張若瓊
(山西水利職業(yè)技術學院,山西 運城 044004)
城市雨水資源化是水資源綜合利用的一種方式,同時也是探索缺水城市新水源的有效途徑。運城市是一個嚴重缺水的城市,地表徑流極少,長期以來,主要靠開采地下水和提取黃河水來解決生產、生活用水不足問題。由于地下水超采,已形成巨大的地下水漏斗區(qū),城市中心水位與邊界水位相差約110m,漏斗局部水位已明顯低于鹽池、硝池水位,倒灌問題客觀存在,倒灌現(xiàn)象損失了大量的礦產資源和水資源,引起區(qū)內承壓水的咸化。然而,一方面,由于運城市區(qū)固有的地理特點,導致城市雨水排泄不暢,大量抽排又導致渠水漫溢、淹沒農田,造成了巨大的經濟損失。另一方面,因缺乏對城市雨水收集及綜合利用系統(tǒng)的研究,缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃設計和工程設施,沒有形成城市集雨的理念和做法,天然降雨這個潛力巨大的水資源未能得到很好利用,使雨季徑流白白流失,而在旱季又嚴重缺水,使運城市不僅面臨著防洪排澇的艱巨任務,同時又必須解決水資源短缺的問題。
據運城市水文資料顯示,運城市年平均降雨量約為530mm,降雨量集中在5—10月,達460mm,占年降雨量的87%。運城市區(qū)流域面積約20.8km2,每年有上千萬立方米的雨水白白流走。城市的廣場、道路、工廠、學校、生活區(qū)等多數(shù)地面已經硬化,是很好的集雨場。如果在雨季將這些雨水收集起來,完全可以作為城市非飲用水源或回灌地下水。
國內外對城市雨水利用已有許多成熟的技術可供參考。運城市部分地區(qū)長期以來屬極度缺水區(qū),在農村采用集雨工程來解決人畜吃水問題,從雨水的收集、過濾到管理、使用都有成功的經驗,并取得了可觀的經濟效益。為此,可以把這些經驗借鑒到城市當中,加之城市雨水是城市區(qū)域內自產水源,城市雨水的集流相對于大規(guī)模修建水庫引水、調水而言投資要少,且無地區(qū)和部門之爭,因此在雨水利用技術層面上具備條件。
運城市城市化進程的目標定位是建設黃河金三角地區(qū)現(xiàn)代化園林式工貿旅游中心城市。高水平搞好基礎設施建設是實現(xiàn)這一目標的必要條件。在城市供水、排水管網改造及城市綠化工程實施過程中,通過合理規(guī)劃,在增加少量投資的基礎上,避免重復建設,加大雨水的就地儲留量和入滲量,可以實現(xiàn)雨水的資源化利用。
在過去的城市建設規(guī)劃中,運城市主要強調雨水的排放通暢,綠地一般高于路面,并且邊坎很低或無邊坎,這不僅不能接納路面雨水,而且使得其中降落的雨水向外流失。為增加雨水入滲,在新城區(qū)建設上,可將綠地或花園做成起伏的地形或采用人工濕地等方法,增加雨水滯留量。在舊城道路改造中,可將綠化帶、隔離帶內的地面低于路面10cm以上,邊坎塊石間下端接近路面處的縫隙留出,在雨季多存雨水,減少綠化用水量。這樣在不增加投資的基礎上,就能實現(xiàn)雨水的資源化利用。另外,在城區(qū)內,可將某些不透水的地面換成透水地面,如在人行道上鋪設透水方磚或草皮磚,加大雨水入滲量。
雨水就地入滲后依靠土壤、植物、微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)來凈化,可避免人工處理雨水帶來的能源、資源消耗,降低城市發(fā)展對自然系統(tǒng)的破壞,保持城市的自然生態(tài)性。
在居民小區(qū)及公共建設中,可以通過增加部分投資來集蓄雨水。例如,利用建筑屋頂、庭院等不透水面收集雨水,修建雨水蓄納設施,匯集儲存雨水作為城市非飲用水的直接水源,可用于沖廁、洗車、消防、澆綠地、洗衣服等。在規(guī)劃建設蓄水設施時,應盡量考慮將其建在容易集水,且水質相對較好的地方,并盡可能建在地下。在集流與取用過程中均應根據雨水資源利用的要求對雨水進行過濾或凈化。對來自屋頂?shù)鹊膹搅?,要安裝分散式過濾器于房屋每一個漏雨管的下端,過濾處理后可直接用于沖洗廁所、灌溉綠地或構造水景觀等;對較清潔庭院、道路的徑流,采用集中式過濾器,將來自不同面積上的徑流匯集起來進行集中過濾,然后存入蓄水池內,這樣既可減輕污水處理的壓力,又可減少大量自來水的供應。
由于過量開采地下水,運城市沉降漏斗范圍不斷擴大,不少地區(qū)甚至出現(xiàn)了嚴重的地面沉降和斷裂帶。人工回灌雨水作為補充地下水源最快、效率最高的方法之一,將城區(qū)雨水通過一定的滲漏過濾裝置回灌地下水,可涵養(yǎng)地下水源,使地下水位上升,起到阻止、緩解地面沉降和逐漸恢復地裂縫的作用。
雨水回灌技術是依據地表水與地下水相互轉化的自然規(guī)律,借助一定的工程措施,有計劃地把地表水引滲于地下蓄水層中轉化為地下水,人為調節(jié)地表水與地下水的時空分布。人工回灌不僅是增補地下水資源和調控地下水位的技術措施,同時也是實現(xiàn)水資源聯(lián)合開發(fā)利用與管理的重要技術手段。
雨水回灌的方式主要有兩種:一種是在透水性較好的土層上修建溝、渠、塘等蓄水建筑物,利用水的自重進行回灌。當?shù)孛嫱恋鼐o缺時,可利用地下滲透池,池底鋪設鵝卵石等透水性材料,通過碎石空隙、穿孔管、滲透渠等入滲;還可改造現(xiàn)有非透水性排水管溝為透水性排水管溝,溝內鋪設帶孔的透水管,周圍填裝直徑8~32mm的礫石。將收集到的屋頂或庭院等不透水地面所產生的雨水用管道輸送到入滲溝內的透水管,溝內充填的礫石和管道有一定的蓄水空間,可存儲一部分雨水,并使雨水通過周圍的土壤下滲,實現(xiàn)雨水自然回灌。
另一種是井灌。在城區(qū)合理布設滲井、回灌井,將屋頂路面雨水盡量導入滲井,減少排入下水道的水量,雨水通過井壁、井底向四周滲透;也可通過回灌井采用壓力回灌、真空回灌等技術實現(xiàn)雨水回灌。對利用回灌井直接回灌地下儲水層的方式,要充分注意回灌水的水質,以免地下水因回灌而遭受污染?;毓嗟乃|經過過濾和處理后,在生物和化學特性方面應優(yōu)于現(xiàn)有的地下水質,混合后的地下水質應接近飲用水標準。
城市雨水利用初期投資較大,回收期較長,市政府財政資助有限,給雨水利用的推動和發(fā)展帶來一定難度。因此城市雨水利用技術初期的鼓勵政策和資助及相關的法規(guī)和技術規(guī)范尤為重要。目前,在規(guī)劃建設上缺乏相關的法律法規(guī)、配套政策,群眾參與積極性不高,需要通過各種方式進行教育,提高人們對雨水利用的認識,引導人們自覺參與到這項工作當中。
為實現(xiàn)運城市城市水資源的可持續(xù)利用和改善城市水環(huán)境,首先要完善相關政策法規(guī),注重落實。雖然建設部和部分城市已頒布了雨水利用的相關法規(guī),為城市雨水利用提供了保障,但隨著雨水利用的進一步發(fā)展,新的問題還會不斷出現(xiàn),這就需要我們不斷加以完善,并落到實處。其次要充分利用經濟杠桿的作用。通過建立雨水排污費制度,收取環(huán)境資源費等經濟手段和措施,提倡“誰投資、誰受益”的原則,促進城市雨水利用的開展和實施。另外,城市雨水利用涉及水利、城建、地質等諸多部門,市政府應通過綜合協(xié)調、加強管理來促進城市雨水充分、有效利用。
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