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)境帶來的負(fù)面影響逐漸顯現(xiàn)出來。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（2017）08-0068-02

Abstract： with the constant enlargement of the city， impervious surface area is increased， the ecological environment to the city brought negative effect gradually emerged. If making full use of natural rainfall recharge groundwater resources， can effectively improve the city's ecological. Generally available through the permeable， retain rainwater recharge groundwater， regulation of city ecological environment， excess water through the city drainage system safety， reasonable arrangement to the downstream， can achieve the reduction of urban flood in flood season and replenish groundwater resources to. This paper mainly introduces several simple rainwater infiltration facility and method of analysis， and to improve the city's ecological environment effect.

Key words： water resources； infiltration； city ecology

1.雨水利用的發(fā)展

1.1國外雨水資源的利用

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，并納入了國家下水道推進(jìn)計(jì)劃，在政策和資金上給予支持。美國、前蘇聯(lián)、突尼斯、巴基斯坦、印度、澳大利亞等國對(duì)雨水積蓄也展開了大量的研究，80年代初，國際雨水收集系統(tǒng)協(xié)會(huì)（IRCSA）成立。國際研究的共識(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國內(nèi)雨水資源的利用

近年來，甘肅、內(nèi)蒙、寧夏、陜西、山西、河北、山東、河南等地開始雨水資源的開發(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題上，而城市水資源則主要考慮地表水和地下水的開發(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)，但卻沒有處理和回用系統(tǒng)。與發(fā)達(dá)國家相比，我國在城市雨水集蓄、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，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。endprint

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

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。現(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。

參考文獻(xiàn)

[1] 王武祥.透水性混凝土路面磚的生產(chǎn)與應(yīng)用，混凝土與水泥制品，1998（4）.

[2] 汪慧貞.李憲法.北京城區(qū)雨水入滲設(shè)施的計(jì)算方法，中國給水排水，2001（17）.

[3] 汪慧貞.車武.胡家駿.淺議城市雨水滲透，給水排水，2001.27（2）.，2004，16（3）

[4] 楊建鋒.城市化和雨水利用.北京水利，2001.1：22，23

[5] 車武、李俊奇、劉紅、孟光輝.現(xiàn)代城市雨水利用技術(shù)體糸.北京水利，2003（3）.endprint