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城市雨水利用规划研究

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张相忠 刘建华 邱淑霞
[摘要]:雨水作为一种宝贵资源,长期以来并没有引起人们的足够重视,原因是多方面的,其中很重要的原因是没有一个可以指导雨水利用的规划。本文从分析雨水利用的必要性和可行性入手,通过对国内外雨水利用现状对比,提出了编制雨水利用规划的必要性及其主要规划内容以及雨水利用的配套政策。
[关键词]:雨水资源;雨水利用规划;配套政策
1. 城市雨水利用的必要性
1.1雨水资源的利用,可缓解城市供水紧张状况。
我国是水资源严重短缺的国家,水资源的匮乏和水环境的严重污染,已成为制约我国经济社会发展的重要因素,对我国的可持续发展构成了直接的威胁。目前,全国有300多个城市缺水,50多个城市严重供水不足,不得不超采地下水和跨流域、跨地区引水,每年造成直接经济损失达数千亿元。
与此同时,城市雨水作为一种长期被忽视的经济而宝贵的水资源,一直未得到很好地利用。青岛作为一个严重的缺水型沿海城市,由于水资源的紧张,开源节流势在必行。受温带季风气候和海洋性气候的影响,青岛雨量充沛,若以青岛市城市总体规划(2004-2020年)规划面积2870km2,年平均降水量为688.2毫米计,青岛市年平均总降雨量达19.75亿立方米,主要集中在7、8月份,也正是用水高峰时期。如果年降雨量的10%产生径流,则年平均径流量为1.98亿立方米,日均54.2万m3,这部分径流雨水若被收集利用将有效缓解青岛市水资源的短缺 [1]。
1.2 雨水资源的利用,可减少雨水工程投资及运行费用,有效避免城市洪涝灾害。
随着城市化的快速发展,城市街道、住宅和大型建筑物使城市的不渗透水覆盖的面积不断增加,使得相同的降雨量,城市地区产生的径流量也迅速增加。另一方面市区雨水管道不断完善和延伸及天然河道的改变,使雨水流向排水管网更为迅速,洪峰增大和峰现时间提前,径流过程线的形态与时间尺度都与城市发展以前显著不同(如图1所示)。城市水文的这种变化,导致城市雨洪灾害问题日益严重。据统计,全国有300多座大中城市存在雨水排泄不畅,引起降雨积水而损失严重的问题[2]。
将雨水资源化,利用雨水渗透技术涵养地下水、通过收集处理回用,可以减小雨水径流负荷,减少雨水管道、泵站的设计流量等,从而不但减少了城市雨水管道和泵站的投资及运行费用,而且可避免暴雨时的洪涝灾害。



1楼2011-08-06 22:19回复
    3. 雨水利用的可行性
    3.1 雨水利用的技术可行性
    城市雨洪利用通过国内外实践证明是行之有效的,已经形成了成熟的技术和产业化。发达国家通过制定一系列有关雨水利用的法律法规,建立完善的屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水组成的地面回灌系统,收集雨水用于冲厕所、洗车、浇庭院、造景观、洗衣服和回灌地下水。
    城市建筑物、道路等不透水铺装面的径流系数达0.9,是形成城市暴雨径流的主产流区。我国现代城市小区规划规范要求,小区绿地面积不应小于30%,建筑物、道路占地一般为40~50%。因此,合理设计透水地面(透水地面比不透水地面投资高10%)或渗井、渗池、渗沟,减少地表径流,增加入渗量,安全、合理地将剩余径流排出。还可以因地制宜的修建蓄水池,简单处理后(雨水的处理比生活污水处理成本低得多)可用于绿地灌溉用水、冲洗厕所、冷却水等。
    3.2 雨水利用的经济可行性
    从基本建设投资费用分析:雨水利用工程建设投资约200元/m3。相比之下,小区收集和处理污水(中水回用)工程建设投资约2000元/m3,而城市大型污水处理厂设施建设投资约2500元/m3。
    从运行管理和小区用水费用支出分析:收集和处理雨水的运行费用为0.1元/m3;收集和处理污水(中水利用)的运行费用约为0.6元/m3;城市大型污水处理厂运行费用约1.0元/m3;使用自来水费用(含污水处理费)约2.6元/m3。
    从以上经济分析与比较可以看出:雨水利用的经济效益十分突出[6]。
    4. 城市雨水利用规划
    4.1 城市雨水利用规划的必要性
    雨水利用既是必要的而且是可行的,但我国的城市雨水利用与国外相比,为何如此落后呢?除了缺少法律法规等保障体系外,一个很重要的原因是没有把雨水利用纳入城市总体规划和详细规划,不能全面系统的指导雨水利用工程建设。
    城市雨水利用是一项系统工程,首先应纳入城市总体规划。因此应加强宣传,提高认识,转变观念,把城市雨水利用与城市建设、水资源优化配置、生态建设统一考虑,把集水、蓄水、处理、回用、入渗地下、排水等纳入城市建设规划之中。
    在不少城市,由于雨水、污水没有分流,雨水随污水一起排走,在这种情况下,雨水如何利用?纳入城市总体规划的结果,或者说规划要求改变这些城市的排水体制,即由雨污合流改为雨污分流制。
    屋顶雨水是雨水利用的重要部分,屋顶的设计及材料选择会严重影响屋面雨水径流的水质。应该逐步淘汰污染严重的油毡类屋面材料,有计划地对这类旧屋顶进行改造,这也是将城市雨水利用纳入城市总体规划的必然要求。
    城市道路、广场、公园、绿地、工厂等的建设都要求按规划规范其竖向、铺装材料等,才有可能利用好雨水。
    4.2 雨水利用规划编制
    过去大多数城市编制的城市总体规划,对城市雨水的处置原则上是直接快速就近排入周围水体(如河流、水库、海洋等),造成大量水资源浪费的同时,严重污染了水环境,不符合资源节约和可持续发展。随着对雨水作为一种重要的水资源,必须充分利用的重新认识,我们认为城市雨水规划的编制应建立在雨水资源的充分利用基础之上,体现城市规划是政府调控城市空间资源的重要公共政策,发挥城市规划的引导性、法律性。
    4.3 雨水利用总体规划基本内容
    对城市而言,雨水的利用应从总体上进行系统规划,把整个城市看作研究对象,采取的方法是先进行产汇流计算,然后进行网格划分,每个网格的入流和出流的平衡计算可概化为点源,整个系统则成为一个网格系统,网格主要是根据城市的水文和城市的地理信息来划分的,主要由流域的分水线构成。
    4.3.1明确雨水利用规划总体目标:应结合城市建设、城市绿化和生态建设、雨水渗蓄工程、防洪工程(如拦河坝工程)建设,广泛采用透水铺装、绿地渗蓄、修建蓄水池等措施,在满足防洪要求的前提下,最大限度地将雨水就地截流利用或补给地下水,增加水源地的供水量。结合城市雨水排放流域分近远期提出分目标,达到雨水资源的充分利用。
    


    3楼2011-08-06 22:27
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      2026-06-02 04:17:54
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      4.3.2提出城市雨水利用规划原则:
      (1)、对城市区域的地质和地理条件进行勘察,将贮留池设置在易于积蓄雨水的地方。
      (2)、进行城市区域水环境、用水量分析,将贮留池设置在须改善水环境及用水量较多区域。
      (3)、对城市区域的建筑物、硬铺盖、绿地等的面积和用途进行划分。根据集雨区域的不同,分别进行雨水的收集。
      (4)、绿地等可因地制宜,绿地设置在大型建筑物周围,利用建筑物的排雨管排除的雨水直接浇洒。
      (5)、对于初期雨水径流进行简单的处理,可按照不同的用水等级分别进行处理。
      4.3.3确定雨水利用规划对策
      (1)在编制城市详细规划和建设中,应严格保护绿地面积,并采取有利于雨水截流的竖向设计,保留或设置有调蓄能力的水面、湿地。
      (2)在新区或新城建设中,要通过采取有效措施,使雨水截流量争取达到甚至超过现状的截流量。
      (3)切实采取措施减少不透水面积。新建人行道、停车场、公园、广场等需要铺装的地面,应采用透水性良好的材料。必须采用不透水面的地段,要尽量设置截流、渗滤设施,减少雨水外排量。
      (4)公共绿地、小区绿地内以及公共供水系统难以提供消防用水的地段,宜设置一定容量的雨水
      4.4 城市雨水利用详细规划
      4.4.1城市水体的规划
      城市内河、湖泊等水体不仅美化环境,还具有一定的防洪功能,增加水体面积也可增加防洪能力。可在一些低洼地和小区内建一些人工水体,既可集蓄雨水也可美化环境,形成人与自然的和谐系统,在城市内河道上建闸堰,雨季可集蓄雨水,雨后加以调蓄,通过与河道连接的管网输往各处蓄水池,来补充城市供水。
      城市雨水利用中城市水体的规划主要是在原有水体基础之上,使其与其它的雨水利用途径和方式相结合,同时兼顾防洪功能。
      4.4.2城市雨水管网系统的规划
      雨水管网系统是雨水集流和雨水利用的枢纽,必须对其进行合理规划。雨水管网系统主要是将地表径流通过雨水管渠,输送到雨水贮留池、污水处理厂、下游承受水体、地下水回灌区。
      (1)、雨水管网作为调蓄系统需与各级管网连接
      集中调蓄中的各级管网与不同的集雨设施相连,然后再通往下级调蓄设施和传输管网。雨水管网系统根据地形、市政设施可设为各种明沟、暗渠或地下管网。
      (2)、雨水管网作为传输系统,与各雨水资源利用途径相连接
      在各规划小区内,也同样设有传输系统,可与绿地、人工水体、贮留池连接或结合起来。小区之间要进行平衡调节,相邻小区的进口和出口需很好的设计连接。
      (3)、雨水管网系统需整体规划,具体布设
      整个规划系统需要必要的统一调度,雨水管网系统是整个系统的枢纽,更需统一部署,系统规划。
      4.4.3城市雨水管网规划概化模型
      (1)、住宅小区、厂区。雨水经过滤、集流系统到雨水管网系统。传输系统最好采用雨水暗管,雨水集流后经过滤到贮蓄系统,然后经雨水管网系统到厂房、用于制冷或其它工业用途或居民中水系统和小区绿化、消防处等。
      (2)、广场、停车场。通过一定坡度的坡面漫流,雨水集流到地下蓄水池或绿地。
      (3)、道路。沿路边边沟、路沿流向引水管道,再到过滤池,最后到达贮水池。
      (4)、小区之间通过雨水管网调节传输。
      


      4楼2011-08-06 22:27
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        5. 雨水利用的配套政策
        目前,雨水利用特别是城市雨水利用还处在刚刚起步阶段,主要是对雨水的了解还不够,尤其是政府部门和决策部门对城市雨水利用还没有足够重视。现在全国还很少有城市真正把城市雨水利用规划纳入到整个城市规划中去,所以真正实现城市雨水资源化利用还需要走很长的路。为实现城市水资源的可持续发展和改善城市水环境,促进城市雨水利用快速发展,使雨水利用有章可循,有法可依,必须尽快完善相关政策法规。
        5.1把雨水利用纳入城市整体规划
        城市雨水利用是一项造福子孙后代的系统工程,应纳入城市整体规划。因此应加强宣传,提高认识,转变观念,把城市雨水利用与城市建设、水资源优化配置、生态建设统一考虑,把集水、蓄水、处理、回用、入渗地下、排水等纳入城市建设规划之中。
        5.2 尽快制定雨水利用的法律法规
        为了合理、充分利用雨水资源,应借鉴发达国家的经验,尽早制定有一系列有关雨水利用的法律法规和条例,规定和规范新建城区、居民小区雨水利用以及纳雨滞洪设施等设计内容。目前建设部和部分城市如北京已经颁布了雨水利用的相关法规,为城市雨水利用提供了保障。但随着雨水利用的进一步发展,新的问题不断出现,亟待完善相关政策法规,规范雨水利用工作
        5.3 制定城市雨水利用技术规范与标准
        我国城市雨水利用技术比较落后,缺乏技术规范与标准,有关部门应尽快组织制定。它涉及到城市雨水资源的科学管理、雨水径流的污染控制、雨水作中水等杂用水源的直接收集利用、用各种渗透设施将雨水回灌地下的间接利用、城市生活小区水系统的合理设计及其生态环境建设等方面,是一项涉及面很广的系统工程。
        5.4要充分利用经济杠杆的作用
        通过建立雨水排污费制度,实施雨水排放许可证制度,收取环境资源费等经济手段和措施,促进城市雨水利用的开展和实施。
        5.5综合协调,加强管理
        城市雨水利用涉及规划、水利、城建、地质等部门,只有各部门协调合作,合理规划,强化管理,城市雨水才可得以充分、有效的利用。
        6. 结语
        雨水利用在城市中无处不在,它是一项复杂的系统工程,涉及城市规划、建设的许多部门,需要在城市规划的层面上加以统筹、综合与协调。只有搞好雨水利用规划,依靠合理的城市规划体系,科学的技术管理体系,在规划、设计、施工等方面逐步制度化、规范化,才能为雨水利用推广提供保障。
        参考文献
        [1] 王琳,等. 城市水资源短缺与雨水收集利用. 给水排水,2001,27(2):1~3.
        [2] 张志华. 城市化对水文特性的影响. 城市造桥与防洪,2000,6(2):28~30.
        [3] 汪慧贞,等. 北京城区雨水径流的污染及控制. 城市环境与城市生态,2002,15(2):16~18.
        [4] 颜昌远. 优化配置城市水源,建设绿色人居环境. 北京水利,2002,(2):10~11.
        作者简介
        张相忠,男,西安建筑科技大学建筑学院2004级工程硕士研究生。 青岛市城市规划设计研究院教授级规划师,国家注册规划¬¬¬师
        刘建华,男,高级工程师,国家注册规划¬¬¬师,青岛市城市规划设计研究院市政所副所长
        邱淑霞,女,高级工程师,国家注册规划¬¬¬师,青岛市城市规划设计研究院
        


        5楼2011-08-06 22:28
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