城市雨水综合利用系统研究

＿ｎ　～　旧　旧　引　●　●●，　●●　●　●　●。．．．．。　．．．。　。．．。。，　，．．．．。　．．。．。．●●．．．．．．，城市雨水综合利用系统研究　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆＵｒｂａｎ　Ｒａｉｎｗａｔｅｒ　■何东　摘要：城市的快速发展带来城市水灾害日益严重和水　资源严重匮乏的问题。根据各国开发新型的给排水系　统的经验．从增加地面渗透能力和建立蓄水设施，提　南城市对雨、洪的调节能力入手。提出适合我国国情　的雨水综合刺用系统．实现提高渗透能力　补充地下　水．实现蓄水一中水利用设施相结合。从而改善城市　１城市发展与水资源利用的矛盾　良好的水资源环境是城市建设发展的基本要求。但是随着城市快速发　展及城市化的深入，水资源短缺和城市水灾害的矛盾日益严重。　一生态环境．有力保证城市可持续发展。　关量词：雨水综合利用系统；城市水涝灾害；水资源；　雨水渗透系统：雨水调蓄系统　方面是城市水灾害随着城市的发展呈加重之势。在城市化的过程　中。土地被不断地开发，旧城市原有的透水土壤被不透水的地面所替代，天　然的调蓄系统湖泊、洼地池塘、沟壑不断被填平，河道被侵占时有发生，加　上河道长期淤积，造成河道泄洪排涝能力下降。城区雨水排放管网的逐渐　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｔｈｅ　ｆａｓｔ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆｕｒｂａｎ　ｂｒｉｎｇｓ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ　ｓｅｒｉｏｕｓ　ｕｒｂａｎ　ｗａｔｅｒ—ｃａｌａｍｉｔｙ　ａｎｄ　ｓｅｒｉｏｕｓ　ｓｈｏｒｔａｇｅｉｎｗａｔｅｒ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ．Ｗｉｈｔｔｈｅ　ｅｘｐｍ—　ｃｎｃ￣ｏｆｎｅｗｌｙ－ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｗａｔｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ａｎｄ　ｓｅｗｅｒａｇｅ　ｓｙｓ－　ｔｏｍ　ｉｎ　ｏｔｈｅｒｓ　ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ，ｓｔａｒｔｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｉｎｃｒｅ船ｉｎｇ　ｔｈｅ　ｇｒｏｕｎｄｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ　ｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｕｐｂｕｉｌｄｉｎｇｔｈｅ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　完善．会造成径流量的增加以及地面径流时间的缩短，从而加速雨水在城　市河道汇集。根据调查资料，１９８４￣ｉ９８８年，上海水文总站对上海市区　１４９ｋｍｚ设置的１３个雨量站和原分布的５５个雨嚣站进行观测。其研究结论　为：城市化导致降雨量增加和降雨强度增大。德国鲁尔区也对城区、闲置农　田及森林在相同的降雨条件下的径流量进行对比．发现最大径流量城区为　７０９Ｌ／ｓ．ｋｍ２，闲置农田为３０７　Ｌ／ｓ．ｋｍ２，森林为３Ｌ／Ｓ．ｋｍ２，得出了在相同　ａｐｐｌｉａｎｃｅ，ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃａｐａｃｉｙ　ａｇａｉｔｎｓｔ　ｔｈｅ　ｒａｉｎｗａｔｅｒ　ａｎｄ　ｆｌｏｏｄ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ａ　ｒａｉｎｗａｔｅｒ　ｃｏｍｐｒｅ－　降雨条件下城区的径流量远大于农田及森林的结论。显然。城市化导致的　降雨量增加、降雨强度增大以及径流量增大成为导致城市水灾窖日趋严重　的熏要因素　ｈｅｎｓｉｖｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｕｉｔ　ｔｏ　Ｃｈｉｎａ＇ｓ　ｃｏｎｄｉｉｔｏｎ，ｂｙ　ｍｅａｎｓ　ｏｆｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｇｒｏｕｎｄ　ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ　ｃａｐａｃｉｙ　ｔｔｏ　ｓｕｐｐｌｙｔｈｅｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ，ｍａｆｉ￣ｓｔｈａｔｔｈｅ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ｃｏ／ｍｏｇｆ．￥ｗｉｈｔｔｈｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ａｐｐｌｉａｎｃｅ．ＳＯ　ａｓｔＯｉｍｐｒｏｖｅ　另一方面，水资源的短缺与城市发展的矛盾曰益突出。由于我国是一　个水资源贫乏的国家，人均水资源仅为世界平均水平的１／４。随着城市化的　深入，地表水供给不足的情况日益突出，一些地方只好采用地下水，造成局　部地区地下水大量超采，形成地面沉降。调查资料显示，全国地下水多年平　均超采量７４亿立方米，超采区共有１６４片，超采区面积达１８．２万ｋｍ２，其中　ｔｈｅｕｒｂａｎ∞ｏＩｏ咖Ｉ　ｃｏｎｄｉｉｔｏｎ　ａｎｄ　ｅｎｓ１　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｔｈｅ　ｃｉｔｉｅｓ＇ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｅ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆｕｒ－　ｂａｎ　ｍｉｎｗａｔｔａ＇；ｕｒｂａｎ　ｆｌｏｏｄｉｎｇ　ｄａｍａｇｅ；ｗａｉｆ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ；　严重超采区面积占４２．６名。辽宁、山东、河北等省的一些沿海城市与地区，　地下水含水层受海水入侵面积在１５００ｋｍｚ以上ｉ北京、天津、上海、西安等　ａｉｒｎｗａｔｅｒ　ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ；ｒ￣ｎｗａｔｅｒ　ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ　ｐｏｎｄａｇｅ　ｓｙｓｔｅｍ　２Ｏ多个城市出现地面沉陷、地面塌陷、地裂缝、海水入侵、海水倒灌等一系　列问题　西北内陆一些地区因地下水位不断下降．荒漠化及沙化面积逐年　收稿日期：２００５－１１－１５　、　扩大，已严重影响这些地区的城乡供水、城市建设和生态环境。　中田分类号：ＴＵ９９１．１１＋４　文献标识码：Ｃ　立章埔号：１６７１－９１０７（２００６）０１－００７４－０３　２发达国家城市雨水排水系统　面对城市化进程中的水资源短缺和水灾害问题．传统的雨水管排水系　作者单位：重庆市市政设计研究院　统已经不适应城市的快速发展。为解决此矛盾，很多国家都作了大量的研　究。发达国家根据自身的实际情况，开发了适合自己国情的新型雨水排放　系统．主要有以下两大类：　维普资讯 http://www.cqvip.com

２．１以提高渗透能力．补充地下水为目的的地下回灌系　占农业用水，农业用水又挤占生态用水。造成河道常年干涸，　统　生态环境急剧恶化。同时，不重视对城市汇集径流雨水的利　代表国家有以德国的ＭＲ（洼地一渗渠）系统和美国的提高　用。任其排放。造成大量宝贵雨水资源的流失。　天然八渗能力为目的的地下回灌系统。　近年来。由于水资源的紧张和对环境生态问题的重视，雨　ＭＲ系统是以补充地下水、净化地表径流的可渗透性雨水　水作为水资源的利用逐渐被重视　甘肃省的”１２１雨水集流工　为主的排水系统。该系统包括各个就地设置的洼地、渗渠等组　程　、内蒙古的　集雨节水灌溉工程”、陕西的”甘露工程”等取　成。这些部分与带有孔洞的管道（带有可调节的溢流阀）连接。　得了良好的经济和社会效益。但这些都是在一些小型局部的　形成分散的雨水处理系统。该系统优点在于，大大减少了因城　非系统性的应用．大中城市的雨水综合利用仍处于探索与研　市化而增加的暴雨径流量，延缓径流时间，对防洪防灾起到重　究阶段。但已显示出良好的发展势头。２Ｏ０３年３月，北京市规　要的作用。同时补充地下水，使水文生态系统得到良好的循　划委员会和北京市水利局联合发布经市同意的《关于加　环。　强建设工程用地内雨水资源利用的暂行规定＞，明确”凡在本　美国的雨水利用主要是以解决城市防洪和雨水利用问题　市行政区域内，新建、改建、扩建工程（含各类建筑物、广场、停　为目的，以提高天然八渗能力为手段的地下水回灌系统。美国　车场、道路、桥梁和其他构筑物等建设工程设施）均应进行雨　加州富雷市的“Ｌｅａｋｙ　ＡｒｅａＳ”地下水回灌系统．１０年间　水利用工程设计和建设。建设工程的附属设施应与雨水利用　（１９７Ｉ－１９８０）的地下水回灌总量为１．３３８亿ｍ３，其年回灌量　工程结合。景观水池应设计为雨水储存设施，草坪绿地应设计　占该市年用水量的２０％　建设为雨水滞留设施”。该规定的实施，对缓解北京水资源　２．２以雨水作为中水（工业）水源的系统　紧张起到了积极的作用。　以中水利用系统为目的的代表国家有日本、英国和丹麦　３．２对生态化雨水综合利用系统的研究　的蓄水一中水利用以及澳大利亚的雨水蓄水一工业用水水源　根据我国大部分地区降雨量全年分布不均．地域及现场　系统。　各种条件的差异较大的实际情况．并结合国内外的成功经验，　日本、英国及丹麦的雨水作为可替代的水源。以减少地下　把提高雨水渗透涵养地下水．在城区把雨水收集贮存处理之　水的消耗。在城市局部地域内收集到的雨水径流，用人工方式　后作为中水水源和传统的雨水管网排放系统结合起来．建立　贮存起来。收集后的雨水经过收集管底部的预过滤设备。进入　生态化的雨水综合利用系统。以达到保护环境，充分合理利用　贮水池进行储存，提供人们生活所需的部分杂用水，缓和城市　雨水资源的目的（图１）。　水资源危机。丹麦收集的最大年降水量为２２９０万ｍ３，相当于　雨水综合利用系统是把传统的雨水排放系统与先进的雨　目前饮用水生产总量的２４％。每年从居民屋顶收集６４５万ｍ　的　水综合利用相结合。可实现节水、涵养地下水与保护、控制城　雨水．如果用于冲洗厕所和洗衣服．将占居民冲洗厕所和洗衣　市水土流失、降低城市水灾害和改善城市生态环境等目标的　服实际用水量的６８％．相当于居民总用水量的２２％，占市政总　一种新型的多目标综合性技术　具体包括以下几方面：　饮用水产量的７％。澳大利亚把雨水收集后，经过滤、沉淀及生　（１）雨水渗透系统，就是将径流经土壤渗透后净化涵养地　化处理工序后．雨水作为工业用水水源被送到工厂直接利　下水。充分利用土壤对雨水的净化作用的特性。在一般情况　用。　下，渗透深度达１ｍ时，砂性粘土的ＣＯＤ去除率为４５％－６５％，人　３我国对城市雨水综合利用　系统的探索　３．１部分省市对雨水综合利用的探索　在我国。现代意义上的城市雨水利用　发展较晚。传统的城市水资源主要着眼于　地表水资源和地下水资源的开发。人们在　思想上注重满足生产和生活用水需要．较　少考虑城市建设和经济发展与水资源的协　调关系．在经济发展中城市和工业用水挤　图１雨水综合利用系统　７　５　维普资讯 http://www.cqvip.com

譬０　～　引　●●　●，　．　●●　●　Ｖ　Ｖ　Ｖ　Ｖ　Ｖ　Ｖ　Ｖ　Ｖ　Ｖ　Ｖ　Ｖ　７　Ｖ　Ｖ　Ｖ　Ｖ　Ｖ　Ｖ　Ｖ　Ｖ　Ｖ　土工布　ｌ＾　穿孔管　或无砂　凝土管　砾石　大型地下河．用于拦蓄　｛　城市雨洪。所蓄雨水既　乙乙　乙　Ｚ多孔沥青　可以排至下游．也可以　砂滤层　…　Ｉ　Ｉ　再生利用。　滤石蓄水层　图４渗透管示意图　（３）采用了雨水　渗透系统和雨水调蓄　土工织物　系统后。城市雨水管网的压力得到大大减轻，在局部地区甚　至可以做到零排放，并减少了对城市雨水管网建设的投资．　原土壤　减轻了雨水对河流水体的污染．同时也减轻了下游的洪涝灾　图３多孔沥青地面示意图　害。如用友软件园在设计重现期内做到了零排放。园区实际　可利用雨水量年约３．９万ｍ３．对雨水利用的经济价值直接体　工土（５０％的炉渣，５０％的砂土）的ＣＯＤ去除率为６５％以上。　现为节约自来水的费用约９．７５万元／年（按照２．５元／ｍ　计　常用的渗透设施有绿地、透水地面、渗地、渗井以及在适　价），经济和社会效益显著。　当的地方建立人工湖。雨水既可下渗回灌地下，补充涵养地下　水资源，缓解地面沉降，又可美化城市，改善生态环境。　绿地：植被具有净化作用和水土保护作用。应充分利用城　４结语　市重点绿地，尽量将径流引入绿地，为增加渗透量，在绿地中　可做浅沟，以在降雨时临时贮水。随着城市中绿地面积所占比　城市雨水综合利用系统是解决城市水资源短缺．减少城　例增加，绿地渗透将占很大的比重（图２）。　市水灾害和改善城市生态环境的有效途径。该系统将雨水利　透水地面：较典型的是多孔沥青路面．路面表层不使用细　用与城市防洪、生态环境的改善相结合，因地制宜，兼顾经济　小骨料，孔隙率为１２％－ｉ６　。蓄水层由两层碎石组成，上层粒　效益、环境效益和社会效益，标本兼治，确保水资源的可持续　径１－３ｃｍ，厚１Ｏｃｍ。下层粒径２．５－５ｃｍ，厚度视蓄水要求而　利用，促进了城市的可持续发展。　定，蓄水层孔隙率为３８％－４０％（图３）。　参考文献．　渗透管、沟：渗透管、沟由无砂混凝土或穿孔管等透水材　［１］王紫雯。张向荣．新型雨水排放系统——健全城市　料制成。四周填有１Ｏ￣２０ｍｍ的砾石以贮水。无砂混凝土、土工　水文生态系统的新领域［Ｊ］．给水排水。２００３。５．　布等渗透性较强。但其渗透性能主要取决于周围土壤的渗透　［２］富曾慈．城市防洪与减灾对策研究［Ｊ］．水利规划　系数（图４）。　设计，２００１。２．　（２）雨水调（集）蓄系统。就是把小区及社区的雨水用人　［３］薛孔宽．生态人居环境中的水系统［Ｊ］．环保工　工收集起来．既可作为城市的调洪设施。还可以把蓄洪池的水　程．２Ｏ０．４　作为城市的绿化、道路浇洒及景观用水。该系统既可以作为城　［４］中国建筑标准设计研究所．全国民用建筑工程设计　种植物　市调洪又可以缓解城市水资源紧缺的局面．是一种开源节流　种植土　的有效途径。其措施有：一是在每一个庭院、每一个单位、每一　个小区都建设相应的蓄水池，拦蓄雨水。除减少地表汇流外，　雨水　还可以将蓄水作为绿化和清洁用水。有一种小型的过滤、蓄水　和渗滤的一体化构筑物（见图５）可以收集建筑物及其周边地　区的雨水．雨水通过环带中的与植物更细配合的过滤层流入　蓄水池，蓄水池中的水可以直接利用。二是利用屋顶集雨。对　于大型建筑物，利用屋顶集雨。还可以防晒，降低夏季室内温　度。三是开辟城区大型分滞洪场地。平时作为公共活动场所，　如赛车场、赛马场、足球训练场、练车场、地下车库等，暴雨达　到一定强度时作为蓄滞洪区启用。四是建设大型地下河。如东　京、大阪等大都市。已经建设了长达数十公里，直径１０余米的　图５过滤蔷水渗滤一体化构筑物　（责任编辑：余咏梅）