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探讨低冲击开发模式在我国城市雨水系统中的应用

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发表于 2017-6-6 19:10:30 | 显示全部楼层 |阅读模式

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探讨低冲击开发模式在我国城市雨水系统中的应用
史慧婷  陈平
【摘要】城市雨水的排水问题一直困扰着我国城市的发展,越是在发达的地区,城市受涝的概率就越高,本文阐述了城市化带来的雨水问题,并结合低冲击开发模式来解决目前我国城市在雨水系统中的问题,对城市管理和生态化城市建设具有一定的借鉴作用。
关键词:受捞、雨水、 低冲击开发模式、生态城市
1.前言
我国水资源不仅贫乏,而且污染严重。据统计,全国700多座城市中有近400座城市缺水或严重缺水,其中大部分集中在我国北方及西北干旱、半干旱地区。而与此同时,在南方每年由于暴雨所造成的洪涝灾害给我国造成了巨大的财产损失和人员伤亡。因此解决水资源短缺和暴雨成灾问题,在当前有着非常重大的意义。
2. 我国城市化带来的雨水问题
    随着我国城市化的不断发展,必将在一定程度上改变了城市地区的局部气候条件,由于这些气候要素的变化,又将进一步影响到城市的降水条件。主要表现为:雨水资源大量流失;雨水径流污染严重;城市洪灾风险加大;生态环境破坏等几个方面。每年的夏季,是我国暴雨频率较高的时间,长江流域、珠江流域、淮河流域、黄河流域均会降大到暴雨,导致上述地区先后爆发洪涝灾害。很多间房屋被冲塌、多条公路、铁路被冲毁,同时还产生了滑坡和泥石流等地质灾害,暴雨导致的洪涝灾害对人民的生命财产造成巨大的损失。根据统计,每年洪涝灾害都会造成上千万人受灾,直接经济损失上百亿。在一些受灾城市,出现了严重的内涝、下水道管涌等现象,加重了雨灾所造成的人员和经济损失。近些年来北京、西安、广州等地的暴雨对城市造成的重大影响就是一个很鲜明的例子。
(1)雨水资源大量流失
      雨水作为一种宝贵的资源,在城市水循环系统和流域水环境系统中起着十分重要的作用。由于人类活动造成的植被减少和破坏,城市发展着不透水面积的增加,导致雨水流失量增加和水循环系统的平衡遭到破坏,并引发一系列环境与生态问题。我国许多城市水资源严重不足,而大量雨水资源缺白白流失,雨水利用率不到10%。
(2)雨水径流污染环境
    由于各种沉淀物和有机废弃物的影响会使得径流雨水中含有大量污染物,根据调查,初期雨水的污染程度甚至超过城市污水。我国城市水污染控制目前对雨水径流污染尚未给予足够的重视,没有相应的法规和技术规范。倾向采用和依靠分流制排水系统来减轻水体污染。但分流制排水系统耗资巨大,而且仍然存在 雨水径流污染的隐患。
(3)洪涝灾害风险加大
    城市化改变了地貌情况和流域排水性能,使得雨水径流的特性也发生了变化。城市洪涝灾害由于少有发生而常被忽视。事实上,城市人口密度和财产密度的加大,洪涝灾害一旦发生将造成更大的生命、财产损失。
    城市化的进程增加了城市的不透水面积,如屋顶、街道、停车场等,使得相当部分流域为不透水表面所覆盖,致使雨水无法直接渗入地下,洼地蓄水大量减少。城市土地利用情况的改变造成从降雨到产流的时间大大缩短,产流速度和径流量都大大增加,使得原有排水管线的排洪能力严重不足。
(4)生态环境不断恶化
    随着城市化进程的增加,雨水径流量也不断增强,城市雨水径流冲刷地面而引起的污染是面源污染的重要部分, 城市雨水径流污染物组分复杂,浓度变化大,可生化性差,排放间歇且无规律,故处理起来难度较大。城市雨水径流对受纳水体的污染非常明显。此外,径流量的增加往往伴随的是水土流失等灾害,大量的案例表明,径流增加带来的水土流失情况正在逐年增加,水土流失越严重,水污染越加剧,导致生态系统失衡。
3.低冲击开发模式的主要涵义
低冲击开发(Low-ImpactDevelopment,简称LID)是上世纪九十年代末期由美国推出的一种概念,其初始原理是通过分散的、小规模的源头控制机制和设计技术,来达到对暴雨所产生的径流和污染的控制,从而使开发区域尽量接近于开发前的自然水文循环状态。这是一种以生态系统为基础,从径流源头开始的暴雨管理方法。
低冲击开发模式的主要含义是让城市与大自然共生。低冲击开发模式的主要策略是城市建设之后不影响原有自然环境的地表径流量。具体要求包括:城市建成区至少要有50%的面积为可渗水面积;建筑、小区、街道直至整个城市都有雨水收集储存系统;它们之间连接为反传统的“不连通状态”;所有河渠不实行“三面光”,以沟通地表水和地下水之通道等等。其开发技术包括绿色屋顶、可渗透路面、雨水花园、植物草沟及自然排水系统等,通过低冲击开发技术,可以用较少的土地资源将雨水径流的大部分用于补充地下水,变废弃雨水为资源,而且还能结合景观设计对面源污染进行处理,美化城市社区环境。低冲击开发的同时还具有保护环境敏感特征区,如河流两岸的缓冲区、湿地、斜坡、重要树木、滞洪区、林地、高渗土等的功能。
4.低冲击开发模式在我国的应用实践
4.1  利用低冲击开发增大城市水面率,提高城市的蓄水能力
(1)对现有的湖泊和池塘等天然水体尽力保护,作为周围雨水排放的受纳水体,减少汇入城市雨水管网和城市河道的雨水量。同时,在条件允许的情况下,在城市公园和新建的住宅小区开挖较大面积的水体,一方面作为环境景观,另一方面在汛期可大量蓄积雨水。
(2)利用城市公共设施如公园、校园、体育场、各种球场、停车场等或者居民住宅楼前空地兼建地表或者地下雨水贮流设施。甚至可在道路下方修建大型地下贮流池及地下河工程。可要求新建建筑物设置自行的雨水贮流设施,尽量不增加现有排水设施的运行负担,降低对城市排水系统的压力。
(3)修建雨水调节池。雨水治理最有效的方法就是调蓄,然而城市管网的调蓄能力十分有限,因此可以在城市下水道修建小型雨水调节池,削减城市雨水径流量,调节下水道、泵站来流,有效的增加城市管网的调蓄能力
(4)结合道路改建、新建修建雨水渠箱。城市建设开发必然会填埋多条河道,减少了城市蓄水面积,这些填埋的河道现状已经作为开发建设用地,要再恢复原貌基本上已经不可能。因此,要增加蓄水面积,打通地块排水出路,只有依靠市政道路建设开挖排水渠箱,使得雨水的排放距离缩短。
4.2 利用低冲击开发增大城市雨水的渗透量
加强城市雨水的渗透可以有效地减少城市雨水径流量,大幅减少排入城市雨水管网的排水量,同时降低地表积水的几率,减轻了城市河道的排洪负担,一定程度上可相应地降低配套排水泵站地规模。
另一方面,城市雨水地渗透有利于地下水资源的补充,改善城市水环境。,充分利用和保护城市现有的洼地,增加雨水的天然渗透。在条件允许的情况下,积极采用各种渗透措施加强雨水渗透效果,如在停车场、广场、步行街、景点等采用地表透水铺满。
4.3利用低冲击开发调节城市河道的泄洪和调蓄双重作用
(1)积极开展河道疏浚工作。河道是汛期排水的关键,因此要加大内河及外河道的疏浚整治。对地段狭窄处进行拓宽,沿岸地区进行绿化,通过综合治理,有效地降低河道水位,提高排水速度,增加河道蓄水能力。
(2)在坝闸处设置翻水泵房。在内河道入外河道入口处建设翻水泵房,保准内河道不受外河道水位的威胁。当外河道水位高于内河道水位时,通过机排将内河水排入外河道。
(3)修建雨水调节池。在小范围内修建雨水调节池以暂时贮流雨水,抑制城市化导致河流中增大的径流量。
(4)修建治水绿地。利用河旁的洼地,在其周围修筑围堤,内部进行植树绿化,平时作为人们休闲的场所,汛期用来蓄水。
(5)修建多目的游水池。将临近河道的还的以提防的形式围起来,用溢水道与河道相通,平日作为休闲场所,汛期时可临时贮存一部分溢过来的河水以减轻河道的负担。
(6)完善小范围排水体系。在古城区改造河新区开发建设过程中整治沿途河道,做到每建成一块区域就形成一个完善的以内河道为中心的排水体系。
4.4低冲击开发模式在我国的推广案例
近年来,深圳将低冲击开发理念引入了重点市政规划中,如《深圳市雨洪利用系统布局规划》、《光明新区雨洪利用详细规划》、《深圳市居住小区雨水综合利用规划指引》。该市提出要结合城市景观及绿化带,因地制宜采取入渗、调蓄、收集回用等各种雨洪利用手段,使城市建设项目建成后的外排雨水设计流量不大于开发建设前,并控制和削减日益严重的面源污染。
深圳光明新区将低冲击开发模式引入即将开工建设的23条道路,总长度约17公里,其中包括1条城市主干道、7条次干道、15条支路。在市政成片路网中引入低冲击开发模式,不仅在深圳是第一例,从规模上讲,在全国也是首例。低冲击开发的道路的路面由透水材料构成,人行道由透水砖铺设而成,在行车道和人行道之间设置一个下凹式的绿化带。该绿化带不仅具有景观价值,还可短时储存雨水;在雨量过大的时候,多余的雨水将通过专门的排水管排放。
厦门市低冲击开发实践显示,采用植草砖铺设透水停车场仅为普通水泥铺设停车场造价的30%左右;且耐用性不会低于普通水泥铺设的停车场,经五年多频繁使用,除部分区域植被生长较差,其他情况良好,不影响正常使用。修建绿色屋顶需要额外的投入,其初期建设成本为110元/平方米、年维护成本为14元/平方米,但其可以提高建筑的蓄排水能力,改善建筑物的热工效能,还能减弱城市热岛效应
5、对我国城市雨水规划建设的一些建议
5.1.推广低冲击开发模式
  低冲击开发模式在国内还是一个新生事物,社会对其接受程度不高,需要政府出台相关政策法规推动其发展。强制要求建设工程引入低冲击开发模式,明确奖惩措施。
5.2.理顺管理体制,加强雨水管理职能
城市雨水资源利用属于水资源的开发与管理范畴,涉及到气象、地质、水利、城市建设等问题,具体实施时需与城市建设、市政管理、建筑设计、环境等许多部门进行合作。可借鉴德国经验,由水务部门统一管理与雨水有关的全部事项,制订雨水资源利用工程建设和运行的相应政策和规范,从城市雨水资源利用的职能部门管理和项目管理两个层面统一协调开展管理:
(1)制定雨水利用发展规划,从雨水项目监督、论证、方案审查、设计审批、施工监督等方面进行有效管理和监督。
(2)对雨水资源利用项目的方案评价、设计规定、施工及验收、运行维护等进行多方面管理,以市场经济模式运作,接受社会监督。
5.3.提高认识,编制城市竖向规划
我国城市正处于高速发展期,城市规模在不断地扩大,由此带来的一系列问题提已经在大城市开始显现出来,这些问题的发展已经由单一的问题发展成综合性问题,由工程性问题发展成为城市规划问题,由局部问题发展成为全国性的普遍问题。建议各个城市在开展城市总体规划的同时,应注重城市竖向规划的编制,通过竖向规划的编制,协调城市防洪、排涝、排水等一系列规划,减少专项规划的交叉矛盾,统一交叉矛盾的认识,使得专项真正能够为城市建设服务,为和谐社会服务。
总结:
低冲击开发模式不仅能明显降低开发区域的排水量和洪峰流量,还能有效缓解雨水径流污染、改善城市生态环境,是解决我国城市雨洪问题的最佳管理模式和技术措施之一。对于建设可持续发展的生态城市和排水观念具有重大的意义。
参考文献
[1]刘树坤.21世纪的中国水问题[A].全国城市水利学术讨论论文集[C],1998.
[2]陈 平 魏建平. 《由暴雨成灾探讨我国城市雨水系统管理的缺位》2009年
[3]姜立辉  程小文. 《低冲击开发模式解决城市雨洪》 中国水灾 2010
[4]黄忠 ,吴乃庚等.《粤东持续性暴雨的成因分析》2007年6月
[5]王萍 ,郑悦华.《城市化进程对中国大城市降雨特征影响研究》2000年



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