雨水資源利用和改善城市生態(tài)的意義

王保春

摘 要：隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，不透水地面面積也隨之增加，給城市的生態(tài)環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面影響逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。如果能夠充分合理地利用天然降水補(bǔ)充地下水資源，就可有效地改善城市生態(tài)。一般可通過(guò)滲透等方式攔蓄部分雨水補(bǔ)充地下水、調(diào)節(jié)城市生態(tài)環(huán)境，多余的積水再通過(guò)城市排水系統(tǒng)安全、合理地排向下游，則可實(shí)現(xiàn)汛期減少城區(qū)洪量并且補(bǔ)充地下水資源的目的。本文著重介紹幾種簡(jiǎn)便易行的雨水滲透設(shè)施和方法，并分析對(duì)改善城市生態(tài)環(huán)境的作用。

關(guān)鍵詞：雨水資源；入滲；城市生態(tài)

【文章編號(hào)】1627-6868（2012）05-0070-02

1.雨水利用的發(fā)展

1.1國(guó)外雨水資源的利用

隨著城市化的發(fā)展和人們對(duì)水資源需求量的日益增加，城市雨水資源逐漸得到了人們的重視。20世紀(jì)60 年代，日本開(kāi)始收集路面雨水，70 年代修筑集流面收集雨水，采用各種滲透設(shè)施截留雨水或收集利用，做了大量的研究和示范工程，并納入了國(guó)家下水道推進(jìn)計(jì)劃，在政策和資金上給予支持。美國(guó)、前蘇聯(lián)、突尼斯、巴基斯坦、印度、澳大利亞等國(guó)對(duì)雨水積蓄也展開(kāi)了大量的研究，80年代初，國(guó)際雨水收集系統(tǒng)協(xié)會(huì)（IRCSA）成立。國(guó)際研究的共識(shí)是：雨水利用將成為解決21世紀(jì)水資源的重要途徑。

1.2國(guó)內(nèi)雨水資源的利用

近年來(lái)，甘肅、內(nèi)蒙、寧夏、陜西、山西、河北、山東、河南等地開(kāi)始雨水資源的開(kāi)發(fā)利用實(shí)驗(yàn)與推廣，但這些工程主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，集中于干旱半干旱地區(qū)的人蓄飲水和集雨灌溉問(wèn)題上，而城市水資源則主要考慮地表水和地下水的開(kāi)發(fā)利用，忽視了對(duì)城市雨水的利用。部分城市建筑物雖有較完善的雨水收集系統(tǒng)，但卻沒(méi)有處理和回用系統(tǒng)。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)在城市雨水集蓄、回灌技術(shù)及管理措施等方面還存在著較大差距。城市雨水工程還停留在管道排除上，城市雨水資源化和利用由于缺乏系統(tǒng)研究，在收集雨水及綜合利用方面更談不上系統(tǒng)規(guī)劃和工程設(shè)施的建設(shè)。

2.雨水利用的方法

城區(qū)雨水利用可分為直接利用和間接利用。直接利用是將雨水徑流收集起來(lái)，根據(jù)不同用途進(jìn)行不同程度處理后用于綠化、洗車、道路噴灑、廁所沖洗等。間接利用是使用多種措施強(qiáng)化雨水就地入滲，使更多雨水留在城市境內(nèi)并滲入地下以補(bǔ)充地下水，即使下滲量較小、地下水位太深或受地質(zhì)條件限制以致下滲雨水不能進(jìn)入地下含水層，但至少可增加淺層土壤的含水量、調(diào)節(jié)氣候而遏制城市熱島效應(yīng)，還可減小徑流洪峰流量及洪澇災(zāi)害威脅。因此，強(qiáng)化雨水入滲是增加地下水源、減少城市雨洪量、改善城市環(huán)境的有效途徑。

雨水入滲的主要方法有：綠地、透水性地面鋪裝、滲透溝、滲透管、滲透池、滲透井等。

2.1城市綠地、花壇和園林雨水入滲

綠地是一種天然的滲透設(shè)施，主要優(yōu)點(diǎn)是透水性好，節(jié)省投資，可減少綠化用水并改善城市環(huán)境，對(duì)雨水中的一些污染物具有較強(qiáng)的截留和凈化作用。缺點(diǎn)是滲透流量受土壤性質(zhì)的限制，雨水中如含有較多的雜質(zhì)和懸浮物，會(huì)影響綠地的質(zhì)量和滲透性能。北京市在1990年～1991年做了草坪高度對(duì)入滲量的影響試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1，數(shù)據(jù)表明若草坪低于路面，其入滲量是高于路面時(shí)的3～4倍?；诖搜芯砍晒本┦兴茖W(xué)研究所提出“高花壇，高路面，低綠地”的集水糸統(tǒng)，這樣不僅能利用綠地對(duì)降雨進(jìn)行截持和收集，而且可利用土壤的凈化能力對(duì)雨水進(jìn)行凈化。

2.2城市道路、廣場(chǎng)、停車場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)進(jìn)行透水性鋪裝

透水性鋪裝包括透水性瀝青鋪裝、透水性混凝土鋪裝及透水性地磚等；我國(guó)傳統(tǒng)的用于園林鋪地的鵝卵石地面也是透水性鋪裝的一種，有些透水性地磚與綠化相結(jié)合，形成半綠化地面。透水性鋪裝的主要優(yōu)點(diǎn)是能利用表層土壤對(duì)雨水的凈化能力，對(duì)雨水預(yù)處理要求相對(duì)較低，技術(shù)簡(jiǎn)單，便于管理。缺點(diǎn)是需要在透水層下設(shè)置蓄水層進(jìn)行蓄水，造價(jià)相對(duì)較高。

透水性混凝土既能滿足城市地面硬化的要求又能滿足雨水入滲涵養(yǎng)的生態(tài)需求，在城市中較適宜應(yīng)用。按照實(shí)際使用情況，透水性混凝土可分為兩類：一類是直接在透水性路基上鋪設(shè)透水性混合料，經(jīng)壓實(shí)、養(yǎng)護(hù)等工藝構(gòu)筑而成的大面積透水性混凝土路面；另一類是由特殊工藝預(yù)制的透水性混凝土制品（如路面磚，連鎖砌塊等），然后再將它們鋪裝在透水性路基上。由于透水性混凝土的工作性能受外界影響較大，除試驗(yàn)外，目前在國(guó)內(nèi)很少進(jìn)行大面積透水性混凝土鋪裝；透水性混凝土路面磚能較好地控制質(zhì)量，施工方法也簡(jiǎn)便，在工程中應(yīng)用較多。

典型的透水性鋪裝結(jié)構(gòu)：表層為透水性混凝土或透水磚，下層為碎石或粗砂，其厚度一般為20cm，也可視所需蓄水量而定，它主要用于貯蓄雨水并延緩徑流。

2.3滲透溝、滲透管、滲透池、滲透井

（1）滲透管溝。利用透水管或在PVC管壁上打孔將排水管道作成透水的，使雨水在滲透不完時(shí)再排泄出去，雨水通過(guò)埋設(shè)于地下的多孔管道向四周土壤層滲透。其主要優(yōu)點(diǎn)是占地面積少，充分利用已有的排水管網(wǎng)糸統(tǒng)，在管道四周填充粒徑20～30mm的碎石或其他多孔材料，有較好的調(diào)儲(chǔ)能力；缺點(diǎn)是一旦發(fā)生堵塞或滲透能力下降，很難清洗恢復(fù)，而且由于不能利用表層土壤的凈化功能，對(duì)雨水水質(zhì)要求較高，應(yīng)采取適當(dāng)處理。

（2）滲透池。滲透池的優(yōu)點(diǎn)是滲透面積大，能提供較大的滲水和儲(chǔ)水空間，凈化能力強(qiáng)，對(duì)水質(zhì)和預(yù)處理要求低，管理方便，具有滲透、調(diào)節(jié)、凈化、改善景觀等多重功能。缺點(diǎn)是占地面積大，在擁擠的城區(qū)應(yīng)用受到限制；設(shè)計(jì)管理不當(dāng)會(huì)造成水質(zhì)惡化、池底堵塞，滲透能力下降，另外，蒸發(fā)損失大。

（3）滲透井。滲透井包括深井和淺井兩類，前者適用水量大而集中，水質(zhì)好的情況，如城市水庫(kù)的泄洪利用，城區(qū)一般宜采用后者。其形式類似于普通的檢查井，但井壁做成透水的，在井底和四周鋪設(shè)粒徑10～30mm的碎石，雨水通過(guò)井壁、井底向四周滲透。滲透井的主要優(yōu)點(diǎn)是占地面積和所需地下空間小，便于集中管理；缺點(diǎn)是凈化能力低，對(duì)水質(zhì)要求高，需要進(jìn)行預(yù)處理。

3.對(duì)生態(tài)環(huán)境的的改善作用

充分利用雨水入滲設(shè)施，可使降雨大量入滲，這對(duì)涵養(yǎng)地下水源、調(diào)節(jié)氣候、改善城市生態(tài)是非常有利的。

3.1雨水能夠迅速滲入地表，還原成地下水，使地下水資源得到及時(shí)補(bǔ)充，使雨水真正成為一種資源。

3.2雨水迅速滲入地表，減少路面積水，大大減輕排水糸統(tǒng)的壓力，并且減少了對(duì)自然水體的污染。我國(guó)城市基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展滯后使得暴雨時(shí)城市排水設(shè)施不能有效滿足排水及防洪的要求，市區(qū)硬化地面常常出現(xiàn)雨水蓄積和漫流現(xiàn)象， 不透水地面只能依靠表面匯水系統(tǒng)及城市排水管網(wǎng)排除地表降雨，在暴雨時(shí)這種地面徑流急劇增高，很快出現(xiàn)峰值，流量急升急降，會(huì)加重城市排水系統(tǒng)的壓力；采用雨水入滲措施后，在透水性地面、綠地和透水管溝的作用下降雨大量入滲，能有效地緩解城市排水系統(tǒng)的泄洪壓力，徑流曲線平緩，其峰值較低，并且流量也是緩升緩降，利于城市防洪。

3.3提高地表的透氣、透水性，保持土壤濕度，改善城市地表生態(tài)平衡，有效地保護(hù)動(dòng)植物的多樣性和微生物的生存空間。

3.4雨水大量入滲可增加城區(qū)地下含水量，土壤中豐富的毛細(xì)水可以通過(guò)自然蒸發(fā)作用降低地面的溫度，進(jìn)而緩解城市熱島現(xiàn)象；同時(shí)，水蒸氣增加了空氣的濕度，也利于緩解城市的“干熱現(xiàn)象”。

3.5透水性鋪裝可吸收車輛行駛時(shí)產(chǎn)生的噪聲，創(chuàng)造安靜舒適的交通環(huán)境，能防止雨天路面積水和夜間反光，改善車輛行駛、及行人行走的舒適性與安全性。

4.結(jié)語(yǔ)

城市雨水利用有多種形式。主要包括雨水積蓄與雨水滲透利用，它們均具有較好的環(huán)境、社會(huì)等綜合效益，其中滲透方案最為明顯，值得大力提倡和推廣?，F(xiàn)代城市雨水利用是一項(xiàng)涉及多學(xué)科的、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在選擇雨水利用系統(tǒng)方案時(shí)，要特別注意地域及現(xiàn)場(chǎng)各種條件的差異，在實(shí)施時(shí)應(yīng)綜合考慮滲透利用、積蓄利用、棄流、污染控制等方面，根據(jù)具體情況進(jìn)行合理規(guī)劃。

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