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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:城市雨水 资源化 系统化
我国是一个水资源相对匮乏的国家,根据“世界水日”公布的有关资料,我国人均水资源占有量不足世界水平的1/4,有11个省、市的100多座县级以上城市供水短缺,其中严重缺水城市占56%,有3亿多人存在饮水不安全问题[1]。特别是近年来, 随着工业化、城市化进程的不断推进,大量超采地下水,城市缺水问题已经成为制约当地经济发展的重要“瓶颈”,另一方面城市面临水资源恶化、污染,洪涝灾害日趋严重的局面。城市面积的不断扩大、生活方式的改变,使得水资源的环境承载力骤然下降,直接影响了城市的可持续发展。为了缓解水危机,国家也相应实施了南水北调等跨流域调水工程和制定了“谁污染,谁治理”、排污权交易等政策性法规,这些措施在实践中都发挥了重要作用。但基于城市下垫面、基础设施建设、产业结构的特殊性,加强对城市雨水的收集、利用,发展城市雨水资源化系统模式己成为缓解水资源危机和防洪防涝的一项有效措施。
1、城市雨水资源化系统的提出及内涵
改革开放以来,随着工业化程度的不断提高,社会经济迅速发展,大批农村剩余劳动力向城市转移、定居,城市规模、人口、 结构发生变化,城市化进程发展迅猛,随之而产生的负面效应如交通拥挤、环境恶化、生态破坏等严重制约着城市发展和社会进步,其中水资源问题表现尤为突出。20世纪90年代以来,水资源短缺、水环境污染、洪涝灾害已成为城市水循环的“三大杀手”,这就使得越来越多的研究者将目光转向了一种非传统水资源的开发――雨水的利用,这是城市雨水资源化系统提出的客观原因。主观方面表现在,电子计算机的发明和应用带来了现代科学技术的飞速发展,也为水文分析创造了有利条件[2],使人们对水循环等机理的理解更加透彻,更加重视了其环节中雨水的研究;而且随着对城市这个复杂综合体的不断深入探讨, 城市的区域性特征更加明显。以上方面成了城市雨水资源化系统提出的缘由。不少学者论证了城市雨水资源化,并得出了一系列的可行性分析。需要指出的是,大部分观点只是从城市雨水的收集、利用方面提出了改造性措施,即前面所述的城市雨水资源化。而城市雨水资源化系统是以城市水循环为基础,集雨水径流、下渗、收集、利用、处理、评价过程于一体,综合考虑雨水资源调配的系统化理论体系。它集合了水文学、地理学、工程学、系统学等多学科的思想,真正实现水资源的优化配置。
2、城市雨水资源化系统特点
城市在形成和发展过程中有复杂性、动态性等特征,雨水在 资源化利用过程中又有作为资源的部分特点。因此,城市雨水资源化系统有以下特点。
2.1尺度性
尺度性即指区域性。城市从兴起到现在,不同的城市职能不同,同一城市各个分区又具备不同的功能,因此正确把握研究尺度、合理选择研究区域至关重要,从而为不同区制定不同的可行性方案,特别是对典型区、特殊区的利用研究。
2.2综合性
雨水的降落具有不稳定性,时空差异性。城市的下垫面又分为不透水地面和透水地面,不同的降雨过程在不同的城市区 域往往会形成不同的径流和下渗,所以综合考虑不同功能区如居民区、工业区、文教区的土地利用和建筑特点才能对雨水的利用作出合理的规划,达到雨水利用最大的目的。如日本于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[3]。
2.3效益性
(1)经济效益。雨水的收集能够在工业、农业、日常生活中产生巨大的经济效益。工业方面,收集的雨水经简单净化后可用作设备冷却循环水,提高经济效益,增加国民收入;农业方面,雨水可直接引入农田,同时建立雨水集蓄系统解决干旱时节农作物灌溉问题,从而提高粮食产量,增加农民收入;日常生活方面,可将收集的雨水并入中水系统,用于家庭洗车、冲厕等,这样间接减少了对地下水的开采,达到采补平衡。
(2)社会效益。城市雨水利用是城市防洪的重要内容。雨水利用能够调节洪峰时的径流量,减少洪涝灾害。美国加州富雷斯诺市的LeakyAreas地下回灌系统,在1971- 1980年期间, 回灌总量为1. 338亿立方米,回灌量占该市年用量的1/5大幅减少了城市雨水径流量[4]。
(3)生态效益。雨水资源可用作城市园林绿化区的生态用 水,同时下渗的雨水又可弥补下降严重的地下水,缓解地下“漏斗”区和地面沉降。此外,对雨水利用程度的提高相应地会减轻对周边水的污染,改善水循环系统和城市生态环境。
城市雨水利用是解决城市水资源短缺,减少城市洪灾,改善城市生态环境,实现水资源可持续利用的重要举措。和海水谈化,跨流域远距离调水相比较,雨水资源化利用是一种最经济、最广泛、最快捷,行之有效的途径。当前,国内外关于城市雨水资源化大多集中于雨水收集的方法、技术研究,而城市雨水资源化系统模式是一种高层次、多角度、综合性和全面性相结合的理论,对尚未建立和己初步建立雨水资源化系统的城市都提供了一定的参考。相信城市雨水资源化系统理论定能在促进城市经济增长,城市整体可持续发展方面发挥重要作用。
参考文献:
[1] 李春芳,胡继连.我国城市雨水收集及利用产业的培育研究
关键词:雨水;城市;综合利用
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的提高对水源污染的加重,使得用水矛盾日益突出。过去,城市水资源主要着眼于地表水资源和地下水资源的开发,而对城市雨水的利用不够重视,因此出现了一方面严重缺水,另一方面又大量排放雨水并带来城市局部水涝等一系列问题。进入21世纪,水已经成为广大人民群众关注的焦点,社会发展进步遇到了前所未有的水问题的挑战。我国既是水资源大国,同时也是水资料贫乏国家,水资源总量在全世界排第四,可人均占有水资源只有世界平均水平的1/4,而且分布不均,大量淡水资源集中在南方,北方淡水资源仅及南方的1/4,据统计,全国大多数的北方城市都不同程度存在着缺水情况。目前城市供水以地表水和地下水为主,对的雨水利用率较低。
1城市雨水综合应用的意义
随着城市化发展、城市建设步伐加快,随之而来的城市水资源使用与供给的矛盾凸现,城市生活用水、生态用水和工业用水大幅度增加,不仅占农业用水,也加重了地下水的负担。而这样的缺水趋势正在日益加剧,为维持社会经济的发展不得不过度开采地下水,导致地面沉降等地质环境问题,或耗费巨资进行外流域调水。另一方面,每年又有相当可观的雨水资源白白的排放掉,甚至形成局部雨洪灾害,影响交通和居民生活。城市雨水利用作为公益事业,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。具体讲,包括下列方面:
一、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。
二、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。
三、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。
四、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。
五、节省巨额市政投资和居民用水开支。市雨水利用工程可以减少需由政府投入的用于大型污水处理厂、收集污水管线和扩建排洪设施的资金。雨水利用实施后,可以节省市政收集污水管线和扩建排洪设施的部分资金。雨水利用运行费用低廉,经济效益突出。
六、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。未来的雨水综合回收与利用技术、设备、工程,可以形成一个吸引资本的新新产业,在减少政府财政支出、促进经济增长、吸纳就业、促进城市建设,优化环境等方面都会发挥出积极作用。
城市雨水利用是解决城市水资源短缺、减少城市水灾和改善城市环境的有效途径。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,有利于城市的可持续发展。
3城市雨水综合利用的可行性分析
城市雨水的利用是从20世纪80年代到90年展起来的,它主要是随着城市化带来的水资源紧缺和环境与生态问题而引起人们重视的。城市雨水利用以减轻城市河湖防洪压力、减少洪灾 , 保障城市安全渡汛和充分利用雨洪资源、缓解水资源危机为目标。采取相应的生物、工程、 农艺和法规建设、调度管理的综合措施 , 对雨水资源进行深度开发利用。许多发达国家开展了相关的研究并建成一批不同规模的示范工程,使城市雨洪利用纳入城市总体规划,雨洪利用技术也进入标准化和产业化的阶段。
我国城市城区雨水利用的思想具有悠久的历史,伴随着古都的建设和发展就产生了。而真正意义上的城市雨水利用的研究与应用却开始于20世纪80年代,发展于90年代。但总的来说技术还较落后,缺乏系统性,更缺少法律法规保障体系。目前主要在缺水地区有一些小型、局部的非标准性应用。比较典型的有山东的长岛县、大连的獐子岛和浙江省舟山市葫芦岛等雨水集流利用工程,上海世博会展览场地的雨水综合利用等等,大中城市的雨水利用基本处于探索与研究阶段。在这些背景下,我国城市雨水利用成为一个十分热门的课题。天津、青岛、上海、大连、南京、武汉、成都、哈尔滨、西安、昆明等许多城市相继开展研究或应用,显示出良好的发展势头。北京、上海、大连、哈尔滨、西安等许多城市也相继开展研究。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”。对城市雨水利用技术的科学性、系统性和标准化、规范化也提出了更迫切的高要求。随着雨水利用技术的发展,城市雨水利用将走与生态环境保护、水土保持、和城市可持续发展相结合的发展道路,今后的重点是雨水利用系统的优化、技术设备的集成和规范标准化和科学的管理。
4城市雨水利用存在的问题
4.1城区非透水面积加大
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地下水供给困难,同时也增加了排水管道的负担。
4.2地下管网系统尚不完善。
大部分雨水的设计体系仍是“直接排放和疏导”的模式,雨水管道尚未建设,部分排水管网已经老化,容易堵塞。
4.3雨水利用基本空白。
关键词:雨水利用;水循环;西安市
中图分类号:TV文献标识码: A
0 引言
伴随着西安市城市化和工业化的快速发展,出现了城市水资源短缺、水环境污染、洪涝灾害等一系列有关水的问题,此类问题严重制约着城市的发展,影响着城市的环境质量,甚至威胁着人类的生命和财产安全。然而,雨水作为一种宝贵的资源,在城市水循环系统和流域水环境系统中起着十分重要的作用。因此,如何在城市发展建设中有效的利用城市的雨水资源,缓解城市水资源紧缺和洪涝灾害的局面,已经成为一项引起高度重视和有待解决的问题。
1 国内外城市雨水利用现状
1.1国外城市雨水利用现状
(1)美国的雨水利用
美国的雨水利用常以提高天然入渗能力为目的。如美国加州富雷斯诺市的地下回灌系统,10年间的地下水回灌总量为1.338亿立方米,其年回灌量占该市年用水量的20%。同时,美国在其他很多城市建立了屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统。美国不但重视工程措施,而且制定了相应的法律法规对雨水的利用给予支持,如制订了《雨水利用条列》,这些条例规定了新开发区的暴雨洪水洪峰流量不能超过开发前的水平[1]。
(2)日本的雨水利用
日本于1963年开始兴建滞洪和储蓄雨水的蓄洪池,还将蓄洪池的雨水用作喷洒路面、灌溉绿地等城市杂用水,这些设施大多建在地下,以充分利用地下空间。而建在地上的也尽可能满足多种用途,如在调洪池内修建运动场,雨季用来蓄洪,平时用作运动场。近年来,各种雨水入渗设施在日本得到迅速发展,包括渗井、渗沟、渗池等,这些设施占地面积小,可因地制宜地修建在楼前屋后。
1.2国内城市雨水利用现状
我国大中城市的雨水利用基本处于探索与研究阶段,北京、上海、大连、哈尔滨等许多城市相继开展研究,已显示出良好的发展势头。由于缺水形势严峻,北京市开展的步伐较快,城市雨水利用已进入示范与实践阶段。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",北京市节水办和北京建筑工程学院从1998年开始立项研究,并于2001年4月通过鉴定,已建雨水利用工程等示范工程10多处;2003年4月起施行《关于加强建设工程用地内雨水资源利用的暂行规定》,要求凡在本市行政区域内,新建、改建、扩建工程均应进行雨水利用工程设计和建设,雨水利用工程应与主体建设工程同时设计、同时施工、同时投入使用。
2 雨水利用的必要性
2.1 缓解城市水资源危机
国际公认的维持一个地区经济和社会发展必须达到人均占有地表水资源量为1000立方米,而西安市人均占有地表水资源量不足325立方米。随着《关中―天水经济区发展规划》的实施,西安工业化、城镇化的加速和经济社会的快速发展,对水资源的需求量将持续增加,水资源的匮乏和水环境的严重污染,已经成为严重制约我市经济社会发展的重要因素,对西安市的可持续发展构成了直接的威胁。而城市雨水作为一种长期被忽视的经济而宝贵的水资源,将有效缓解西安水资源短缺的状况。
2.2 通过渗透增加地下水,改善生态环境
由于几十年来无节制地超量开采地下水,陕西关中平原的地下水位持续下降,形成一个巨大的漏斗,西安市地下水位自建国以后下降了20~150米不等,地面沉降面积已达158平方公里,地面沉降数量超过500毫米的面积竟达48平方公里,地下水的开采量远远超过了地下水的可利用量,特别是城区地下水严重超采,引起了严峻的环境地质问题,地裂缝、地面沉降现象时有发生。与此同时,降雨作为水循环中的一个重要的环节,是区域水资源补给的主要来源,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水位、阻止或延缓地面下沉,还可以改善生态环境。
2.3 防止城市雨洪灾害
随着城区不透水面积的大量增加,使城市的降雨入渗量大大减少,地面径流总量增加,汇流时间缩短,峰值流量增大,不仅增大了城市排水系统的负担,也使城市的雨洪危险加剧,可见多年来我市把降雨当作废水直接排放处理,是极其不合理的。随着城市的高速发展,浇灌绿化、冲洗马路等公益用水及洗车等新兴的用水行业加重了自来水供应的负担,可是每年的暴雨季节,泛滥的雨水又给城市排水造成了极大的困难,而雨水的收集和利用正好解决了这一给城市建设带来的两大难题。由此可见,我们有必要把雨水收集起来并加以利用。
3 雨水利用的可行性
城市雨水利用通过国内外的实践证明是行之有效的,而西安市在雨水利用方面具有以下几个优势:
首先,从“量”上来分析,西安市位于关中平原中部偏南,北临渭河,南依终南山,周围曲流环绕,有“八水绕长安”之说,属于暖温带半湿润大陆性季风气候,多年的平均降雨量在740毫米左右,降雨主要集中在5―10月份,占全年的78%,其中7―9月份的降雨量占全年降雨量的49%,降雨在时空分布上不均匀。随着不透水面积的逐年增加,雨水径流量也逐年增加,根据有关实验资料,西安市城区综合径流系数为0.65,初期弃雨量按累计降雨量计算为3毫米,部分雨水难以收集利用,取0.5作为降雨可利用率,则每年约有9500万立方米的雨水白白流失[2]。
其次,从“质”上来分析,雨水原本应是比较纯净的,但在其形成、流动、降落的过程中,会将空气中的悬浮颗粒物、地面上的浮尘等融于其中,使其“质”有所下降。但与城市污水相比,雨水的污染程度相对较轻,而且主要是大颗粒的无机污染物,易于净化处理。
第三,西安雨水回灌下渗条件好。西安地区土壤以黄绵土为主,属湿陷型黄土,具有土层厚、质地均匀、透水性好的特点,有良好的蓄水和保水能力。根据研究表明,1米厚的黄土层可以蓄集500―600毫米降水。所以雨水下渗可以很好的解决雨水蓄水问题。
4 推动雨水利用的几点建议
4.1把雨水利用规划纳入城市总体规划
城市的雨水利用是一项复杂的系统工程,涉及到城市规划、城市供水、防洪、生态系统建设等多个方面,应从总体上进行统筹规划,把整个城市看作研究对象,将城市建设、城市绿化、生态建设、雨水渗蓄工程、防洪工程建设等统一考虑,广泛采用透水铺装、绿地渗蓄、修建蓄水池等措施,在满足防洪要求的前提下,最大限度地将雨水就地截流利用或补给地下水,增加水源地的供水量,达到雨水资源的充分利用,从而全面的指导雨水利用工程建设。
4.2 转变城市排水规划理念
伴随着城市的快速发展,对于排水系统安全性的要求日益提高,但是,近年来极端降雨事件造成大城市内涝频发,经济损失严重;同时水资源的缺乏导致大量资金在水利工程上的投入,使得两者成为一对显著的矛盾体。如何从规划层面更有效的控制城市暴雨内涝灾害造成的影响,城市排水规划不再是单一的关注排水管网建设的工程类措施,而是将目光更多的投入到通过调蓄、滞渗、净化、储存等方式对雨水资源加以管控和利用的综合性措施上。
4.3制定雨水利用的法律法规
雨水利用不仅是水利和城建系统的任务,它牵涉到许多部门,要真正实现城市雨水资源的高效合理利用,不仅涉及到气象、水文、环境、生态等自然科学技术,还应有相应的政策、法规等因素的支持。目前建设部和部分城市已经颁布了雨水利用的相关法律条例,对雨水利用和雨水径流污染控制步入法制轨道起到了重要的推动作用,但是,随着雨水项目的不断增多和建设的进一步深入, 新的问题不断出现, 有待完善相关政策法规,
4.4加强雨水资源利用技术的研究
西安市城市雨水资源利用理论及技术相对滞后,雨水利用学科体系还没有形成。而国内外雨水资源化应用比较广泛,其经验和方法,对我市雨水资源化应用很有借鉴意义。但是, 由于西安市特殊的自然条件不可能完全照搬照抄。因此,我市对于城市雨水利用这一系统工程,必须加强理论研究,将直接利用、间接利用和雨水径流污染控制结合起来,和城市防洪结合起来,建立生态化的雨水综合利用系统,合理、充分地利用雨水资源,为这项新生事物始终保持科学、理性、正确的发展方向奠定坚实的理论基础。
5 结语
推动西安市雨水的合理利用,有利于人与自然的和谐发展,解决水危机,具有巨大的环境、生态和经济效益,然而这又是一个复杂的系统工程,涉及雨水利用技术、理论、政策等各个方面[3],因此,政府应出台相关政策,并加强雨水利用规划和技术研究,这样才有可能推动雨水的综合利用,促进水资源优化配置。
参考文献:
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关键词:风景园林;雨水利用;方法探讨
国务院2007年12月24日《可持续发展的若干意见》,提出了促进资源型城市可持续发展的工作目标,要求对各类资源可持续发展利用。在国内水资源紧缺的现状条件下,园林绿地用水的可持续发展就成为了园林工作者研究的重点。
园林绿地用水的可持续发展指的是在园林绿地建设和管理的过程中,持续有效地利用一切水资源,以保证园林绿地的服务功能,保持周边地区乃至区域范围内良好的生态环境,以促进水的良性循环[1]。
其中,雨水的可持续利用对于城市绿地的可持续发展具有非常重要的作用。雨水利用的景观设计方法成为了园林设计者进行景观设计时考虑的重点问题。
1园林中雨水利用的可行性与必要性园林绿地用水量大,包括景观水体用水、植物浇灌用水、道路喷洒用水、管理用水等。传统利用方式采用自来水和地下水,不仅成本高,而且也造成水资源的浪费,尤其是我国水资源总量先天不足,人口多,人均水资源少。因此,合理利用雨水可以大大节省用水开支,减少地下水的开采。
园林绿地用水水质要求不高。可以采用雨水直接进行绿化灌溉;也可以将雨水直接作为景观用水。
雨水是最廉价的优质水资源,量大,易于收集利用。以北京市为例,市区面积770km2,年平均降雨量630。0mm,全城区每年承接雨水量4。85亿m3,天津市城区面积460km2,年平均降雨量600。0mm,全城区每年承接雨水量2、76亿m3,而南方城市的降雨量则更大,如杭州每年的降雨量达到1400。0mm。
由于园林绿地的性质,更便于雨水的收集、净化和利用。园林中的自然、人工水体,沼泽湿地、下凹式绿地等都是收集利用雨水的最佳场所。
在国家大力倡导建造生态园林的背景下,雨水资源的收集利用是最好体现生态的途径。城市雨水的利用,能够涵养和补给城市地下水,减少雨水径流,利用城市园林中的河湖水体、沼泽、湿地,可以调节气候,遏制城市热岛效应,改善城市生态环境。
2园林中雨水利用的技术方法
2、1建设蓄水设施,加强雨水储存园林绿地中一般有溪水、河道或湖泊,利用这些水体,可以有效蓄积雨水,用以绿化灌溉,回补地下水[2]。绿地中修建的蓄水池也是一种储存雨水的装置,收集的雨水也能被用作景观灌溉或其他一些园林建筑内部的公共用水,如厕所内冲洗马桶,喷洒马路等。其原理是在雨水进入水箱之前,先通过过滤装置清除污染物和碎片。蓄水池内安装水管,传输存储水,或者通过重力或水泵,直接将储存的雨水送至需要使用的地方[3]。在某些情况下,一套溢流系统能传递过剩的雨水到指定的位置,如干旱的土壤中或一些景观水景中。
落水管截留也是蓄积并利用雨水的一项有效措施。在传统的建筑中,屋顶的雨水一般通过下水管到排水沟,再到雨水井,最后进入下水道中,增加了管道的负荷。落水管截留主要是截留干净的屋顶雨水,从而使雨水免于进入超负荷的下水道系统,屋顶雨水能被重新输入庭院、花园、沼泽地或雨洪种植池中,或者输送到雨水桶、蓄水池或储水罐内。使用者可以根据自己或场地的要求选择安装简单或复杂的系统。也可将落水管截留与景观设计相结合,尤其适合设置于庭院中,形成独特的落水水景观,增加庭院的情趣。
2、2加强雨水渗透,有效回补地下水在出现地下水位下降的区域,留住雨水回渗地下,既可减少雨洪径流量,又可回补地下水,对减缓城区雨水洪涝和地下水位的下降,控制雨水径流污染,改善生态环境等都有重要的作用,这也是水资源可持续利用的重要措施之一。通过各种人工或自然渗透设施使雨水渗入地下,补充地下水资源。具体的方法有:把不透水的地面砖换成透水砖,利用透水砖的空隙吸收雨水,透水砖下面铺设碎石、砂砾、沙子组成过滤层,让雨水渗入到地下去。还可以通过渗水井渗透,渗水井是一条埋入地下的穿孔的管道,其周围回填碎石,作用是收集雨水,将其渗透至地下。这种装置可以收集屋顶、停车场和其他不透水铺装上的雨水,通过集水管进入到渗透井中把雨水管引入渗水井渗入地下(图2)。也可以将绿地地面降低,做成凹式绿地,承接和回渗雨水。
2、3利用园林建筑的屋顶绿化,蓄积利用雨水
2、3、1有效地削减屋面雨水径流量试验数据表明:绿化屋顶可以使排水强度减低70%,在排水工程中可以相应的减小下水管道、溢洪管及储水池的尺寸,节省建造费用[4]。
2、3、2屋顶绿化具有储水功能绿化屋面可以通过植物的茎叶对雨水的截流作用和种植基质的吸水把大量的降水储存起来,试验表明,大约有1/2的降水留存在屋面上。另外,绿化屋面排水层往往又可作蓄水层,多余水蓄在卵石层内,当种植土干燥时,又可返吸入土中。
屋顶绿化一般可分为生态屋顶和屋顶花园2类。生态屋顶是指在普通的屋顶上种植个体较小,质量较轻的植物的屋顶系统[5]。生态屋顶一般有防水薄膜,排水材料,轻质种植土以及绿化植物。值得注意的是,须选择适合屋顶环境的植物品种———夏天耐旱,冬天耐湿。
屋顶花园一般包括防水薄膜层,排层,土壤层、植物层是可进入式的花园。
屋顶花园考虑了行人承重,因此充分考虑其使的舒适性,一般有游步道、微地形、小广场和休息施。它与生态屋顶的区别在于屋顶花园一般来说积更大,覆土层更深也更重,可采纳的植物品种也丰富。
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加大树木种植面积,滞留雨水,减少地表径流树木能通过树叶和树枝吸收雨水。它们能降低水径流的流速,减少35%以上的雨水[6]。树木通渗透雨水能改善地下水的水质,同时还能减少水流失,特别是在滨水岸,这样的作用更加明显。
荫还能降低道路的温度,减小蒸发,有效保持土壤分。
设置景观沟,过滤净化雨水景观沟指的是道路或广场中用于排水的整形凹,其中种植了各种植物。景观沟边缘设置切口,雨顺着切口流入每个种植池内。景观沟在形成收、滞留、清洁、渗透等功能的雨水收集系统的同时,营造出了自然优美的街道或广场景致。
通过过滤染物提升水质,回补地下水。在大的排水区域,储存雨水,景观沟的植物能为建筑、停车场或其他铺装区域提供树荫。植物还能防止土壤侵蚀,为野生生物提供栖居地,视觉上也很美观。一组或多组景观沟系统能处理整个场地的所有雨水径流,还能减少城市雨水管道的花费。
3浙江乔司植物园雨水利用案例分析浙江乔司植物园总面积36250m2,园区北面为展览馆,西面为幼儿园,东面和南面为水面,园区内现状以平地为主,包含展览馆庭院设计。设计中以植物造景为主,综合运用各种技术措施,力图使雨水得到充分的利用。
3、1中心湖面蓄积雨水在综合考虑现状特点及甲方需求后,在植物园的中心区域设计了1800m2的人工湖,将之与南面与东面的城市河道相连,在其四周设置自然坡地,使中心湖面成为主要的雨水汇集地。这为绿化灌溉,地下水回补都提供了可能。现状场地道路标高5。8m,常水位4。8m,最低水位4。5m,因此,将中心湖面最低标高定为4。3m,道路与水体标高最大差值为1。5m,使绝大部分雨水径流能汇聚在绿地和中心湖面中,减少了雨水的外溢量(图5)。在水体中还设置了若干水生植物种植池,丰富了湖区的植物景观,净化了水体。
3、2竖向设计利用雨水植物园的土方主要来源于2处,一是挖湖的土方,二是在植物园的建设过程中,恰逢场地外工地建设土方需大量外运,形成了植物园丰富多样的地形变化,而勿需受土方量工程造价的约束。利用起伏的地形,阴止了雨水的径流,经过几个较为集中的地段,汇流至水体附近。驳岸的标高比绿地高约5~30cm,加大了绿地的渗水量,减少了雨水的对外排放。
3、3建筑内庭收集雨水设计中包含了展览馆建筑内庭院的设计。结合建筑屋顶的排水,在内庭院中设计水池,使该水池不仅具有观赏功能,更具有蓄水作用。并结合落水管截留,形成了庭院中的落水景观。丰富了内庭的景观元素。
3、4道路铺装渗透雨水植物园2、5m宽的主游路采用彩色透水沥青,小游路采用透水砖,并以级配砂石作为基层,实现面层结构的透水设计;停车场全部采用嵌草铺装;入口广场未采用透水材料,而是采用坡度将其雨水排至广场内的景观凹槽中。
3、5景观凹沟净化雨水在部分道路两侧和入口广场中,人工挖掘了整齐的景观沟,其中种植了菖蒲、水杉等植物,既不影响游人广场中的活动,又为广场增添了特殊的情趣。
当雨水过大时,可通过溢水管将水排至中心水面中。
最后,在考虑了场地的降雨特征,绿地性质的基础上,通过竖向设计的调整控制坡度坡向,采用地面自然排水和管道组织排水结合,防止过多的雨水造成雨水泛滥灾害。
3、6效益分析该植物园雨水利用产生的效益是多方面的。从经济效益来看,雨水利用能因节约用水产生直接经济效益,另外,雨水资源还可以就地吸纳利用,在有效利用水资源的同时还可减轻城市排水管网负荷,减少乔司镇污水处理厂、收集污水管道和扩建城市排洪设施的政府资金投入,间接经济效益更加明显。
从生态环境意义来看,涵养和补给了乔司镇的地下水,减少了雨水径流,同时也可调节当地小气候,改善城市生态环境。从社会意义来看,可以有效增加城市水资源供给,节省用水开支,促进社会持续发展。
4、结论21世纪,大多数国家不论其发展程度如何,都面临淡水资源紧缺的问题。要改变单纯解决雨水排放的观念,控制雨水直接排放与流失。雨水是一种优质的自然资源,收集和使用方便,污染少,处理简单,不消耗或很少消耗能源。而园林绿地正是收集和利用雨水的最佳场所。
如今,人们己经认识到了利用雨水资源的重要性,在新的城市园林的建设中,将雨水资源的收集利用和整个绿地的用水系统结合在一起设计,实现雨水的可持续管理,以期实现未来城市绿地的可持续发展。
参考文献:
[1]李强。以怡馨花园绿地雨水收集再利用工程的研究论城市节约型园林绿地建设[J]。中国园林,2008(9):83-88。
[2]王沛永。北京地区园林绿地的雨水利用探析[J]。中国园林,2004(11):71-74。