1.中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司 浙江 杭州 311114;2.深圳市龍華區(qū)觀光路觀瀾街道辦事處 廣東 深圳 518000
摘要:雨水作為一種可以利用的資源,受到人們越來越多的關(guān)注和開發(fā),與其他的資源相比,雨水資源具有非耗竭性、可重復(fù)利用性、水量充沛以及水質(zhì)相對穩(wěn)定等特點(diǎn),而且雨水具有收集方便、可持續(xù)、雜質(zhì)較少、處理成本低廉的優(yōu)勢,只需要簡單的處置就可以廣泛應(yīng)用生產(chǎn)和生活中,具有較大的利用潛力。本文論述了我國城市雨洪危機(jī)現(xiàn)狀、國外城市雨水處理利用方法和國內(nèi)雨水利用的現(xiàn)狀,為今后更好的處理城市雨水洪荒提供了參考。
2011年,中國城鎮(zhèn)化率首次超過50%,標(biāo)志著我國從一個農(nóng)業(yè)大國邁入一個城市化的工業(yè)大國??焖俪擎?zhèn)化引發(fā)大規(guī)模的城市擴(kuò)張,城市化的不斷加深則帶來一系列生態(tài)環(huán)境問題,其中水生態(tài)危機(jī)尤為突出。我國有400多座城市供水不足,嚴(yán)重缺水的城市有110座;另一方面,2010年住建部對我國351個城市開展調(diào)查,發(fā)現(xiàn)在2008-2010年間有62%的城市發(fā)生了內(nèi)澇。近些年,國內(nèi)許多大中型城市屢遭暴雨而頻現(xiàn)內(nèi)澇災(zāi)害,如2010年廣州“5·7”暴雨,2011年的南京“7·18”暴雨,2012年北京“7·21”特大暴雨事件。雨洪問題已被推到了城市中生活的每一個人面前,發(fā)人深思。
“一場暴雨,就會引發(fā)市民們戲稱的‘看海’現(xiàn)象,這還是在一些大城市”。暴雨天“看?!背闪撕芏喑鞘械囊淮蟆熬坝^”——往往一場暴雨,就能引發(fā)嚴(yán)重內(nèi)澇,導(dǎo)致交通受阻、斷水?dāng)嚯姡踔寥藛T傷亡。究其原因,城市的路面也常常是“挖了填,填了挖”,很多城市表面看起來光鮮亮麗,可地下基礎(chǔ)設(shè)施仍是短板。隨著城市化的發(fā)展,不透水面積增加,使得每年有大量的雨水資源從城市雨污水管網(wǎng)白白流走,這不僅浪費(fèi)了大量寶貴的雨水資源,還使城市排水管網(wǎng)不堪重負(fù)。
由此可見,我國城市普遍存在缺水和內(nèi)澇并存的問題,而雨水利用是解決這一矛盾的可行之路。
發(fā)達(dá)國家在雨水利用領(lǐng)域的研究及技術(shù)已經(jīng)比較成熟,形成了一套完整的理論體系,并開發(fā)出一系列的技術(shù)措施:一些先進(jìn)的集水技術(shù)新方法和給水設(shè)備新材不斷被采用。新加坡、美國、日本、德國和加拿大對雨水回收利用的探索和研究比較早,其雨水綜合利用先進(jìn)理念和成熟技術(shù)走在世界的前列。
新加坡是一個島國,國土面積約719.1平方公里,淡水資源極其匱乏,地下水資源不足。盡管年降雨量高達(dá)2350毫米,但由于國土面積小,熱帶島國的新加坡依然面臨嚴(yán)重缺水,人均水資源只有211立方米,居世界倒數(shù)第二。
新加坡的供水,有四個來源:馬來西亞柔佛進(jìn)口水和本地雨水收集占45%,海水淡化和新生水占55%。2060年馬來西亞不供水了,怎么辦?結(jié)合其赤道型氣候的特點(diǎn),其降雨具有密度高、持續(xù)時間短、分布面積小的特點(diǎn),這就造成了短時間、小區(qū)域內(nèi)大流量水流的形成。為此新加坡提出了“ABC”計(jì)劃(
THEACTIVEBEAUTIFULCLEANWATERSPROGRAM)通過聯(lián)合傳統(tǒng)雨水設(shè)施與低影響開發(fā)設(shè)施,把集水區(qū)收集雨水存儲到蓄水池,然后輸送到水廠進(jìn)行處理,最后進(jìn)入供水管網(wǎng)系統(tǒng)---中央集水區(qū)---受保護(hù)的集水區(qū),同時也是自然保護(hù)區(qū),其土地專門用來收集雨水。所有國土面積的雨水都要求收集利用。目前,新加坡大的入海河道幾乎全部被攔住,變成集水區(qū)水庫。新加坡有32條河流及9000km水渠和水道。為了盡可能多收集雨水,新加坡計(jì)劃讓城市建設(shè)區(qū)全部成為集水區(qū)。
新加坡是怎樣有效利用每滴雨水的呢?方法很簡單,用淺溝排水,即從屋面路面雨水→邊溝排水→明溝輸水→生態(tài)水體,雨水在淺表流動,污水在地表以下走地下管道,雨水和污水自然分開不會混接;從根本上解決了雨污合流問題。如果把雨水當(dāng)做洪水猛獸,雨水降落地面后,馬上排入管道,支管進(jìn)入總管,總管再進(jìn)入河道,然后排到海里去了,排掉就排掉了,沒有產(chǎn)生任何價(jià)值;也即讓雨水先留下來再進(jìn)入綠地,讓雨水滋潤土地和植物,從每滴雨水落到地面的每個site開始,然后更干凈的雨水流入河道。
日本國土面積約37.8萬平方公里,人口眾多,平均每天日本人每年可使用的水資源最大量僅有3200立方米,不足世界平均值得一半;為此,日本政府除了采取開源措施和提高水利用率、鼓勵全社會利用循環(huán)水外,還十分重視對雨水的利用。
日本大部分地區(qū)處于亞洲季風(fēng)帶,雨水豐富,平均年降水量約為中國的2.6倍,豐富的雨水資源主要用于沖洗廁所、園林和家庭菜園的澆灌;由于日本是地震多發(fā)地區(qū),當(dāng)大規(guī)模的地震災(zāi)害發(fā)生時,應(yīng)急水大部分來源于經(jīng)過沸騰和簡單過濾處理后的儲存雨水。
1988年成立的“日本雨水貯留滲透技術(shù)協(xié)會”,就吸引了清水、住友、西武、大成、東急、日產(chǎn)、三井和三菱等著名建筑株式會社在內(nèi)的84家公司參加。于1992年頒布了“第二代城市下水總體規(guī)劃”,正式將雨水滲溝、滲塘及透水地面作為城市總體規(guī)劃的組成部分,要求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。目前日本在雨水資源利用方面的具體措施有以下幾點(diǎn):1.降低雨水儲留場所的高程;2.在路面鋪設(shè)透水磚,修建滲水井,加速雨水滲流;3.在建筑地下室修建水庫用來調(diào)儲雨水;4.在城市不同地方修建不同的設(shè)施,在上游修建分洪水路,在河道狹窄處修建旁通水道,在低洼處修建大型泵站;5.為推動居民利用雨水,采取了提供補(bǔ)貼的方式補(bǔ)貼居民家庭。
位于歐洲中部的德國,地勢北低南高,年降水量800毫米,年內(nèi)年際分布都比較均勻。德國河流眾多,水資源豐沛,國土總面積35.7萬平方公里,人口約8220萬人。盡管德國水資源充沛,不存在缺水的問題,但卻能大規(guī)模地推廣雨水利用技術(shù)。究其原因,一方面是通過經(jīng)濟(jì)手段,征收高額雨水排放費(fèi)用,使用戶從經(jīng)濟(jì)的方面考慮采取雨水利用措施;另一方面是應(yīng)用法規(guī)的形式規(guī)定了對新建或改建開發(fā)區(qū),必須采取雨水利用措施方能進(jìn)行項(xiàng)目立項(xiàng)。這既有利于環(huán)境改善,又可減輕雨水徑流對污水處理廠的壓力。同時德國雨水利用技術(shù)工程的設(shè)計(jì),不僅考慮了資源利用方面的因素,還將資源利用與城市景觀和環(huán)境改善融為一體,因此,使雨水利用技術(shù)更具生命力。
目前,已形成了比較成熟和完整的雨水收集、處理、控制和滲透技術(shù)以及配套的法規(guī)體系,成為國際上雨水資源利用技術(shù)最為先進(jìn)的國家之一。從規(guī)劃、設(shè)計(jì)到應(yīng)用,不但形成了完善的技術(shù)體系,而且制定了配套的法規(guī)和管理規(guī)定。
1988年,德國漢堡最早頒布了對建筑物雨水利用系統(tǒng)的資助政策,在后來的7年時間里,先后有l(wèi)500多個私有住宅的雨水利用系統(tǒng)得到州政府的資助。柏林每年降水量會Pg電子官網(wǎng)達(dá)到580mm,出于環(huán)保和經(jīng)濟(jì)目的,政府倡導(dǎo)合理利用雨水,實(shí)施了“雨水費(fèi)”制度,這項(xiàng)制度規(guī)定,不管是私人房屋還是工廠企業(yè),直接向下水道排放雨水必須按房屋的不滲水面積,交納每平方米1.84歐元的費(fèi)用。但是采取雨水利用設(shè)施的用戶就可獲得減免和優(yōu)惠。
形成了從州—開發(fā)區(qū)—小區(qū)—住戶多層次的規(guī)劃治理體系。德國聯(lián)邦和各州有關(guān)法律不但規(guī)定了受到污染的降水徑流必須經(jīng)處理達(dá)標(biāo)排放,還規(guī)定新建或改建開發(fā)區(qū)必須考慮雨水利用系統(tǒng),且規(guī)定考慮了雨水利用,可減免雨水排放費(fèi)。
生態(tài)小區(qū)雨水利用系統(tǒng)是1990年代開始在德國興起的一種綜合性雨水利用技術(shù)。該技術(shù)利用生態(tài)學(xué)、工程學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)原理,通過人工設(shè)計(jì),依賴水生植物系統(tǒng)或土壤的自然凈化作用,將雨水利用與景觀設(shè)計(jì)相結(jié)合,從而實(shí)現(xiàn)人類社會與生態(tài)、環(huán)境的和諧與統(tǒng)一。其具體做法和規(guī)模依據(jù)小區(qū)特點(diǎn)而不同,一般包括屋頂花園、水景、滲透、中水回用等。
單戶家庭雨水利用技術(shù)自家庭院地下安裝一個與屋頂面積相當(dāng)?shù)男钏骰騼λ?。從屋頂流下的雨水,一些樹枝和樹葉雜物被攔截下來,雨水則流入蓄水罐。經(jīng)過自然沉淀,上面干凈清潔的水則通過壓力輸送到需要的地方,可以用來洗衣服、沖廁所、澆花園、洗汽車等等。
還有一方面就是德國的道路雨水利用也很普遍。與屋頂雨水利用不同,道路雨水主要排入下水道或滲透補(bǔ)充地下水。在德國,城市街道雨水入口多設(shè)有截污掛籃,以攔截雨水徑流攜帶的污染物。由于機(jī)動車道的降雨徑流含有較高濃度的污染物質(zhì),必須經(jīng)過處理后方可排放,因此,德國沿機(jī)動車道均建有徑流收集系統(tǒng),將所收集到的徑流直接送至污水處理廠處理,高速公路所收集徑流則要進(jìn)入沿路修建的處理系統(tǒng)處理后才能排放。
中國傳統(tǒng)的雨水管理系統(tǒng)是直接排放,造成水資源的大量浪費(fèi)。相比國外發(fā)達(dá)國家成熟的雨水收集利用技術(shù),國內(nèi)總體上起步較晚,發(fā)展也相對滯后。主要存在的問題有:缺乏與誰會用觀念、水資源分布不均、居民對雨水回用的意識淡??;雨水回收利用的綜合研究比較薄弱,雨水回收利用的技術(shù)相對落后,雨水收集、利用的技術(shù)不完備,雨水規(guī)劃設(shè)計(jì)體系仍以直接排放或疏導(dǎo)為主。
近年來,大中城市的雨水利用發(fā)展較快,北京、天津、青島、大連、南京、哈爾濱、西安、鄭州等許多城市也結(jié)合自身的具體情況陸續(xù)開展了雨水利用的研究和應(yīng)用,并且顯出良好的發(fā)展態(tài)勢,推動我國雨水利用的發(fā)展。
中國的城市化快速發(fā)展也對城市雨水利用技術(shù)的科學(xué)性、系統(tǒng)性和標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化也提出了更迫切的高要求。隨著雨水利用技術(shù)的發(fā)展,城市雨水利用將走與生態(tài)環(huán)境保護(hù)、水土保持、和城市可持續(xù)發(fā)展相結(jié)合的發(fā)展道路,今后的重點(diǎn)是雨水利用系統(tǒng)的優(yōu)化、技術(shù)設(shè)備的集成和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化,和科學(xué)的管理。
從國內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)來看,城市雨水的收集、利用無論從經(jīng)濟(jì)、社會環(huán)保等方面來看都具有重大意義;城市雨水利用是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,必須從基礎(chǔ)理論、技術(shù)設(shè)施、經(jīng)濟(jì)手段、政策與管理及民眾意識等全方位協(xié)調(diào)努力;我們可以學(xué)習(xí)和借鑒國外日趨成熟的技術(shù)手段、先進(jìn)的管理方法和成功經(jīng)驗(yàn),結(jié)合我國的實(shí)際情況,從根本上解決大多數(shù)城市存在的“雨洪”問題,進(jìn)而取得良好的經(jīng)濟(jì)與社會環(huán)境效應(yīng)。
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