（湖北省宜都市第一中學(xué)高二（3）班湖北宜都443300）

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針對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外大中城市頻頻發(fā)生地陷的情況，本文提出一個(gè)理論設(shè)想，試圖通過(guò)在城市建設(shè)中利用"地表滲透"原理，充分利用地表"滲透"到地下以補(bǔ)充地下水，以解決造成地陷的原因之一--地下水枯竭。本設(shè)想從造成城市地陷的原因分析，提出了在城市建設(shè)中使用一種新型材料來(lái)實(shí)現(xiàn)地表水滲透的效果，并考慮到對(duì)降雨、生活中產(chǎn)生的半清潔水的合理利用以及根據(jù)地表水水量大小來(lái)實(shí)現(xiàn)排水、滲水的綜合設(shè)計(jì)。

研究設(shè)想反滲地下水

1 研究目的

本文試從城市建設(shè)中利用反滲原理，將因降雨、廢水排放等地表水充分“滲透”到地下，以實(shí)現(xiàn)地下水的補(bǔ)充，從而解決城市因地下水枯竭而產(chǎn)生的地陷等問(wèn)題。

2 研究過(guò)程

2.1 城市地下水補(bǔ)充的水源分析

所謂地下水是指地表下巖石土壤中所含的水分，它雖然是流動(dòng)的，甚至在某一區(qū)域內(nèi)可能顯得微不足道。但是一旦地下水六流失或者超負(fù)荷使用造成枯竭，必然導(dǎo)致巖石土壤結(jié)構(gòu)變化造成地表坍塌。

地下水的補(bǔ)充主要有兩個(gè)來(lái)源：一是降雨通過(guò)地表滲入，二是城市生活用水經(jīng)過(guò)處理后滲入。無(wú)論哪種形式的地下水補(bǔ)充，都需要一個(gè)重要的途徑和條件：地表滲水性能。對(duì)于城市來(lái)說(shuō)，80%以上的地面硬化是造成地表滲水性能降低甚至喪失的“罪魁禍?zhǔn)住?。城市街道和地面被水泥、瀝青覆蓋，地表水無(wú)法通過(guò)土壤滲透到地下，多余的水經(jīng)過(guò)排水溝、排水管道直接排放到河流、郊區(qū)，城市地下水無(wú)法得到及時(shí)補(bǔ)充，地下水位不斷下降，因此頻頻造成城市地表塌陷。要解決城市地下水的補(bǔ)充，首先要解決的就是城市地表的滲水性能問(wèn)題！

2.2 城市地下水補(bǔ)充的理論假設(shè)

結(jié)合地下水補(bǔ)充的主要渠道，要解決城市地下水的補(bǔ)充問(wèn)題，我們可以提出如下假設(shè)：

一是在城市地表上設(shè)計(jì)一種裝置，遇到降雨時(shí)可以讓地表水迅速通過(guò)某種途徑滲入地下，既解決地下水的補(bǔ)充問(wèn)題，又可以在一定程度上緩解城市內(nèi)澇難題。二是在城市人群集中的地方，利用某種裝置將城市居民生活用水、工業(yè)用水經(jīng)過(guò)一定的凈化后，通過(guò)地表滲入地下，既解決城市污水的排放，又實(shí)現(xiàn)地下水的補(bǔ)充。這個(gè)假設(shè)如果成立，城市內(nèi)澇、污水排放和低下水補(bǔ)充可以實(shí)現(xiàn)“一箭三雕”的效果，其關(guān)鍵仍然是如何提高城市地表的滲水性能。

2.3 城市地下水補(bǔ)充的可行性研究

要實(shí)現(xiàn)城市地下水的補(bǔ)充，瓶頸是解決城市地表的滲水性能差的難題。為此，我們可不可以采用一種新型材料，或者設(shè)計(jì)一種新的地面硬化方法，既能達(dá)到城市地面硬化、美化的效果，又能提高城市地表的滲水性能呢？我認(rèn)為是可行的。

3 研究結(jié)論

眾所周知，城市和鄉(xiāng)村地面最大的區(qū)別是硬化率。目前全球城市地面硬化最常用的材料是水泥或者瀝青。這兩種材料因其硬度高，可以滿足機(jī)動(dòng)車(chē)通行，同時(shí)可以達(dá)到減少灰塵、美化環(huán)境的效果。但其缺點(diǎn)是滲水性能差，地表水幾乎被其完全隔絕于地表之上。曾經(jīng)有人設(shè)計(jì)出一種新型滲水性能強(qiáng)的建筑材料，但廣泛運(yùn)用于城市街道和道路建設(shè)中又存在硬度不夠，無(wú)法滿足機(jī)動(dòng)車(chē)輛通行，造價(jià)高難以推廣等弱點(diǎn)。為此，我想到常常被運(yùn)用于城市小區(qū)綠地鋪設(shè)的“草坪磚”，既能在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)“硬化”，又能利用其“孔洞”讓小草生長(zhǎng)。我們能不能利用“草坪磚”的這種原理，經(jīng)過(guò)改良，在城市街道和道路鋪設(shè)中實(shí)現(xiàn)硬化、美化和滲水性共存呢？

答案是肯定的。只是城市街道和道路地面鋪設(shè)時(shí)不能像草坪磚那樣“孔洞”太稀疏、直徑過(guò)大，否則會(huì)影響硬化和美化效果。所以，我們只需要改良“草坪磚”的“孔洞”數(shù)量和密度即可。而且我們充分利用城市街道、道路“人車(chē)分離”的現(xiàn)狀，分區(qū)域規(guī)劃，在機(jī)動(dòng)車(chē)主干道上不采用這種方法或采用滲透孔相對(duì)較小、較少的模具鋪設(shè)，以增加地面“硬度”，而在城市人行道、非機(jī)動(dòng)車(chē)道、廣場(chǎng)、小區(qū)地面等不需要承載機(jī)動(dòng)車(chē)重量的區(qū)域大面積采用這種帶滲透孔的方法鋪設(shè)，盡可能增大滲水效果。同時(shí)，在城市排水溝、管等的建設(shè)中也可以采用這種工藝來(lái)進(jìn)行，讓排水溝、管等排水的同時(shí)，也具備向地下滲水的功能。所以，這種方法完全可以實(shí)現(xiàn)上述理論假設(shè)的效果。

4 研究拓展：城市地下水補(bǔ)充時(shí)的內(nèi)澇應(yīng)急對(duì)策

在設(shè)想中我還考慮到，無(wú)論怎么優(yōu)化、改良城市地面的滲水性能，其滲水性仍然存在一定的局限性。我們不可能指望利用“滲水性”來(lái)全部消化掉地表水。一旦發(fā)生強(qiáng)降雨，來(lái)不及“滲”入地下的大量雨水常常會(huì)造成嚴(yán)重的城市內(nèi)澇，給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)嚴(yán)重的影響。所以，我們?cè)诳紤]城市地表滲水的同時(shí)，還要把“滲水”和“排水”結(jié)合起來(lái)考慮，實(shí)現(xiàn)最大限度的“滲透”，同時(shí)解決多余的水能夠及時(shí)排放到安全區(qū)域，甚至可以考慮將多余的水排放到相應(yīng)區(qū)域“暫時(shí)”儲(chǔ)存起來(lái)，和城市生活廢水、工業(yè)廢水經(jīng)過(guò)處理后一起再通過(guò)某種渠道滲入地下。為此，我的設(shè)想是在設(shè)計(jì)城市地面鋪設(shè)時(shí)與城市排水管網(wǎng)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)“滲排”相通。

5 設(shè)計(jì)運(yùn)用：城市地表建設(shè)中滲水系統(tǒng)的模型設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，我把普通的混凝土澆筑工藝結(jié)合“草坪磚”的制作工藝結(jié)合起來(lái)，通過(guò)制作一種澆筑混凝土過(guò)程中的模具，實(shí)現(xiàn)了地面硬化的同時(shí)達(dá)到滲水效果的意圖。簡(jiǎn)單地說(shuō)，是在“草坪磚”的基礎(chǔ)上，減小“孔洞”直徑、增加“孔洞”密度。

利用模具在混凝土澆筑過(guò)程之中，既可以一次成型鋪設(shè)到位，也可以澆筑成類似于“草坪磚”的成品，然后進(jìn)行城市地面鋪設(shè)。同時(shí)通過(guò)模具的不斷優(yōu)化，還實(shí)現(xiàn)地面圖案的美化。

根據(jù)這種理論設(shè)想，當(dāng)城市發(fā)生降雨，或者有大量經(jīng)過(guò)處理無(wú)污染的生活和工業(yè)廢水時(shí)，通過(guò)上述具有較強(qiáng)滲透性的地表“孔洞”及時(shí)滲透到地下，設(shè)想變成現(xiàn)實(shí)。

其工作原理如下圖所示（附件3）：

用此方式來(lái)鋪設(shè)城市街道和道路，可以最大限度地讓地表水“滲”入地下，讓地下水得到充分的補(bǔ)充，減少因地下水枯竭而造成“地陷”的現(xiàn)象，同時(shí)又兼顧了道路的硬化美化效果。該模具還可以通過(guò)“變形”，廣泛運(yùn)用于下水道、排水溝渠等的硬化，讓排水系統(tǒng)在“排水”的同時(shí)也具備滲水功能，實(shí)現(xiàn)“排澇”的同時(shí)盡可能向地下“輸送”水源！

城市建設(shè)中利用反滲原理補(bǔ)充地下水的可行性研究

■程文迪

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-41-2