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        城市雨水收集技術方法探討
        發布日期:2015-10-27 09:06:05 打印

            水資源是基礎自然資源,是生態環境的控制性因素之一;同時水資源又是戰略性經濟資源,是一個國家綜合國力的有機組成部分。隨著城市化和經濟的高速發展,資源不足的矛盾和城市化建設的快速發展和城市人口的不斷增加,一方面使得城市用水量需求增加,另一方面城市不透水面積擴大,導致雨水資源流失增加和水循環系統的平衡遭到破壞。雨水作為一種自然資源,污染輕,對調節補充城市水資源、改善城市自然生態系統具有重要作用?,F代城市雨水利用是一種新型的多目標綜合性技術,可實現節水、水資源涵養與保護、控制城市水土流失和水澇、減少水污染和改善城市生態環境等功能。國外對城市雨水利用的實踐及研究起步較早,從20世紀80年代開始,世界各國就開始探索城市雨水資源化,全球至少有40個國家和地區開展了雨水管理與利用的研究和實踐。美國、德國、英國、澳大利亞、日本和以色列等國長期致力于雨水管理技術的研發,已形成了相對成熟的雨水利用技術,開發了多種水文模型,并建立起了較為完善的保障體系。我國城市雨水利用盡管取得了一定成果,但總體上起步晚、發展相對滯后。通過分析國外雨水利用的現狀,提出了雨水收集及利用技術,旨在為我國的雨水利用提供借鑒和啟示。

            1.1國外城市雨水利用現狀

            從上世紀80年代起,歐美及日本等發達國家開展了對雨水進行收集利用的研究。美國的雨水利用常以提高天然入滲能力為目的。美國不但重視工程措施,而且還制定了相應的法律法規對雨水利用給予支持。如科羅拉多州、佛羅里達州和賓夕法尼亞州分別制定了《雨水利用條例》,這些條例規定新開發區的暴雨洪水洪峰流量不能超過開發前的水平,所有新開發區必須實行強制的“就地滯洪蓄水”。其他的發達國家如德國、英國、日本等國家城市雨水利用的主要經驗包括兩個方面:一是制定一系列有關雨水利用的法律法規,如目前德國在新建小區之前,無論是工業、商業還是居民小區,均要設計雨水利用設施,若無雨水利用措施,政府將征收雨水排放設施費和雨水排放費。日本于1992年頒布了“第二代城市下水總體規劃”,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,要求新建和改建的大型公共建筑群必須設置雨水就地下滲設施。二是建設完善的雨水收集、利用設施,將收集到的雨水主要用于沖廁所、洗車、澆庭院及回灌地下水等。目前,德國的雨水利用技術已發展到第三代,其特征是設備的集成化,尤其對于屋面雨水的收集、截污、儲存、過濾、滲透、提升、回用和控制,形成了系列化的定型產品和組裝式的成套設備。在英國,泰晤士河水公司為了研究不同規模的水循環方案,設計了倫敦世紀圓頂雨水收集利用系統示范工程。丹麥在城市地區從屋頂收集雨水,收集后的雨水經過收集管底部的預過濾設備,進入貯水池進行儲存。使用時利用泵經進水口的浮筒式過濾器過濾后,用于沖洗廁所和洗衣服。

            1.2我國城市雨水利用現狀

            我國雨水利用有悠久的歷史,但是真正意義上的雨水資源利用研究約從20世紀80年代才開始。城市雨水利用在我國剛剛起步,只有個別城市進入工程實施和推廣階段,主要是缺水地區的一些小型、局部的非標準性應用,比較典型的是山東長島縣、大連璋子島和舟山市葫蘆島等雨水集流利用工程。目前我國建筑小區雨水利用工程中采用最普遍的是雨水入滲和雨水收集回用,北京、上海、天津、深圳、大連、西安等許多城市正在結合自身的具體情況開展雨水收集利用項目研究。由于缺水形勢嚴峻,北京市開展的步伐較快。2001年國務院批準了包括雨洪利用規劃內容的“21世紀初期首都水資源可持續利用規劃”,北京市規劃委員會和北京市水利局于2003年3月共同制定并發布了《關于加強建設工程用地內雨水資源利用的暫行規定》,其中規定今后在北京市新建、改建、擴建工程時要同時建設雨水利用工程,建設中的工程也必須同時考慮建設雨水利用設施。2008年奧運場館和奧林匹克公園建設中也都采用了雨洪利用技術?!赌暇┦谐鞘泄┧凸澕s用水管理條例》也要求規劃用地面積二萬平方米以上的新建建筑物應當配套建設雨水收集利用系統。

            2.1雨水收集

            雨水收集系統包括屋面的雨水收集系統和地面的雨水收集系統。由于屋面受到人類活動的影響小一些,所以屋面對雨水的污染程度比路面要輕的多。而且地面要考慮到相當一部分的雨水途徑綠地回補地下含水系統,因此兩種收集系統在設計上有所差異。

            2.1.1屋面雨水的收集

            屋面雨水一般占城區雨水資源量65%左右,易于收集,且水質相對較好,是城區雨水利用的主要對象。屋面雨水由于受污染少,水質較好,稍加處理或不經處理即可直接用于沖洗廁所、澆灌綠地或用作水景,也可直接進入滲透管溝或通過土壤經初步滲透后再進入滲透管系。對屋面雨水典型的收集方式為:屋面雨水經雨水立管進入初期棄流裝置,通過初期棄流裝置將初期較臟的雨水排至小區污水管道,進入城市污水處理廠處理后排放。經過初期棄流的雨水經獨立設置的雨水管道流入貯水池,雨水在池中經過過濾、沉淀、再過濾、消毒處理后,出水進入專為沖洗用水、洗滌用水和庭院澆灌用水設置的管網,可用于家庭、公共和工業等3方面非飲用水供水。

            2.1.2地面雨水的收集

            由于地面的雨水水質較差,其主要用在系統和地表蓄水池。對于采取合流制排水小區綠化用水和景觀用水上。地面雨水收集方式包括綠地蓄水下滲回補地下含水系統的老城區,如果將地面雨水就近收集并回灌地下,不僅可以減少對環境的污染,還可提高城市污水廠的處理效果,降低處理成本。采取分流制的地區,地面雨水徑流從集水口流入雨水管道,直接匯入雨水貯水池,相對比較簡單。

            2.2雨水回用

            屋面雨水的污染程度較地面雨水輕,且徑流量大,便于收集,利用價值也高。初期徑流棄流后COD一般為80~120mg/L,而道路初期雨水水質較差,初期徑流中COD高達3000~4000mg/L。所以雨水的匯水源頭、收集方式以及其回用的水質都是制約雨水凈化工藝選擇的因素。雨水凈化按照雨水處理工藝可以分為自然凈化和物化處理。對雨水水質條件較好、地下水位較低、平均坡度小且土壤滲透能力較好的道路(透水性路面)區,可利用表層植被和土壤凈化功能的自然凈化方法處理雨水,同時還可以減輕對雨水收集、輸送系統的壓力,補充地下水。

            3.結語

            城市雨水利用,對解決水資源短缺、防治水環境污染和防洪減災等方面,具有重大的社會效益和環境效益,是水資源可持續利用的有效途徑。通過對國外發達國家雨水進行收集利用所取得的成果的借鑒與學習,建議國內把雨水利用納入水資源的統一管理體系之中,盡快完善關于雨水利用的各項政策法規。由政府出臺相關雨水利用建筑的管理辦法,明確今后的小區建設和建筑物設計要服從雨水收集回用系統需要。對于已建成的小區或單位,采用政府投資、地方集資和用戶投入的辦法進行改造。在雨水利用研究上加大科研投入力度,提供專項資金支持,使研究成果盡快轉化,提高雨水綜合利用程度。同時,要加大雨水收集回用的宣傳教育,強化人們的節水意識。

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