雨水的控制与利用

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  【摘要】我国是一个干旱缺水严重的国家,又是世界上用水量最多的国家,而我国年降雨量达6190亿m3,有效的控制和利用雨水对缓解我国干旱缺水的状况是非常有意的。本文在分析我国雨水的控制与利用方面存在的问题基础上,提出了相应的对策和建议。
  【关键词】雨水控制利用
   我国是一个干旱缺水严重的国家。我国的淡水资源总量为28000亿立方米,占全球水资源的6%,仅次于巴西、俄罗斯和加拿大,名列世界第四位。但是,我国的人均水资源量只有2300立方米,仅为世界平均水平的1/4,是全球人均水资源最贫乏的国家之一。然而,中国又是世界上用水量最多的国家。仅2002年,全国淡水取用量达到5497亿立方米,大约占世界年取用量的13%,是美国1995年淡水供应量4700亿立方米的约1.2倍。
   我国是雨水资源国家,年降雨量达6190亿m3,但由于大范围地采用管道直排式的传统雨水处置方式;不健全的集蓄、利用设施;不断增加的不透水面积比例以及大量弃流排放的雨水等使得雨水资源的大量流失。如在北京,1995年不透水面积占城市行政区总面积的67%,平均每年要流失0.6亿m3的雨水,占城市生活用水量的7.6%,相当于市政和环境用水量的2倍。预计到2010年,流失的雨水资源将达到2.3亿m3。因此,在我国现行的排水体制下,城市的雨洪水将带来以下问题:
  (1) 城市雨水资源流失严重数据显示,在一般情况下目前我国每年的缺水量达到400亿m3,400多座城市处于缺水的状态,换句话说,将近2/3的城市存在不同程度的缺水问题。其中缺水比较严重的城市占了大约27.5%。我国城市的雨水资源总量大约为110亿m3,但其中被收集回用的比例还不到10%,如果能将流失的雨水进行有效的收集和利用,必将有效地解决城市水资源短缺这一迫切的问题。但随着我国城市化的加快,人们对水量的需求也迅速增长,城市的缺水问题变得更加严峻。同时,城市不透水铺面的日益增大,径流系数也随之增大,导致了雨水径流的大量流失,这都限制了雨水资源的充分利用,导致资源白白浪费。
  (2) 城市径流污染严重随着城市不透水面积比例的增加而产生的雨水径流,大量冲刷路面,携带路面污染物质后进入城市收纳水体,严重影响城市水环境质量。在我国,大约90%的城市水体受到径流污染的严重危害,且其中径流污染物占了总非点源污染物质的30%。由于城市径流污染物质浓度很高,因此导致很多河道、湖泊等城市水体产生黑臭及水华现象。严重阻碍了城市水循环的良性发展。在城市地表径流污染中路面污染物质占据主要的比例。数据显示,道路占城市总汇水面的20%,但其对城市水体中的悬浮物质及烃类物质的贡献率分别高达50%和30%左右。路面径流污染物除了常见的颗粒物、有机污染物质、重金属外,还包括车辆行驶遗留下来的橡胶、汽油等污染物质,及相邻汇水面上带来的污染物质,因此,如果随着路面径流进入城市水体或直接渗透补充地下水,都会对整个城市的水循环产生巨大的危害。
  (3) 城市洪涝灾害严重随着城市化加快及城市不断地向外扩张,不透水面积比例增加迅速,这势必导致城市排水管道内的径流峰流量增加及径流峰现时间提前。特别是在低势低洼区域,由于该区域内排水管网还另外负担了由于地势低而汇流至此的径流量,因此加大了外排水量的压力,并增加了洪涝灾害发生的风险。
   我国从20世纪70年代以来就开始闹水荒,这不是危言耸听,而是客观存在的事实。80年代以来,中国的水荒由局部逐渐蔓延至全国,情势越来越严重,对农业和国民经济已经带来了严重影响。在我国,每年因为洪涝灾害引起的生命财产损失巨大,如2009年洪涝灾害造成的损失就很严重,数据显示,截至8月24日为止,我国28个省份发生了不同严重程度的洪涝灾害,造成7115千公顷农作物受灾,9188万人受灾,427人死亡,126人失踪,40万间房屋倒塌,直接损失高达711亿元。近年来,城市的不断扩张,在水资源紧缺的同时,也同时带来了水患的影响,人们对雨水利用的重视程度也在不断提高。目前,雨水利用技术在国内得到了快速的发展,雨水利用技术不再只停留在单个项目的设计阶段,而应将雨水利用的思想融入到城市规划编制工作中,并且与城市环境、城市生态规划相结合,编制雨水控制与利用专项规划。
   随着人们对雨水利用重视程度的不断提高,雨水利用技术在国内外都得到了快速的发展,国内一些城市已开始编制城市雨水利用专项规划,并且与城市环境、城市生态规划相结合。 雨水利用的思想应该融入到城市规划的各个层次当中。雨水作为有保障的水资源之一,应该纳入在城市的总体规划阶段的城市水资源配置中;在城市控制性详细规划层面,在编制城市河道防洪规划和城市雨污水排除规划时,应该就排水现状情况和用地规划布局,对雨水的汇流特点进行分析,充分利用建筑屋面、道路广场、城市公共绿地、隔离绿带、规划河道等,建立起完整的雨水滞留、集蓄、利用系统,在缓解城市开发建设对城市排水河道防洪带来的影响的同时,也能更好的实现雨水资源化;在修建性城市规划和建筑小区规划设计阶段,将雨水的“留、用”和减排的理念贯穿整个方案设计,真正实现雨水系统的科学管理。
   目前很多城市在发展中因自身地势特点,造成自身雨水排除困难,需要在规划设计阶段,从技术方面寻找多种办法,解决雨水排除困难的问题。基本上是从三个方面解决这一困难,一是填垫土方,抬高地区地面高程;二是建设蓄滞洪区,使地区雨水排放时少受河道行洪影响;三是部分地区根据需要设置泵站,确保排水安全。整个雨水排除系统的管网设计仍然采用传统的雨水管道设计方法,雨水管道设计的原则就是及时、快速的将雨水排走。现在各地在提出建设城市的同时,也在强调建设低碳城市,加大节能减排的力度。雨水管道的设计方法和建设低碳城市的宗旨相矛
   一般雨水管道设计是,采用的重现期根据所属区域的重要性分别为1年、3年和5年,雨水管道排除下游接河道,雨水管道内顶不低于河道20年洪水位。雨水排除规划中只设计将重现期范围内的降雨快速排走,也并未说明超标准降雨的处置办法。 若按规划实施雨水管线后,现状部分地区在雨季仍出现雨水漫溢的情况,主要是受雨水排放的下游河道水位顶托的影响。各地所发展的开发区,因入区企业多,且多为高新技术企业,市政能源需求远远高于普通城区,而做为水资源短缺的城市,同样也会影响到开发区的经济建设。由此,如何将雨水安全、有效的处置,同时提高水资源利用率,是开发区亟待解决的一个问题。
   (1)国内外雨水利用与管理体系研究现状
   现代城市的雨水利用是一种新型的多目标、综合性的技术体系,其多目标主要表现在节水、水资源涵养和保护、控制城市水土流失和内涝、减少水污染、改善水环境和建设生态城市等。这个技术体系主要分为两大部分,即工程措施和非工程措施。工程措施主要是一些具体的技术方法,非工程措施是技术方法得以实现的软环境。非工程措施主要是指通过政策法规、行政管理、经济手段等措施和办法,来确保雨水工程能够达到预期的效果,主要包括以下几种:规划设计方法、政策法规、垃圾管理、公众宣传教育、志愿者参与等等。 随着雨水利用研究的发展,逐步开辟了一些新的技术领域,如雨水的直接收集利用、雨水的渗透减排、雨水的调蓄排放、洪涝的预防和控制、雨水的污染控制和净化处理技术等。 德国在欧洲是开展雨水利用研究较早的国家之一,也是成效较好的地区。其在非技术措施方面也有自己的法规办法,所有的新开发建设的地区都要有雨水利用设施,如果没有则必须向政府缴纳洪水排放设施费和雨水排放费。 美国在雨水管理方面提出“城市暴雨管理”的理念,美国的雨水利用主要着重于增加土地入滲能力。在发展初期,美国很多城市都开始建设雨水收集利用设施,如芝加哥的地下隧道蓄水系统、入渗池等地下水回灌系统。另外,美国也制定的相应的法规《雨水利用条例》。这些条例明确规定:新开发区域产生的暴雨洪水洪峰流量不得超过该区域开发前的水量。新开发区域必须按法规实施“雨洪就地解决”。
   在借鉴了国外雨洪管理模式研究经验的前提下,结合我国国情进行的雨洪管理工作,对构建属于我国新型的雨洪管理模式带来以下几点启示: ① 辞旧迎新,将传统观念转变为新型管理理念 首先必须转变将雨水直接排放的传统观念,从功能单一、独立的管理模式转变成可持续的模式,并考虑强化土地的合理设计,做到低影响的土地开发方式;不能将雨水问题仅仅局限于防洪排涝、径流污染控制或者是雨水利用,而是应该在更高的层次上综合考虑水质、水量、良性水循环、生态景观等,使建立的雨洪管理模式更加科学合理。 ② 合理协调各专业、各部门之间的合作问题 城市的雨洪资源化管理是一个复杂的系统工程,涉及多个学科领域,需要多个专业,不同部门的协调配合才能完成,应尽量避免出现各自为政、各行其是的情况出现。同时还需要建筑、市政、规划、景观设计、开发、管理等专业领域的研究人员与工程师,甚至是普通市民的通力合作。 ③ 开展系统与深入的研究 在开展雨洪管理模式的研究时,技术应与管理并举,切忌出现技术或管理“一边倒”的现象。没有完善的管理措施的支持,不仅制约了技术措施的推广应用,还会造成事半功倍的后果,导致技术资源的大量浪费。因此应结合我国不同区域自身特点因地制宜地开展跨越式研究。 ④ 建立完善适宜的技术管理体系
   构建我国不同城市的雨洪管理体系是一项长期并且艰巨的任务,这是一个不断研究、应用和完善的过程,切忌急功近利、急于求成。并且,不同城市的雨洪问题及其解决方式都具有地域性,即各城市具体项目、水文地质及基础设施建设情况等。一定要避免在还未达到深入研究的情况下就急切退出经不起推敲的国家、地方甚至企业部门的规范标准。同时还应考虑将降雨径流的水量水质纳入到我国的污染物总量控制与减排体系中,特别是在新建的城市或开发区。通过吸取经验教训,避免多走弯路,抓紧时机,逐步完善我国的雨洪管理模式。
  (2) 雨洪管理模式结构框架的建立
   构建新型的城市雨洪管理模式时要遵循社会平等、经济高效及环境可持续三大原则,即追求将社会、经济、环境及生态综合效益最大化。在该原则的指导下构建了包含制度和方法两部分的城市雨洪管理模式。其中,制度部分以政策法规体系为主管部门的管理基础,通过公众教育实现主管部门与民众之间的互动,拓展工作实施范围与力度。方法部分则以组织管理体系为核心来合理协调各部门之间的工作,具体的操作可通过土地规划、技术、经济、投资、信息、风险措施来完成城市雨洪资源可持续管理与利用任务。
  雨水的利用应根据当地的实际情况,选择适用于当地经济发展的模式,更好的解决城市发展过程中水资源的缺乏也能避免洪涝灾害的发生。
  
  参考文献
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  作者文献;
  
  ;1、王晋卿职称:助工单位:山东圣凯建筑设计咨询有限公司邮编:264000
  2、赵振职称:助工 单位:山东银座购物中心有限公司邮编:250000
  3、包敦琰职称:助工 单位:烟建集团有限公司邮编:264000
  
  
  
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