水利工程论文-浅议城市雨水渗透.doc

水利工程论文-浅议城市雨水渗透提要:随着城市的发展，不透水地面面积不断增加，雨水径流量也相应增加。雨水是宝贵水资源，应通过渗透等方式充分利用雨水以涵养地下水、调节城市生态环境后，再使用雨水管系将剩余径流安全、合理地排除。对各种雨水渗透设施及其选址、堵塞、污染控制等问题作了简略论述。引言目前城市排水体制主要为合流制(截流制)和分流制。从环境保护、污水处理厂运行、管道养护等多方面考虑，分流制较合流制优越，因此目前新建小区多采用分流制，即污水和雨水分别由污水管道和雨水管道收集和输送，污水进入城市污水处理厂，雨水直接排入水体。雨水管道设计指导思想是：及时、迅速地排除降雨形成的地面径流。在确定雨水设计流量时没有考虑对雨水径流量的利用和压缩。图1北京市建筑占地面积变化曲线近年来我国城市建设飞速发展，大量建筑物和道路等的建设使城市不透水地面面积快速增长。图1反映了北京市建筑占地面积年际变化情况。从1996年开始，北京市建筑占地面积增长速度明显高于往年，几乎呈直线上升态。预计到2010年，北京市建筑占地面积将达300km2左右，其中还未包括道路等所占面积。屋面、混凝土和沥青路面等不透水表面的径流系数一般取0.9，也就是说其降雨量的90%将形成径流。因此，随着城市发展，雨水径流量将大大增加，如果不采取措施而单纯考虑将雨水径流快速排出，所需雨水管道、雨水泵站等设施的容量、输送能力必将随之增大，这对于城市建设是一个沉重的包袱。此外，由于环境意识的增强，人们认识到城区雨水的快速排出增加了接纳水体洪涝危害、河岸侵蚀和污染物的冲击负荷，还造成合流制系统中污水处理厂运行的困难及一部分雨污混流外溢而污染水体，因此对于传统雨水排除的指导思想从另一方面提出了质疑。1利用雨水涵养地下水-雨水渗透我国许多城市水资源缺乏，以北京市为例，它是世界上100个严重缺水的城市之一，人均水资源占有量为300m31000m3。1999年是建国以来最干旱的一年，北京市降雨量为389mm，为平均年降雨量的59%，自然形成的水资源仅为18.2亿m3。而北京市用水量为40亿m3，其中70%来自地下水。过度开采使北京市地下水储存量在1999年一年中减少了近15亿m3，地下水位下降了23m2000km2的漏斗区。地下水位的下降又导致地面下沉，自1966年以来，北京市地面以每年1020mm的速度下沉。因此，一方面是使用庞大的雨水排放系统将日益增长的雨水径流排出城市，另一方面却是城市地下水补给的严重不足。如在雨水管道系统设计、用地规划和地面覆盖上考虑雨水渗透，合理、充分地利用雨水涵养地下水源，那么既能缓和城市水资源危机，又能增加土壤中的含水量、调节气候，从而改善城市的生态环境，还能减少所需雨水管系容量，即减少雨水管系的投资和运行费用，并减轻城区水涝危害和水体污染。从60年代起，发达国家就努力开发各种雨水渗透装置，并制订了一系列规章制度。如目前德国在新建小区(无论是工业、商业、居民区)之前，均要设计雨洪利用(集雨)项目，若无雨洪利用措施，政府将征收雨洪排放设施费和雨洪排放费。实际上雨水渗透早在我国一些古城的建筑中已有所体现，利用渗坑、渗井、渗沟使雨水就地下渗。80年代末曾对一些地区作过调查，如杭州老城区在庭院中设天井沟和矩形渗坑；苏州老城区及附近一带乡镇的住宅用天井贮蓄雨水；潍坊老城区街道的雨水流入坑洼地及池塘(俗称湾子，有的湾子平时是干涸的)；曲2雨水渗透设施2.1渗透地面除了绿化面积外，人工渗透地面主要分为两类，一类是多孔沥青及多孔混凝土地面，另一类是草皮砖。它们可用于停车场、交通较少的道路及人行道，特别适用于居民小区。2.1.1多孔沥青及混凝土地面典型的多孔沥青地面构造见图2。表面沥青层避免使用细小骨料，沥青重量比为5.5%6.0%，空隙率为12%16%，厚67cm。沥青层下设两层碎石，上层碎石粒径1.3cm，厚5cm，下层碎石粒径2.55cm，空隙率为38%40%，其厚度视多孔混凝土地面构造与多孔沥青地面类似，只是将表层改换为无砂混凝土，其厚度约为12.5cm，空隙率15%25%。多孔沥青及多孔混凝土地面自1973年在美国使用以来，得到EPA的支持，至今已广泛应用于发达国家，但在国内还鲜见报道。2.1.2草皮砖草皮砖是带有各种形状空隙的混凝土块，开孔率可达20%30%，因在空隙中可种植草类而得名。它最早于1961年用于德国，至今在国内外均已被广泛使用。特别多用于城区各类停车场、生活小区及道路边。它除了有渗透雨水的作用，还有美化环境的效果，国内建材市场上有成品出售，便于采用及推广。草皮砖地面因有草类植物生长，与多孔沥青及混凝土地面相比，能更有效地净化雨水径流及调节大气温度和湿度。试验证明它对于重金属如铅、锌、铬等有一定去除效果。植物的叶、茎、根系能延缓径流速度，延长径流时间。草皮砖地面的径流系数为0.050.35，取决于其基础碎石层的蓄水性能、地面坡度等因素。国外资料介绍：渗透地面成本比传统不透水地面高出10%左右，但综合考虑因径流量减少、地面集流时间延长而导致雨水管道长度缩短及管径减小，雨水系统的总投资可减少12%38%以北京建工学院为例，校园面积约12hm2，因院内建筑物分布密集，按5%的面积可改为渗透地面计算，改造后院内雨水管系投资可减少6%，这还未计入因进入市政雨水管道径流量减少对下流管系的有利影响。2.2渗透池2.2.1地面渗透池当土地可得且土壤渗透性能良好时，可采用地面渗透池。池可大可小，也可几个小池综合使用，视地形条件而定。地面渗透池有的是季节性充水，如一个月中几次充水、一年中几次充水或春季充水秋季干涸，水位变化很大。有的地面渗透池则是一年四季均有水。在地面渗透池中宜种植植物。季节性池所种植植物应既能抗涝又能抗旱，并视池中水位变化而定。常年存水