1研究目的北京市年内降水分部不均且降水量少,人口众多导致水资源严重匮乏,为充分利用水资源,发展降雨利用新思路,实现水资源的可持续利用。在降雨过程中,对雨水进行收集、蓄水、渗水、净水,降雨结束后对蓄存雨水进行合理利用,树立城市排水“以留为主、安全利用”新理念,提升城市生态系统功能,降低城市洪涝灾害频率。雨水利用可以缓解城市水资源短缺,防洪减灾[1]。适当滞留雨水以及安全利用城市雨水、在保障安全的前提下留置雨水下渗是北京市建设新型节水城市重要措施。2雨水利用措施2.1雨水入渗措施在平整场地非绿化区域增加雨水入渗,其主要形式为透水铺装。降雨时,雨水通过透水铺装地面下渗,可以减少雨水在地表面的蓄积和雨水外排量。目前,北京市大部分人行道采用透水砖、透水沥青和植草砖铺装,可以加快雨水入渗,避免路面积水引起行走不便。停车场内使用植草砖,能够增加雨水入渗,在保障硬化地面要求的同时增加绿化面积,营造优美环境。行车道路采用透水沥青铺装可以满足行车路面抗滑、降噪的使用功能,增加路面透水作用。透水沥青路面的下渗排水作用能够有效避免路面积水和反光等问题,减少降雨时机动车轮胎打滑问题,提高雨天机动车行驶的安全性。透水沥青路面表面具有大空隙结构,路面温度低于普通路面,可以改善城市热岛效应。透水砖人行道如图1所示。植草砖地面停车场如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.01.019.F001图1透水砖人行道10.19301/j.cnki.zncs.2022.01.019.F002图2植草砖地面停车场2.2雨水滞蓄措施采用蓄水措施收集雨水可以延长雨水临时滞留时间或长期贮存雨水。蓄水措施中,可以使用天然形成或人工修建、改造的蓄水空间。雨水滞蓄措施可以拦蓄地表径流,增加雨水下渗,通过雨水渗透或储存等方式破坏降雨径流产生的连续性,削减洪峰流量。因此,滞蓄降雨可以有效缓解城市洪水和内涝。(1)集雨式绿地。集雨式绿地低于周边道路超过10 cm,一般采用园林绿地中微地形下凹处理,在低洼处汇集雨水,延长雨水存留时间,利于雨水下渗。采用集雨式绿地措施时,应注意绿地内溢水口的设置,避免雨量过大导致过多的雨水汇集在绿地内,影响绿地植物生长,蓄水区应选择耐水湿和耐涝植物。可以根据实际情况,因地制宜地应用地形,在绿地内形成若干个小凹地,应对不同降雨量,有利于合理分配绿地内的径流集蓄。集雨式绿地如图3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.01.019.F003图3集雨式绿地新建项目涉及绿地建设时,绿地中的集雨式绿地建设面积占比超过一半。北京市奥林匹克森林公园建有大量集雨式绿地,形成景观微地形,公园中的集雨式绿地可以有效削减洪峰,蓄存雨水,增加雨水下渗,增加雨水资源利用量。(2)屋顶绿化雨水滞蓄。北京市城区用地日趋紧张,建筑物占地比重大,屋顶绿化可以在不新增占地面积的情况下增加绿地面积,是有效增加城市绿化面积的措施。屋顶绿化可以弥补城市生态功能不足问题,具有绿地补偿、涵养雨水、增加空气湿度、净化雨水、提高空气质量、形成生物气候缓冲层等作用[2-3]。屋顶植被收集雨水后,能够通过土壤过滤、净化雨水,收集的雨水水质较好。在屋顶绿化施工过程中,需要做好屋顶面的防水与排水布设,避免发生漏水现象。屋顶绿化典型结构层如图4所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.01.019.F004图4屋顶绿化典型结构层北京市第十四中学屋顶绿化措施如图5所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.01.019.F005图5北京市第十四中学屋顶绿化措施(3)城市公园蓄水。“西蓄东排、南北分洪”是北京市防洪排水的调度原则。“西蓄”主要利用西部地区建成滞洪区,如西郊砂石坑蓄水工程、莲花池公园和玉渊潭公园等,结合公园的景观水池存蓄雨水,向北京市东部流出。北京市城区的公园一般设有绿地、景观水池、雨水管网等场所,形成一个完善的雨水利用系统。莲花池公园位于北京市西站西南侧,结合山体修建蓄水集雨工程,沿公园山体纵向设置集雨井,通过集雨井收集雨水并存储至鱼刺状集雨管道中。植物缺水时,周边会形成渗透压,网孔管内的雨水向低渗透压的植物根系处流动,每年能够节约5 万m3灌溉水。奥林匹克森林公园雨水收集系统是北京市第一个大规模公园结合雨水调蓄设施的雨水利用工程,每年可以利用雨水量约40 万m3。城市公园可以改善附近居民的生活环境,提供生活休闲场所,对城市防洪起到显著作用,是一项容易推广并施行的雨水利用措施。下雨时,由景观水池收集雨水;天气干旱时,抽取水池雨水用于浇灌绿地。2.3雨水收集措施以一个单位工程为对象收集雨水,按照工程的竖向布置和坡度,将小区分成若干个子汇水区,汇集雨水,使雨水有序排放。(1)屋面雨水收集。屋面可以作为雨水收集面。单个建筑物屋顶面积有限,以一个小区建筑群作为一个收集单元。屋面具有平屋面和坡屋面两种形式,雨水利用雨水斗收集,通过雨落管传输至地面或地下管道,可以分为雨落管外排收集系统和雨落管内排收集系统。建筑物一般采用雨落管外排收集,一些建筑物如大型工业厂房、屋面汇流有困难的特殊屋面及不允许在外墙设置雨水立管时,采用内排收集。建筑设计时,应考虑雨水收集利用管线的位置,处理好建筑、结构与排水专业的关系,利于雨水的收集。(2)地面雨水收集。地面雨水收集系统主要通过路面的雨水口进行收集。雨水口通常布设在道路交叉路口、路侧边沟、下凹桥区以及没有路缘石的低洼地区,通过雨水收集口收集雨水汇入雨水管道,最终汇入雨水管下游的河流或池塘。计算汇水面积产生的径流量和雨水口的泄洪能力,确定雨水口的形式和数量。地面雨水收集具有杂质少、雨水水质好、污染物少等优点。2.4雨水调蓄措施北京市城区通常在项目区内建设雨水调蓄池。雨水调蓄池可以收集屋面雨水、沥青路面雨水、透水路面雨水和绿化雨水等。根据《雨水控制与利用工程技术规范》要求,北京市新建、改建、扩建建设项目的规划和设计应包括雨水控制与利用工程内容,与项目主体工程同时设计、施工、投入生产和使用。根据北京市雨洪利用与节水办法等规范文件,新建工程硬化面积超过2 000 m2时,应建设雨水调蓄设施,雨水调蓄设施容量为30 m3/1 000 m2。项目区内径流经过雨水调蓄设施控制后,能够满足三年一遇24 h降雨条件下积水外排量不增加,不会影响项目外区域径流量。雨水调蓄设施可以调蓄雨水,减少外排水量,建设雨水调蓄池作为存水容器,用于绿化和道路车库冲洗。北京市年降雨分配不均匀,易造成雨水调蓄池闲置,维护不当时很容易发生损坏。为了使雨水调蓄池发挥最大效益,需要建设单位投入一定的人力与物力。2.5雨水回用措施在项目建设中,应适当增加雨水回用措施,减少新水用水量,有效节约水资源,是对传统用水的创新措施。目前,雨水回用主要用于绿化用水和车库地面冲洗。将雨水收集池连接中水处理站,可以将雨水作为中水水源,增加用水范围。北京市顺义区首钢轧辊厂在建设过程中,增加收集屋顶和硬化地面雨水。雨水经初期弃流后,通过沉淀、过滤和消毒等工艺处理,用于工业生产循环冷却水补水和绿化用水。项目区自建中水处理站,雨水收集系统结合中水设施建设,将雨水作为中水水源的一部分,通过中水处理系统处理,用于绿化和冲洗路面。3雨水综合利用效益分析我国的人口基数大,水资源总量不足,北京市人均水资源占有量为150 m3,远低于人均水资源500 m3的极度缺水线。北京市人口增加导致水源地水质的污染日益严重,很多污染物无法在水体正常循环代谢导致水质变差,使水资源更加紧缺。提高水的利用率、处理污染的水源以及利用其他水源是北京市提高人均可用水资源的3个方向,也是解决水资源供需平衡的基本要求。雨水资源是一种可以重复利用的自然资源,通过雨水调蓄工程,雨水入渗可以增加地下水量,收集的雨水经过简单处理后可以用于绿化景观或深度处理用于工业生产。雨水经过简单的过滤消毒能够达到景观及工业用水的水质要求,处理方法简单常规,成本较低,是一种可重复利用的水资源。利用城市雨水资源的收集能够减少雨水资源的污染、雨水对市政雨水管道的洪峰压力和城市内涝风险,改善城市生态环境等。雨水综合利用对缓解供水紧张和节约用水具有重大的社会效益及经济前景。4结语北京市雨水利用措施建设日趋完善,但也出现许多问题。部分雨水利用措施的设施只在建设时进行监管,项目建设完成后,未对该设施的使用情况进行统计和管理,缺乏相关技术人员的指导和雨水调蓄池和雨水回用措施的维护与管理。建议政府应制定有效的激励政策,使建设单位主动建设雨水利用工程,运营中的小区物业和单位管理部门能够积极使用这些设施。建议相关部门和单位应调动专业技术人员,为配置雨水利用措施的单位提供相应的技术指导,使投入运营使用的项目区中的雨水利用措施持续发挥效益,避免建成的雨水利用措施成为摆设,落实雨水利用的运营监管责任,加强监管。制定实施责任追究和奖惩管理办法,根据设施使用运营的情况给予一定的奖励措施,使雨水利用措施持续有效地发挥调蓄雨水功能。
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