
城市雨水控制及利用的必要性包括:
維護(hù)自然界水循環(huán)環(huán)境的需要。城市化造成的地面硬化(如建筑屋面、路面、廣場、停車場等)改變了原地面的水文特性。地面硬化之前正常降雨形成的地面徑流量與雨水人滲量之比約為2:8,地面硬化后二者比例變?yōu)?:2。地面硬化干擾了自然的水文循環(huán),大量雨水流失,城市地下水從降水中獲得的補(bǔ)給量逐年減少。以北京為例,20世紀(jì)80年代地下水年均補(bǔ)給量比20世紀(jì)六七十年代減少了約2.6億m3。使得地下水位下降現(xiàn)象加劇。
(2) 節(jié)水的需要。我國城市缺水問題卻越來越嚴(yán)重,全國600多個城市中,有300多個缺水,嚴(yán)重缺水的城市有100多個,且均呈遞增趨勢,以至國家花費(fèi)巨資搞城市調(diào)水工程。
(3) 修復(fù)城市生態(tài)環(huán)境的需要。城市化造成的地面硬化還使土壤含水量減少,熱島效應(yīng)加劇,水分蒸發(fā)量下降,空氣干燥。這造成了城市生態(tài)環(huán)境的惡化。比如,北京城區(qū)年平均氣溫比郊區(qū)偏高1.1度~1.4度,空氣明顯比郊區(qū)干燥。6月~9月的降雨量城區(qū)比郊區(qū)偏大7%~13%。
(4) 抑制城市洪澇的需要。城市化使原有植被和土壤被不透水地面替代, 加速了雨水向城市各條河道的匯集,使洪峰流量迅速形成。呈現(xiàn)出城市越大、給水排水設(shè)施越完備、水澇災(zāi)害越嚴(yán)重的怪象。降雨量和降雨類型相似的條件下,20世紀(jì)80年代北京城區(qū)的徑流洪峰流量是50年代的2倍。70年代前,市降雨量大于60mm時,樂家園水文站測得的洪峰流量才100m3/s,而近年來城區(qū)平均降雨量近30mm時,洪峰流量即高達(dá)100m'/s以上。雨洪徑流量加大還使交通路面頻繁積水,影響正常生活。
發(fā)達(dá)國家城市化導(dǎo)致的水文生態(tài)失衡、洪澇災(zāi)害頻發(fā)問題在20世紀(jì)50年代就明顯化。德國政府有意用各種就地處理雨水的措施取代傳統(tǒng)排水系統(tǒng)概念。日本建設(shè)省倡議,要求開發(fā)區(qū)中引入就地雨水處理系統(tǒng)。通過滯留雨水,減少峰值流量與延緩匯流時間達(dá)到減少水澇災(zāi)害目的,并利用雨水作為中水的水源。
雨水控制及利用的作用:城市雨水控制及利用,是通過雨水入滲調(diào)控和地表(包括屋面)徑流調(diào)控,實(shí)現(xiàn)雨水的資源化,使水文循環(huán)向著有利于城市生活的方向發(fā)展。
城市雨水控制及利用有幾個方面的功能:
一為節(jié)水功能。用雨水沖洗廁所、澆酒路面、澆灌草坪、水景補(bǔ)水,甚至用于循環(huán)冷卻水和消防水,可節(jié)省城市自來水;
二為水及生態(tài)環(huán)境修復(fù)功能。強(qiáng)化雨水的雨水入滲增加土壤的含水量,甚至利用雨水回灌提升地下水的水位,可改善水環(huán)境乃至生態(tài)環(huán)境;
三為雨洪調(diào)節(jié)功能。土壤的雨水入滲量增加和雨水徑流的存儲,都會減少進(jìn)入雨水排除系統(tǒng)的流量,從而提高城市排洪系統(tǒng)的可靠性,減少城市洪澇。
建筑與小區(qū)雨水控制及利用是建筑水綜合利用中的一種新的系統(tǒng)工程,具有良好的節(jié)水效能和環(huán)境生態(tài)效益。目前我國城市水慌日益嚴(yán)重,與此同時,健康住宅、生態(tài)住區(qū)正迅猛發(fā)展,建筑與小區(qū)雨水控制及利用系統(tǒng),以其良好的節(jié)水效益和環(huán)境生態(tài)效益適應(yīng)了城市的現(xiàn)狀與需求,具有廣闊的應(yīng)用前景。
城市雨水控制及利用技術(shù)向全國推廣后,
第一,將推動我國城市雨水控制及利用技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,使我國的雨水控制及利用從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)供水步入生態(tài)供水的高級階段;
第二,將為我國的城市節(jié)水行業(yè)開辟出一個新的領(lǐng)域;
第三,將實(shí)現(xiàn)我國給水排水領(lǐng)域的一個重要轉(zhuǎn)變,把快速排除城市雨洪變?yōu)榻涤甑叵聺B透、儲存調(diào)節(jié),修復(fù)城市雨水循環(huán)途徑;
第四,將促進(jìn)健康住宅、生態(tài)住區(qū)的發(fā)展,促進(jìn)我國城市向生態(tài)城市轉(zhuǎn)化,增強(qiáng)我國建筑業(yè)在世界范圍的競爭力。
雨水控制及利用的可行性:建筑與小區(qū)占據(jù)著城區(qū)近70%的面積,并且是城市雨水排水系統(tǒng)的起始端。建筑與小區(qū)雨水控制及利用是城市雨洪利用工程的重要組成部分,對城市雨水控制及利用的貢獻(xiàn)效果明顯,并且相對經(jīng)濟(jì)。城市雨洪利用需要首先解決好建筑與小區(qū)的雨水控制及利用。對于一個多年平均降雨量600mm的城市來說,建筑與小區(qū)擁有約300mm左右的降水可以利用,而以往這部分資源被排走浪費(fèi)掉了。
雨水控制及利用首先是一項環(huán)境工程,城市開發(fā)建設(shè)的同時需要投資把受損的環(huán)境給以修復(fù),這如同任何一個大型建設(shè)工程的上馬需要同時投資治理環(huán)境一樣,城市開發(fā)需要關(guān)注的環(huán)境包括水文循環(huán)環(huán)境。
雨水控制及利用工程中的收集回用系統(tǒng)還能獲取直接的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)測算,回用雨水的運(yùn)行成本要低于再生污水-中水,總成本低于異地調(diào)水的成本。因此,雨水收集回用在經(jīng)濟(jì)上是可行的。特別是自來水價高的缺水城市,雨水回用的經(jīng)濟(jì)效益比較明顯。
城市雨洪利用技術(shù)在一些發(fā)達(dá)國家已開展幾十年,如日本、德國、美國等。日本建設(shè)省在1980年起就開始在城市中推行儲留滲透計劃,并于1992年頒布“第二代城市下水總體規(guī)劃”,規(guī)定新建和改建的大型公共建筑群必須設(shè)置雨水就地下滲設(shè)施。美國的一些州在20世紀(jì)70年代就制定了雨水控制及利用方面的條例,規(guī)定新開發(fā)區(qū)必須就地滯洪蓄水,外排的暴雨洪峰流量不能超過開發(fā)前的水平。德國1989年出臺了雨水控制及利用設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)(DIN1989),規(guī)定新建或改建開發(fā)區(qū)必須考慮雨水控制及利用系統(tǒng)。國外城市雨水控制及利用的開展充分證明了該技術(shù)的必要性和有效性。
1.0.2建筑與小區(qū)是指根據(jù)用地性質(zhì)和使用權(quán)屬確定的建設(shè)工程項目使用場地和場地內(nèi)的建筑,包括民用項目和工業(yè)廠區(qū)。新建、擴(kuò)建和改建的工程,其下墊面都存在著不同程度的人為硬化,加重了雨水流失,因此均要求按雨水規(guī)范的規(guī)定建設(shè)和管理雨水控制及利用系統(tǒng)。
雨水規(guī)范中的雨水回用不包括生活飲用用途,因此不適用于把雨水用于生活飲用水的情況。
1.0.3任何一個城市,幾乎都會造成不透水地面的增加和雨水的流失。從維護(hù)自然水文循環(huán)環(huán)境的角度出發(fā),所有城市都有必要對因不透水面增加而產(chǎn)生的流失雨水進(jìn)行攔蓄,加以間接或直接利用。然而,我國的城市雨水控制及利用是在起步階段,且經(jīng)濟(jì)水平尚處于“發(fā)展是硬道理”的時期,現(xiàn)實(shí)的方法應(yīng)該是部分城市或區(qū)域首先開展雨水控制及利用。這部分城市或區(qū)域應(yīng)具備以下條件:水文循環(huán)環(huán)境受損較為突出或具有經(jīng)濟(jì)實(shí)力。具體表現(xiàn)特征如下:
1)水資源缺乏城市。城市水資源缺乏特別是水量缺乏,是水文循環(huán)環(huán)境受損的突出表現(xiàn)。這類城市雨水控制及利用的需求強(qiáng)烈,且較高的自來水水價使雨水控制及利用的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢凸顯。
2)地下水位呈現(xiàn)下降趨勢的城市。城市地下水位下降表明水文循環(huán)環(huán)境已受到明顯損害,且現(xiàn)有水源已經(jīng)處于過度開采,盡管這類城市有時尚未表現(xiàn)出缺水。
3)城市洪澇和排洪負(fù)擔(dān)加劇的城市。城市洪澇和排洪負(fù)擔(dān)加劇,是由于城區(qū)雨水的大量流失而致。在這里,水循環(huán)受到嚴(yán)重干擾的表現(xiàn)為給城市居民的正常生活帶來不便甚至損害。
4)新建經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)或廠區(qū)。這類區(qū)域是以發(fā)展經(jīng)濟(jì)、追逐經(jīng)濟(jì)利潤為目標(biāo)而開發(fā)的。經(jīng)濟(jì)活動獲取利潤不應(yīng)以犧牲包括雨水自然循環(huán)的環(huán)境為代價。
因此,新建經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū),不論是處于缺水地區(qū)還是非缺水地區(qū),其經(jīng)濟(jì)活動都有必要、有責(zé)任維護(hù)雨水自然循環(huán)的環(huán)境不被破壞,通過設(shè)置雨水控制及利用工程把開發(fā)區(qū)內(nèi)的雨水排放徑流量維持在開發(fā)前的水平。新建經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)或廠區(qū),建設(shè)項目是通過招商引資程序進(jìn)人的,投資商完全有經(jīng)濟(jì)實(shí)力建設(shè)雨水控制及利用工程。即使對投資商給予優(yōu)惠,也不應(yīng)優(yōu)惠在免除雨水控制及利用設(shè)施的建設(shè)上。