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雨洪利用技術在住宅小區中的實踐

09-03 12:46:26  瀏覽次數:809次  欄目:給水排水
標簽:給水排水設計規范,建筑給水排水, 雨洪利用技術在住宅小區中的實踐,http://www.nvlbio.live

  前言

  雨洪利用是解決城市缺水和防洪問題的一項重要措施。雨洪利用就是把從自然或人工集雨面流出的雨水進行收集、集中和儲存,是從水文循環中獲取水為人類所用的一種方法。

  雨水利用將會為解決未來水資源的短缺問題做出重要貢獻,F有水資源利用方法有兩個,一是收集雨水用于人畜飲用和農業生產;另一種就是進行城市中的雨水集蓄。水資源更有效地收集利用,是解決當前各大城市缺水最佳的方法。北京市從2003年就制定并執行了《關于加強建設工程用地內雨水資源利用的暫行規定》,要求以后所有新建、改建、擴建工程均應加入雨水利用工程的建設,否則有關部門將不予驗收。

  建筑工程的雨水利用和收集有三種方式:如果建筑物屋頂硬化,雨水應該集中引入綠地、透水路面,或引入儲水設施蓄存;如果是地面硬化的庭院、廣場、人行道等,應該首先選用透水材料鋪裝,或建設匯流設施將雨水引入透水區域或儲水設施;如果地面是城市主干道等基礎設施,應該結合沿線綠化灌溉建設雨水利用設施。此外,居民小區也將安裝簡單的雨水收集和利用設施,雨水通過這些設施收集到一起,經過簡單的過濾處理,就可以用來建設觀賞水景、澆灌小區內綠地、沖刷路面,或供小區居民洗車和沖馬桶,這樣不但節約了大量自來水,還可以為居民節省大量水費。

  在近日《北京城市總體規劃(2004-2020年)》的描述,市政系統的中水將成重要水源,到2020年,中心城和新城區的雨水管道覆蓋率達90%以上,完善污水處理設施和回收系統,建立中水回用系統,使中水成為城市綠化、道路澆水、生活雜用和工業冷卻等主要水源。

  所以說在居民小區應用這些技術既增加了水資源的可利用率,又為緩解世界水資源的緊缺做出一定的貢獻。

  一、雨洪利用技術在國內應用的意義及必要性

  我國是個缺水的國家,人均水資源量為2300立方米僅占世界人均的1/4,到本世紀末將降到1750立方米。干旱缺水與洪澇災害和水環境惡化一起成為了新世紀我國面臨的三大水問題,并較大程度地制約了經濟增長和社會的可持續發展。隨著社會經濟的發展,城市規模和數量迅速擴大,水資源短缺的局面也日趨嚴峻,有近400座城市缺水或嚴重缺水。與此同時,城市化也帶來了環境污染、洪澇災害等一系列問題。特別是不透水地表鋪砌面積的不斷擴大和建筑密度的提高,使地面徑流形成時間縮短,峰值流量不斷加大,排水系統的雨季流量大量增加,產生洪澇災害的機會增加、危害加劇。同時,城市雨洪也是城市水體的一種污染源。據有關資料報導,在一些污水點源得到二級處理的城市水體中,BOD5(生物氧化量)負荷約有40%~80%來自于降雨產生的徑流。在全國523條河流中,有436條受到不同程度的污染,其中流經城市的河段90%受到污染。七大水系中除長江外,其它六大水系流域40~70%的水質降到4、5類,流經城市的河段水質更加惡化。全國有2400公里的河流魚蝦絕跡,平原湖泊80%受到污染,其中26%富營養化,淺層地下水也有不同程度的污染,致使不少重點城鎮飲用達不到飲用標準的水。盡管一些城市為解決這些水問題,采取了調水等措施,但還是沒有從根本上解決問題。

  雨洪利用作為開源和節流并舉的一項措施,是緩解或解決上述水問題的一項重要措施,它具有節水、防洪、生態環境三個方面的效益。要推廣雨洪利用技術,必須有系列化的成套設備。國外已經有許多成套的相關設備,并在全球范圍推廣使用。我國近些年通過研究已經取得了一些成果,形成了一些較成熟的技術,但設備方面還沒有專業的生產廠家。急需結合有關研究和示范成果,加快雨洪利用技術的產業化。

  二、國內外現狀和技術發展趨勢

  目前世界上很多國家已經認識到了雨洪的利用價值,采用各種技術、設備和措施對雨洪進行利用、控制和管理。美國、加拿大、意大利、德國、法國、墨西哥、印度、土耳其、以色列、日本、泰國、蘇丹、也門、澳大利亞等五大洲約40多個國家和地區已經開展了不同規模的雨洪利用與管理的研究和應用。美國的克羅拉多州(1974年)、佛羅里達州(1974年)、賓西法尼亞州(1978年)和弗吉尼亞州(1999)分別制定了雨洪管理條例。許多國家和地區已經出臺了相應的技術手冊、規范和標準。如美國STAFFORD郡的《雨水管理設計手冊》、佐治亞州的《雨水管理手冊》、北卡羅萊納州《雨水設計手冊》、弗吉尼亞州的《弗吉尼亞雨水管理模式條例》、Hall郡與Gainesville市的《雨水管理手冊》(1999)、Portland“s市的《雨水管理手冊》(2002)等。德國污水聯合會(ATV)和1995年成立的雨水利用專業協會(fbr)制定了德國的一系列城市雨水利用與管理的技術性規范和標準。與此同時,國外的許多專門生產雨洪利用設備的廠家和公司逐漸增多。例如德國GEP公司的雨水過濾器、屋頂回水處理回用IRM控制設備,雨水儲存罐等產品暢銷整個歐洲市場;德國UFT公司的流量控制和監控設備已經開始在全球20多各國家和地區銷售和使用;荷蘭WAVIN公司的孔隙雨水蓄水池填充料、整體式雨水檢查井、雨水口等雨水利用設備已經在全球30多個國家使用。這些設備的銷售價格一般都很高,如果只靠進口,一方面數量上難以滿足市場需求,另一方面也會給使用者帶來沉重的經濟負擔。

  我國城市雨洪利用起步較晚,目前主要在缺水地區有一些小型、局部的非標準性應用。如山東的長島縣、大連的獐子島和浙江省舟山市葫蘆島等雨水集流利用工程。大中城市的雨水利用基本處于探索與研究階段,但已顯示出良好的發展勢頭。北京、上海、大連、哈爾濱、西安等許多城市相繼開展研究和應用。由于缺水形勢嚴峻,北京的步伐較快。曾于20世紀90年代初,開展了“北京市水資源開發利用的關鍵問題之一——雨洪利用研究”課題的研究。提出了一些北京城區雨洪利用的對策和技術措施。但由于理論技術和經濟等方面的原因,當時尚未得到推廣應用。正在實施的中德兩國政府間科技合作項目“北京城區雨洪控制與利用技術研究與示范”,建設了分別代表老城區、新建成區、將建設區、公園、校園雨洪利用模式的6個雨洪利用示范區和1個試驗中心,總面積達到60公頃。通過試驗研究,形成雨水收集與傳輸、雨洪處理與利用、雨洪回補地下水以及雨洪控制系統等完整雨洪控制與利用技術體系;并通過示范工程驗證,探索了雨洪控制與利用的工程形式,開發雨洪控制與利用設備,形成配套工程技術,為加強管理提供雨洪控制指標和管理措施,為北京乃至我國北方地區城市雨水利用提供方法、依據和途徑。另外,中國農業大學、北京建筑工程學院、華北水利水電學院、上海、天津等單位和地方都開始了城市雨洪利用技術的研究和應用。

  盡管目前北京市和國內一些城市在雨洪利用方面取得了一些成果,但與一些發達國家的技術水平相比還有一定的距離,特別在雨洪利用系統的設備方面,沒有形成規模生產,實際應用過程中還需要單獨設計,給工程建設過程和效果造成很多不便。目前的雨水蓄存設備采用較多的是鋼筋混凝土儲水池,不僅施工慢,造價高,占地面積大,而且還存在水質不穩定等問題。目前的市政雨水口還只是為順暢排水設計的,不能去除水中的漂浮物、大顆粒污染物和油污。目前城市道路、廣場、人行道的鋪裝用磚都是不透水的,一下雨就積水,不僅行走不便,而且增加了河道洪峰量,對城市的防洪很不利。

  因此,要推廣雨洪利用技術就必須及時結合相關的研究成果,加快雨洪利用設備的產業化,一方面緩解城市發展面臨的水問題,另一方面可以帶動整個社會和國家的經濟發展。

  三、國內市場前景

  目前,人們越來越認識到雨洪利用在節水、防洪、環境方面的重大效益,全國各地,特別是北方地區的城市開始逐步實施雨洪利用工程。同時,由于我國在城市雨洪利用的研究和應用方面還處在起步階段,沒有專業的設備和生產廠家。對于環保型雨水口,由于當前國內道路傳統的雨水口沒有截斷垃圾、污水等功能,對城市水環境污染負荷的貢獻率較大。急切需要開發新型的環保型雨水口產品,以解決雨水口污染問題。本項目的環保型雨水口正迎合了當前政策和市場需求。因此首先以較成熟的透水地面磚、環保型雨水口和填充式蓄水池為突破口,建設生產基地,進行雨洪利用系列設備的生產,實現雨洪利用的產業化,在國內將具有十分廣闊市場和應用前景。

  目前,北京市水利科學研究所依托中德合作“北京城區雨洪控制與利用”項目,已經研制開發了透水型地面磚、環保型雨水口、填料式蓄水池、屋頂雨水過濾器等雨洪利用設備,這些也是實施雨洪利用主要關鍵設備。所研制的透水地面磚的滲透系數能達到0.5毫米/秒,大于目前所有降雨的強度,即使使用一段時間后有些堵塞也能使滲透系數保持在0.1毫米/秒,能夠滲透50年一遇的最大降雨。該磚的抗壓強度在35兆帕以上,能夠承受常見各種車輛的荷載。采用透水性的墊層所鋪裝的透水地面能夠消納2年一遇降雨而不產生地表徑流,使雨水滲入地下或收集利用。

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