城市雨水生态利用技术探讨

蔡飞,郭宏凯,王婉清,谭德远

(北京东方利禾景观设计有限公司,北京 100015)



城市雨水生态利用技术探讨

蔡飞,郭宏凯,王婉清,谭德远

(北京东方利禾景观设计有限公司,北京 100015)

摘要：指出了城市的快速发展产生了一系列的雨水利用问题,主要分析了城市化进程中雨水生态利用的必要性,研究了城市雨水生态利用的基本技术,探讨了雨水生态利用的生态效应,为城市雨水管理提供参考。

关键词：雨水生态利用;雨水渗透;雨水净化;生态效应

1引言

随着我国城市人口的剧增和各项经济指数的高速增涨,水资源的分配产生了巨大的矛盾,并在很大程度上制约着我国的工农业生产活动和城市发展建设工作。由于天然雨水具有硬度低、污染物少等特性,因此将雨水作为重要的水资源加以综合治理并实现生态利用已经成为一个重要的新兴课题。雨水的生态利用不仅可以缓解城市排水压力、保证城市防洪安全和回补地下水,它还可以减轻城市本身巨大的自来水供给压力,并对水土流失、河水污染等问题具有一定的改善作用。

2雨水生态利用的必要性

由于水资源本身的地域分配差异性,人类对水资源的不合理开采利用及水资源的浪费,导致水资源问题越来越严重,所以雨水的开发利用是很有必要的。同时,我国的城市化建设在不断推进,城市用地面积中不透水地面面积的比例在不断扩大,这一变化将会直接导致地面径流量大幅增加,人工建造的排水设施的压力也会进一步加大,所以,越来越多的城市在汛期一遇暴雨,就形成城市内涝,引发公共交通堵塞,基础设施淹没等一系列重大问题,给城市带来极大的经济损失。另外,雨水肆虐造成污水泛滥,加大了城市污水再处理难度,导致了城市环境的进一步恶化。因此,如何缓解城市突发性特大暴雨造成的危害,充分利用雨水资源,变害为利,改善水环境,是城市发展中急需解决的关键问题之一。

因此,增加城市雨水的利用量,提高城市雨水的利用率将是节水型城市建设的有效措施。水资源的种类有很多种(降水、地面水、地下水),而雨水是最根本、且经济价值最高的水资源,同时,雨水是自然生态系统水循环中的重要一环,对调蓄区域水资源及改善区域生态微环境具有重要作用。因此,是处理城市水资源问题的有效措施。

3雨水生态利用内涵

雨水生态利用包括雨水集流、雨水渗透、雨水径流和贮存及雨水净化等。雨水生态利用是针对经济高速发展后所造成的城市生态环境恶化的现状,重点突出雨水生态利用对城市生态环境的改善措施。具体讲,雨水生态利用是以雨水生态循环为基础,将雨水直接排放变为雨水的收集再利用,变弃为用,使城市雨水洪涝灾害减弱,并使地下水资源得到补充,节约水资源,使城市的生态环境得到改善[1]。

4雨水生态利用基本技术

4.1雨水集流技术

雨水集流常采用的技术有屋面集流和下凹式绿地集流。屋面集流是将屋顶作为一个完整的集雨面,在降雨过程中通过管道或其他输水设施将雨水运送至贮存装置,并经过净化使雨水回用。现在常用的屋顶花园则是在屋顶铺设土壤层,然后种植草本或花卉植物,可有效降低屋面污水流失率,使得雨水利用率大幅提升[2]。

下凹式绿地作为典型的雨水生态利用设施,可使雨水由道路或绿地周围其他集雨面汇入低凹的绿地中,可有效降低雨水流速,延长蓄水时间,发挥其蓄积雨水功能[3]。下凹式绿地不但能够蓄积雨水,调蓄雨洪,更是能够将雨水渗入地下从而补充地下水,抬高地下水位,对于较短历时降雨的调蓄效果尤为明显。

4.2雨水渗透技术

4.2.1透水地面

透水地面常用的基本构造形式有植草砖、透水砖和透水路面。其中透水地面的使用,能够有效的使雨水直接渗入地下,改善植物的生长条件和生长环境,加快植物生长,调节区域小气候,改善场地的生态环境。透水路面的具体构造方法在面层(材料多使用多孔沥青混合料)铺设150 mm透水垫层,垫层下铺设开级配碎石底基层,厚度约300 mm。已有资料显示,透水地面能有效减缓径流,蓄存雨水,增加土壤水体容积量,降低城市内涝可能性,有效改善城市局部生态微环境。“海绵城市”概念的提出,使得公园、科技园等地面构建中透水地面面积越来越大,雨水利用效率逐步增加。

4.2.2绿地

绿地是天然的渗透设施,其观赏性和实用性强,具有良好的生态作用。绿地中栽植的植物会降低雨水径流量,且植物根系会拦截吸收一部分雨水中的污染物质,使雨水得到一定程度的净化。同时,植物根系的生长对使土壤孔隙度增大,增加了土壤入渗量[4]。在城市建设中,应充分发挥城市绿地的作用,通过排水明沟将雨水径流引入绿地中,并在绿地中建设植被浅沟短时蓄存雨水。

4.3雨水径流和贮存技术

根据水文学所揭示出的降水规律,大量的雨水往往集中在为期较短的雨季。所以为了使雨水资源得到更进一步的充分利用,应该采取科学有效的措施将雨水进行合理贮存。通常所采用的雨水贮存方法有地面截流蓄水、地下蓄水构筑物贮存雨水、加压渗透蓄水等方式。其中,地面开挖所得的排水明沟,兼顾了传输雨水和城市景观构造的功能,因此,已成为一种雨水利用的常用方式。这样雨水利用方式兼顾了雨水收集利用与城市景观营造,既能使雨水资源利用率得到提升,又能降低污水再处理压力。

此外,在进行城市规划设计时,要充分考虑并利用城市中原有的河湖等天然水体。不能单方面的只提高这些天然水体的景观效果,同时应建造安置适当的引排水设施,适当的进行水体扩容,既注重城市水体景观效果,更注重这些天然水体的生态功能,缓解城市生态用水压力,改善城市水环境[5]。

4.4雨水净化技术

雨水净化技术中最常用的人工湿地,它是通过填料基质、湿生植物和微生物的协同作用对水质进行净化。人工湿地通过基质(如沸石、砾石、粉煤灰等物质)或植物拦截使部分污染物沉积于湿地底层,然后经由植物根系周围的微生物和湿地底层微生物对沉积于底层和水体中的污染物进行分解或吸收,从而达到污染水体净化这一目的。因人工湿地净水效果好、建成后运营成本低且景观效果优美。

5雨水生态利用产生的生态效应

5.1改善城市水环境

通过城市雨水生态利用技术,特别是类似高负荷湿地或稳定塘等占地面积较小同时生态景观较好的生态利用技术,对雨水中含有的污染物具有一定的自然净化能力。如在湿地系统中,湿生植物通过根系吸附将水体中的硝态氮转运到植物体内,以有机氮形式积累贮存在植物体内。这种自然净化作用可使进入城市水体中的面源污染大为减少,促进城市水体的水质改善。

5.2补充城市用水

雨水经过收集处理后,可在消防设施用水、居民非饮用用水(多指洗车、厕室清洁)等方面进行使用。同时,经过深处理后的雨水可用于工业生产,如工业设备水循环系统中的冷却用水。

6结语

“可持续发展”是当今社会发展时所需要面对的最重要的主题,“海绵城市”概念的提出,为以“雨水生态利用”为中心的城市建设奠定了基础,将会产生极为广阔的发展空间,会对我国的环境和经济问题带来双重的推动作用,不仅可以改善环境效果,更可促进了经济的极大发展。

参考文献：

[1] 赵彦伟,杨志峰.城市雨水生态化利用探讨[J].中国水土保持,2005(7):3～5.

[2] 吴东,吴体焕.雨水生态化利用在城市景观设计中的应用研究[J].福建建筑,2011(9):91～92.

[3] 李永福,王冬梅.下凹式绿地对城市雨水集蓄利用作用研究进展[J].南水北调与水利科技,2011,9(1):160～165.

[4] 李碧.基于雨水利用的城市绿地规划研究[D].广州:中国科学院研究生院(广州地球化学研究所),2007.

[5] 刘章君,郑志磊,洪兴骏,等.城市雨水径流生态处理研究现状与进展[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

中图分类号：TU823

文献标识码：A

文章编号：1674-9944(2016)01-0134-02

作者简介：蔡飞(1987—)，男,湖北咸宁人,硕士,主要从事园林节水应用研究工作。通讯作者：谭德远(1976—),男,湖北利川人,高级工程师,主要从事园林技术相关研究工作。

收稿日期：2015-11-30