雨水資源利用和改善城市生態的意義

王保春

摘 要：隨著城市規模的不斷擴大，不透水地面面積也隨之增加，給城市的生態環境帶來的負面影響逐漸顯現出來。如果能夠充分合理地利用天然降水補充地下水資源，就可有效地改善城市生態。一般可通過滲透等方式攔蓄部分雨水補充地下水、調節城市生態環境，多余的積水再通過城市排水系統安全、合理地排向下游，則可實現汛期減少城區洪量并且補充地下水資源的目的。本文著重介紹幾種簡便易行的雨水滲透設施和方法，并分析對改善城市生態環境的作用。

關鍵詞：雨水資源；入滲；城市生態

1.雨水利用的發展

1.1國外雨水資源的利用

隨著城市化的發展和人們對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計劃，在政策和資金上給予支持。美國、前蘇聯、突尼斯、巴基斯坦、印度、澳大利亞等國對雨水積蓄也展開了大量的研究，80年代初，國際雨水收集系統協會（IRCSA）成立。國際研究的共識是：雨水利用將成為解決21世紀水資源的重要途徑。

1.2國內雨水資源的利用

近年來，甘肅、內蒙、寧夏、陜西、山西、河北、山東、河南等地開始雨水資源的開發利用實驗與推廣，但這些工程主要應用于農業，集中于干旱半干旱地區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利用，忽視了對城市雨水的利用。部分城市建筑物雖有較完善的雨水收集系統，但卻沒有處理和回用系統。與發達國家相比，我國在城市雨水集蓄、回灌技術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研究，在收集雨水及綜合利用方面更談不上系統規劃和工程設施的建設。

2.雨水利用的方法

城區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，根據不同用途進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化雨水就地入滲，使更多雨水留在城市境內并滲入地下以補充地下水，即使下滲量較小、地下水位太深或受地質條件限制以致下滲雨水不能進入地下含水層，但至少可增加淺層土壤的含水量、調節氣候而遏制城市熱島效應，還可減小徑流洪峰流量及洪澇災害威脅。因此，強化雨水入滲是增加地下水源、減少城市雨洪量、改善城市環境的有效途徑。

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施，主要優點是透水性好，節省投資，可減少綠化用水并改善城市環境，對雨水中的一些污染物具有較強的截留和凈化作用。缺點是滲透流量受土壤性質的限制，雨水中如含有較多的雜質和懸浮物，會影響綠地的質量和滲透性能。北京市在1990年～1991年做了草坪高度對入滲量的影響試驗，結果見表1，數據表明若草坪低于路面，其入滲量是高于路面時的3～4倍。基于此研究成果北京市水利科學研究所提出“高花壇，高路面，低綠地”的集水糸統，這樣不僅能利用綠地對降雨進行截持和收集，而且可利用土壤的凈化能力對雨水進行凈化。

2.2城市道路、廣場、停車場、運動場進行透水性鋪裝

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合，形成半綠化地面。透水性鋪裝的主要優點是能利用表層土壤對雨水的凈化能力，對雨水預處理要求相對較低，技術簡單，便于管理。缺點是需要在透水層下設置蓄水層進行蓄水，造價相對較高。

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的生態需求，在城市中較適宜應用。按照實際使用情況，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透水性混合料，經壓實、養護等工藝構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，除試驗外，目前在國內很少進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量，施工方法也簡便，在工程中應用較多。

典型的透水性鋪裝結構：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再排泄出去，雨水通過埋設于地下的多孔管道向四周土壤層滲透。其主要優點是占地面積少，充分利用已有的排水管網糸統，在管道四周填充粒徑20～30mm的碎石或其他多孔材料，有較好的調儲能力；缺點是一旦發生堵塞或滲透能力下降，很難清洗恢復，而且由于不能利用表層土壤的凈化功能，對雨水水質要求較高，應采取適當處理。

（2）滲透池。滲透池的優點是滲透面積大，能提供較大的滲水和儲水空間，凈化能力強，對水質和預處理要求低，管理方便，具有滲透、調節、凈化、改善景觀等多重功能。缺點是占地面積大，在擁擠的城區應用受到限制；設計管理不當會造成水質惡化、池底堵塞，滲透能力下降，另外，蒸發損失大。

（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，水質好的情況，如城市水庫的泄洪利用，城區一般宜采用后者。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。滲透井的主要優點是占地面積和所需地下空間小，便于集中管理；缺點是凈化能力低，對水質要求高，需要進行預處理。

3.對生態環境的的改善作用

充分利用雨水入滲設施，可使降雨大量入滲，這對涵養地下水源、調節氣候、改善城市生態是非常有利的。

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補充，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，大大減輕排水糸統的壓力，并且減少了對自然水體的污染。我國城市基礎設施發展滯后使得暴雨時城市排水設施不能有效滿足排水及防洪的要求，市區硬化地面常常出現雨水蓄積和漫流現象， 不透水地面只能依靠表面匯水系統及城市排水管網排除地表降雨，在暴雨時這種地面徑流急劇增高，很快出現峰值，流量急升急降，會加重城市排水系統的壓力；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，改善城市地表生態平衡，有效地保護動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地下含水量，土壤中豐富的毛細水可以通過自然蒸發作用降低地面的溫度，進而緩解城市熱島現象；同時，水蒸氣增加了空氣的濕度，也利于緩解城市的“干熱現象”。

3.5透水性鋪裝可吸收車輛行駛時產生的噪聲，創造安靜舒適的交通環境，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境、社會等綜合效益，其中滲透方案最為明顯，值得大力提倡和推廣。現代城市雨水利用是一項涉及多學科的、復雜的系統工程，在選擇雨水利用系統方案時，要特別注意地域及現場各種條件的差異，在實施時應綜合考慮滲透利用、積蓄利用、棄流、污染控制等方面，根據具體情況進行合理規劃。

參考文獻

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