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雨水利用方式
雨水利用方式
【篇一:
雨水利用适用条件分析】
我国“雨水利用工程”的适用条件分析
任冰倩
随着我国城市化进程的加快和国民经济的高速发展,水资源短缺和水污染日趋严重。
对水资源进行合理开发、高效利用、全面节约、有效保护和综合治理,已成为一项重要的战略任务。
加强水资源管理,控制水资源污染,从根本上解决我国水资源短缺问题,越来越成为制约我国经济和社会发展的重要因素。
我国是一个水资源相对贫乏、时空分布又极不均匀的国家。
水资源年内年际变化大,降水及径流的年内分配集中在夏季的几个月中;连丰、连枯年份交替出现,造成一些地区干旱灾害出现频繁和水资源供需矛盾突出等问题。
我国水资源总量28000多亿m3,居世界第6位,但人均水资源占有量只有2300m3,约为世界人均水平的1/4。
全国669座城市中有400座供水不足,110座严重缺水;在32个百万人口以上的特大城市中,有30个长期受缺水困扰;在14个沿海开放城市中,有9个严重缺水。
缺水已经成为制约我国城市经济社会发展的一个瓶颈因素。
为了缓解城市水资源供给极度紧张的状况,我们一方面采用调水措施或尝试农用水资源向城市用水的转换1,以求增加城市水资源的供给总量,另一方面则积极鼓励城市居民和企事业单位节约用水,所有这些,都在实践中发挥了非常重要的作用。
但是,就在我们努力找水、节水的同时,几乎每个城市都大量拥有的一种水资源——雨水,却普遍性地没有得到很好的利用,而是直接进入城市地下管网,与城市污水混在一起,雨污同流,白白地流走了,有的时候还要花费巨大费用人工排水。
对于一个严重缺水的国家来说,城市雨水的资源化利用问题应该引起重视。
所谓城市雨水资源化利用就是将城市中的闲弃(径流)雨水转化为可利用水资源并加以实际利用的过程。
单纯从量的角度看,城市雨水总量可观、开发利用潜力巨大。
以北京市为例,市区面积770平方公里,年降雨量630.0毫米,全部城区每年承接雨水量4.85亿m3;天津市城区面积460平方公里,年降雨量600.0毫米,全城区每年承接雨水量2.76亿m3;济南市城区面积133平方公里,年降雨量平均为654毫米,全市每年承接雨水8000多万m3。
可回收利用的雨水资源总量很大。
雨水利用方式的选择
雨水利用规定了三种方式:
土壤入渗、收集回用和调蓄排放。
其中调蓄排放系统的功能主要是减轻城市洪涝,符合“规范”总则的要求,因此推荐了其适用场所:
为削减城市洪峰或要求场地的雨水迅速排干时,宜采用调蓄排放系统。
三种方式都已在国际上应用多年,属成熟技术。
雨水利用方式选择的基本思路是:
地面雨水采用入渗,屋面雨水采用入渗还是收集回用由技术经济比较决定。
地面雨水采用入渗而不收集回用的主要理由如下:
第一,地面特别是路面雨水污染较重,cod和ss等主要指标比屋面雨水成倍增高
[2];第二,地面特别是绿地雨水收集效率(径流系数)低,仅约为屋面雨水的1/4或1/5。
雨水利用工程的适用条件重点考虑了三个方面:
入渗设施的适用条件,收集回用设施的适用条件,雨水利用工程的适用城市。
入渗设施和收集回用设施的适用条件:
雨水入渗时土壤渗透系数宜为10-6~10-3m/s,渗透系数太大会污染地下水,太小不经济。
渗透面距地下水位大于1m,主要考虑防地下水污染;收集回用系统宜用于年均降雨量大于400mm的地区,雨量小集水效率太低,不经济,这主要参考了农业集雨的经验,集雨灌溉工程适用于年降雨量大于300mm的地区。
雨水利用技术适用的城市没有列入正文,而是放在了条文说明中:
在水文循环环境受损较为突出或具有经济实力的城市,应优先开展雨水利用,其中包括水资源缺乏的城市,地下水位呈现下降趋势的城市,洪涝和排洪负担加剧的城市,新建经济开发区或厂区。
不放入正文的主要理由是交由当地政府决策雨水利用技术是否适用。
雨水人工渗蓄系统
在雨水利用系统或措施中,雨水渗蓄利用可同时起到减少雨水径流总量、缓解洪峰流量、补充地下水、减轻径流污染、改善环境等多重作用同时适用范围较广、形式多样,既可进行大规模集中回灌,也可通过小型雨水渗蓄装置进行分散式就地渗透。
雨水渗蓄利用设施包括下凹式绿地、带有渗透功能的雨水滞留塘等自然渗蓄设施及人工渗蓄设施,在雨水人工渗蓄利用系统中,雨水径流经地表漫流或管渠进入有一定储水空间的渗蓄设施,由于受土壤下渗能力限制而不能很快下渗的雨水可暂时存储于渗蓄设施孔隙率较大的蓄水填料中,在降雨过程及降雨停止后的一段时间里,再通过设施底面和侧壁逐渐渗入下层土壤,可适当提高雨水入渗涵养地下水的效率。
因此,开发并应用雨水人工渗蓄利用系统及设施具有重要的现实意义。
要实现雨水人工渗蓄利用系统的成功设计和运行,需对当地的降雨条件、服务汇水面面积、土地利用状况、地质条件、土壤的质地及渗透性能、地下水位、周边建筑物和基础设施的分布现状及规划等条件进行全面分析及综合考虑。
①雨水人工渗蓄利用系统的服务汇水面积(a)不宜过大,以a≤4.0hm2为宜,
最好控制a≤2.0hm2。
②从地质条件考虑,雨水人工渗蓄利用系统宜建在中等质地的土壤地带,即土壤
中粘土含量≤30%,砂质土壤≤40%。
这是由于粘土的渗透能力有限,不利于雨水下渗;而砾石或粗砂土的渗透系数又过大,使得下渗雨水与土壤的接触时间过短而易污染地下水。
根据美国农业部土壤质地三角形对土壤质地的分类,适于该系统的土壤渗透系数≥3.0mm/h,最好为12~80mm/h。
③当地下水位较高时,建议不采用雨水人工渗蓄利用系统。
人工渗蓄利用设施
底部应距离地下水位线约0.6~1.2m(2~4英尺),华盛顿生态局推荐渗蓄系统底部标高比地下水位线、基岩或其他不透水层高1.5m(5英尺)[2]。
当雨水径流的预处理效果较好、渗蓄设施的存储空间较大时,可将该距离适
当降至1.0m。
④雨水人工渗蓄利用系统应用区域的地形坡度不宜过大,否则不利于雨水径流
的下渗与截污,不仅会降低渗蓄效率、增加施工难度,而且还会影响景观效果。
此外,过大的地形坡度还导致设施中填料的坍塌或偏移,使设施不稳定,建议雨水人工渗蓄利用系统所处的地面自然坡度≤15%。
⑤雨水人工渗蓄利用系统不适于污染较重的区域(如城市商业区、工业区或交
通干道等),雨水径流受污染严重,污染物组成复杂,仅对雨水进行简单处理无法有效控制其污染。
屋面雨水蓄积与回用
从屋面收集后的雨水经沉淀和过滤河简易处理后主要用于公共场所企业和家庭的非饮用水(如冷却循环水地面冲洗用水绿化用水厕所冲洗水等)。
一些城市的建筑,每个房顶屋檐处的瓦片有个非常醒目的断接部分,不少购房者以为是少放置了一层瓦片,其实不然,这些屋檐边上的小沟,是雨水收集系统,它可以收集从屋顶落下的雨水,再通过管道导入整个水系统中,通过雨水收集系统可以为人工湖区补充干净的水。
城市雨水利用工程评价的一般要求
(1)城市雨水利用工程规划设计,首先应遵循下述基本原则雨水利用应
与雨水径流污染控制、城市防洪减涝、生态景观改善相结合方案比
选应遵循综合性原则,因地制宜,择优选用方案比选和决策时应兼
顾经济效益、环境效益和社会效益的统一。
(2)雨水利用工程设计以城市总体规划为主要依据,从全局出发,处理
好雨水直接利用与人渗补充地下水、雨水安全排放的关系,处理好雨
水利用与污水回用、地下自备井水与市政管道自来水之间的关系,以
及集中与分散、新建与扩建、近期与远期的关系。
对已建工程
(3)建工程的评价也应区别对待。
雨水利用工程应做好充分的调查和论证工作,明确雨水的水质、对
象及其水质和水要求。
应确保雨水利用工程水质、水量安全可靠,防
止产生新的污染或危害。
(4)国城市雨水利用工程是一项新的技术,目前正处在示范和发展阶段,
相应的标准、规范还未健全,应注意引进新技术,鼓励技术创新,不
断总结和推广先进经验,使这项技术不断完善和发展。
水径流的污染控制、有组织排放雨水的屋面系统设计、生态环境建设等城雨水利用技术涉及到城市雨水资源的科学管理、雨诸多方面,是一项涉及面很广的系统工程。
我国城市雨水利用技术比较落后,针对城市水资源和水环境状况,应尽早制定《城市雨水利用规范和条例》等一系列有关雨水利用的法律法规。
明雨水利用的基本原则“保证开发项目建成前后降雨径流系数不能增加”,例如要求规定在新建或改建的开发区,开发后的雨水径流量不得超过开发前的径流量,迫使开发商构建雨水利用设施,并且美化环境。
同时,可以考虑采取鼓励雨水用措施的政策,如给予增建雨水利用设施的业主一定补贴,减免雨水利用的税款等。
发达国家在这方面做得很好,比如德国的有些州规定,一个进行了绿化的建筑物(如屋顶绿化)不用交纳环境补救费用,因为它对自然环境的干扰作用要于
没有绿化的建筑物;德国还规定,采用种植屋面的业主可以减免排污费用,因为种植屋面有蓄水功能,使排水量大大减少,减轻了排水管道的压力。
必要的经济措施对于城区雨水利用和径流污染控制的开展与实施也会有较大的促进作用具体措施包括建立雨水排污费(税)制度、建立积极的激励机制、实施雨水排放许可证制度,按照雨水排出量或径流中污染物总量收取环境资源费等。
通过经济手段,把企业、个人的局部利益同全社会的共同利益有机地结合起来。
目前我国在雨水领域的经济措施尚缺乏深入研究和成熟经验,可以先采取试点示范摸索经验后再推广应用。
城市雨水利用是一项系统工程,因此,必须加强理论研究,为这项新生事物始终保持科学、理性、正确的发展方向奠定坚实的理论基础。
国外对雨水利用的研究已经比较成熟,而我国尚处在起步阶段,应当鼓励各高校和科研单位加强对城市雨水利用的研究工作。
从社会、经济、生态、科学、技术等不同角度入手,对城市雨水利用进行综合研究。
探索不同条件下雨水利用的政策体系、技术模式、效益分析以及对城市雨水利用中存在的关键问题的技术攻关。
设立一些试验区、示范区,理论和实践相结合,进行城市雨水利用的有效尝试,对成本效益进行必要的定性和定量分析,为雨水利用技术的推广应用提供科学依据,积极推进城市雨水利用事业的开展。
参考文献
1《我国城市雨水利用存在问题及对策探讨》杜玉柱宋松柏山西水利科技2007年11月第四期
2《建筑区雨水人工渗蓄利用系统的分析及应用》李海燕董蕾黄延中国给水排水2008年6月第十二期
3《浅议城市雨水渗透》.汪慧贞,车武,胡家骏.给水排水.200
1.2
【篇二:
雨水综合利用技术】
雨水综合利用技术
(王景芝建筑与土木工程专业2014220448,张媛媛建筑与土木工程专业2014220449)
摘要:
现代城市雨水利用是一种新型的多目标综合性技术,可实现节水、水资源涵养与保护、控制城市水土流失和水涝、减少水污染和改善城市生态环境等功能。
详细介绍雨水收集和利用技术,并结合国内外雨水综合利用技术的现状,分析我国雨水利用的发展方向。
关键词:
雨水收集;初期雨水控制与弃流;传输;蓄存;处理;
1雨水收集技术
雨水收集系统包括屋面的雨水收集系统和地面的雨水收集系统。
1.1屋面雨水的收集
屋面雨水一般占城区雨水资源量65%左右,易于收集,且水质相对较好,是城区雨水利用的主要对象。
屋面雨水由于受污染少,水质较好,稍加处理或不经处理即可直接用于冲洗厕所、浇灌绿地或用作水景,也可直接进入渗透管沟或通过土壤经初步渗透后再进入渗透管系。
对屋面雨水典型的收集方式为:
屋面雨水经雨水立管进入初期弃流装置,通过初期弃流装置将初期较脏的雨水排至小区污水管道,进入城市污水处理厂处理后排放。
经过初期弃流的雨水经独立设置的雨水管道流入贮水池,雨水在池中经过过滤、沉淀、再过滤、消毒处理后,出水进入专为冲洗用水、洗涤用水和庭院浇灌用水设置的管网,用于家庭、公共和工业等方面非饮用水。
1.2地面雨水的收集
由于地面的雨水水质较差,其主要用在系统和地表蓄水池。
对于采取合流制排水小区绿化用水和景观用水上。
地面雨水收集方式包括绿地蓄水下渗回补地下含水系统的老城区,如果将地面雨水就近收集并回灌地下,不仅可以减少对环境的污染,还可提高城市污水厂的处理效果,降低处理成本。
采取分流制的地区,地面雨水径流从集水口流入雨水管道,直接汇入雨水贮水池,相对比较简单。
1.3主要雨水收集系统的具体设计实例
拟建于上海市近郊的综合性滨水现代化社区,规划总占地面积为667hm2。
社区规划以生态景观湖景为核心,融城市生活与居住生活于一体,具备完善的社
区生活服务功能,包括别墅区、社区会所、景观湖、休闲绿地、娱乐广场、户外运动场等。
该水景社区的景观湖规模较大,是整个社区水循环系统中最重要的中转库。
景观湖承接降雨和地表径流,为社区提供绿地浇灌用水、道路冲洗用水及其他用水,并与社区外围河道连通,向外排水和泄洪。
雨水收集利用技术,包括集蓄池、暴雨塘、碎石沟渠系统、植草浅沟系统以及砂床过滤系统。
将各收集措施进行组合构成一个高效率的有机整体。
蓄积的雨水经过沉淀、过滤、吸附、消毒等,水质基本能达到景观水质要求,用于景观湖补水、喷泉及冲洗车辆等对水质要求较高的用水点,集蓄池的溢流直接排放到市政雨水管,景观湖、喷泉水景均预留自来水补水口,以便于调节与管理。
整个系统的设计与布置,结合社区内建筑物、道路、绿地和用水点的空间分布特点,并综合考虑各雨水类型的受污染程度及雨水利用点对水质的要求。
1.3.1地下集蓄池
该社区的集蓄池主要是针对社区别墅、大型会所建筑等面积较大的屋面,面积约为22500m2。
地下集雨池可建在社区空地或绿地下面,上面覆土种植植被,既能作为集雨设施,又不妨碍地上功能的实现。
地下集雨池主要为钢筋混凝土结构,并设有过滤池、沉淀池、水泵等装置。
收集的雨水主要用于景观湖补水和水景喷泉等。
1.3.2植草浅沟
植草浅沟是在地表沟渠中种植草本,为一多功能的暴雨控制、雨水收集设施。
当雨水径流流经植草浅沟时,经过沉淀、过滤、渗透、植物吸收及生物降解等作用,径流中的污染物被削减,达到雨水收集利用和径流污染控制的目的。
综合考虑浅沟的水力计算方法和净化功能,在该社区内设计了长约1km的植草浅沟,浅沟表层种植耐淹的结缕草、狗牙根及其他禾本科草本,用于收集小区内绝大部分的绿地径流和非透水性道路广场的径流,直接汇入暴雨塘内暂时储存。
1.3.3下渗碎石沟渠
下渗碎石沟渠是一种以多种粒径的碎石(砾石居多)为主要结构的线型集水槽,为周围汇水区域的低势区。
当汇水区的地表径流进入碎石沟渠后,通过碎石层逐渐下渗,碎石的物理结构以及生长的生物膜起到过滤雨水和降解污染物的作
用。
与植草浅沟相比,碎石沟渠削减径流峰流量的能力较差些,主要用于收集该社区内的少数屋面雨水和透水性路面雨水。
全区设计了500m长的碎石沟渠,收集的地表径流在输移过程中得到净化,汇入暴雨塘,作为景观湖的补水水源。
图1中虚线文本框意味着具有雨水下渗功能;粗连接线是收集雨水的主要流路。
2初期雨水控制与弃流
雨水径流有明显的初期冲刷作用,即在多数情况下,污染物是集中在初期的数毫米雨量中,因此,控制初期雨水成为雨水利用系统和城市径流污染控制的一项主要举措。
由于初期雨水污染程度高,处理难度大,因此对初期雨水的控制主要采用弃流处理。
初期雨水弃流可去除径流中大部分污染物,包括细小的或溶解性污染物,因此是一种有效的水质控制技术。
初雨弃流装置有多种设计型式,可以根据流量或初期雨水排除水量来设计控制装置。
2.1优先流法弃流池
初期雨水弃除最常用的方法是优先流法,即将设计的集雨面的初期径流量优先排入相应容积的需水空间内,然后再流入收集系统的下游,如图1所示。
弃流池一般用砖砌、混凝土现浇或预制,可设计为在线或旁通方式,所截留的初期雨水在降雨结束后或者由水泵排入污水管道,或者逐渐渗入周围的土壤。
相应的雨水弃除设施如图1所示。
该方法设计根据雨水径流的冲刷规律合理确定弃流水量。
优点是简单有效,可以准确地按设计要求控制初期雨水量,效果好。
主要缺点是当汇水面较大收集效率不高,需要较大的池容。
2.2切换式或小管弃流井
在雨水检查井中同时埋设连接下游雨水井和下游污水井的2根连通管,在2个连通管入口处设置简易手动闸阀或自动闸阀进行切换。
可以根据流量或水质来设计切换方式,人工或自动调节弃流量。
这种方法最大的问题是对随机降雨操作控制比较困难。
当弃流管与污水管直接连接时,应有措施防止污水管中污水倒流入雨水管线,可采用加大2根连通管的高差等方式。
由于降雨过程和径流过程均表现出初期水质差而流量小的特点,可以考虑将初期雨水弃流管设计为分支小管,初期水质差的小流量首先通过小管排走,超过小管排水能力的后期径流再进入雨水收集系统。
该法的特点是自动弃流,可以减少切换带来的运行和操作的不便,但弃流量难以合理控制,尤其是在降雨强度较小而降雨量很大时可能会使弃流量加大,减少收集水量甚至收集不到雨水。
该法一般适用于汇水面较大,有足够的收集水量时。
2.3旋流分离式初雨弃流设备。
由雨水管道收集的雨水沿切线方向流入旋流筛网,筛网由一定数目的合金材料制成。
降雨初期当筛网表面干燥时,在水的表面张力和筛网坡度作用下,雨水在筛网表面以旋转的状态流向中心的排水管,初期雨水即被排入雨水或污水管道。
随着降雨延续,筛网表面不断被浸润,水在湿润的筛网表面上的张力作用将大大减少,中后期雨水就会穿过筛网汇集到集水管道,最终接入蓄水池。
这种装置的主要特点是通过改变筛网的面积和目数可以按时间控制初期雨水弃流量;初期雨水来临时,可以将上次残留在筛网上的树叶等滤出物冲入雨水或污水管道
中,自行清洁。
2.4自动翻板式初雨分离器。
该装置的工作原理是利用自动翻转的翻板进行弃流。
没有雨水时,翻板处于弃流管位置,降雨开始后,初雨沿翻板经过弃流管排走。
随着降雨的增多,一般降雨到2~3mm时,翻板依靠重力会自动反转,雨水沿翻板经过雨水收集管进入蓄水池。
当停止降雨一定时间后翻板依靠重力作用自动恢复原位,等待下一次降雨。
翻板的翻转时间和停雨后自动复位时间可根据具体情况在安装时调节。
该装置主要安装在雨落管上,无需建设土建弃流池,可以灵活地将初雨分离出去,整个过程自动完成。
通过使用该装置可以有效地控制每场降雨径流中的大部分污染物,能显著地改善蓄水池中的雨水水质,保证整个系统安全而高效地运行。
3雨水传输技术
雨水的传输主要有2种形式,即地下管道传输和地表明沟传输,可以是重力流或压力流。
地表明沟传输,通常模拟天然水流蜿蜒曲折的轨迹,或构筑特定的造型,雨水的传输和贮存与城市景观建设融为一体,有利于美化改善城市环境。
本工程采用地下管道传输的方式进行,对于蓄水池中的雨水采用水泵提升、管道输送,供浇洒绿地或河道补充水使用。
4雨水蓄存技术
雨水蓄存技术包括蓄存容量的计算和储存器的选择、布置,以及水质改善的技术。
家庭贮存雨水可采用罐、缸、桶等,社区环境可修建蓄水池,也可利用水景和人工湖。
为了防止蓄水池中的固体使水散发臭气,可以采用增氧手段。
5雨水处理技术
实验研究结果表明屋面和道路雨水水质可生化性较差,宜采用物化处理。
雨水净化工艺视水质和使用目的确定,若出水作为杂用水,则处理工艺的选择应以简便、实用为原则,优先考虑混凝、沉淀、过滤等物化处理方案。
常规雨水水质处理工艺。
5.1筛网与格栅。
由于雨水中含有较粗的漂浮物与悬浮物,如树叶、果皮、纤维等,为减轻后续处理负荷,需采用格栅或筛网对其进行截留。
格栅采用金属栅条,可用型钢直接焊接制成,以细格栅为宜(栅条间距为2~5mm);筛网采用平面条形滤网,倾
【篇三:
浅谈乌鲁木齐市雨水利用方式】
浅谈乌鲁木齐市雨水利用方式
【摘要】:
根据乌鲁木齐市气候特点、市区地形、地质条件及地质灾害的分布,结合国内外雨水利用经验,提出乌鲁木齐市雨水利用的可行性及利用的范围及方式。
【关键词】:
乌鲁木齐市雨水利用入渗
1、乌鲁木齐市概况
乌鲁木齐市位于亚欧大陆腹地,地处天山北坡,准噶尔盆地南缘。
乌鲁木齐地势起伏悬殊,山地面积广大,市区三面环山,北部平原开阔。
辖区地势由东南向西北降低,大致分为山地、山间盆地与丘陵和平原三个梯级,地势高差最大处近5000米。
山地面积占总面积50%以上,北部冲积平原不及总面积的1/10,市区平均海拔800米。
乌鲁木齐属温带半干旱大陆性气候。
市区平均气温8.1℃,年降水量342.9毫米。
水资源总量约为11亿立方米。
海拔680米--920米,自然坡度12‰--15‰。
乌鲁木齐市区由于降雨量不大,地面南高北低,纵坡达13‰左右,所以很长时间以来未设雨水管系统。
由于降雨量渐增,屋面和地面硬化面积增加,从1994年开始在阿勒泰路工程建设时设置了雨水管道。
随着立交桥等设施的出现,一些地面出现反坡,这些地段在雨天容易积水,我们和乌鲁木齐市城建设计院在2007年提出了雨水排除应急规划,近年来关于雨水利用的时间提示我们应该调整思路,进行雨水利用。
乌鲁木齐市的雨水利用是实现雨水资源化,节约用水,修复水环境与生态环境,减轻城市洪涝等方面的有效办法,可以通过经济、合理的利用方式达到雨水利用的目的。
2、雨水利用方式
雨水利用一般采用雨水入渗、收集回用、调蓄排放等三种方式。
2.1雨水入渗
雨水入渗技术需采用各种雨水渗透设施,让雨水回灌地下,补充涵养地下水资源、改善土层生态环境,是一种间接地雨水利用技术。
还有缓解地面沉降、减少水涝等多种效益。
雨水入渗可分为分散渗透技术和集中回灌技术两大类。
分散渗透可应用于城区、生活小区、公园、道路和厂区等各种情况下,规模大小因地制宜,设施简单,可减轻对雨水收集、输送系统的压力,补充地下水,还可以充分利用表层
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