海绵城市是指城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。海绵城市建设遵循生态优先等原则,将自然途径与人工措施相结合,在确保城市排水防涝安全的前提下,最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化,促进雨水资源的利用和生态环境保护。在海绵城市建设过程中,应统筹自然降水、地表水和地下水的系统性,协调给水、排水等水循环利用各环节,并考虑其复杂性和长期性。

 

一、雨水收集处理

随着水资源供需矛盾的日益突出,越来越多的国家认识到雨水资源的价值,并采取了诸多有效措施,因地制宜地进行雨水综合利用。雨水利用就是直接对天然降水进行收集、储存并加以利用。成熟的雨水利用技术从屋面雨水的收集、截污、储存、过滤、渗透、提升、回用到控制都有一系列的定型产品和组装式成套设备。对于雨水的回收利用工程可分为三个部分:雨水的收集、雨水的处理和雨水的供应。

1、雨水的收集

雨水的收集利用,广义的范围内,包括了大型水库的建设,河川径流的取用等。雨水收集的方式有许多种型式,例如屋顶集水、地面径流集水、截水网等。其收集效率会随着收集面材质、气象条件(日照、温湿度等)以及降雨时间的长短等因素而有所差异。

建筑工程中的雨水收集有三种方式:如果建筑物屋顶硬化,雨水应该集中引入绿地、透水路面,或引入储水设施蓄存;如果是地面硬化的庭院、广场、人行道等,应该首先选用透水材料铺装或建设汇流设施,将雨水引入透水区域或储水设施中;如果地面是城市主干道等基础设施,应该结合沿线绿化灌溉建设雨水利用设施。此外,居民小区也将安装简单的雨水收集和利用设施,雨水通过这些设施收集到一起,经过简单的过滤处理,就可以用来建设观赏水景、浇灌小区内绿地、冲刷路面,或供小区居民洗车和冲洗马桶,这样不但节约了大量自来水,还可以为居民节省大量水费。

2、雨水的处理

雨水收集后的处理过程,与一般的水处理过程相似,唯一不同的是雨水的水质明显的比一般回收水的水质好。依据试验研究显示,雨水除了pH值较低(平均约在5.6左右)以外,初期降雨所带入的面源污染物或泥沙,是最大的问题所在。一般的污染物(如树叶等)可经由筛网筛除,泥沙则可经由沉淀及过滤的处理过程加以去除。这些设备的组合与处理容量需在经济与集水区条件考量下来调整其大小。

处理方法与装置则主要取决于:

①集水方式;

②雨水取用目的与处理水质的目标;

③收集面积与雨水流量;

④建设计划与相关的条件;

⑤经济能力与管理维护条件。

屋面雨水收集利用系统流程如下:

雨水的处理设备包括有筛网槽以及两个沉淀槽。沉淀槽下方则设有清洗排泥管,用来方便槽底淤泥的清洗排除,维持沉淀槽的循环使用。

3、雨水的供应

一般模式是将屋顶雨水通过雨漏管收集,通过分散或集中过滤除去径流中颗粒物质,然后将水引入蓄水池贮蓄,再通过水泵输送至用水单元。在未经过妥善处理前(如消毒等),一般建议将雨水用于替代不与人体接触的用水(如卫生用水、浇灌花木等)为主。也可将所收集下来的雨水,经处理与储存的过程后,用水泵将雨水提升至顶楼的水塔,供厕所的冲洗使用。在单户家庭雨水利用系统中,雨水不仅用于冲洗厕所,还用于洗涤衣物。

城市雨水利用还有很多成熟的案例,如伦敦世纪圆顶的雨水收集利用系统,英国2000年在伦敦修建了世纪圆顶示范工程。英国世纪圆顶示范工程的面积10万m2,相当于12个足球场大小。设计者将从圆顶盖上收集雨水在芦苇床中进行处理,处理过程包括两个芦苇床(每个的表面积为250 m2)和一个塘(其容积为300 m3),将雨水利用与生态有机地结合起来,体现了人与自然的和谐。

 

二、城市雨水利用

1、雨水直接利用

雨水直接利用是指将雨水收集后直接回用,应优先考虑用于小区杂用水、环境景观用水和冷却循环用水等。由于我国大多数地区降雨量全年分布不均,故直接利用往往不能作为唯一水源满足要求,一般需与其它水源一起互为备用。

2、雨水间接利用

雨水间接利用是指将雨水简单处理后下渗或回灌地下,补充地下水。在降雨量少而且不均匀的一些地区,如果雨水直接利用的经济效益不高,可以考虑选择雨水间接利用方案。

3、雨水综合利用

雨水综合利用是指根据具体条件,将雨水直接利用和间接利用结合,在技术经济分析基础上最大限度地利用雨水。

(1)屋面雨水集蓄利用,利用屋顶做集雨面用于家庭、公共和工业等方面的非饮用水,如浇灌、冲厕、洗衣、冷却循环等中水系统。

(2)屋顶绿化雨水利用,屋顶绿化是一种削减径流量、减轻污染和城市热岛效应、调节建筑温度和美化城市。

(3)园区雨水集蓄利用,绿地入渗,维护绿地面积,同时回步地下水。

(4)雨水回灌地下水,在一些地址条件较好的地方,进行雨洪回灌,人工补给地下水。

 

相关标准和规范:

《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建》

《海绵城市建设先进适用技术与产品名录》

《建筑与小区雨水利用工程技术规范》(GB50400-2006)

《城市污水再生利用——城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)

《室外排水设计规范》GB 50014-2006(2014年版) 

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