武漢城區(qū)雨水綜合利用可行性及案例分析

張 飛 胡秀云 代 勤

(武漢科技大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院，湖北 武漢 430065)

武漢城區(qū)雨水綜合利用可行性及案例分析

張 飛 胡秀云 代 勤

(武漢科技大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院，湖北 武漢 430065)

針對(duì)武漢地區(qū)降雨量大的特點(diǎn)，分析了城市雨水徑流利用的可行性，結(jié)合海綿城市的相關(guān)理念，對(duì)武漢黃家湖大學(xué)城雨水利用系統(tǒng)進(jìn)行了剖析，提出了以綠地建設(shè)、雨水景觀利用為核心的雨水綜合利用方案。

雨水，海綿城市，水質(zhì)，雨水系統(tǒng)

1 城市雨水徑流利用可行性

一方面武漢地區(qū)雨量充沛，雨季持續(xù)時(shí)間長。同時(shí)大量硬化路面在城市化進(jìn)程中建設(shè)起來，導(dǎo)致路面對(duì)水的滲透能力降低，無法發(fā)揮土壤對(duì)水的涵養(yǎng)作用，暴雨時(shí)易形成大規(guī)模地面雨水徑流，同時(shí)舊的排水管路無法及時(shí)排出積水，引發(fā)城市內(nèi)澇，其中尤以“看?！爆F(xiàn)象嚴(yán)重的大學(xué)城地區(qū)為代表。如果對(duì)城市路面進(jìn)行改造可以有效收集回用這部分雨水，同時(shí)緩解城市內(nèi)澇，而且有研究指出南方地區(qū)雨水利用系統(tǒng)基本可以全年運(yùn)行[1]。

另一方面城市水資源非點(diǎn)源問題長期被忽視，而實(shí)際上降雨徑流是引起城市水環(huán)境質(zhì)量惡化的主要原因之一[2]。國內(nèi)外研究表明，雨水徑流水質(zhì)污染狀況十分嚴(yán)重[3]。同樣的武漢地區(qū)近年來汽車保有量大量增多，工廠數(shù)量不斷增加，空氣質(zhì)量惡化，使初期雨水?dāng)y帶一定污染物。而由于輪胎磨損、油料漏損、建材廢料等使地面富集了大量污染物，也會(huì)被初期雨水沖刷，以筆者所在大學(xué)城為例，校區(qū)附近有一條交通干道——白沙洲大道，而相關(guān)研究表明白沙洲大道路面雨水污染物指標(biāo)較高，其初期雨水水質(zhì)指標(biāo)甚至遠(yuǎn)超過城市生活污水[4]。其他一些研究也論證了這一點(diǎn)[5-7]，這對(duì)雨水的綜合利用提出了挑戰(zhàn)。但不少研究也指出地面徑流存在初期沖刷現(xiàn)象，如果截留前2 min～12 min的初期雨水能較大程度削減降雨徑流污染物[5]，而之后的雨水中污染物含量將趨于平穩(wěn)，也便于利用。

2 雨水徑流利用措施

在2015年4月份武漢成為了第一批海綿城市試點(diǎn)，而根據(jù)國務(wù)院有關(guān)指導(dǎo)意見，海綿城市的建設(shè)要最大限度地減少城市開發(fā)建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，將70%的降雨就地消納和利用[8]，同時(shí)提出了“滲、滯、蓄、凈、用、排”六項(xiàng)建設(shè)措施。

筆者認(rèn)為，海綿城市的建設(shè)應(yīng)當(dāng)最大限度的適應(yīng)自然，利用自然，而不是單純的利用工程措施對(duì)水進(jìn)行攔蓄或者引排入河湖。同時(shí)一些研究表明，綠化程度越低，城市化程度越高，徑流污染越嚴(yán)重[9]，因而海綿城市的建設(shè)很重要，但一定要考慮到其是一個(gè)全面的工程?，F(xiàn)有城市的建設(shè)規(guī)劃往往忽視了這一點(diǎn)。黃家湖大學(xué)城雖然也有部分植被，但建筑物及硬化路面占到了校園面積的很大一部分，雨水也未得到很好利用，筆者就此提出以下構(gòu)想，實(shí)現(xiàn)低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)。

2.1 雨水蓄積

大學(xué)城內(nèi)雨水徑流與城市類似，通過路邊雨水口匯集后排入地下管網(wǎng)，大量的硬化路面使雨水滲透能力急劇減弱，植被減少導(dǎo)致無法阻止徑流形成，形成的大量徑流不易及時(shí)排出，易引發(fā)內(nèi)澇。依據(jù)初期沖刷理論，初期雨水?dāng)y帶了大量污染物，而現(xiàn)有系統(tǒng)完全有能力將前15 min雨水引至污水處理廠，即將大部分初期雨水引至污水處理廠。雨水系統(tǒng)可以截取15 min之后的雨水，并引入濕地完成積蓄。因?yàn)樾陆ǖ貐^(qū)雨污分流，故可在大學(xué)城內(nèi)部雨水管接入市政管網(wǎng)前加閥，當(dāng)初期雨水排放完成后，關(guān)閉雨水管閥門。在其末端設(shè)支管將水引入地下最終引向校內(nèi)人造湖——沁湖，該支管前端采用PVC管加閥門，后端設(shè)置為多孔塑料管，外填多孔材料，大部分水將匯入沁湖，少量滲入土壤。在無車輛進(jìn)出地區(qū)設(shè)置的人行道，采用透水材料鋪面，下用細(xì)砂及鵝卵石以緩沖雨水沖擊的影響，并在人行道兩側(cè)設(shè)濕式植草溝。

2.2 雨水凈化

沁湖本身及其周邊有植被，但為了保障全年較好的凈化效果，在池內(nèi)增加種植菖蒲，蘆葦?shù)人参?，繼續(xù)種植往年已有的荷花等增加景觀性。在沁湖周圍設(shè)置植被過濾帶，種植植物和草類，平常兼做景觀用地，雨時(shí)積蓄雨水，現(xiàn)階段岸邊基本植被稀疏，滯留凈化效果不足。宜在人流多的一側(cè)選用較密集的種植方式，選用蓄水能力較強(qiáng)的植被，以緩解硬化路面導(dǎo)致的大范圍徑流，同時(shí)在硬化路面人少一側(cè)設(shè)置較窄過濾帶，較多選用景觀植物，滿足閑時(shí)觀賞需求。在沁湖湖岸旁人少一側(cè)設(shè)地下積水池通過地下箱涵與沁湖連通，箱涵內(nèi)采用類似入滲溝式設(shè)計(jì)，加入填料，過濾其中雜質(zhì)。學(xué)校附近雨水中污染物經(jīng)過沁湖及周邊附屬綠地吸收凈化后，過濾進(jìn)地下水池，將地下水池中的水用于中水回用。

2.3 雨水回用

通過地下水池與沁湖連通能保證長期中水供應(yīng)，可將水池中的水抽調(diào)用于潔廁用水，景觀用水，而大學(xué)城地區(qū)人員較多且用水高峰并不總是存在，可設(shè)置高位水箱間歇式送水，采用浮球閥控制水量。另外，設(shè)立中控室，將水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果，雨水管閥門開閉控制，水泵開閉時(shí)間等全部納入控制體系，晴時(shí)控制中水回用分配，雨時(shí)調(diào)節(jié)各集水設(shè)施合理調(diào)配，防止內(nèi)澇。

3 雨水利用政策規(guī)劃

通過上述方案的闡述，筆者希望能提出一種初級(jí)的雨水利用模式，來為海綿城市的建設(shè)提供一些建議。同時(shí)，上述手段是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以建設(shè)海綿城市的。雨水綜合利用系統(tǒng)的構(gòu)建還需要在如下非技術(shù)手段幫助下不斷發(fā)展。

3.1 完善政府引導(dǎo)

政府建立相關(guān)管理機(jī)構(gòu)，政策機(jī)構(gòu)，不斷完善適合當(dāng)?shù)匕l(fā)展的相應(yīng)法規(guī)和技術(shù)規(guī)范，可以與專門的高校，設(shè)計(jì)院合作，不斷探索新途徑，新思路，采用新材料，新技術(shù)，努力打造宜居城市和生態(tài)文明社會(huì)。

3.2 引進(jìn)社會(huì)投資

可以引進(jìn)民間資產(chǎn)來緩解城市建設(shè)壓力，以環(huán)境效益加以回報(bào)?？梢酝ㄟ^政策鼓勵(lì)，積極引導(dǎo)民間資本加入海綿城市建設(shè)，特別是中水利用，濕地建設(shè)等可以帶來收益的項(xiàng)目，比如，中水收費(fèi)可以放權(quán)于物業(yè)，濕地建設(shè)后可以適度建設(shè)盈利性休閑娛樂設(shè)施。

3.3 加強(qiáng)學(xué)科交叉

雨水的綜合利用以及海綿城市的建設(shè)在我國依然屬于一個(gè)新興領(lǐng)域，其中涉及的學(xué)科既包括傳統(tǒng)的市政工程，環(huán)境工程，也涉及信息與自動(dòng)化，管理，生態(tài)修復(fù)等相關(guān)領(lǐng)域。應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)學(xué)科的交叉融合，多行業(yè)共同發(fā)力，找出更加行之有效的方法，克服單一學(xué)科，單一門類的局限，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改造，使其更加適應(yīng)城市建設(shè)的發(fā)展。

3.4 加大宣傳力度

投放公益廣告，加大宣傳教育，讓民眾參與到保護(hù)環(huán)境當(dāng)中來，讓更多人保護(hù)和愛護(hù)環(huán)境。讓大家知道環(huán)境作為一種資源可以讓自己受益，提高公民自覺性，多使用公共交通，垃圾分類，愛護(hù)花草等，減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)。

4 結(jié)語

武漢地區(qū)雨量充沛，宜充分利用城市路面雨水徑流來緩解水質(zhì)型缺水現(xiàn)狀，同時(shí)通過與景觀設(shè)計(jì)、城市規(guī)劃相結(jié)合的海綿城市建設(shè)措施實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)，社會(huì)，環(huán)保效益的最大化。當(dāng)然技術(shù)和政策必須相輔相成，不斷推進(jìn)城市建設(shè)的發(fā)展。

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Abstract: According to the large raining volume in Wuhan city, the paper analyzes the feasibility of the urban rainwater runoff utility, analyzes the rainwater utility system at Huangjiahu University City in Wuhan combining with the related ideas of sponge cities, and points out the rainwater comprehensive utility scheme centering on the grassland construction and rainwater landscape utility.

Key words: rainwater, sponge city, water quality, rainwater system

On feasibility of rainwater comprehensive utility in Wuhan districts and case analysis

Zhang Fei Hu Xiuyun Dai Qin

(CollegeofUrbanConstruction,WuhanUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430065,China)

2016-03-16

張 飛(1994- )，男，在讀本科生; 胡秀云(1993- )，女，在讀本科生; 代 勤(1993- )，女，在讀本科生

1009-6825(2016)15-0131-02

TU991.14

A