城市雨水生態(tài)利用技術(shù)探討

蔡飛,郭宏凱,王婉清,譚德遠(yuǎn)

(北京東方利禾景觀設(shè)計(jì)有限公司,北京 100015)

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城市雨水生態(tài)利用技術(shù)探討

蔡飛,郭宏凱,王婉清,譚德遠(yuǎn)

(北京東方利禾景觀設(shè)計(jì)有限公司,北京 100015)

摘要：指出了城市的快速發(fā)展產(chǎn)生了一系列的雨水利用問題,主要分析了城市化進(jìn)程中雨水生態(tài)利用的必要性,研究了城市雨水生態(tài)利用的基本技術(shù),探討了雨水生態(tài)利用的生態(tài)效應(yīng),為城市雨水管理提供參考。

關(guān)鍵詞：雨水生態(tài)利用;雨水滲透;雨水凈化;生態(tài)效應(yīng)

1引言

隨著我國城市人口的劇增和各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指數(shù)的高速增漲,水資源的分配產(chǎn)生了巨大的矛盾,并在很大程度上制約著我國的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)和城市發(fā)展建設(shè)工作。由于天然雨水具有硬度低、污染物少等特性,因此將雨水作為重要的水資源加以綜合治理并實(shí)現(xiàn)生態(tài)利用已經(jīng)成為一個(gè)重要的新興課題。雨水的生態(tài)利用不僅可以緩解城市排水壓力、保證城市防洪安全和回補(bǔ)地下水,它還可以減輕城市本身巨大的自來水供給壓力,并對(duì)水土流失、河水污染等問題具有一定的改善作用。

2雨水生態(tài)利用的必要性

由于水資源本身的地域分配差異性,人類對(duì)水資源的不合理開采利用及水資源的浪費(fèi),導(dǎo)致水資源問題越來越嚴(yán)重,所以雨水的開發(fā)利用是很有必要的。同時(shí),我國的城市化建設(shè)在不斷推進(jìn),城市用地面積中不透水地面面積的比例在不斷擴(kuò)大,這一變化將會(huì)直接導(dǎo)致地面徑流量大幅增加,人工建造的排水設(shè)施的壓力也會(huì)進(jìn)一步加大,所以,越來越多的城市在汛期一遇暴雨,就形成城市內(nèi)澇,引發(fā)公共交通堵塞,基礎(chǔ)設(shè)施淹沒等一系列重大問題,給城市帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失。另外,雨水肆虐造成污水泛濫,加大了城市污水再處理難度,導(dǎo)致了城市環(huán)境的進(jìn)一步惡化。因此,如何緩解城市突發(fā)性特大暴雨造成的危害,充分利用雨水資源,變害為利,改善水環(huán)境,是城市發(fā)展中急需解決的關(guān)鍵問題之一。

因此,增加城市雨水的利用量,提高城市雨水的利用率將是節(jié)水型城市建設(shè)的有效措施。水資源的種類有很多種(降水、地面水、地下水),而雨水是最根本、且經(jīng)濟(jì)價(jià)值最高的水資源,同時(shí),雨水是自然生態(tài)系統(tǒng)水循環(huán)中的重要一環(huán),對(duì)調(diào)蓄區(qū)域水資源及改善區(qū)域生態(tài)微環(huán)境具有重要作用。因此,是處理城市水資源問題的有效措施。

3雨水生態(tài)利用內(nèi)涵

雨水生態(tài)利用包括雨水集流、雨水滲透、雨水徑流和貯存及雨水凈化等。雨水生態(tài)利用是針對(duì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展后所造成的城市生態(tài)環(huán)境惡化的現(xiàn)狀,重點(diǎn)突出雨水生態(tài)利用對(duì)城市生態(tài)環(huán)境的改善措施。具體講,雨水生態(tài)利用是以雨水生態(tài)循環(huán)為基礎(chǔ),將雨水直接排放變?yōu)橛晁氖占倮?變棄為用,使城市雨水洪澇災(zāi)害減弱,并使地下水資源得到補(bǔ)充,節(jié)約水資源,使城市的生態(tài)環(huán)境得到改善[1]。

4雨水生態(tài)利用基本技術(shù)

4.1雨水集流技術(shù)

雨水集流常采用的技術(shù)有屋面集流和下凹式綠地集流。屋面集流是將屋頂作為一個(gè)完整的集雨面,在降雨過程中通過管道或其他輸水設(shè)施將雨水運(yùn)送至貯存裝置,并經(jīng)過凈化使雨水回用。現(xiàn)在常用的屋頂花園則是在屋頂鋪設(shè)土壤層,然后種植草本或花卉植物,可有效降低屋面污水流失率,使得雨水利用率大幅提升[2]。

下凹式綠地作為典型的雨水生態(tài)利用設(shè)施,可使雨水由道路或綠地周圍其他集雨面匯入低凹的綠地中,可有效降低雨水流速,延長蓄水時(shí)間,發(fā)揮其蓄積雨水功能[3]。下凹式綠地不但能夠蓄積雨水,調(diào)蓄雨洪,更是能夠?qū)⒂晁疂B入地下從而補(bǔ)充地下水,抬高地下水位,對(duì)于較短歷時(shí)降雨的調(diào)蓄效果尤為明顯。

4.2雨水滲透技術(shù)

4.2.1透水地面

透水地面常用的基本構(gòu)造形式有植草磚、透水磚和透水路面。其中透水地面的使用,能夠有效的使雨水直接滲入地下,改善植物的生長條件和生長環(huán)境,加快植物生長,調(diào)節(jié)區(qū)域小氣候,改善場地的生態(tài)環(huán)境。透水路面的具體構(gòu)造方法在面層(材料多使用多孔瀝青混合料)鋪設(shè)150 mm透水墊層,墊層下鋪設(shè)開級(jí)配碎石底基層,厚度約300 mm。已有資料顯示,透水地面能有效減緩徑流,蓄存雨水,增加土壤水體容積量,降低城市內(nèi)澇可能性,有效改善城市局部生態(tài)微環(huán)境。“海綿城市”概念的提出,使得公園、科技園等地面構(gòu)建中透水地面面積越來越大,雨水利用效率逐步增加。

4.2.2綠地

綠地是天然的滲透設(shè)施,其觀賞性和實(shí)用性強(qiáng),具有良好的生態(tài)作用。綠地中栽植的植物會(huì)降低雨水徑流量,且植物根系會(huì)攔截吸收一部分雨水中的污染物質(zhì),使雨水得到一定程度的凈化。同時(shí),植物根系的生長對(duì)使土壤孔隙度增大,增加了土壤入滲量[4]。在城市建設(shè)中,應(yīng)充分發(fā)揮城市綠地的作用,通過排水明溝將雨水徑流引入綠地中,并在綠地中建設(shè)植被淺溝短時(shí)蓄存雨水。

4.3雨水徑流和貯存技術(shù)

根據(jù)水文學(xué)所揭示出的降水規(guī)律,大量的雨水往往集中在為期較短的雨季。所以為了使雨水資源得到更進(jìn)一步的充分利用,應(yīng)該采取科學(xué)有效的措施將雨水進(jìn)行合理貯存。通常所采用的雨水貯存方法有地面截流蓄水、地下蓄水構(gòu)筑物貯存雨水、加壓滲透蓄水等方式。其中,地面開挖所得的排水明溝,兼顧了傳輸雨水和城市景觀構(gòu)造的功能,因此,已成為一種雨水利用的常用方式。這樣雨水利用方式兼顧了雨水收集利用與城市景觀營造,既能使雨水資源利用率得到提升,又能降低污水再處理壓力。

此外,在進(jìn)行城市規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí),要充分考慮并利用城市中原有的河湖等天然水體。不能單方面的只提高這些天然水體的景觀效果,同時(shí)應(yīng)建造安置適當(dāng)?shù)囊潘O(shè)施,適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行水體擴(kuò)容,既注重城市水體景觀效果,更注重這些天然水體的生態(tài)功能,緩解城市生態(tài)用水壓力,改善城市水環(huán)境[5]。

4.4雨水凈化技術(shù)

雨水凈化技術(shù)中最常用的人工濕地,它是通過填料基質(zhì)、濕生植物和微生物的協(xié)同作用對(duì)水質(zhì)進(jìn)行凈化。人工濕地通過基質(zhì)(如沸石、礫石、粉煤灰等物質(zhì))或植物攔截使部分污染物沉積于濕地底層,然后經(jīng)由植物根系周圍的微生物和濕地底層微生物對(duì)沉積于底層和水體中的污染物進(jìn)行分解或吸收,從而達(dá)到污染水體凈化這一目的。因人工濕地凈水效果好、建成后運(yùn)營成本低且景觀效果優(yōu)美。

5雨水生態(tài)利用產(chǎn)生的生態(tài)效應(yīng)

5.1改善城市水環(huán)境

通過城市雨水生態(tài)利用技術(shù),特別是類似高負(fù)荷濕地或穩(wěn)定塘等占地面積較小同時(shí)生態(tài)景觀較好的生態(tài)利用技術(shù),對(duì)雨水中含有的污染物具有一定的自然凈化能力。如在濕地系統(tǒng)中,濕生植物通過根系吸附將水體中的硝態(tài)氮轉(zhuǎn)運(yùn)到植物體內(nèi),以有機(jī)氮形式積累貯存在植物體內(nèi)。這種自然凈化作用可使進(jìn)入城市水體中的面源污染大為減少,促進(jìn)城市水體的水質(zhì)改善。

5.2補(bǔ)充城市用水

雨水經(jīng)過收集處理后,可在消防設(shè)施用水、居民非飲用用水(多指洗車、廁室清潔)等方面進(jìn)行使用。同時(shí),經(jīng)過深處理后的雨水可用于工業(yè)生產(chǎn),如工業(yè)設(shè)備水循環(huán)系統(tǒng)中的冷卻用水。

6結(jié)語

“可持續(xù)發(fā)展”是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展時(shí)所需要面對(duì)的最重要的主題,“海綿城市”概念的提出,為以“雨水生態(tài)利用”為中心的城市建設(shè)奠定了基礎(chǔ),將會(huì)產(chǎn)生極為廣闊的發(fā)展空間,會(huì)對(duì)我國的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)問題帶來雙重的推動(dòng)作用,不僅可以改善環(huán)境效果,更可促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的極大發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙彥偉,楊志峰.城市雨水生態(tài)化利用探討[J].中國水土保持,2005(7):3～5.

[2] 吳東,吳體煥.雨水生態(tài)化利用在城市景觀設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].福建建筑,2011(9):91～92.

[3] 李永福,王冬梅.下凹式綠地對(duì)城市雨水集蓄利用作用研究進(jìn)展[J].南水北調(diào)與水利科技,2011,9(1):160～165.

[4] 李碧.基于雨水利用的城市綠地規(guī)劃研究[D].廣州:中國科學(xué)院研究生院(廣州地球化學(xué)研究所),2007.

[5] 劉章君,鄭志磊,洪興駿,等.城市雨水徑流生態(tài)處理研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].海河水利,2011(3):39～44.

Discussion on the technology of urban rainwater ecologic utilization

Cai Fei,Guo Hongkai,Wang Wanqing,Tan Deyuan

(BeijingOrientLihoLandscapeGroup,Beijing,100015)

Abstract:The city's rapid development has produced a series of water problems,this paper mainly analyzes the necessity of the rainwater ecologic utilization in the process of urbanization,researches the basic technology of urban rainwater ecologic utilization,discusses the ecological effects of the rainwater ecologic utilization,and provides reference for the rainwater management.

Key words:rainwater ecologic utilization,rainwater infiltration,rainwater purification,ecological effects

中圖分類號(hào)：TU823

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944(2016)01-0134-02

作者簡介：蔡飛(1987—)，男,湖北咸寧人,碩士,主要從事園林節(jié)水應(yīng)用研究工作。通訊作者：譚德遠(yuǎn)(1976—),男,湖北利川人,高級(jí)工程師,主要從事園林技術(shù)相關(guān)研究工作。

收稿日期：2015-11-30