雨水收集利用系统并不是一成不变的,需针对不同场地类型特点,如场地植被覆盖率、硬化铺装覆盖率、当地土壤渗透系数、有无景观水体及湿地、洼地等综合影响因素确定该场地适宜的雨洪调控技术,包括:渗透、滞留、调蓄等调控技术,选定与之对应的城市雨水利用系统。然后,根据场地实际情况,结合竖向设计及原有植被、排水管道等,因地制宜的选取该系统中的一种或几种雨水单项技术,作为该场地雨洪调控的核心技术。最后,选择其他技术体系中的单项技术作为辅助技术,并通过转输技术将以上技术合理贯穿,构成适宜该场地的雨水收集利用系统。以期最大限度减少雨水径流量,延长洪峰产生的时间,有效控制雨水径流污染,减小对原有城市排水管道的压力,改善城市水环境、维护受钠水体生态环境,实现城市健康水循环。
为更好的实现对城市雨洪的调控与管理,(雨博士)结合城市雨水收集利用系统研究内容,选取了典型的城市功能区:住宅区和学校,分别结合两个功能区的使用性质、下垫面类型、场地设施等特点,构建针对住宅区和学校的雨水收集利用系统。通过将构建的雨水收集利用应用于深圳市雨博士雨水利用设备有限公司承建的海绵城市改造项目中,验证了雨水收集利用系统的应用对提高场地径流污染控制率和减少外排雨水径流量的明显效果。结合以上实践经验,针对城市其他功能区:医院、商业中心、机关单位、广场、公园、道路、停车场、构建了适合各功能区的雨水收集利用系统。
一、住宅区雨水收集利用系统及应用
1.1住宅区雨水收集利用系统
将住宅区分为新建住宅区和老旧住宅区。对于新建住宅区,建筑主要为多层或高层建筑为主,且住宅区内绿化覆盖率较高,部分住区还设有景观水体。根据以上情况,选用雨水渗透技术体系及雨水蓄存与净化技术体系作为雨洪控制的核心技术体系,并选择绿色屋顶、下沉式绿地、透水铺装作为核心渗透技术。对于有景观水体的住区优先利用景观水池作为雨水蓄存技术,没有景观水体的住区可通过建造蓄水池或储水罐来收集雨水,并将收集的雨水回用于住区内绿地浇洒用水或道路、公共设施的清洁用水。同时,可因地制宜的选用雨水生态滞留技术和转输技术,提高住区景观小姑,强化对住区内的雨水径流的控制作用。对于老旧住宅区,建筑主要为多层或单层建筑,且住区内绿化面积偏低,通常无景观水体。因此,可采用绿色屋顶和透水铺装路面提高雨水径流渗透量,并采用小型储水罐蓄存雨水。为提高老旧住区环境,可将原有绿化带改造为雨水花园、生物滞留带,滞留、净化部分雨水。
二、学校雨水收集利用系统及应用
2.1学校雨水收集利用系统
对于学校,可通过渗透技术体系中的绿色屋顶设施增加屋面雨水的径流渗透量,同时采用透水铺装和下沉式绿地增加学校道路和绿地内的雨水径流渗透量。对于教学楼屋面雨水径流,可通过在教学楼附近设置储水罐,通过立管雨水弃流装置,对屋面初期雨水进行有效弃流,收集屋面较为洁净的雨水。此外,通过设置雨水花园、生物滞留池等生态滞留设施,调节校园雨水径流的同时,增加校园生物多样性,对学生有很好的教育意义。由于学校具有较大面积的操场或运动场,雨季容易形成较多径流。一般对操场雨水径流的处理方式为通过操场周围的排水沟将雨水直接排至管网内,对雨水资源造成巨大的浪费。针对这一问题,可通过对操场排水沟改造,使其接入雨水渗透或蓄存设施中,提高对雨水的利用率。
三、城市其他功能区雨水收集利用系统
3.1医院雨水收集利用系统
对于医院,由于该功能硬化铺装地面较多,同时还应为患者营造良好舒适、有利于身心健康的环境。因此,针对医院雨水径流,主要此案有雨水渗透技术和雨水生态滞留技术进行有效控制及利用。对硬质铺装地面,此案有透水铺装改造,增加雨水渗透量。对于屋面,为给患者提供一个安静、空气新鲜的休闲环境,同时有效控制屋面雨水径流的产生,可通过修建花园式绿色屋顶设施来实现。对于原有绿化带,可将其改造为生物滞留池或雨水花园,通过分散的源头控制措施,结合路面竖向设计,使路面雨水径流有组织的汇入生态滞留设施中,进而达到增加防渗、水质净化、径流量控制的目的。对于降雨较多地方,还可通过设置储水罐、蓄水池等雨水蓄存设施,对医院雨水径流进行收集回用。为保证雨水水质洁净,在雨水径流进入雨水蓄存设施前,应对初期雨水进行有效弃流。
3.2商业中心雨水收集利用系统
对于购物中心、写字楼等商业建筑,可将雨水开发利用技术同场地景观相结合,提高场地景观效果、增加城市生物多样性的同时,达到对雨洪的有效控制作用。
为追求美观与实用,商业建筑区域排水沟可选择线性排水沟或地缝式排水沟,铺装地面可选择彩色透水铺装。为增加雨水渗透、滞留设施,可在建筑周围设置生物滞留带、雨水花园、生态树池等具有较好景观效果的低影响开发设施,增加生物多样性,为枯燥的城市生活增添生机。有能力的商业建筑还可修建地下蓄水池或渗水池,一方面提高雨水资源利用率,另一方面还可利用雨水补充景观水体,节省市政用水。
此外,还可将建筑屋面为屋顶花园。屋顶花园不仅能滞蓄雨水,还可以让游人驻足休憩,亲近自然。
3.3机关单位雨水收集利用系统
机关单位的特点为,硬化铺装地面和屋面面积较大,植被覆盖率较少,雨水径流主要依靠市政排水管网进行排除。针对这种情况,主要采取雨水渗透技术,通过将雨水渗入地下,减少雨水径流总量,延缓峰值时间,减轻对市政排水管网的压力。
对于硬化铺装地面,进行透水铺装改造。行车道可采用透水混凝土铺装或透水沥青铺装,人行道可采用透水砖铺装。对于屋面,采用“粗放式”绿色屋顶设施,通过土壤、植物的作用,减少屋面雨水径流的产生。对于现有绿地,进行下沉式改造,并对路缘石进行切口改造,结合路面坡度,使路面雨水径流坡向下沉式绿地。
此外,还可通过雨水储水罐、生态树池、生物滞留设施等,作为辅助设施,加强对场地雨水径流的控制作用。
3.4广场雨水收集利用系统
城市广场作为居民休闲、娱乐的场所,应具有较高的景观性和生物多样性特点。广场硬化地面可采用彩色透水混凝土铺装,通过不同颜色的搭配,提高观赏性。广场绿地间的小径,可采用透水砖铺装,增加透水能力。广场周边绿地应进行下沉式改造。增加对雨水的蓄存、入渗能力。对原有花坛进行生物滞留池、雨水花园改造,通过对植物的合理选配,提高广场生物多样性。将原有树池进行改造,变为具有生态滞留能力的生态数次后。对于有水景的广场,还可利用景观水池作为雨水蓄存设施。
3.4公园雨水收集利用系统
公园一般具有较高的植被覆盖率,硬化路面较少,通常具有景观水体,地形上具有一定高差。因此,适合公园的雨水核心开发利益技术有雨水渗透技术、雨水生态滞留技术及雨水蓄存技术。针对公园绿地,应做下沉式改造,提高绿地雨水滞留量和下渗量。对于公园 硬化路面,可采用彩色透水混凝土铺装和透水砖铺装,减小路面雨水径流。同时,利用公园现有的景观水池,调蓄雨水径流。利用公园自身地势地形,将雨水径流引入地势低洼处,对雨水径流起到调蓄作用。根据公园现场情况,选取合适的位置,设置雨水花园、生物滞留池等雨水生态滞留设施,使雨水径流水量、水质得到有效控制。对于面积较大的公园,可根据现有设施构造,根据地形特点,建造雨水湿地。并将景观水体、调节塘和雨水湿地利益转输设施或雨水管道有效衔接,使三者之间的水体相互补充,构成多功能雨洪调蓄设施。
3.5道路雨水收集利用系统
城市道路分为机动车道、非机动车道及人行步道。对于城市道路,主要通过雨水净化技术、雨水渗透技术和雨水生态滞留技术,对路面雨水径流进行有效调控,进而净化雨水水质,促进雨水下渗,减少雨水径流量,解决城市道路低洼处集水问题。
对城市道路雨水径流调控的思路主要以入渗为主,通过透水铺装、渗透设施等增加雨水径流下渗量,减少路面积水问题。城市道路在设计时,应横向坡向绿化带,便于雨水径流进入滞留、渗透设施。为便于路面径流及时排解,可对路缘石进行切割豁口,豁口处可设卵石消能,防止对入水口土壤的侵蚀、冲刷。因路面径流污染较重,对其初期雨水弃流量可适当在呢个价,此外,可采用带截污蓝的雨水口,拦截路面径流中的杂质。
机动车道应采用透水沥青混凝土或透水水泥混凝土铺装,降雨初期,雨水首先落在透水路面,下渗地下。随着降雨历史的增加,雨量逐渐增多,透水路面蓄水能力达到饱和,路面开始出现径流。径流依地势坡向生物滞留带、下沉式绿地,进行滞留下渗。若道路周边有雨水湿地,可通过渗管/渠、植草沟等设施,将雨水径流转输至雨水湿地。
人行道应采用透水砖铺装,配合周边生态树池、下沉式绿地、生物滞留设施、可以有效滞留、下渗雨水,缓解路面积水问题。
3.6停车场雨水收利用系统
传统停车场因具有大量硬化铺装地面,且植被覆盖率低,使得雨水径流量径流污染得不到有效控制,对周边和受钠水体环境造成很大威胁。针对这种情况,对传统停车场进行改造,通过雨水开发利用设施将场地雨水就地净化、消纳,同时提高停车场植被覆盖率,调高景观效果,构建生态停车场。
(1)绿化带集中型停车场雨水收集利用系统
对于绿化带集中型停车场,可将雨水开发利用设施集中设置成“带”状,使其处于相邻两排停车位之间。同时,设计场地坡度坡向中间绿化带相对较远的停车位,可通过植草沟、渗管/渠等,将雨水径流转输至集中绿化带内,然后对雨水径流进行过滤、入渗。若场地内雨水径流量较大,无法通过集中绿化带完全消纳,可考虑将停车位改造为植草砖铺装,增加场地对雨水径流的调控能力。
(2)绿化带分散型停车场
对于绿化带分散型停车场,可通过分散布置下沉式绿地、生物滞留池和雨水花园等设施,对场地内雨水径流进行分散式的源头控制,以达到降低径流污染物浓度,减少径流量的目的。在这种分散绿化布置形式下,停车位雨水径流可就近汇入周边雨水开发利用设施中。能更好的实现对雨水径流的控制小姑。若通过生态滞留设施无法达到对场地雨水径流的控制要求,可采用透水铺装,进一步消纳雨水径流。
(3)低绿化率停车场
若停车场绿化率较低,可通过提高场地透水地面面积、设置地下储水池等方法,增加雨水下渗、提高雨水滞蓄量,达到对场地雨水径流的消纳。
结论
我国对城市雨水收集利用技术的研究起步较晚,思想观念及技术较发达国家相对滞后。为解决现阶段我国城市洪涝灾害频发、面源污染严重、受钠水体生态环境遭到破坏等一些列因雨洪产生的各项问题,研究适用于我国的城市雨水收集利用系统,得到的主要结论如下:
(1)城市雨水收集利用系统包括城市雨水渗透系统、城市雨水生态滞留系统、城市雨水蓄存与净化系统以及用于衔接以上各分项系统或将雨水收集利用系统与城市排水系统进行连接的雨水转输技术。
(2)城市雨水渗透系统主要由绿色屋顶、透水铺装地面、下沉式绿地和渗井等雨水渗透单体技术措施组成。针对不同下垫面特点,因地制宜的选取适宜的单体技术,通过转输技术的连接,构成城市雨水渗透组合系统,可提高城市雨水渗透能力,减少雨水径流的产生,同时涵养地下水资源。
(3)城市雨水生态滞留系统主要包括高位雨水花坛、生态树池、生物滞留池和雨水花园等单体技术设施。通过转输技术的有效衔接,将雨水生态滞留单体设施组合成生态滞留系统,可增加雨水滞留量,减少雨水渗透设施和雨水蓄存设施的压力,还可丰富城市生物多样性,提高城市绿化率。
(4)城市雨水蓄存和净化系统主要包括雨水蓄存单体技术设施和雨水净化单体技术设施。其中,雨水蓄存单体技术设施包括储水罐、蓄水池和雨水湿地等设施雨水净化单体技术设施主要包括初期雨水弃流设施、雨水分流井、旋流式雨水分离井及截污型雨水口等设施。将雨水净化单体设施置于雨水蓄存设施前端,起到提高蓄存雨水水质的功能,还可降低回用雨水水质净化成本。