區域雨水控制與綜合利用設想

吳毓維

(廈門市市政工程設計院有限公司,福建廈門 361000)

區域雨水控制與綜合利用設想

吳毓維

(廈門市市政工程設計院有限公司,福建廈門 361000)

簡要闡述了對于一個正在進行城鎮化的新城區域,結合內澇防治、雨水調蓄措施進行海綿城市建設的設想,有關經驗可供相關專業人員參考。

雨水控制與利用；城鎮化；內澇防治；海綿城市

0 引言

水資源的供應情況已成為制約區域發展的一項重要因素。2014年年底，國家頒布了海綿城市建設指南。以往,進行雨水規劃設計的指導思想是如何盡快地將水排走；目前,應該更關注如何留住雨水,在排水與收集之間將調、蓄、滲、凈、排有機結合。

2014版本的室外排水設計規范中將排水重現期進行了單純的大幅度提升,但對于下游管涵已經建成的區域來說,無法單純的去提高上游管涵的重現期。這就需要對上、中游進行調蓄措施,控制雨水來達到提高整個區域的排水重現期。

1 城鎮化對區域排水的影響

城鎮化對區域雨水的峰流量及總量都產生了較大的影響。假設一個區域在城鎮化之前的用地主要為村莊、林地、農田,降雨中只有約20%成為地面徑流,約42%雨水入滲,約38%的雨水蒸發。但該區域在城鎮化的初期與后期,地面徑流將分別增加至30%與55%；入滲的雨水減少至35%與15%。這也是城鎮化后,原本歷史上不受淹的區域變成極易受到雨水災害的原因。城鎮化后,同樣的降雨,洪峰前移,地面徑流量加大,匯水時間縮短,下游排水的壓力極大的增加［1］,見圖1。

2 影響地面徑流的因素

對暴雨后,下游徑流量產生影響的主要參數有：

暴雨重現期——P；

雨水的匯集時間——t；

地面徑流系數(入滲程度)——ψ。

圖1 城鎮化前后雨水徑流量變化曲線圖

傳統的排水規劃設計理念一般是通過增大設計重現期來增大下游管涵的設計尺寸。但雨水下游的最終出路有其極限,不斷地通過增大設計重現期來增大下游管涵尺寸也會導致投資的不斷增加。

海綿城市的理念則是通過降低地面徑流系數,增大入滲量,延長匯水時間,構建低影響開發(LID—Low Impact Development)，從而降低暴雨強度。

3 雨水控制與綜合利用的目標

建設部發布的《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建(試行)》,對區域的雨水控制及利用的構建提供了技術支撐。區域雨水控制及利用的構建的目標是：徑流總量控制-徑流峰值控制-徑流污染控制-雨水資源化利用,歸集起來就是滲、蓄、凈、滯、用、排六個字。也就是說,區域雨水控制及利用并不是單純的只是降低暴雨徑流量,單純的只是降低城市洪澇災害,這是一個多重目標的系統：它可以使暴雨徑流量減少30%～99%、延遲暴雨徑流峰值5～20 min、有效去除雨水徑流中的污染物、補充地下水、節省雨水回用成本、美化環境、改善城市熱島效應。

但是不可否認,當前對于我國大多數城市來說,在解決城市內澇問題的大背景下,排水防澇仍舊是當前城市雨水管理的核心,這同時也是2015年海綿城市建設試點城市申報的主要資格審核條件。

4 雨水控制與綜合利用的措施

整個系統的構建是多重的,通過綜合不同的措施來達到預期目標,見圖2。

圖2 雨水控制與綜合利用流程圖

城市的雨水控制與綜合利用是向多目標和綜合性技術發展的。單獨的某一項措施所起到的效果是有限的,比如道路系統中的下凹綠化帶,在暴雨的情況下,僅能起到微弱的削減洪峰的作用(延長匯水時間1 min左右)。但多項措施的綜合利用可以使效果倍增,達到僅增加不多的工程成本,卻獲得大量額外收益的效果。

可采用的措施是多樣的,總體來說城市雨水控制與利用應遵從雨水源頭控制和雨水資源化利用兩個方面：

(1)源頭控制

應將低影響開發理念納入城市規劃體系和城鎮排水標準體系；將徑流系數和徑流量作為區域開發的控制指標。通過如綠色屋頂、高地勢處的蓄水構筑物、大面積的透水鋪裝的實施,實現降低規劃徑流系數。同時、對城市不同區域遭遇不同等級的內澇風險時的積水進行分析,編制城市內澇風險圖。建立基于城市不同區域重要性差異的識別和排水分區劃分,從規劃層面預留應對不同內澇風險級別的蓄洪點。

在道路、綠地和其他公用設施建設應從整體豎向規劃上考慮內澇防治要求。條件適宜的地方,可設置高程低于周邊道路的下凹式綠地,根據區域的重要等級,確定其比周邊道路的最低路段的高程差。

在城鎮和區域總體規劃或土地利用規劃中,確定適宜的城市自然蓄洪設施比例,將水面率作為控制指標,劃定城市自然蓄洪設施范圍加以嚴格保護；在水利規劃、生態環境規劃、綠化規劃等規劃中,劃定濕地和溝塘等位置、范圍和數量。

采用雨水調控排放、雨水滲透技術等源頭控制技術。建設下凹式綠地、滲透路面和滲井等促滲設施；重視屋面雨水徑流收集、處理和回用；建設調蓄設施,利用調蓄容積和流量控制器將外排徑流峰值限定在規定的范圍內。

(2)雨水資源化利用

應通過編制水資源或雨水、防澇專項規劃,處理好雨水利用系統與城市防洪、城市綠地景觀/道路/建筑、城市河湖水、再生水等系統間的聯系與協調作用,統籌收集后的雨水資源。收集處理后的雨水可用于原水水源的補充或就近經一定處理直接用以沖廁、景觀、園林、綠化、消防、工業等用水［2］。

5 雨水控制與綜合利用系統的構建

構建一個完整的區域雨水控制與綜合利用系統是一項復雜的工程。大致可分為幾個步驟：

(1)基礎課題研究

開展基礎型數據的專題研究,專項分析和總結區域的氣象水文資料,分析區域降雨量、雨水資源量,分析區域的下墊面地質數據,滲透能力。基礎課題的研究可作為下階段規劃編制、導則編制及可行性分析編制的支撐。

(2)相關規劃、規范的整合

雨水控制及綜合利用系統與城市防洪、城市綠地景觀/道路/建筑、城市河湖水、再生水等系統均有關聯。通常來說,景觀、道路、建筑、水利各有各自專項規劃及相關規范,均需進行分析整合。

(3)編制設計指引(導則)

由于雨水控制及綜合利用措施的具體設計牽涉到各個專業的許多細節,因此應通過編制設計指引(導則)來對各專業的設計進行規范。

(4)編制相關規劃

編制專門的水資源規劃,來統籌整個區域的雨水資源,指導雨水的綜合利用。

6 結語

區域雨水控制與綜合利用系統——海綿城市的構建,依靠的不僅僅是一個給排水專業,其整個系統的構建涉及到城市規劃、水利、環境工程、建筑、園林景觀、市政工程給排水、市政道路等多個專業。

頂層設計是一個工程學概念,本義是統籌考慮項目各層次和各要素,追根溯源,統攬全局,在最高層次上尋求問題的解決之道。實踐理念一致、功能協調、結構統一、資源共享、部件標準化等系統論的方法,從全局視覺出發,對項目的各個層次、要素進行統籌考慮。海綿城市的構建需要從頂層設計開始,跨專業的規劃,多專業合作,指導區域的規劃、設計、建設,才可達到預期的目標。

［1］ 住房城鄉建設部.海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建(試行)［Z］.2014.

［2］ 城市雨水綜合利用工程技術規程(征求意見稿)［Z］.福建省工程建設地方標準，2015.

TU992.03

B

1009-7716(2015)09-0117-02

2015-04-24

吳毓維(1982-),男,福建廈門人,工程師,從事給排水設計工作。