区域雨水控制与综合利用设想

吴毓维

(厦门市市政工程设计院有限公司,福建厦门 361000)

区域雨水控制与综合利用设想

吴毓维

(厦门市市政工程设计院有限公司,福建厦门 361000)

简要阐述了对于一个正在进行城镇化的新城区域,结合内涝防治、雨水调蓄措施进行海绵城市建设的设想,有关经验可供相关专业人员参考。

雨水控制与利用；城镇化；内涝防治；海绵城市

0 引言

水资源的供应情况已成为制约区域发展的一项重要因素。2014年年底，国家颁布了海绵城市建设指南。以往,进行雨水规划设计的指导思想是如何尽快地将水排走；目前,应该更关注如何留住雨水,在排水与收集之间将调、蓄、渗、净、排有机结合。

2014版本的室外排水设计规范中将排水重现期进行了单纯的大幅度提升,但对于下游管涵已经建成的区域来说,无法单纯的去提高上游管涵的重现期。这就需要对上、中游进行调蓄措施,控制雨水来达到提高整个区域的排水重现期。

1 城镇化对区域排水的影响

城镇化对区域雨水的峰流量及总量都产生了较大的影响。假设一个区域在城镇化之前的用地主要为村庄、林地、农田,降雨中只有约20%成为地面径流,约42%雨水入渗,约38%的雨水蒸发。但该区域在城镇化的初期与后期,地面径流将分别增加至30%与55%；入渗的雨水减少至35%与15%。这也是城镇化后,原本历史上不受淹的区域变成极易受到雨水灾害的原因。城镇化后,同样的降雨,洪峰前移,地面径流量加大,汇水时间缩短,下游排水的压力极大的增加［1］,见图1。

2 影响地面径流的因素

对暴雨后,下游径流量产生影响的主要参数有：

暴雨重现期——P；

雨水的汇集时间——t；

地面径流系数(入渗程度)——ψ。

图1 城镇化前后雨水径流量变化曲线图

传统的排水规划设计理念一般是通过增大设计重现期来增大下游管涵的设计尺寸。但雨水下游的最终出路有其极限,不断地通过增大设计重现期来增大下游管涵尺寸也会导致投资的不断增加。

海绵城市的理念则是通过降低地面径流系数,增大入渗量,延长汇水时间,构建低影响开发(LID—Low Impact Development)，从而降低暴雨强度。

3 雨水控制与综合利用的目标

建设部发布的《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》,对区域的雨水控制及利用的构建提供了技术支撑。区域雨水控制及利用的构建的目标是：径流总量控制-径流峰值控制-径流污染控制-雨水资源化利用,归集起来就是渗、蓄、净、滞、用、排六个字。也就是说,区域雨水控制及利用并不是单纯的只是降低暴雨径流量,单纯的只是降低城市洪涝灾害,这是一个多重目标的系统：它可以使暴雨径流量减少30%～99%、延迟暴雨径流峰值5～20 min、有效去除雨水径流中的污染物、补充地下水、节省雨水回用成本、美化环境、改善城市热岛效应。

但是不可否认,当前对于我国大多数城市来说,在解决城市内涝问题的大背景下,排水防涝仍旧是当前城市雨水管理的核心,这同时也是2015年海绵城市建设试点城市申报的主要资格审核条件。

4 雨水控制与综合利用的措施

整个系统的构建是多重的,通过综合不同的措施来达到预期目标,见图2。

图2 雨水控制与综合利用流程图

城市的雨水控制与综合利用是向多目标和综合性技术发展的。单独的某一项措施所起到的效果是有限的,比如道路系统中的下凹绿化带,在暴雨的情况下,仅能起到微弱的削减洪峰的作用(延长汇水时间1 min左右)。但多项措施的综合利用可以使效果倍增,达到仅增加不多的工程成本,却获得大量额外收益的效果。

可采用的措施是多样的,总体来说城市雨水控制与利用应遵从雨水源头控制和雨水资源化利用两个方面：

(1)源头控制

应将低影响开发理念纳入城市规划体系和城镇排水标准体系；将径流系数和径流量作为区域开发的控制指标。通过如绿色屋顶、高地势处的蓄水构筑物、大面积的透水铺装的实施,实现降低规划径流系数。同时、对城市不同区域遭遇不同等级的内涝风险时的积水进行分析,编制城市内涝风险图。建立基于城市不同区域重要性差异的识别和排水分区划分,从规划层面预留应对不同内涝风险级别的蓄洪点。

在道路、绿地和其他公用设施建设应从整体竖向规划上考虑内涝防治要求。条件适宜的地方,可设置高程低于周边道路的下凹式绿地,根据区域的重要等级,确定其比周边道路的最低路段的高程差。

在城镇和区域总体规划或土地利用规划中,确定适宜的城市自然蓄洪设施比例,将水面率作为控制指标,划定城市自然蓄洪设施范围加以严格保护；在水利规划、生态环境规划、绿化规划等规划中,划定湿地和沟塘等位置、范围和数量。

采用雨水调控排放、雨水渗透技术等源头控制技术。建设下凹式绿地、渗透路面和渗井等促渗设施；重视屋面雨水径流收集、处理和回用；建设调蓄设施,利用调蓄容积和流量控制器将外排径流峰值限定在规定的范围内。

(2)雨水资源化利用

应通过编制水资源或雨水、防涝专项规划,处理好雨水利用系统与城市防洪、城市绿地景观/道路/建筑、城市河湖水、再生水等系统间的联系与协调作用,统筹收集后的雨水资源。收集处理后的雨水可用于原水水源的补充或就近经一定处理直接用以冲厕、景观、园林、绿化、消防、工业等用水［2］。

5 雨水控制与综合利用系统的构建

构建一个完整的区域雨水控制与综合利用系统是一项复杂的工程。大致可分为几个步骤：

(1)基础课题研究

开展基础型数据的专题研究,专项分析和总结区域的气象水文资料,分析区域降雨量、雨水资源量,分析区域的下垫面地质数据,渗透能力。基础课题的研究可作为下阶段规划编制、导则编制及可行性分析编制的支撑。

(2)相关规划、规范的整合

雨水控制及综合利用系统与城市防洪、城市绿地景观/道路/建筑、城市河湖水、再生水等系统均有关联。通常来说,景观、道路、建筑、水利各有各自专项规划及相关规范,均需进行分析整合。

(3)编制设计指引(导则)

由于雨水控制及综合利用措施的具体设计牵涉到各个专业的许多细节,因此应通过编制设计指引(导则)来对各专业的设计进行规范。

(4)编制相关规划

编制专门的水资源规划,来统筹整个区域的雨水资源,指导雨水的综合利用。

6 结语

区域雨水控制与综合利用系统——海绵城市的构建,依靠的不仅仅是一个给排水专业,其整个系统的构建涉及到城市规划、水利、环境工程、建筑、园林景观、市政工程给排水、市政道路等多个专业。

顶层设计是一个工程学概念,本义是统筹考虑项目各层次和各要素,追根溯源,统揽全局,在最高层次上寻求问题的解决之道。实践理念一致、功能协调、结构统一、资源共享、部件标准化等系统论的方法,从全局视觉出发,对项目的各个层次、要素进行统筹考虑。海绵城市的构建需要从顶层设计开始,跨专业的规划,多专业合作,指导区域的规划、设计、建设,才可达到预期的目标。

［1］ 住房城乡建设部.海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)［Z］.2014.

［2］ 城市雨水综合利用工程技术规程(征求意见稿)［Z］.福建省工程建设地方标准，2015.

TU992.03

B

1009-7716(2015)09-0117-02

2015-04-24

吴毓维(1982-),男,福建厦门人,工程师,从事给排水设计工作。