汪 晶 ,王 菊 ,韋 誠(chéng) ,化 卓 ,徐亞?wèn)| ,殷 鵬
(1.江蘇省水資源服務(wù)中心,210029,南京;2.江蘇省河道管理局,210029,南京)
隨著江蘇省城市化的快速推進(jìn)以及城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大,改變了原有下墊面條件,不透水面積比重越來(lái)越大,城市降雨徑流系數(shù)明顯增大,部分城市內(nèi)澇頻發(fā);另一方面,城市面源污染已成為城市水環(huán)境污染的重要來(lái)源。盡管江蘇水資源稟賦良好,但仍存在地區(qū)差異,淮北地區(qū)水資源仍相對(duì)緊缺,需依賴過(guò)境水和大規(guī)模跨流域調(diào)水,而目前對(duì)雨水等非傳統(tǒng)水資源利用重視仍然不夠,開(kāi)發(fā)利用率較低。研究新形勢(shì)下江蘇雨水利用途徑與模式,是開(kāi)源節(jié)流、改善城市生態(tài)環(huán)境、減輕內(nèi)澇災(zāi)害的有效途徑,是保障防洪除澇安全、改變城市水資源循環(huán)、提升城市發(fā)展水平、實(shí)現(xiàn)人水和諧的客觀需要。
江蘇城市雨水資源豐富,年降雨量在750~1 150 mm之間,呈自南向北、西北方向逐漸遞減特征,其中汛期(6—9月)降雨占全年50%以上;以2011年(平水年)降雨為例,江蘇各城市全年有30%~44%的天數(shù)下雨,其中以中、小雨為主,約占全年降雨天數(shù)的85%以上;江蘇降雨年際變化小,模比系數(shù)0.94~1.10,具有較好的雨水利用條件。
近幾年,江蘇各地陸續(xù)出臺(tái)了一些有關(guān)雨水利用的政策或規(guī)范。南京市2014年出臺(tái) 《雨水綜合利用技術(shù)導(dǎo)則》,為加強(qiáng)城市雨水利用提供技術(shù)支撐;《蘇州市排水管理?xiàng)l例》2015年施行,強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)雨水利用。截至目前,蘇州、南京等多個(gè)城市已編制完成雨水綜合利用規(guī)劃。
目前江蘇省雨水利用工程措施以直接收集利用為主,主要用于城市雜用水與環(huán)境用水。例如,南京聚福園小區(qū)利用位于地下的雨水處理收集池和景觀水池儲(chǔ)存雨水約910m3,經(jīng)處理后用于景觀水補(bǔ)水、綠化、澆灑道路等,每年可節(jié)約自來(lái)水費(fèi)約15.5萬(wàn)元;蘇州市公共文化中心、工業(yè)園區(qū)中新生態(tài)科技城等通過(guò)屋頂、地面收集雨水用于灌溉綠化、沖刷廁所和清洗道路;徐州市在淮海戰(zhàn)役烈士紀(jì)念塔管理局、古彭大廈、西苑中學(xué)、機(jī)場(chǎng)小區(qū)等地安裝或修建雨水儲(chǔ)水池、小水窖、儲(chǔ)水桶等設(shè)施,每年雨水利用量達(dá)百萬(wàn)方。
雖然不少城市開(kāi)展了雨水利用的探索,也出臺(tái)了一些政策措施,但全省總體仍處于起步階段,基于低影響開(kāi)發(fā)理念的雨水利用措施不足,城市雨水利用水平亟待提高。
經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使得江蘇蘇南出現(xiàn)水質(zhì)型缺水,蘇北水量型缺水與水質(zhì)型缺水并存,優(yōu)質(zhì)水資源的缺乏和水污染問(wèn)題日漸成為制約城市發(fā)展的瓶頸。因此,江蘇的雨水利用目標(biāo)除了要緩解城市內(nèi)澇外,還需特別突出“減排”,即減少雨量的排放和雨水中污染物質(zhì)的排放。
結(jié)合發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題,確定江蘇城市雨水利用的總體目標(biāo)是:樹(shù)立尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然的生態(tài)文明理念,將海綿城市與低影響開(kāi)發(fā)理念貫徹到城市建設(shè)中,系統(tǒng)考慮從源頭到末端的雨水利用與管理,實(shí)現(xiàn)有利于減少雨水徑流污染、有利于雨水資源化利用、有利于降低產(chǎn)流系數(shù),減輕城市雨澇災(zāi)害。
由于水資源、水文地質(zhì)等條件差異,不同城市雨水利用的側(cè)重點(diǎn)應(yīng)有所不同。①對(duì)于水資源相對(duì)缺乏的蘇北城市,雨水利用的目標(biāo)主要側(cè)重于收集利用,削減徑流總量,可將雨水作為非常規(guī)水源納入水資源統(tǒng)一調(diào)配體系,通過(guò)供需平衡確定雨水收集利用量,在整個(gè)城市范圍內(nèi)全面推廣雨水收集利用設(shè)施建設(shè);②對(duì)于水資源相對(duì)豐沛的蘇南城市,雨水利用的目標(biāo)主要側(cè)重于徑流污染及徑流峰值控制,減少?gòu)搅骺偭考皬搅魑廴九欧?,從而改善城市水環(huán)境,減輕城市雨澇災(zāi)害。
(1)徑流污染控制
由于徑流污染物變化的隨機(jī)性和復(fù)雜性,目前單純的雨污分流排水機(jī)制并沒(méi)有對(duì)初期雨水進(jìn)行截留處理,徑流污染的控制仍依賴于源頭控制階段,主要途徑仍然是雨水下滲、雨水收集利用等削減徑流總量的方式。源頭控制徑流污染方法較多,按處理方式及規(guī)??煞譃榧刑幚砗头稚⑻幚韮深?,其中集中處理以調(diào)蓄處理及生態(tài)凈化為主,分散處理以小型的初雨收集系統(tǒng)進(jìn)行就地收集就地處理。建議采用小型、分散的截留處理系統(tǒng),如屋面雨水截留技術(shù)、地面雨水截留技術(shù)等。
(2)雨水收集利用
一般雨水收集的集雨面包括屋面、地面和水面三類,屋面雨水因易于收集,且水質(zhì)相對(duì)較好,應(yīng)優(yōu)先選擇,不宜收集道路等污染較嚴(yán)重的下墊面上的雨水。因此,雨水收集利用的主要實(shí)現(xiàn)途徑是建筑和居民小區(qū)的雨水集蓄利用系統(tǒng),對(duì)江蘇而言,收集的雨水經(jīng)處理達(dá)到相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后應(yīng)優(yōu)先用于生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水;其次是公共場(chǎng)所、家庭的非飲用水,如綠化、室外保潔等,可考慮將處理后的雨水進(jìn)一步用于消防系統(tǒng)和公共衛(wèi)生間衛(wèi)生設(shè)備的用水,將雨水利用最大化。
(3)徑流總量及徑流峰值控制
徑流總量控制主要途徑包括雨水收集利用和下滲減排,兩者的比例需依據(jù)各地實(shí)際情況,通過(guò)合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)確定。徑流峰值流量控制途徑除了雨水收集利用和生態(tài)利用外,主要依靠調(diào)節(jié)排放。結(jié)合江蘇實(shí)際,在土地資源有限的條件下,可充分利用天然洼地、坑塘、河流、溝渠塘壩等現(xiàn)有水面作為調(diào)蓄池,重要區(qū)域或易澇區(qū)域可視情況建設(shè)地下調(diào)蓄池;新建區(qū)域應(yīng)結(jié)合城市雨水系統(tǒng)、自然和人工水體合理規(guī)劃雨水集蓄池的空間布局,適當(dāng)開(kāi)挖人工湖或建設(shè)人工濕地來(lái)增強(qiáng)雨水調(diào)蓄能力。
城市下墊面一般由建筑物屋頂、各種道路、綠地以及水面等組成。不同類型下墊面因功能定位、用水特點(diǎn)等存在差異,雨水利用模式也有所不同,見(jiàn)圖 1。
(1)屋頂
①老舊建筑和小區(qū)可通過(guò)雨落管單獨(dú)收集進(jìn)入雨水樽,或在雨水管處放置雨水桶收集,雨水經(jīng)初雨棄除或簡(jiǎn)單處理后用于道路沖灑、綠地澆灌、洗車等。若建筑物周邊有一定規(guī)模的綠地或透水路面,可以將雨水管直接接入綠地或透水路面內(nèi),通過(guò)綠地或透水路面滯蓄入滲地下。
②新建建筑和小區(qū)可將雨水管接入室外排水管道,與其他下墊面雨水統(tǒng)一收集,經(jīng)處理回用后可與小區(qū)建設(shè)同步實(shí)施。
③新建、改建的公共建筑可進(jìn)行屋頂綠化。
④對(duì)于沒(méi)有足夠空間建設(shè)調(diào)蓄池的地區(qū),可利用屋頂建設(shè)調(diào)蓄池,對(duì)徑流進(jìn)行臨時(shí)滯留或暫時(shí)儲(chǔ)存,延遲雨水徑流到達(dá)下游管道時(shí)間。
(2)道路
①人行道、非機(jī)動(dòng)車道、機(jī)動(dòng)車道均進(jìn)行透水鋪裝,增加入滲,一般機(jī)動(dòng)車道鋪設(shè)透水瀝青或透水混凝土,人行道鋪設(shè)透水磚。
②道路旁如有綠地,可將道路坡向一側(cè)或兩側(cè)的綠地,如現(xiàn)有的綠地設(shè)置是高位的,可改造為低位的綠地,雨水口可設(shè)置在綠地內(nèi)。
圖1 不同下墊面雨水利用模式
③道路中間或兩邊配有景觀綠化帶、隔離帶,且路幅較寬的可建設(shè)雨水花園。
④道路有綠化隔離帶且綠地不高于路面的,可將高出行車道邊緣的兩側(cè)路緣石設(shè)置缺口或低于路面。
(3)綠地
①公園綠地一般面積較大,可在道路兩側(cè)、廣場(chǎng)四周地勢(shì)較為平緩處將綠地設(shè)置為下凹式;若綠地土質(zhì)密實(shí)、滲透能力有限,則在綠地內(nèi)部增設(shè)集雨口,蓄集后加以利用。公共建筑一般綠地面積小,且較分散,可視情況建設(shè)下凹式綠地,雨水排入綠地滯蓄和入滲后,超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的再經(jīng)綠地雨水口排入市政雨水管道。
②對(duì)于面積不是很大的道路兩邊的綠地,可建設(shè)植草溝作為景觀性地表溝渠排水系統(tǒng)。
③對(duì)于有景觀湖體或大型蓄水池的公園綠地,可將屋頂、廣場(chǎng)和綠地雨水一起收集,利用雨水管道系統(tǒng)排入景觀水體,作為生態(tài)補(bǔ)水。
④在保證綠化覆蓋率的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步優(yōu)化城市綠地布局,提升城市綠地的生態(tài)環(huán)境效益和雨水的積蓄能力。
(4)水系
①在保證防洪安全條件下,將城市河道硬質(zhì)護(hù)坡改為生態(tài)護(hù)坡,截留雨水,提升河道自凈能力。
②定期開(kāi)展河道清淤和疏浚,對(duì)河道地段狹窄處進(jìn)行拓寬,增大調(diào)蓄空間。河道旁如有洼地或砂石坑,可在其周圍修筑圍堤,內(nèi)部進(jìn)行植物綠化,汛期用來(lái)蓄水,或河道與周邊砂石坑連通,利用周邊砂石坑引蓄增滲。
③打通斷頭浜,將相鄰水系連通,提高河道調(diào)蓄和排泄能力。
④結(jié)合地形地勢(shì)在豎向規(guī)劃時(shí)使四周岸坡朝向水體,降雨時(shí)使雨水徑流自行匯入水體。
如將城市劃分為已建成區(qū)和待建新區(qū),已建成區(qū)一般按照傳統(tǒng)雨水利用與管理理念建設(shè),單純依靠泵站及管道這類灰色雨水設(shè)施,排水方式單一,存在合流制溢流和內(nèi)澇頻發(fā)問(wèn)題,雨水利用模式主要是通過(guò)改造的方式擴(kuò)展其飽和的排水系統(tǒng)容量,并加強(qiáng)后續(xù)的管理維護(hù),達(dá)到減少?gòu)搅鳌⑾鳒p徑流峰值,緩解內(nèi)澇,降低徑流污染的目的。
待建新區(qū)要樹(shù)立可持續(xù)發(fā)展的觀念,按照低影響開(kāi)發(fā)及現(xiàn)代雨水管理理念,從提高城市綜合競(jìng)爭(zhēng)力、建設(shè)現(xiàn)代化生態(tài)城市的角度全方位考慮城市排水系統(tǒng)及雨水資源化利用,雨水利用模式是堅(jiān)持規(guī)劃引領(lǐng),先規(guī)劃后建設(shè),通過(guò)加大區(qū)域綠化,整治區(qū)域河道,保護(hù)和改善現(xiàn)有水體,修建各種儲(chǔ)水和滲透設(shè)施,以增加城市的容蓄和入滲能力,減少排入排水管網(wǎng)和城市內(nèi)河的水量。
(1)已建成區(qū)
①改造
遵循改造后的綜合徑流系數(shù)不超過(guò)改造前、不增加既有排水防澇設(shè)施額外負(fù)擔(dān)的原則。
a.在下水道管網(wǎng)老化、排水管徑小的道路或建筑區(qū),原有河道、蓄水溝或排水溝因開(kāi)發(fā)建設(shè)被填埋的地區(qū),地勢(shì)低洼、周邊降水匯聚而無(wú)法及時(shí)外排地區(qū)因地制宜建設(shè)調(diào)蓄池。
b.對(duì)淤堵河道進(jìn)行清淤和疏通,對(duì)地段狹窄處進(jìn)行拓寬,沿岸地區(qū)進(jìn)行綠化,加大調(diào)蓄空間;主要景觀湖泊設(shè)置排水口,并在湖泊周邊推行淺草溝的排水方式,作為排水進(jìn)入湖泊前的前置庫(kù)工程,調(diào)蓄的同時(shí)保護(hù)湖泊水質(zhì)安全。
c.可采用簡(jiǎn)便易行、方便使用的雨水樽,或直接用雨水桶收集建筑和小區(qū)的屋頂雨水,或?qū)⒂晁苤苯咏尤胄^(qū)或公共建筑內(nèi)的花壇或綠地。
d.可結(jié)合道路改造,在路緣石設(shè)置缺口使雨水進(jìn)入綠化帶,在機(jī)動(dòng)車道鋪設(shè)透水瀝青,人行道鋪設(shè)透水磚,同時(shí)合理設(shè)置雨水口。
e.利用廣場(chǎng)正常的翻修和改擴(kuò)建,將硬質(zhì)路面改造成透水路面,如有停車場(chǎng)、公眾娛樂(lè)休閑場(chǎng)地,鋪裝透水磚或嵌草磚;如有綠地,盡量改造成下凹式以增強(qiáng)入滲,道路可坡向綠地。
f.對(duì)有條件的綠地進(jìn)行下凹式改造,非下凹式綠地周圍的道路、廣場(chǎng)等硬化地面,在其低洼處、變坡點(diǎn)設(shè)置普通或環(huán)保型集雨口,將雨水徑流通過(guò)管道系統(tǒng)輸運(yùn)后收集利用。
②管理
a.按照優(yōu)水優(yōu)用、分質(zhì)供水原則,對(duì)具備公共綠化、道路沖洗使用再生水、河水和雨水的基礎(chǔ)條件的地區(qū),通過(guò)工程、管理等綜合措施,逐步禁止公共綠化、道路沖洗取用自來(lái)水,強(qiáng)制將再生水、河水、雨水作為替代水源。
b.建立有效的雨水警報(bào)和反應(yīng)策略系統(tǒng),及時(shí)掌握實(shí)時(shí)雨水情信息;當(dāng)城區(qū)主要河湖水位均接近警戒水位時(shí),應(yīng)根據(jù)預(yù)警信號(hào),綜合調(diào)度水利工程向外排水,預(yù)降水位,增大河道蓄水空間。
c.做好排水管道的疏通養(yǎng)護(hù)工作,加強(qiáng)管理,保證其正常運(yùn)行,廣泛使用新技術(shù)、新工藝,讓養(yǎng)護(hù)手段逐漸向機(jī)械化過(guò)渡,降低養(yǎng)護(hù)成本,提高養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。
(2)待建新區(qū)
①規(guī)劃
遵循最大限度降低對(duì)原有水系統(tǒng)、水環(huán)境、水生態(tài)影響的原則,地區(qū)綜合徑流系數(shù)一般不超過(guò)0.5。
a.控制土地開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度,合理確定城市空間增長(zhǎng)邊界和城市規(guī)模,提倡節(jié)約型開(kāi)發(fā)模式,保障城市生態(tài)空間。
b.控制開(kāi)發(fā)區(qū)域水面率在8%~10%,不得低于8%;綠地率在35%~40%。
c.可參考北京等發(fā)達(dá)地區(qū),將新建區(qū)的雨水排放標(biāo)準(zhǔn)提高到3年一遇,經(jīng)濟(jì)條件略差的地區(qū),可調(diào)整到2年一遇。
d.規(guī)劃建設(shè)用地面積2萬(wàn) m3以上新建建筑物,必須配套建設(shè)雨水收集利用系統(tǒng);逐步禁止公共綠化、道路沖洗使用自來(lái)水。
e.積極采取各種滲透措施加強(qiáng)雨水滲透效果,硬化地面中,透水地面比例不小于40%。
②建設(shè)
a.在開(kāi)發(fā)建設(shè)過(guò)程中整治沿途河道水系,每建成一塊區(qū)域就形成一個(gè)完善的以內(nèi)部河道為中心的排水體系。盡量保護(hù)現(xiàn)有湖泊、池塘等天然水體;可開(kāi)挖較大面積水體,增加水環(huán)境景觀的同時(shí),滿足城市排水和大量蓄積雨水;可利用公共設(shè)施如公園、校園、體育場(chǎng)、停車場(chǎng)等建地表或者地下雨水貯流設(shè)施,甚至可在道路下方修建大型地下貯流池。
b.利用河道旁的洼地,在其周圍修筑圍堤,內(nèi)部進(jìn)行植物綠化,平時(shí)作為人們休閑的場(chǎng)所,汛期用來(lái)蓄水。
c.新建綠地有條件的均采用下凹式,綠地中應(yīng)有30%為滯留雨水的下凹式。
d.園林廣場(chǎng)、道路、停車場(chǎng)等硬化地面進(jìn)行透水鋪裝,可在停車場(chǎng)地面下鋪設(shè)級(jí)配石料的過(guò)濾盲溝或多孔混凝土過(guò)濾板對(duì)雨水進(jìn)行簡(jiǎn)單過(guò)濾后收集回用于廣場(chǎng)水景和日常澆灑。
e.新建市政道路隔離帶或綠化帶有條件的均建設(shè)雨水花園。
f.新建建筑和小區(qū)同步建設(shè)雨水利用工程,可優(yōu)先采用天然洼地、池塘、景觀水體等進(jìn)行雨水收集,無(wú)天然條件下,采用人工調(diào)蓄設(shè)施或者雨水收集回用設(shè)施補(bǔ)充。
[1]潘安君,張書(shū)函,陳建剛,等.城市雨水綜合利用技術(shù)研究與應(yīng)用[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2010.
[2]湯萌萌.基于低影響開(kāi)發(fā)理念的綠地系統(tǒng)規(guī)劃方法與應(yīng)用研究[D].北京:清華大學(xué),2012.