城市雨水管理与海绵城市建设思考题

第一章思考题城市雨水利用的目的及途径？广义上的城市雨水利用还将达到以下三个目的：1.减缓洪涝灾害通过建立完整的雨水利用系统（由河流水系、坑塘、湿地、绿色水道和下渗系统共同构成），可以有效调节雨水径流的高峰流量，待最大流量下降后，再将雨水慢慢排出，保障国土免受洪涝灾害。2.减少污染物排放雨水冲刷屋顶、路面等硬质铺装后，其污染比较严重，通过坑塘、湿地和绿化通道等沉淀和净化，再排到雨水管网或河流，会起到拦截雨水径流和沉淀悬浮物的作用。3.实现雨水资源化一方面通过保护河流水系的自然形态、增加坑塘湿地等下渗系统，保障地表水和地下水的健康循环和交换，可以间接地补充城市水资源；另一方面，通过净化之后的雨水，可以直接补充水资源用于非饮用水。利用途径1.利用集中的大面积下垫面集雨城市的建筑屋顶、大型广场、小区庭院、城市的不透水地面都可大面积地汇集雨水，是良好的雨水收集面。降雨产生的地面径流，只要修建一些简单的雨水收集和贮存工程，就可将城市雨水资源化，用于城市清洁、绿地灌溉、维持城市水体景观等，也可经过简单的处理用于生活洗涤用水、工业用水等。2.利用渗透设施集雨利用各种人工设施强化雨水渗透是城市雨水利用的重要途径。雨水渗透设施主要有渗透集水井、透水性铺装、渗透管、渗透沟、渗透塘等。对必须改造和新建的下水道工程，一次性采用渗透设施，更能达到节省投资的目的。3.对收集的雨水和降雨就地利用蓄水池是将收集的雨水积蓄起来的重要设施。蓄水池的面积要根据当地集雨面积、降雨量以及用水方式来进行设计和建造。对于降雨利用，在德国，雨水屋顶花园利用系统就是削减城市雨水径流量的重要途径之一。该系统在屋顶铺盖土壤，种植植物，配套防水和排水措施，可使屋面系统径流系数减少到0.3，有效地削减了雨水数量，同时美化了环境，净化了城市空气，降低了城市的热岛效应，逐步改善了城市环境。4.雨水是城市生态环境用水的理想水源城市绿地、园林、花坛和一些湿地、河道、湖泊都是现代化城市基础设施的重要组成部分，随着居民生活水平的提高和环保意识的加强，城市绿化建设不仅可为居民提供娱乐、休闲、游览和观光的场所，而且是改善和美化城市环境的重要措施。目前，河道的景观建设也已提上日程，其中水的利用是不可缺少的，雨水对河道水量的补充也是十分重要的一部分。思考题海绵城市规划原则？1.保护性开发城市建设过程中应保护河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等水生态敏感区，并结合这些区域及周边条件（如坡地、洼地、水体、绿地等）进行低影响开发雨水系统规划设计。2.水文干扰最小化优先通过分散、生态的低影响开发设施实现径流总量控制、径流峰值控制、径流污染控制、雨水资源化利用等目标，防止城镇化区域的河道侵蚀、水土流失、水体污染等。3.统筹协调低影响开发雨水系统建设内容应纳入城市总体规划、水系规划、绿地系统规划、排水防涝规划、道路交通规划等相关规划中，各规划中有关低影响开发的建设内容应相互协调与衔接。4.海绵城市的建设，首先是原始城市生态的保护，尤其是河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠等水敏感地区的保护，“山水林田湖”的保护是最重要的。5.海绵城市的建设是对原有高生态附加值的“山水林田湖”的恢复或修复。6.海绵城市的建设是城市开发建设过程中的生态型开发，合理控制开发强度，在城市中保留足够的生态用地，控制城市不透水面积比例，最大限度的减少对城市原有水生态环境的破坏。同时，根据需求适当开挖河湖沟渠、增加水域面积，促进雨水的积存、渗透和净化。思考题雨水渗透措施雨水渗透的设施有多种类型，主要包括表面入渗和埋地入渗两大类。表面入渗有透水路面、透水铺装、下凹式绿地、植草沟、渗透塘、绿色屋顶等；埋地入渗有渗透管（渠）、渗透井、埋地渗透池等。思考题生物滞留概述1.概念与构造生物滞留设施指在地势较低的区域，通过植物、土壤和微生物系统蓄渗、净化径流雨水的措施，是一种综合的海绵城市措施。生物滞留设施主要适用于建筑与小区内建筑、道路及停车场的周边绿地，以及城市道路绿化带等城市绿地内。2.系统构成生物滞留系统是由表面雨水滞留层、种植土壤覆盖层、植被及种植土层、砂滤层和雨水收集等部分组成，可分为简易型生物滞留设施和复杂型生物滞留设施，如图4.1-1及4.1-2所示。图4.1-1简易型生物滞留设施典型构造图4.1-2复杂型生物滞留设施典型构造（1）表面雨水滞留层在系统表面留有一定低于周边地表标高的空间，用以收集径流雨水，以及当径流量大时暂时储存雨水。（2）种植土壤覆盖层在种植土表层铺树叶、树皮等覆盖物，防止雨水径流对表面土层的直接冲刷，减少水土流失。还可以使植物根部保持潮湿，为生物生长和分解有机物提供媒介，并过滤污染物。（3）植被及种植土层该层结构用于过滤径流雨水，种植土层可用50%的砂性土和50%的粒径约2.5mm左右的炉渣组成。植物选择上需要注意的是应选择当地的常见树木、灌木以及草本植物，品种最好保持在三种以上。（4）砂滤层在砂滤层和种植土层间添加200g/m3土工布，用于防止土层被侵蚀进入砂滤层堵塞渗管。渗管开孔率不小于2%，砂滤层采用黄豆大小的滤料。3.功能与特点生物滞留设施核心功能和作用：滞蓄雨水量、滞留雨水污染物、滞纳雨水峰值。（1）降低峰值使其低于允许排水量。（2）达到净化雨水的目的。（3）延迟出流的峰值时间。城市的开发形成过多的不透水路面，会造成雨水径流快速流动和集中，使土壤下渗量减少，暴雨径流的体积、流量和频率增加。快速的地表径流会冲蚀表面土壤，也能携带污染物和固体颗粒到下水道及河道。生物滞留措施能够有效降低雨水径流流量，峰值流量可被降低49%-59%，峰流的平均产生时间也被延迟5.8倍-7.2倍。生物滞留池对雨水径流中的总悬浮颗粒物（TSS）、重金属、油脂类及致病菌等污染物有较好的去除效果，而对N、P等营养物质的去除效果不稳定。据相关资料，生物滞留池污染物去除能力详见表4.1-1。表4.1-1生物滞留池污染物处理能力TSSTPTKNTNNH3-NNO3-NCu＞90%77.5%75%57.1%80.0%63.2%81.0%生物滞留设施形式多样、适用区域广、易与景观结合，径流控制效果好，建设费用与维护费用较低；但地下水位与岩石层较高、土壤渗透性能差、地形较陡的地区，应采取必要的换土、防渗、设置阶梯等措施避免次生灾害的发生。思考题雨水调蓄概述雨水调蓄是雨水调节和储存的总称。传统意义上雨水调节的主要目的是削减洪峰流量。通常，利用管道本身的空隙容量调节流量是有限的。如果在城市雨水系统设计中利用一些天然洼地和池塘作为调蓄池，将雨水径流的高峰流量暂存其内，待流量下降后，再从调蓄池中将水慢慢地排出，则可降低下游雨水干管的尺寸，提高区域防涝能力，减少洪涝灾害。通常，雨水调蓄兼有调节的作用，是为满足雨水利用的要求而设置雨水暂存空间，待雨停后将储存的雨水净化后再使用。调蓄池在雨水利用系统中还常常兼作沉淀池之用，一些天然水体或合理设计的人造水体还具有良好的净化和生态功能。雨水调蓄的方式有许多种，常见雨水调蓄设施根据建筑位置不同，可分为地下封闭式、地上封闭式、地上开敞式（地表水体）等。地下封闭式蓄水池、地上封闭式调蓄池的做法可以是混凝土结构、塑料PP成品、玻璃钢等；地上开敞式常利用天然池塘、洼地、人工水体（人工池塘）、湖泊、河流等进行调蓄。思考题雨水净化概述由于降雨初期，雨水溶解了空气中的大量酸性气体、汽车尾气、工厂废气等污染性气体中的有害物质，降落到地面后，在下垫面径流过程中，又冲刷屋面、路面或广场，使得前期雨水中含有大量的污染物质，因此前期雨水（也称初期雨水）的污染程度较高，甚至超过了普通城市污水的污染程度。如果将初期雨水直接排入自然水体，将会对水体造成非常严重的污染。所以，有必要对雨水进行净化处理，有效地保护我们的自然水体环境。雨水净化的主要技术措施可以从源头控制、过程转输与阻断、末端治理三个阶段进行，其中源头控制的生态措施包括：透水路面、下凹式绿地、渗透塘、绿色屋顶、渗透池、雨水花园、生物滞留带、干塘等；过程转输与阻断的生态措施包括中央绿化带、植草沟、渗透管、渗透渠、渗透井等；末端治理的生态措施包括生态护岸、雨水生态塘、生态浮床、土壤渗透、湿塘、雨水湿地等。雨水净化技术措施如图6.1-1所示。源头控制源头控制过程转输与阻断末端治理透水路面、下凹式绿地、渗透塘、绿色屋顶、渗透池、雨水花园、生物滞留带、干塘等中央绿化带、植草沟、渗透管、渗透渠、渗透井等生态护岸、雨水生态塘、生态浮床、土壤渗透、湿塘、雨水湿地等图6.1-1雨水净化措施对于分散雨水径流，雨水的利用不局限于汇流后集中处理，可在场地源头对雨水径流污染进行控制。雨水通过雨水管道收集至项目的雨水处理系统中，依次经过雨水粗分，初雨弃流，雨水生物处理和除臭，雨水净化及消毒杀菌，达到相关的水质标准。雨水是一种非点源污染，可以利用城市绿地进行分散处理。绿地不仅对于控制城市地表径流量起到至关重要的作用，而且能够依靠土壤、植被、微生物组成的生态系统净化雨水，是一种最有效且简单的径流污染削减设施。分散排放点的雨水污染物削减设施包括雨水花园、植草沟、生态树池、透水铺装、绿色屋顶等。这些设施可同时削减雨水污染物和径流量，减轻城市雨水管网的压力，还能有效控制雨水径流污染。对于集中排放的雨水，大部分经过雨水口（或雨水接纳管）汇入城市雨水管网，或者经合流制污水管网的汇集，流到污水处理厂集中处理。雨水集中处理方法与生活污水、工业废水的集中处理方法有所不同，多采取低成本、低运行费用的处理方法，例如雨水湿地技术。雨水在流经湿地的过程中，综合受到物理、化学和生物三重作用效果，大的悬浮物被截留吸附，可生化降解的物质被微生物分解转化，难降解的物质则被植物根系富集，从而使出水水质得到净化；再如雨水生物滞留池技术，通过植物、土壤和介质的物理、化学及生物综合作用对径流雨水进行净化处理，降低雨水径流污染，还能起到减缓城市内涝、改善城市生态环境等作用。思考题雨水利用的意义雨水利用是一种综合考虑雨水径流污染控制、城市防洪排涝以及生态环境的改善等要求，建立包括屋面雨水集蓄系统、雨水截污与渗透系统、生态小区雨水利用系统等，将雨水用作浇洒路面、灌溉绿地、蓄水冲厕等城市杂用水的技术措施，是城市水资源可持续利用的重要措施之一。雨水通过“渗”涵养，通过“蓄”把水留在原地，再通过“净”把水“用”在原地。雨水在经过物理方法、化学方法、生物方法等措施净化之后，尽可能被利用。不管是丰水地区还是缺水地区，都应该加强对雨水资源的利用。（1）水资源短缺的需求水资源的缺乏已成为世界性的问题，水资源匮乏是不争的事实。如何循环使用水资源，减少水资源的浪费成为首要任务。随着水资源供需矛盾的日益加剧，越来越多的国家认识到雨水资源的价值，并采取了很多相应的措施，因地制宜的进行雨水综合利用。（2）城市发展的需求随着城市化程度的提高，导致自然植被和土壤等覆盖的自然地表不断遭到破坏，自然地表被建筑、道路、停车场等人工构筑物所替代。雨水落到地面上后，通过传统城市中大面积的硬质不透水表面，不能下渗或来不及下渗的雨水通过地面收集后汇流进入雨水口，再通过收集管道收集后，迅速排入河道等自然水体。传统的雨水管理模式经常会造成城市内涝、雨水径流污染、雨水资源大量流失、生态环境破坏等主要问题。城市中屋面的面积占去了整个城市硬质表面的30%左右，采用种植屋面可以吸收汇集部分雨水，通过渗透措施、滞留措施、蓄存和净化措施，增加城市雨水的回收利用，可以减缓雨水排放，间接放大了防洪排涝的标准，减少了自然灾害，同时也改善了城市水环境。（3）环境保护的需求雨水收集利用对保持水土和改善生态环境发挥了重要的作用。不但减少了地下水开采，而且还可以补充部分地下水，减轻整个自然界水循环系统的压力，减少水土流失，对建设生态城市，保护环境都具有十分重大的意义。雨水利用方式根据《海绵城市建设技术指南》的要求，不同市政工程项目的雨水利用形式有如下规定：1.城市绿地、非机动车道、步行街雨水控制与利用形式应以入渗为主。2.城市广场、公园、体育场等公众休闲健身场所应考虑多种形式来进行控制与利用，根据各场所内实际情况，以入渗和收集回用为主。3.下凹式立体交叉道路、市区路段道路、城市河道雨水控制与利用形式应以调蓄排放为主。4.独立的市政工程场站的雨水控制与利用形式应以收集回用为主。在实际工程中，应遵循技术规范相关要求，因地制宜，采用适宜、高效的雨水资源化利用技术与措施。雨水利用流程示意图如图7.2-1所示。根据雨水利用的目标来分类，可分为直接利用、间接利用和综合利用。思考题城市内涝概述城市内涝是指由于强降雨或连续性降雨超过城市管网排水能力，致使城市内产生的积水不能及时排除而造成的灾害现象。内涝的形成有其自然因素的存在，更与社会因素紧密相关。全球气候变暖使得极端降雨事件频发，加之城市建设中不透水下垫面的增加使得雨水下渗强度降低，地面产流量增加，汇流速度加快，雨水快速汇集至排水管网入水口，容易在雨水口附近产生积水，一些低洼地区就更容易产生积水，随着积水时间和深度的增加从而引发城市内涝灾害。两种地形容易产生城市内涝，一种是城市开发建设过程中形成的周边地区高程高于中心的低洼区域，另一种是降雨强度超过管网排水标准产生溢流或超出河道排涝能力产生漫溢地区。思考题海绵城市建设评价的基本规定1.海绵城市建设的评价是以城市建成区为评价对象，总体评价内容包括对建成区范围内的源头减排项目、排水分区及建成区整体的海绵效应进行评价。城市建成区指城市行政区内实际已成片开发建设、市政公用设施和公共设施基本具备的地区。海绵城市建设优先选择城市积水内涝、水体污染等问题突出的区域。根据积水点、雨水排放口和合流制溢流排放口上溯，科学划定排水分区并制定海绵城市建设方案，落实对应工程项目，推进区域或流域整体治理，实现建成区整体“小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解”的目标。分别对建成区范围内的源头减排项目、排水分区及建成区整体的海绵效应进行评价。2.海绵城市建设评价的结果按排水分区为单元进行统计，达到评价标准要求的城市建成区面积占城市建成区总面积的比例。城市建成区面积以《中国城市统计年鉴》评价年的数据为准。3.海绵城市建设的评价内容由考核内容和考查内容组成，达到评价标准要求的城市建成区应满足所有考核内容的要求，考查内容应进行评价但结论不影响评价结果的判定。海绵城市建设对于缓解地下水位下降与城市热岛效应具有重要作用，但同时由于城市地下水位与热岛效应受到多重因素的影响，存在一定的不确定性，短期监测难以较准确判定其变化趋势，也难以将其和海绵城市建设和其他相关因素建立定量或定性的对应关系，故虽对地下水埋深变化趋势和城市热岛效应进行评价，但评价结论不影响评价结果的判定。4.海绵城市建设评价需对典型项目、管网、城市水体等进行监测，以不少