我國的水資源比較貧乏,并且水資源的時空分布極其不均,每年降水及徑流分配都集中在夏季,且經(jīng)常交替出現(xiàn)連豐、連枯年份,所以導致水資源供需矛盾突出,一些地區(qū)干旱災害頻繁。在此背景下,節(jié)能節(jié)水的呼聲越來越高。而建設行業(yè)是一個資源能源消耗較大的行業(yè),尤其是給排水系統(tǒng)對水資源的消耗量十分大,所以在給排水系統(tǒng)設計中,應當要采取有效的方法盡可能地節(jié)能節(jié)水。在這方面,雨水收集利用技術發(fā)揮出了重要作用。該技術是將自然起來,再用于實現(xiàn)給排水系統(tǒng)的諸多功能,從而既節(jié)約水資源,又發(fā)揮出給排水系統(tǒng)本身的作用。以下“海綿雨水”就來談談
給排水系統(tǒng)是城市建設中的重要系統(tǒng),同時也是一個水資源消耗量較大的系統(tǒng)。總所周知,節(jié)能節(jié)水是當前一個重要話題,所以現(xiàn)代給排水系統(tǒng)在設計中也應當要以節(jié)能節(jié)水為原則。而節(jié)能節(jié)水的一項有效手段就是對雨水進行充分收集利用。雨水是大自然賜予人們的瑰寶,通過對雨水進行收集利用,可以解決給排水系統(tǒng)中的很多用水問題,同時不會產(chǎn)生過大的水資源消耗。本文“海綿雨水”主要針對雨水收集利用技術幾種方式和意義進行了淺析,希望有助于促進給排水專業(yè)工作的進步。
通過雨水收集利用可以有效減輕水資源緊缺壓力及城市出產(chǎn)和日常用水情況。城市中存在著大量的硬質(zhì)不透水表面,所以給雨水的排放帶來了一定的困難,同時也是導致地下水位降低的一項主要原因。而在城市中的硬質(zhì)不透水表面中,約有三成左右都是建筑屋面。為了有效收集利用屋面上的雨水,可以采用種植屋面的方式。城市建設本身會在一定程度上破壞自然植被和土壤等,諸多城市建設,如房屋、道路、停車場等會逐漸替代自然地表,然后通過排水裝置將降落在其表面的雨水迅速排入城市雨水管網(wǎng)。雨水本身是一種自然資源,且硬度低、污染少,所以在開括水源方面有著十分重要的應用。同時,通過對雨水的回收利用,還能夠減少城市雨洪危害。建筑屋面及地面雨水經(jīng)收集和處理后,不但可以用于補充地下水和澆灌農(nóng)作物,更還可以用來作洗車場用水,冷卻水補充、道路沖洗、沖廁以及景觀綠化等非生活用水。
通過雨水收集可以創(chuàng)造很大的生態(tài)效益。具體來說,首先通過對雨水的收集使用,并用之補給地下水資源,可以在很大程度上減輕市政管網(wǎng)的防洪壓力,減少因市政防洪排水設備不完善所致的洪災,其次通過對雨水的收集使用,可以調(diào)理城區(qū)河湖水量,消減旱季洪峰量,改進區(qū)域微氣候及城市居民的居住環(huán)境,再者,通過對雨水的收集使用,能夠有效預防路面積水現(xiàn)象,方便人們的出行。
首先說節(jié)約市政管網(wǎng)出資方面,由于城市中一些舊的排洪設備已經(jīng)逐漸無法滿足旱季時發(fā)作的洪峰量,所以為了有效防洪,政府往往需要耗費大量資金進行排洪防洪排錯設備擴建,但是,通過雨水收集利用體系的使用,可以有效減少市政管網(wǎng)用于污水處理及排洪防洪排錯設備擴建的資金投入,從而大大節(jié)約市政管網(wǎng)出資。再說節(jié)約市政和居民用水支出方面,市政減少在運行過程中想要運用到大量的水資源,同樣城市居民在日常生活中也需要運用到大量的水資源,但是如果運用雨水收集利用技術,將部分市政和居民用水改為使用經(jīng)處理后的雨水,例如用雨水來進行市政灌溉或沖廁等,均能夠在一定程度上節(jié)約市政和居民用水方面的支出。
屋面雨水收集利用系統(tǒng)主要有兩種形式,一種是單體建筑分散式,一種是建筑群集中系統(tǒng),但其基本的工藝流程是相同的。該系統(tǒng)運用了雨水初期起來裝置,可以有效降低雨水利用難度及運行成本,提高凈化效率。通常情況下,初期棄流量可定位2mm。影響屋面雨水水質(zhì)的因素有很多,包括大氣質(zhì)量影響、降雨量影響、降雨間隔影響以及屋面材料本身的影響等。所以,在進行建筑給排水系統(tǒng)設計時,需要充分考慮到這方面的問題,盡量選擇有利于凈化雨水水質(zhì)的金屬、陶瓦、混凝土等作為集水屋頂材料,而避免采用含鉛材料。經(jīng)相關實驗發(fā)現(xiàn),屋面雨水的可生化性較差,所以對其的處理宜采用物化方法,如接觸過濾-消毒等。一般初期棄流的屋面雨水經(jīng)接觸過濾后可去除65%的COD、90%以上的SS、55%的色度,這足以達到生活雜用水的水質(zhì)標準。
屋面花園是建筑屋頂上的綠化、花草種植等的統(tǒng)稱。無論是平屋頂還是坡屋頂,均可以進行屋面花園設計。一般屋面花園的構造層次共有六層,層是植被層,第二層是基質(zhì)層,第三層是隔離過濾層,第四層是排水(蓄)水層,第五層是隔根層,第六層是分離滑動層。其中,植被層是關鍵的一部分。植被層的土壤必須要有一定滲透性且適合與植被生長。由于屋頂?shù)某兄赜幸欢ㄏ拗疲苑N植層應當具備自重輕、保水保肥、不板結、施工方便以及經(jīng)濟性等性能。通過屋面花園雨水收集利用系統(tǒng),可以有效提高雨水利用率,降低屋面雨水徑流系數(shù),還可以延長防水層壽命。
雨水滲透地面主要有天然滲透和人工滲透兩種方式。天然滲透地面主要是滲透綠地,人工滲透地面主要是人為鋪裝透水性地面。滲透地面的主要目的是為了使雨水滲透接近水源,從而保持及恢復良好的自然循環(huán)。天然滲透的主要優(yōu)點是,透水性能好、便于雨水引入和利用、減少綠化用水、凈化雨水當中的污染物等。其缺點則是;受土壤性質(zhì)的限制滲透量有限、雨水中的雜質(zhì)和懸浮物較多、影響綠地質(zhì)量等。通過在綠地中做淺溝的方式,可以在降雨時實現(xiàn)臨時貯水目的,不過需要注意避免溢流及綠地過度積水。人工滲透地面的優(yōu)點是技術簡單,對雨水的預處理要求低、便于管理等。缺點則是,雨水徑流量調(diào)蓄能力較差、需要較大的透水面積。
分析以上三種雨水集中利用的方式,各有優(yōu)點和缺點,在工程實踐中應取其精碎,相互補充,使雨水利用形式成統(tǒng)一的自然生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)。
系統(tǒng)流程;屋頂雨水花園收集雨水--室外生態(tài)草溝或旱溪收集地面及屋面雨水-排至人工湖-中水處理站以湖中雨水為水源進行工藝處理-處理達到城市雜用水標準后用于沖廁、綠化澆灑等。以海南省等澄邁縣老城鎮(zhèn)某生態(tài)智慧高新產(chǎn)業(yè)園區(qū)為例:
辦公建筑的頂層辦公空間室外屋頂花園采用暗溝排水方式。屋頂花園周邊均布置現(xiàn)澆混凝土排水暗溝,構造層分五層,層種植層,第二層為基質(zhì)層采用腐殖土,第三層采用無紡布過濾,第四層采用塑料排蓄水板,第五層采用塑料隔根層,通過雨水立管連接暗溝排水并排至室外的截水溝等。
(1)室外場地空間主要收集部分場地及建筑排水的采用生態(tài)明渠-旱溪,明渠深度為mm。旱溪分為兩種形式,一種為蓄水旱溪,構造層層為河卵石或火山石塊,底層砌筑,上層浮閣,第二層為20厚1:3水泥砂漿保護層,第三層為300g/m²,無紡布,第四層為彭潤土防水毯防水層,第五層為300g/m無紡布,第六層為200厚細土夯實,此種方式可快速排放雨水,并可以使部分雨水過濾后入滲地下,使排水效率得以提高。
(2)園路及廣場鋪裝兩側均設置深100~300mm,寬~3500mm的植草溝,將雨水匯入人工湖。
(3)在建筑周邊及雨落口附近設蓋板上覆卵石的截水溝或者暗渠,引導建筑屋面及周邊的雨水匯入旱溪。旱溪過路采用涵洞形式。
綜上所述,給排水系統(tǒng)是現(xiàn)代城市建設中的重要系統(tǒng),而在給排水系統(tǒng)設計中,對雨水進行收集利用是一項有效的手段和措施。雨水收集技術的應用,既能產(chǎn)生較高的社會效益,也能產(chǎn)生生態(tài)效益和經(jīng)濟效益。所以,在給排水設計中應當要充分應用雨水收集利用技術,并不斷研究更加先進的雨水回收利用技術。
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