|
|
浅议城市雨水资源利用
摘要：
关键词： 城市 雨水资源 利用
雨洪利用尤其是城市雨洪的利用是从20世纪80年代到90年代发展起来的。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。城市雨洪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 , 对雨洪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。
1 城市雨洪利用国内外发展状况
1.1国外城市雨洪利用发展简介
由于全球范围内水资源紧缺和暴雨洪水灾害频繁，近20年来美国、加拿大、意大利、法国、墨西哥、印度、土耳其、以色列、日本、泰国、苏丹、也门、澳大利亚、德国等五大洲约 40 多个国家和地区在城市和农村开展了不同规模的雨洪利用研究 , 并召开过十届国际雨水利用大会。其中，美国和日本等经济发达、城市化进程发展较早的国家，城市雨洪利用发展较快
日本于1963年始兴建滞洪和储蓄雨洪的蓄洪池，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。地下蓄洪池形式也是多样的，如大阪市的隧洞式地下防洪调节池，可蓄水112万m3。名古屋市的方形地下蓄洪池，可容纳洪水10万m3。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。也有在屋顶修建蓄水系统、或修建屋顶蓄水和渗井、渗沟相结合的回补系统，雨水在屋顶集蓄后，逐步放入渗井或渗沟， 再回补地下。此类设施可将地面径流就地人渗地下，在控制径流汇集、减小洪峰流量的同时，使地下水得到补给，使遭到破环的地下水环境系统得以恢复，同时也起到阻止地面沉降的作用。1992年日本颁布了 “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洪就地下渗设施。
美国的雨洪利用是以提高天然入渗能力为其宗旨。作为土地利用规划的一部分，在新开发区实施的极为成功。美国加州富雷斯诺市的“Leaky Areas”，地下水回灌系统，10年间（1971～1980年）的地下水回灌总量为 1.338亿m3，其年回灌量占该市年用水量1/5。在芝加哥市兴建了著名的地下隧道蓄水系统，以解决城市防洪和雨水利用问题。此外，还在众多的州研究了屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水路面组成的地表回灌系统。美国不仅重视工程措施，并制定相应的立法对雨洪利用给予支持。针对城市化引起河道下游洪水泛滥问题，美国的克罗拉多州（1974年）、佛罗里达州（1974年）和宾西法尼亚州（1978年）分别制定了雨洪管理条例。这些条例规定新开发区的暴雨洪水洪峰流量必须保持在开发前的水平。所有新开发区必须实行强制的“就地”滞洪蓄水。滞洪设施的最低容量均能控制5年一遇的暴雨径流。除制定雨洪管理条例外，联邦和各州还采取了一系列政策，如使用总税收，发行义务债券，联邦和州给予补贴、联邦贷款、投资分扣方式鼓励人们采用新的雨洪处理方法。
德国是欧洲开展雨洪利用工程最好的国家之一。目前德国的雨洪利用技术已经进入标准化、产业化阶段，市场上已大量存在收集、过滤、储存、渗透雨水的产品。德国的城市雨水利用方式有三种：一是屋面雨水集蓄系统，集下来的雨水采用简单的处理后?达到杂用水水质标准主要用于家庭、公共场所和企业的非饮用水，如街区公寓的厕所冲洗和庭院浇洒。法兰克福一个苹果轧汁厂，把屋顶集下来的雨水作为工业冷却循环用水，成为工业项目雨水利用的典范。二是雨水截污与渗透系统。道路雨洪通过下水道排入沿途大型蓄水池或通过渗透补充地下水。德国城市街道雨洪管道口均设有截污挂篮，以拦截雨洪径流携带的污染物。城市地面使用可渗透的地砖，以减小径流。行道树周围以疏松的树皮、木屑、碎石、镂空金属盖板覆盖。三是生态小区雨水利用系统。小区沿着排水道修建有渗透浅沟，表面植有草皮，供雨水径流流过时下渗。超过渗透能力的雨水则进入雨洪池或人工湿地，作为水景或继续下渗。德国还制订了一系列有关雨水利用的法律法规。如目前德国在新建小区之前，无论是工业、商业还是居民小区，均要设计雨水利用设施，若无雨水利用措施，政府将征收雨水排放设施费和雨水排放费。
1.2 国内城市雨洪利用发展概况
我国城市城区雨洪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洪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。大中城市的雨水利用基本处于探索与研究阶段，但已显示出良好的发展势头。北京、上海、大连、哈尔滨、西安等许多城市相继开展研究。由于缺水形势严峻，北京的步伐较快。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"。北京建筑工程学院和北京城市节水办公室从1998年开始立项研究，并于2001年4月通过鉴定，并建成了几处示范工程，如第15中学雨水利用工程、北京西城区华嘉小学雨水与景观工程、北京东城区青年湖雨水利用与景观系统、海淀区政府大院雨水利用工程、丰台区工会雨水利用工程等；北京市水利局和德国埃森大学的示范小区雨洪利用合作项目也于2000年开始启动；北京市政设计院开始立项编制雨水利用设计指南；北京市政府66号令(2000年12月1日)中也明确要求开展市区的雨水利用工程。因此，北京城市雨水利用已进入示范与实践阶段，可望成为我国城市雨水利用技术的龙头，随着水管理体制和水价的科学化、市场化，通过一批示范工程，有望在较短的时间带动整个领域的发展，实现城市雨洪利用的标准化和产业化。
2 我国城市雨洪利用的必要性与可行性分析
2.1 城市雨洪利用的必要性
随着我国城市化发展，城市建设步伐加快，随之而来的城市水资源紧张和洪涝灾害矛盾凸现。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。我国现有300多个城市供水不足，其中114个城市水资源严重短缺。城市的缺水量每天约1600万m3（1995年），根据影子价格估计，由于缺水导致每年工业生产的损失为2000亿元人民币。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，各缺水城市中，每年又有相当可观的雨洪资源白白的排放掉，甚至形成雨洪灾害，影响交通和居民生活。
如严重缺水的城市之一—郑州，1996年至今人均可用水资源量下降了33%，过渡的开采地下水，在市区形成了160km2的深层漏斗区，比市区还大，且每年仍以年均10 km2的速度扩大。如地下水得不到有效补充，西安等地发生的城市大裂缝就会出现在郑州。另一方面，城市雨洪灾害却在增多，市政组织做了城区排水规划，计划投资30亿人民币将城区0.9亿m3的雨水资源及时排除。这一规划遭到了有关专家的一致反对并提出了“雨水是资源、综合利用在前、排放在后”的方案，并经匡算，投资10到15亿元就能建成一套先进高效生态环保的排水系统，更重要的事，城市地下水得到源源不断的补充，这是花多少钱也卖不来的。
再如水资源严重匮乏的河北省会石家庄，由于地下水的连年超采而得不到有效补充，造成地下水位持续下降，漏斗面积由1980年的189 km2增加到目前368 km2，漏斗中心地下水埋深由21.13m增至42.29m。市区含水体疏干体积已达8.86亿m3，疏干百分比达51.2%，已超过“潜水水位最大允许降深为天然含水层的一半”这一公认的极限。然而，市区每年要耗费大量资金和人力排出年均0.5亿m3的雨水。随着城市化的发展，在相同降雨条件下，排水压力增加，雨洪灾害却在不断增大。据对2003年5月两次30mm左右的降雨的观察，一般路面径流深达100mm以上，交叉口、地道桥积水严重，有的地方达到齐腰深。
2.2 城市雨洪利用的可行性
城市雨洪利用通过国内外实践证明是行之有效的。美国加州富雷斯诺市的地下回灌系统10年地下水回灌量1.34亿m3；丹麦利用城市屋顶收集雨水冲洗厕所、洗衣服的水量占居民冲厕所、洗衣服总用水量的68%，相当于居民总用水量的22%。总之，发达国家通过制定一系列有关雨水利用的法律法规，建立完善的屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水组成的地面回灌系统，收集雨水用于冲厕所、洗车、浇庭院、造景观、洗衣服和回灌地下水。既缓解了城市水资源的供需矛盾，又减少了雨洪灾害。
我国严重缺水的各城市，年均降水均在400mm以上。如石家庄市多年平均降雨量为599mm，城市建筑物、道路等不透水铺装面的径流系数可达0.9，是形成城市暴雨径流的主产流区。按城建规划石家庄市主城区，到2005年，建筑、道路、工业等占地达119.19km2（按现代城市发展要求，其中绿地面积约占1/3左右，目前还达不到此数据），其中不透水面积约80 km2，年均径流量为0.44亿m3；绿地面积约50 km2（包括上述区域的1/3面积的绿地和特殊规划的绿地面积），径流系数为0.15～0.3，径流量0.08～0.16亿m3。即主城区的多年平均径流量在0.5亿m3以上，完全可以采用绿地渗透、透水地面、渗池、渗井以及蓄水池等工程，收集雨水利用、补充回灌地下水、滞洪防灾等。
绿地因表土层根系发达，土壤相对较疏松，其对降雨入渗性能较无草皮的裸地大，经测定有草地的土壤稳定入渗率比相同土壤条件的裸地大15%～20%。另一方面草地茎棵密布，草叶繁茂，一般在地表有2cm深水层时，水不易流失。即使在日降雨量达100mm其间小时暴雨量达30mm时，也很少看到平地草地有地表径流出流，足见草地的滞流入渗作用很强。我国现代城市小区规划规范已有要求，小区绿地面积不应小于30%，建筑物、道路占地一般为40～50%。
建筑物、道路等不透水铺装面，暴雨的径流系数可达0.9，是形成小区暴雨径流的主要产流区。因此，合理设计透水地面（透水地面比不透水地面投资高10%）或渗井、渗池、渗沟，减少地表径流，增加入渗量，安全、合理地将剩余径流排出。还可以因地制宜的修建蓄水池，简单处理后（雨水的处理比生活污水处理成本低得多）可用于绿地灌溉用水、冲洗厕所、冷却水等。综合考虑，城市雨水利用既节省投资、缓解水资源供需矛盾，有涵养了地下水，调解了城市生态环境，减轻了城市雨洪灾害。
3.城市雨洪利用的主要措施
根据城市的具体情况 ,借鉴国内外的先进经验，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。在城市结合防洪和用水的要求,以防洪减灾、改善生态环境为重点，把防洪与补源结合起来 , 寓资源利用于灾害防范之中。
3.1把雨水利用纳入城市整体规划
城市雨水利用是一项造福子孙后代的系统工程，应纳入城市整体规划。因此应加强宣传，提高认识，转变观念，把城市雨水利用与城市建设、水资源优化配置、生态建设统一考虑，把集水、蓄水、处理、回用、入渗地下、排水等纳入城市建设规划之中。
3.2 尽快制定雨水利用的法律法规
借鉴发达国家的经验，为了合理、充分地利用雨水资源，缓解城市供水压力，保证城市防洪安全、回补地下水资源、改善生态环境，应尽早制定有一系列有关雨水利用的法律法规和条例，规定和规范新建城区、居民小区和工、商业区均要设计雨水利用以及纳雨滞洪设施等内容。
3.3 制定城市雨水利用技术规范与标准
我国城市雨水利用技术比较落后，缺乏技术规范与标准，有关部门应尽快组织制定。它涉及到城市雨水资源的科学管理、雨水径流的污染控制、雨水作中水等杂用水源的直接收集利用、用各种渗透设施将雨水回灌地下的间接利用、城市生活小区水系统的合理设计及其生态环境建设等方面，是一项涉及面很广的系统工程。
|
|
IP卡
狗仔卡
发表于 2004-11-14 20:16:41
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡
楼主