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淺談城市雨水資源利用

   日期:2015-02-07     來源:互聯網    瀏覽:45    評論:0    

  1、引言

  隨著城市水資源供求矛盾的加劇和水污染問題的日趨嚴重,水資源可持續利用已成為我國經濟社會發展的戰略性問題,但是長期以來我國城市規劃對水資源的綜合利用一直缺乏足夠的重視,特別是對雨水資源利用規劃的研究較少。在以往的城市規劃中,對“雨水”更多的是強調排放而非利用,這顯然有悖于構建資源節約型社會和水資源可持續利用的理念。

  通過規劃和設計,采取相應的工程措施,將汛期雨水蓄積起來,實現雨水資源利用,其主要意義體現在:增加城市水資源,在一定程度上緩解水資源的供需矛盾;減少雨水工程投資及運行費用,有效避免城市洪澇災害;源頭控制徑流雨水對水環境的污染;補充地下水,有效防止地面沉降;修復城市不透水地面水循環及生態環境。

  2、城市洪澇災害發生的原因

  2.1排水系統的建設問題

  我國一些老城市或舊城區的排水系統一般為合流制,設計年限早。標準低,隨著城市建設的飛速發展,大量建筑物和道路使城市不透水面積快速增大,天然地下水補給量減少,地表徑流量增加,洪峰流量增大且時間提前,城市的防災能力減弱,暴雨洪水災害發生的幾率都有較大的增加,暴露了原有城市排水系統的弊端,反映了原有雨水處置理念與快速城市化進程的不相適應,強烈干擾了城市原有水文生態系統,破壞了自然的水文循環過程。如果只考慮將雨水徑流快速排出,所需雨水排水管道、雨水泵站設施的容量。 輸送能力將隨之增大。即使是新建的城區,如果在建設排水系統中不考慮雨水資源利用,也滿足不了暴雨排放的要求。

  2.2填湖平塘導致城市失去暴雨調蓄作用

  城區湖塘濕地被譽為“城市之腎” ,具有維持生物多樣性、防洪排漬、降解污染、調節城市溫差濕度、美化城區環境、提升城市功能、傳承城市文明等諸多重要的生態人文功能,是城市難得的生態資源。但是,我國七十年代以糧為綱,圍湖造田,九十年代開始城市房地產開發中的填湖平塘,使城市內及其周邊的水塘、湖泊漸漸消失。湖南省常德市建設、規劃、水利等相關部門查詢的數據顯示,2001年以來,常德市江北城區及近郊河、湖、塘、港等自然水體和周邊灘涂等濕地面積減少了7313畝,其中城區水塘面積被填占491畝,僅近一年時間就被填占271畝。濕地縮減主要是被城市建設所占用。我國很多城市由于大量的河、湖、塘、港等自然水體的消失,導致暴雨時,無法發揮自然水體的調蓄作用,但靠不完善的城市排水系統,難免容易出現城市洪澇災害。

  3.城市建設與雨水資源利用概況

  3.1世界各國城市雨水資源化概況從上世紀70年代開始,世界各國就開始探索城市雨水資源化。雨水蓄滲、緩排、利用等己成為雨水資源利用的重要內容。很多國家致力于雨水利用技術的研究和開發,使用法律、經濟、技術等多種手段納入城市規劃,通過多種措施實行“生態排水” ,使降水盡可能地進入自然水循環,盡量減少進入城市排水系統的雨水量,促進雨水的資源化利用,減輕城市洪澇災害、降低城市污水處理負荷和建設費用,維護城市水循環的生態平衡。德國很早就開始開展對雨水利用的研究和應用,并極力主張廣泛利用雨水資源,已經修建了大量的雨水調節池收集和利用雨水資源,形成從規劃設計到應用的完善技術體系,而且還制訂了配套的法規,在開展雨水利用工程中走在了前列。美國主要是提高天然入滲能力達到雨水利用。大舉建造滲濾田補充地下水層,并制定相應的法規限制雨水的直接排放。日本在1972年頒布“第2代城市地下水總體規劃”中規定:新建和修建的大型公共建筑群必須設置雨水就地下滲設施,正式將雨水滲溝、滲塘及透水地面作為城市總體規劃的組成部分,有效促進了城市雨水資源化進程。一些發達國家城市雨水資源利用的經驗主要有以下幾方面:建立屋頂蓄水系統收集存儲雨水,稍加處理后主要用于居民非飲用水;建立雨水入滲系統,通過修建入滲淺溝、人工濕地、地下水回灌井增加雨水入滲量,充分發揮地下水庫對雨水的儲存作用;從規劃、設計到應用,不但形成了完善的技術體系,而且制定了配套的法律法規和管理規定,結合經濟手段對雨水資源利用予以支持,將其作為城市建設的重要項目來實施。

  3.2我國雨水資源的利用現狀

  早在秦漢時期,我國就有修建池塘攔蓄雨水用于生活的記錄。江西的贛州城在北宋熙寧年間修建的福壽溝和蓄水水塘有部分至今還在使用。現代我國雨水資源利用是從20世紀80年代發展起來的。國內城市收集利用起步較早的首推北京市。北京在雨水利用產業中走在了全國前列,出臺了多項法規性政策,推進雨水利用的研究和快速發展。2003年3月,北京市 關于加強建設工程用地內雨水資源利用的暫行規定 明確, “凡在本市行政區域內,新建、改建、擴建工程均應進行雨水利用工程設計和建設。建設工程的附屬設施應與雨水利用工程結合”。目前北京建設的集雨工程有40多個,通過鋪設透水路面、集雨灌溉等方法,每年收集雨水100多萬m3 ,北京海淀區雙紫苑小區冬季采噯使用的水就是當年汛期攔截儲存下來的雨水。北京市委市政府大院建了一個地下蓄水池,大院中2萬多平方米的綠地都是雨水澆灌的。繼北京之后,我國上海、南京、大連、青島等城市也陸續開展了相關研究。總體來說,我國的雨水資源利用工作啟動不算晚,有較好的典型工程和比較成熟的技術。但存在以下有待解決的問題:一是人們對城市建設與雨水資源利用的意識淡薄;二是城市雨水資源利用規模較小,缺乏系統性。且主要集中在北方干旱半干旱地區及少部分發展較快的城市。有待進一步推廣:三是缺乏法律保障。國外雨水資源利用效率較高的國家都制定了相應的法律來支持推廣,而我國還處在相關立法的研究階段,缺乏相關的法律、法規保障體系。國家應該拿出相應的法律法規,各個城市也應有相應的規定。

  3.3徐州市雨水資源的利用現狀

  徐州市是一個水資源短缺的城市,地表徑流較少,長期以來,主要靠開采地下水解決生產、生活用水的缺口。由于城市規模的擴大,地下水源過渡開采,造成水質的礦化度升高的趨勢,規劃區多年平均降雨量840.2毫米,多年平均徑流量5.94億噸;規劃區范圍內地下水資源量為7.08億噸(裂隙巖溶水2.85億噸,孔隙水4.23億噸),扣除重復水量1.33億噸后,多年平均水資源總量約為11.69億噸。

  規劃區內共有地表水蓄水工程65處,總庫容12079.6萬噸,現狀供水能力為6588萬噸;規劃區共有引、提水工程767處,總提水能力561.7噸/秒,現狀供水能力每年約8億噸,設計供水能力每年9.27億噸。主要用于農田灌溉、航運、沿河工業用水及作為城市生活用水水源。

  徐州規劃區蓄水工程的現狀供水能力很低,每年只有6588萬噸,主汛期的大部分水資源沒有得到利用。雖然引水和提水工程現狀供水能力較大,達到8億噸,但引提水工程對水量無調蓄的能力。當本地水資源處于嚴重短缺時,主要依靠流域調水來滿足用水需要。

  規劃區地下水資源總量為7.08億噸,現狀開采量約3.06億噸左右。雖然從總體上看,現狀開采量還未達到地下水資源總量的一半,但由于多數開采處屬大規模集中開采巖溶地下水,使主要水源地處于超采狀態,如丁樓、虎腰、青山泉、大泉和七里溝五個巖溶水亞區出現了水位下降,降落漏斗不斷擴大的問題,局部出現地面開裂或沉陷等不良地質現象。

  從總體來說,地下水使用途徑包括生產、生活以及農業,并且除張集水源地外,丁樓、七里溝等富水區都存在超采的問題,降落漏斗的地質災害

  在城市規劃及建筑設計習慣于將雨水當作“洪水猛獸”惟恐避之不及,場地規劃、建筑設計(包括屋頂構造及排水設計)都是將地面降雨盡快排入城市雨水管網,貫徹的是“使雨水盡快遠離城市”這一傳統思路。除了散布于市區的公園綠地及天然水體以外,整個市區幾乎被一張不透水的大網所籠罩,一方面它阻隔了雨水向市區地下土壤的滲透,嚴重影響了雨水資源的利用;另一方面由于徐州市區固有的地理特點,導致城市雨水排泄不暢,大量的抽排,又導致渠水漫溢、淹沒農田,造成了巨大的經濟損失。總體來說,缺乏對城市雨水收集及綜合利用系統的研究,缺乏系統的規劃設計和工程設施,沒有形成城市集雨的理念和做法,天然降雨這個潛力巨大的水資源沒有得到很好利用,使雨季徑流白白流失,而到了旱季又缺水嚴重,使城市不僅面臨著防洪排澇的艱巨任務,同時,又不得不想方設法解決水資源短缺問題。

  4.城市雨水資源化的基本途徑和措施

  4.1雨水資源利用的基本途徑

  雨水資源利用可分為直接利用、間接利用、綜合利用等幾類。雨水資源利用的用途應根據區域的具體條件而定。雨水經過一般處理后可用于城市衛生、消防、備用水源、環境綠化、回灌地下水、水面景觀等。

  (1)直接利用。把將落到房屋、道路、庭院中的雨水收集起來,經凈化后加以利用,在一定程度上可緩解城市水資源緊缺的問題。

  (2)間接利用。將雨水下滲回灌地下,補充地下水資源,用以解決超采地下水引發的地面沉降、地下水降落漏斗等問題。另外,汛期雨水通過滲溝(井)、透水地面等滲入地下,可以減輕雨洪對城市的危害。

  (3)綜合利用。為城市提供更多的濕地、增加生物棲息環境、改善城市景觀和水生態環境等。

  4.2雨水資源利用的工程措施

  從徐州市區各片區現狀出發,針對老城新城建設,因地制宜開展雨水資源利用。因徐州市降雨量年內分布不均,直接利用的社會效益和經濟效益不突出,雨水資源間接利用應為首選方案。雨水利用主要的工程措施有以下幾種。

  (1)將新建、改建、擴建的城區道路,新建居民小區、廣場和停車場等采用透水磚鋪設為透水地面,以方便入滲回補地下水,減小地面泄洪徑流,減輕城市排水管道壓力。

  (2)在新建學校、企業、居民小區、大型公共場所等,以及道路兩側的地下,修建雨水蓄水池,并將集蓄的雨水用于沖廁、洗車、消防、澆花、灑路、取暖、城區河道生態用水等;在城區積水低洼地段,設置雨水滲透設施,如深坑、滲井、滲溝、雨水庫等,使雨水就地下滲,回灌補充地下水,努力實現雨水零排放。

  (3)為了充分利用自然凈化能力及增加雨水滲入量,建議道路高程高于周圍綠地,同時保留路牙并設置缺口,以便道路徑流進入綠地,屋面徑流也應盡量引入花壇、綠地,經自然凈化、滲透后再進入滲水設施。同時,把城市綠地設計或改造成下凹式,以增加雨水滲透量。

  (4)在體育場館、倉儲中心、展覽館、大屋面廠房、購物中心、機場以及其他大型屋面,應使用雨水虹吸系統,并采用不污染水質的屋面材料。在不透水地面上,設置雨水集流面,再配置輸水管和蓄水池,蓄水池設計在花園或綠地下,配置水質處理系統和利用設施。

  (5)把雨水引入水庫、人工湖、渠中,經沉淀、凈化后用于改善城市水環境和生態環境。

  5.徐州市城市雨水資源利用建議

  5.1加強宣傳,明確雨水是寶貴的水資源

  城市建設決不能脫離雨水資源的利用這一重要環節,應通過各種媒體、社區活動等形式進行宣傳,提高全社會的雨水資源利用意識,取得民眾的廣泛參與和支持,不能使雨水放任自流白白地浪費,要確定綜合利用在前、排放在后的指導思想。

  5.2以點帶面。推廣雨水資源化

  城市建設與雨水資源利用成為統一體。因地制宜,針對不同地區進行科學規劃、論證。要研究城市的雨水資源利用,首先要充分了解該城市的雨水狀況,通過對該城市降雨量和雨水水質的分析,并根據自然和社會環境的差異,選擇適合的雨水利用系統、集流系統、儲水和處理用水系統。

  5.3完善城市建設與雨水資源利用立法機制

  近年來,城市雨水資源利用雖然得到了職能部門的重視和政府的支持,但并沒有在法律層面加以明確,致使好多城市建設的項目沒有充分考慮到雨水資源的利用問題。建立配套的城市建設與雨水資源利用的法律法規是保障雨水資源利用的基礎。我國至今沒有全國性的法律法規來明確對雨水資源的滯蓄、儲存、處理和回收利用,僅在生態小區及生態住宅技術導則中提及雨水徑流調節的相關內容。地方性法規中僅有北京市頒布的 北京市水資源管理條例(1991) 和 關于加強建設工程用地內雨水資源利用的暫行規定(2003)》, 明確規定雨洪利用, 要求所有新建、改建、擴建工程均應增加雨水利用工程的建設,否則有關部門將不予驗收,這使城市雨水利用的推廣有了一個初步的依據,但是沒有上升到法律的層面。針對我國雨水資源和環境狀況,并借鑒發達國家的經驗,合理、充分地利用雨水資源,應盡早制定一系列有關城市建設與雨水資源利用的全國性法律法規和條例,規范新建城區、居民小區和工、商業區、道路設計雨水利用及蓄水設施等內容。同時,采用鼓勵雨水利用政策,調動開發商和企事業單位的積極性;并將雨水資源利用落實到水務、環保、綠化、城建、規劃等行業管理部門職能中,保障雨水資源利用的有效開展。

  5.4加強科研,建立雨水資源化示范工程

  每個城市應根據自身歷年降雨特點,開展科研,建立雨水資源利用化示范工程,推動雨水資源化的利用。

  6、結語

  城市雨水資源有效利用,對于缺水城市非常重要,是水資源可持續性利用的重要環節之一,必須采用行政措施加以支持。要從城市的設計和管理規劃中納入,大力采用各種行之有效的措施集蓄雨水,利用雨水資源,可大大減少地下水的開采,緩解水資源短缺的壓力。

 
標簽: 雨水利用
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