城市道路雨水徑流綜合利用研究
——以南京市賽虹橋立交橋為例

◎ 蔣振欣 張琦 戴國俊

近年來，隨著經濟的快速發展，地下水過度開采、地面水資源污染以及不合理建設引起的雨水資源浪費，造成水資源短缺，已成為亟待解決的問題。據相關調查，我國近50%的城市面臨水資源短缺問題。“海綿城市”建設理念的提出，為解決水資源短缺問題提供了新的思路。雨水是天然水資源，充分利用雨水資源、減少水資源浪費，是大勢所趨。一般情況下，雨水的水質與所在區域的大氣環境質量密切相關。雨水中污染物包含大氣污染物以及流經相關區域攜帶的污染物，主要包括懸浮物、無機陰離子以及少部分有機物。初期雨水由于流經區域攜帶的污染物較多，其污染物濃度較高。雨水通過一系列處理后可用于城市綠化、沖廁、洗車、冷卻水等領域。

國外從20世紀60年代即開始對雨水資源的收集、利用工作開展了相關研究。美國通過提高地面滲水能力從而利用雨水補充地下水，并對于雨水的直排作出嚴格的限制。日本在20世紀60、70年代陸續開展雨水回灌、修建雨水蓄積池等工作，并于1992年頒布了《第二代城市下水總體規劃》對雨水的綜合利用提出進一步要求。歐洲有關國家對于雨水的綜合利用要求與美、日相近，且均制定了一系列嚴格的法律、政策，規定了雨水收集、利用的要求。相比國外發達國家，國內對于雨水的收集、利用等工作開展較晚。20世紀90年代在甘肅陜西等缺水地區開展了部分試驗性研究工作。近年來，北京、上海、南京、哈爾濱等大中型城市結合城市特色，開展了相關的雨水綜合利用工作。

在城市區域開展雨水的收集、處理以及利用，不僅有利于節約用水，而且對于緩解城市地下水位沉降、減少雨水污染、改善城市總體生態環境，提高海綿城市建設效果等，均具有積極的意義。

生態道路雨水收集綜合利用系統

生態道路雨水收集利用系統是針對城市立交橋、人行道及車行道等路面開發出的一套工藝措施，將傳統“點式”排水變成“線式”“面式”相結合的“立體”排水，形成“蓄、滲、排”相結合的有機系統。具體的工藝流程為：現有機動車道和非機動車道（1）路面上的雨水通過道路坡度匯靠至硅砂濾水弧形蓋板（2）處，現有人行道（5）路面的雨水通過硅砂濾水磚（6）滲透至地下回補地下水，部分雨水通過地表徑流匯集至硅砂濾水弧形蓋板（2）處，部分雨水通過硅砂濾水磚沿（4）滲透至地下，其余雨水通過硅砂濾水弧形蓋板（2）滲透至集水溝（3）中，實現點、線、面排水的科學結合，再由導水管（7）將集水溝（3）中雨水導入至地下隱形水庫（8）中，當遇大暴雨地下隱形水庫蓄滿水時，多余雨水通過導水管進入硅砂濾水潛水井（10）中，滲透至地下回補地下水。為了減輕市政管網的壓力可同時串聯多個硅砂濾水滲水井（10），當遇到特大暴雨時，硅砂濾水滲水井多余雨水通過溢流可排入現有市政管網（11）中，實現點、線、面和空間立體排水的創新結合，實際工作中可根據道路、立交橋等不同雨水來源對系統進行簡化或調整。

圖1 生態道路雨水收集利用系統工藝流程示意圖

立交橋雨水收集綜合利用系統應用案例

項目地點位于南京市賽虹橋立交橋應天大街起始段，通過在立交橋下設置雨水收集綜合利用系統，對立交橋橋面雨水徑流進行收集處理，用于橋下綠化帶灌溉，修正了一般情況下高架橋的橋面徑流由于橋面的遮擋無法直接滲入綠化帶而是通過直接收集后進入雨水管道，造成雨水資源的浪費的問題。

南京市賽虹橋立交橋下綠地被過街人行橫道分成兩塊，每塊面積為2900平方米，綠化澆灌用水定量取2.6L/(m2?d)，每塊綠地的年用水量為2752T（2.6L/(m2?d)×2900 m2×365d=2752100L，約2752T）。按照“以用定儲”的原則，以3 天計算，在每塊綠地內各設一個雨水容積25 m3的雨水調蓄池（2.6L/(m2?d)×2900 m2×3d =22620L，即22.62m3）。用水泵加壓將調蓄池出水輸送給噴頭進行綠化噴灌。根據高架橋雨水立管的位置，在綠化帶內重新敷設HDPE 雨水管收集雨水到雨水調蓄池，初期雨水棄流和調蓄池溢流排入市政雨水管。

圖2 項目所在地及現場圖

此項目不占用地表空間，全部構筑單元均在地面以下，過濾、凈化、儲存、保鮮一體化、出水水質滿足《生活雜用水水質標準》，可實現線、面排水有機結合，雨水原位減排、蓄滲式減排。

本項目總體工藝流程圖如下：

圖3 工程總體工藝流程圖

砂基濾水滲水井

砂基濾水滲水井主要由透水濾水磚塊砌成，并設有進水排泥通道和出水通道，雨水徑流產生后首先流經濾水滲水井，通過硅砂的材料特性，雨水在井壁上通過充分的物理作用對雨水中的懸浮物、CODcr、BOD5 進行去除，部分雨水直接通過濾水滲水井排入地下回補地下水，部分雨水進入調蓄凈化池儲存。此外，濾水滲水井中的雨水沉淀泥漿，應經過沖洗后通過排泥泵接至市政污水管道。砂基濾水滲水井的進水端、出水端都預留了用于水質監測、設備檢修等工作的入孔。

砂基濾水滲水井具有濾水、滲水、排水一體化，原位減排、蓄滲式減排，兼具市政檢查井功能。

圖4 砂基濾水滲水井工程實景圖

調蓄凈化池

調蓄凈化池由多塊六邊形蜂巢狀的透水濾水砌體與透氣防滲砂構成，并設有進水井、通氣孔、過水通道、出水檢查井以及市政雨水管道接口，并且設有綠化回用水泵，外接水管至立交橋下綠化帶，以實現雨水回用綠化灌溉。調蓄凈化池池內可形成缺氧和富氧的復合環境，對雨水中的懸浮物、CODcr、BOD5以及氨氮等污染物質進一步削減。同樣，調蓄凈化池進水端、出水端都預留了用于水質監測、設備檢修等工作的入孔。

蓄水池作為雨水徑流收集利用的重要組成部分，充分利用了其調蓄的功能，降雨結束收集后，及時對調蓄池水位進行檢測，結合水位以及天氣狀況，回用蓄水池水進行澆灌，當遇到連續暴雨氣時，多余的水將通過蓄水池中溢流口把雨水排入市政雨水管網。

圖5 調蓄凈化池示意圖及實景圖

對本項目采用的雨水收集—利用系統中的雨水原水、濾水滲水井以及調蓄凈化池中的雨水的主要污染指標進行監測可以看出，系統對于雨水的懸浮物、CODcr、BOD5以及氨氮均具有較好的去除效果。

表1 雨水徑流收集綜合利用系統水質監測

生態道路雨水收集綜合利用系統相比于其他傳統的雨水利用工藝具有以下優點：

表2 雨水徑流收集綜合利用系統工藝優點

經濟社會效益分析

生態道路雨水收集綜合利用系統相比于常規雨水利用系統在施工、運行、維護以及成本等方面具有不同程度的優勢，且具有較高的經濟社會效益。

回水用途廣，可滿足綠化澆灌、道路清洗等水質要求，節約用水，緩解城市水資源短缺壓力；

減輕市政排水管網的壓力；

降低綠化灌溉、道路清洗養護成本；

源頭補充地下水；

滲水濾水同時具有保水功能，緩解城市熱島效應；

雨水經過多重過濾與沉化補充水系，保證水系水質；

調蓄池凈化池配合噴、滴灌，雨水易及時被土壤完全吸收，減少高架橋雨水收集立管沖刷綠地和水車澆灌模式造成的路面污染；

工藝材料來源為沙漠中的風積砂，來源廣泛，變廢為寶，對于建設節能減排社會意義重大。