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城市水环境变化及城市雨水蓄用方法探讨

2021-01-20陈祥宇陈吉星任泽俭

山东水利 2021年10期
关键词:坑塘蓄水水池

陈祥宇,陈吉星,任泽俭

(1.济宁市水文中心,山东 济宁272017;2.济宁市水利事业发展中心,山东 济宁272017;3.山东润鲁工程咨询有限公司,山东 济南250109)

1 城市水环境变化分析

1.1 雨水下垫面化,径流系数提高

由于城市社区、广场、道路面硬化和地下商场及地下车库建设,地表水入深少,拦蓄雨水能力低,径流系数提高,汇水快,流量大,道路成河现象时有发生,灾害频繁。通过SWMM模型分析,济宁市未开发前径流系数约为0.22,现中心城区径流系数明显增大。

1.2 地下水补给困难,地下水位下降

由于城市发展用水量增加和地下水补给减少,北方城市地下水超采,地下水位下降,据统计,北京市20世纪80年代地下水年均补给量比20世纪60年代减少了约2.6亿m3。据统计济宁市2001—2014年均抽取地下水8.7亿m3,潜层超采区面积654.6 km2,济宁—汶上漏斗区中心埋深15.6 m。

1.3 城市人口增加,用水量提高

水环境的变化带来了用水量的变化,在极端天气趋多的当下,城市防汛与供水出现了新的挑战与压力。北方城市在20世纪末普遍实行远距离或跨流域调水,以满足生产、生活及生态用水。

2 对策与措施

2.1 居民社区雨水蓄用工程

1)屋面雨水收集工程。目前建筑屋面雨水通过下水管流到地面,有的少量雨水流进污水管网。城市建筑屋面雨水势能大,水质清澈,应集蓄利用起来,方法是环绕住宅楼四边于地下,用PE管材管件连接(管径根据屋面积与降水量定)形成一个环形雨水收集管路与下水管连接,环形雨水管路出口与集水池、渗井连接,多余的雨水进入小区渗水沟网。

2)绿化区雨水工程。应建设凹式绿地,深度应根据不同植物合理确定,一般为0.10~0.25 m,小到中雨不溢出绿化区。绿地边沿设溢流口,遇大雨时,多余的水流入渗水沟和市政雨水管网。

3)硬化地面雨水工程。是指居民小区硬化道路、楼前后及场院硬化地面上的雨水,通过雨水入口流入小区内渗水沟。

4)集水池、渗水井、渗水沟工程。老旧小区受地面条件的限制,宜多考虑建设集水池、渗水沟和渗水井工程,承接小区雨水,补给地下水,多余的水流向市政雨水管网。

2.2 广场(公园、体育场馆)雨水集蓄工程

城市绿地、广场、公园和体育馆等面积大,是拦蓄城市雨洪资源的重要场所,可作为城市供水抗旱的重要水源地。

1)建设自然坑塘。在公园、广场、体育场等大型公共场所兴建底面能自然渗透的蓄水设施和自然坑塘。坑塘底面与地下水连接,坑边实行生态护坡,蓄水可自然补给地下水。坑塘底面应高于当地地下水最高水位1.5m为宜。坑塘面积、蓄水容积,根据当地降雨量、汇水面积综合确定,承接吸纳广场地面水或四周小区部分雨水。硬化地面坡向集水坑,雨水顺坡自然流入坑塘,以达到自然蓄存、自然渗透、自然净化的目的。坑塘主水区可设置浮岛,浮岛与浅水区种植水生植物,多余雨水通过溢流管流向市政管网。济宁市凤凰台植物公园规划的中心水体工程,其面积占植物园面积的21.4%,一般大雨不溢出公园。杭州临安宝龙广场2020年4月安装回用池PP模块456.6 m3,调蓄池PP模块446.4 m3,存用水效果显著。

2)渗水沟。广场四周设渗水沟吸纳雨水流向坑塘,坑塘多余的水通过溢流管排到市政雨水管网入城市河道。

2.3 市政道路雨水蓄用工程

市政道路面积一般占城市面积的20%以上,应做好道路降雨的收集利用工作。

1)路边绿化带。将目前街道中间或两侧的凸式绿化带改为下凹式,绿化带地面宜低于路面0.10~0.25 m,适当种植耐淹植物,绿花带围沿设进水口,路面水流入绿花带后,多余的再流入市政雨水管网。

2)排水管网改造。适当扩大现街道排水管径,做到排水、蓄水一体化,蓄水浇灌街道绿化带花树。

2.4 学校雨水蓄用工程

1)屋顶集水,高水高用。在教学楼屋顶上设置雨水利用箱集蓄装置,集蓄的水通过下水管道用于教学楼各层厕所和校园的绿地,并优先用于高层厕所,不足部分用地下集水池的水补充。

2)操场下建集水池和渗水池。探讨在操场下面建设集水池和渗水池,集水池的容积,根据校园绿化面积或计划消纳校外雨水确定。渗水池底面不做防渗处理,可将多余的雨水自然渗透到到地下补给地下水。集水池与渗水池可通过溢流管相连,做到雨水互联互通,将集水池多余雨水补给到渗水池。南京齐武路中学安装蓄水池PP模块207.4 m3,一次蓄水可达197 m3。

3)建设下凹式绿地。下凹式绿地低于道路路面高程0.10~0.25 m,有利于消纳学校道路面雨水,有利于绿地汇水、渗水,多的雨水通过设置于绿地中的溢流口进入排水管道。山东省济宁医学院太白湖校区,占地面积43.1万m2,绿化面积13.1万m2,建筑物占地面积13.8万m2,铺装面积10.8万m2,环校河水面面积5.4万m2,(深1.7 m,调节雨水容积在8万m3)。若日降雨100 mm,产水量将达4.3万m3,暴雨雨水不出校区,为校区绿化提供水源。

2.5 城市河道改建工程

现在城区的河道大都用砌石或混凝土衬砌,主要起排水防冲作用。宜结合城市改造,进行生态河道规划建设,达到排水、蓄水、净化水、补充地下水。一是条件许可的情况下可拆除砌石改为生态护坡护岸,也可探讨建城休闲式生态护坡场;二是在河槽边种植水生植物,在河中设置人工浮岛,浮岛上种植美人蕉、睡莲等水生植物,净化水质,美化环境。

3 建议

3.1 政府高度重视,从政策及资金上支持

从政府层面重视,政策及资金支持,在新城建设或老城改造中,把城市雨水的规划利用作为建设的重要内容,作为新形势下城市做好防汛抗旱减灾的关键工程措施来抓,作为实现碧水绿岸景美和低碳用水途径来抓,加快“海绵城市”建设步伐,形成雨水集蓄用体系,提高城市雨水吸纳能力,洪涝减灾能力,水资源保障供给能力。

3.2 注重规划设计,统筹解决好建设的问题

进一步研究探讨在城市学校、公共场地等建设自然坑塘和蓄水设施的具体设计方案。可将现有的公共场地下的商场、车库改造成城市蓄水补给地下水的地方。但在考虑当地区域优质雨水收集利用时,注意传染病医院的雨水、含有重金属污染和化学污染等地表污染的场地雨水不得进入雨水收集回用系统。处理好雨水、地表水、地下水间的关系,实现城市防洪除涝效益的最大化,实现城市雨水为城市生活,生态和景观环境用水效益的最大化。

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