǒng)同時具備過濾、補水、排水、儲水的功能。利用兩座井之間高差的設計不僅可以利用清潔雨水對綠化帶補充水份,也可以在洪澇季節(jié)實現(xiàn)正常排水功能;盲溝包裹防滲土工布則可在旱季為綠化帶保持水分。3.3道路雨水收集與利用系統(tǒng)設計的不足目前國內(nèi)大多數(shù)道路雨水利用設施的設計要求全線采用特制的過水側(cè)石。全線側(cè)石打孔存在施工難度大的缺點,使用特制側(cè)石又造成工程費用增加,且打孔側(cè)石排水孔在短時間內(nèi)易形成淤積。本次設計的道路雨水收集與利用系統(tǒng)采用常規(guī)側(cè)平石,無需占用地表綠化帶范圍,表面看和一般道路一樣,不影響綠化景觀。收水井結(jié)合濾網(wǎng)的設計可以在較長時間內(nèi)容納路面雜質(zhì);打開雨水箅子后便可清理收水井和濾網(wǎng),防止垃圾阻塞和土壤污染。3.4路面和路基在系統(tǒng)中通過綠化帶與機動車道之間的設置隔水設施,可防止盲溝內(nèi)水分倒灌入路基路面,減少綠化帶水分對路面和路基的側(cè)向滲入,從而防止路面耐久性遭到損壞,增強路基穩(wěn)定性,保證道路安全。側(cè)平石,雨水井,雨水管、雨水箅子,均使用常規(guī)設計,無需增加工程量;收水井和盲溝系統(tǒng)的鋪設在道路施工時操作,一次施工可供雨水長期使用,長遠來看經(jīng)濟效益顯著,且施工簡便,維護方便。4道路雨水收集與利用系統(tǒng)在目前我國的各大城市,雨水收集利用具有非常大的潛力。據(jù)統(tǒng)計,上海年平均降雨量約為1100mm,全市每年的降雨總量應為70億m3,扣除蒸發(fā)、滲透等因素,水務部門估計,全市每年白白流失的雨水總量約在24億m3左右。深圳年降水量1900mm,深圳每年從天而降近40億m3雨水,而深圳各大水庫雨水蓄水量不到總降雨量的1/8,因此每年至少有35億m3的雨水白白流失。一般城市道路綠化用水的價格是每噸4元左右,而道路雨水收集與利用系統(tǒng)僅只是在道路建設的同時實現(xiàn)少量工程和設施的投入,雨水收集后經(jīng)過簡單的引流處理就可直接用于綠化、景觀環(huán)境自動灌溉和回灌地下水等,每噸至少可節(jié)約3元左右,不僅效益是十分明顯的,而且對治理和保護環(huán)境、減少水資