區(qū)域雨水控制與綜合利用設(shè)想

吳毓維

(廈門市市政工程設(shè)計院有限公司,福建廈門 361000)

區(qū)域雨水控制與綜合利用設(shè)想

吳毓維

(廈門市市政工程設(shè)計院有限公司,福建廈門 361000)

簡要闡述了對于一個正在進(jìn)行城鎮(zhèn)化的新城區(qū)域,結(jié)合內(nèi)澇防治、雨水調(diào)蓄措施進(jìn)行海綿城市建設(shè)的設(shè)想,有關(guān)經(jīng)驗可供相關(guān)專業(yè)人員參考。

雨水控制與利用；城鎮(zhèn)化；內(nèi)澇防治；海綿城市

0 引言

水資源的供應(yīng)情況已成為制約區(qū)域發(fā)展的一項重要因素。2014年年底，國家頒布了海綿城市建設(shè)指南。以往,進(jìn)行雨水規(guī)劃設(shè)計的指導(dǎo)思想是如何盡快地將水排走；目前,應(yīng)該更關(guān)注如何留住雨水,在排水與收集之間將調(diào)、蓄、滲、凈、排有機結(jié)合。

2014版本的室外排水設(shè)計規(guī)范中將排水重現(xiàn)期進(jìn)行了單純的大幅度提升,但對于下游管涵已經(jīng)建成的區(qū)域來說,無法單純的去提高上游管涵的重現(xiàn)期。這就需要對上、中游進(jìn)行調(diào)蓄措施,控制雨水來達(dá)到提高整個區(qū)域的排水重現(xiàn)期。

1 城鎮(zhèn)化對區(qū)域排水的影響

城鎮(zhèn)化對區(qū)域雨水的峰流量及總量都產(chǎn)生了較大的影響。假設(shè)一個區(qū)域在城鎮(zhèn)化之前的用地主要為村莊、林地、農(nóng)田,降雨中只有約20%成為地面徑流,約42%雨水入滲,約38%的雨水蒸發(fā)。但該區(qū)域在城鎮(zhèn)化的初期與后期,地面徑流將分別增加至30%與55%；入滲的雨水減少至35%與15%。這也是城鎮(zhèn)化后,原本歷史上不受淹的區(qū)域變成極易受到雨水災(zāi)害的原因。城鎮(zhèn)化后,同樣的降雨,洪峰前移,地面徑流量加大,匯水時間縮短,下游排水的壓力極大的增加［1］,見圖1。

2 影響地面徑流的因素

對暴雨后,下游徑流量產(chǎn)生影響的主要參數(shù)有：

暴雨重現(xiàn)期——P；

雨水的匯集時間——t；

地面徑流系數(shù)(入滲程度)——ψ。

圖1 城鎮(zhèn)化前后雨水徑流量變化曲線圖

傳統(tǒng)的排水規(guī)劃設(shè)計理念一般是通過增大設(shè)計重現(xiàn)期來增大下游管涵的設(shè)計尺寸。但雨水下游的最終出路有其極限,不斷地通過增大設(shè)計重現(xiàn)期來增大下游管涵尺寸也會導(dǎo)致投資的不斷增加。

海綿城市的理念則是通過降低地面徑流系數(shù),增大入滲量,延長匯水時間,構(gòu)建低影響開發(fā)(LID—Low Impact Development)，從而降低暴雨強度。

3 雨水控制與綜合利用的目標(biāo)

建設(shè)部發(fā)布的《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行)》,對區(qū)域的雨水控制及利用的構(gòu)建提供了技術(shù)支撐。區(qū)域雨水控制及利用的構(gòu)建的目標(biāo)是：徑流總量控制-徑流峰值控制-徑流污染控制-雨水資源化利用,歸集起來就是滲、蓄、凈、滯、用、排六個字。也就是說,區(qū)域雨水控制及利用并不是單純的只是降低暴雨徑流量,單純的只是降低城市洪澇災(zāi)害,這是一個多重目標(biāo)的系統(tǒng)：它可以使暴雨徑流量減少30%～99%、延遲暴雨徑流峰值5～20 min、有效去除雨水徑流中的污染物、補充地下水、節(jié)省雨水回用成本、美化環(huán)境、改善城市熱島效應(yīng)。

但是不可否認(rèn),當(dāng)前對于我國大多數(shù)城市來說,在解決城市內(nèi)澇問題的大背景下,排水防澇仍舊是當(dāng)前城市雨水管理的核心,這同時也是2015年海綿城市建設(shè)試點城市申報的主要資格審核條件。

4 雨水控制與綜合利用的措施

整個系統(tǒng)的構(gòu)建是多重的,通過綜合不同的措施來達(dá)到預(yù)期目標(biāo),見圖2。

圖2 雨水控制與綜合利用流程圖

城市的雨水控制與綜合利用是向多目標(biāo)和綜合性技術(shù)發(fā)展的。單獨的某一項措施所起到的效果是有限的,比如道路系統(tǒng)中的下凹綠化帶,在暴雨的情況下,僅能起到微弱的削減洪峰的作用(延長匯水時間1 min左右)。但多項措施的綜合利用可以使效果倍增,達(dá)到僅增加不多的工程成本,卻獲得大量額外收益的效果。

可采用的措施是多樣的,總體來說城市雨水控制與利用應(yīng)遵從雨水源頭控制和雨水資源化利用兩個方面：

(1)源頭控制

應(yīng)將低影響開發(fā)理念納入城市規(guī)劃體系和城鎮(zhèn)排水標(biāo)準(zhǔn)體系；將徑流系數(shù)和徑流量作為區(qū)域開發(fā)的控制指標(biāo)。通過如綠色屋頂、高地勢處的蓄水構(gòu)筑物、大面積的透水鋪裝的實施,實現(xiàn)降低規(guī)劃徑流系數(shù)。同時、對城市不同區(qū)域遭遇不同等級的內(nèi)澇風(fēng)險時的積水進(jìn)行分析,編制城市內(nèi)澇風(fēng)險圖。建立基于城市不同區(qū)域重要性差異的識別和排水分區(qū)劃分,從規(guī)劃層面預(yù)留應(yīng)對不同內(nèi)澇風(fēng)險級別的蓄洪點。

在道路、綠地和其他公用設(shè)施建設(shè)應(yīng)從整體豎向規(guī)劃上考慮內(nèi)澇防治要求。條件適宜的地方,可設(shè)置高程低于周邊道路的下凹式綠地,根據(jù)區(qū)域的重要等級,確定其比周邊道路的最低路段的高程差。

在城鎮(zhèn)和區(qū)域總體規(guī)劃或土地利用規(guī)劃中,確定適宜的城市自然蓄洪設(shè)施比例,將水面率作為控制指標(biāo),劃定城市自然蓄洪設(shè)施范圍加以嚴(yán)格保護(hù)；在水利規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境規(guī)劃、綠化規(guī)劃等規(guī)劃中,劃定濕地和溝塘等位置、范圍和數(shù)量。

采用雨水調(diào)控排放、雨水滲透技術(shù)等源頭控制技術(shù)。建設(shè)下凹式綠地、滲透路面和滲井等促滲設(shè)施；重視屋面雨水徑流收集、處理和回用；建設(shè)調(diào)蓄設(shè)施,利用調(diào)蓄容積和流量控制器將外排徑流峰值限定在規(guī)定的范圍內(nèi)。

(2)雨水資源化利用

應(yīng)通過編制水資源或雨水、防澇專項規(guī)劃,處理好雨水利用系統(tǒng)與城市防洪、城市綠地景觀/道路/建筑、城市河湖水、再生水等系統(tǒng)間的聯(lián)系與協(xié)調(diào)作用,統(tǒng)籌收集后的雨水資源。收集處理后的雨水可用于原水水源的補充或就近經(jīng)一定處理直接用以沖廁、景觀、園林、綠化、消防、工業(yè)等用水［2］。

5 雨水控制與綜合利用系統(tǒng)的構(gòu)建

構(gòu)建一個完整的區(qū)域雨水控制與綜合利用系統(tǒng)是一項復(fù)雜的工程。大致可分為幾個步驟：

(1)基礎(chǔ)課題研究

開展基礎(chǔ)型數(shù)據(jù)的專題研究,專項分析和總結(jié)區(qū)域的氣象水文資料,分析區(qū)域降雨量、雨水資源量,分析區(qū)域的下墊面地質(zhì)數(shù)據(jù),滲透能力?；A(chǔ)課題的研究可作為下階段規(guī)劃編制、導(dǎo)則編制及可行性分析編制的支撐。

(2)相關(guān)規(guī)劃、規(guī)范的整合

雨水控制及綜合利用系統(tǒng)與城市防洪、城市綠地景觀/道路/建筑、城市河湖水、再生水等系統(tǒng)均有關(guān)聯(lián)。通常來說,景觀、道路、建筑、水利各有各自專項規(guī)劃及相關(guān)規(guī)范,均需進(jìn)行分析整合。

(3)編制設(shè)計指引(導(dǎo)則)

由于雨水控制及綜合利用措施的具體設(shè)計牽涉到各個專業(yè)的許多細(xì)節(jié),因此應(yīng)通過編制設(shè)計指引(導(dǎo)則)來對各專業(yè)的設(shè)計進(jìn)行規(guī)范。

(4)編制相關(guān)規(guī)劃

編制專門的水資源規(guī)劃,來統(tǒng)籌整個區(qū)域的雨水資源,指導(dǎo)雨水的綜合利用。

6 結(jié)語

區(qū)域雨水控制與綜合利用系統(tǒng)——海綿城市的構(gòu)建,依靠的不僅僅是一個給排水專業(yè),其整個系統(tǒng)的構(gòu)建涉及到城市規(guī)劃、水利、環(huán)境工程、建筑、園林景觀、市政工程給排水、市政道路等多個專業(yè)。

頂層設(shè)計是一個工程學(xué)概念,本義是統(tǒng)籌考慮項目各層次和各要素,追根溯源,統(tǒng)攬全局,在最高層次上尋求問題的解決之道。實踐理念一致、功能協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)統(tǒng)一、資源共享、部件標(biāo)準(zhǔn)化等系統(tǒng)論的方法,從全局視覺出發(fā),對項目的各個層次、要素進(jìn)行統(tǒng)籌考慮。海綿城市的構(gòu)建需要從頂層設(shè)計開始,跨專業(yè)的規(guī)劃,多專業(yè)合作,指導(dǎo)區(qū)域的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè),才可達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

［1］ 住房城鄉(xiāng)建設(shè)部.海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行)［Z］.2014.

［2］ 城市雨水綜合利用工程技術(shù)規(guī)程(征求意見稿)［Z］.福建省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)，2015.

TU992.03

B

1009-7716(2015)09-0117-02

2015-04-24

吳毓維(1982-),男,福建廈門人,工程師,從事給排水設(shè)計工作。