雨水涵养利用与初雨水净化研究.doc

雨水涵养利用与初雨水净化研究 水资源是一种特殊资源，关系到国计民生、经济社会可持续发展、环境保护和环境友好型社会建设、生态保护和生态建设，关系到人民生活水平的提高和小康社会的建设，在国民经济中具有不可替代的特殊地位。我国是严重缺水国家，人均淡水资源占有量仅为世界平均水平的1/4，并且时空分布不均匀，长江以北地区人口占全国的45.3%,耕地占全国的64.1%,而水资源量却占全国的19%，水资源供需矛盾十分突出[1]。解决水资源供需矛盾的根本出路在于开源节流。雨水是重要的水资 源，雨水利用是解决水资源供需矛盾的重要途径之一。 大量开采地下水使地下水位下降，造成地面下沉，据不完全统计，全国地面下沉城市达56个[1]。雨水是地下水的最重要补给源。雨水涵养对保持和恢复地下水位具有重要意义。 城镇初雨水淋洗空气和冲刷地面，含有大量污染物，是水环境的重要污染源之一，城镇初雨水净化是水环境保护的重要课题。 我国对雨水利用非常重视，国家制定了相应的鼓励政策，大力推进雨水利用。 但是，雨水利用仅限于直接利用，主要是水池、池塘、薄膜防水结构储水，投资大，水量小，实效差。我国的城镇雨水排水体制主要是有组织的管道排水和无组织或有组织的沟渠排水，重点在于城镇排水和防洪，没有考虑雨水利用，与雨水利用的需求极不适应。我国城镇有硬覆盖泛滥的趋势，大量雨水通过管道直接排入水 体，既加重了排水设施的负担，又造成初雨水对水体的污染。 一、美国雨水排水与初雨水净化 笔者最近考察了美国北部城市安阿堡及其周边城镇。安阿堡在美国最适宜居住城市中名列第六，是一个非常美丽和谐的城市，水资源并不缺乏，也不限制用水，居民似乎没有节水意识，但是，雨水涵养和初雨水净化非常先进和完备，令人耳目一新，惊叹其精密、自然和完美，巧夺天工。 1. 屋面排水 美国建筑没有散水，屋面雨水全部通过雨水管首先排入地下涵养，涵养饱和后才组织排放。涵养方式有三种：第一，渗透好的土壤，主要是沙质土和腐植土，直接排入土壤涵养；第二，渗透一般的土 壤，主要是腐植土等，沿建筑外墙开挖沟槽，回填木屑、碎石、腐植土等，种植花树；第三，市中心，建筑密，硬覆盖多，沿建筑外墙开挖约1.5×2m沟槽，回填碎石等，形成地下储水结构，地上部分建筑花坛，种植花木。 2. 绿地排水 美国的建筑风格与中国不同，一般不形成中国式的庭院和街坊。美国郊区建筑间距大，一般单体建筑掩映在绿地和树林丛中。市中心建筑密集，建筑宽大，街道以建筑建设，建筑沿街道建设。面积较大的绿地，修建人工池塘和人工湖，雨水漫流入湖，集中径流入湖口铺砌卵石，湖塘不防水，起向地下补水、调节水量、自然沉淀作用，设溢流井或溢流口，雨水经绿地涵养后进入湖塘调节和沉淀，雨量大时，通过溢流和管道排放。面积较小的绿地，向中间找坡，低处设渗井，雨水经绿地涵养后漫流到渗井，然后通过管道排放。一般面积的绿地，中间修挖洼地，周围找坡，底部铺砌卵石，周围绿化，洼地存水时间较短时，底部植草绿化。洼地设渗透溢流井，井周围设人工滤层，雨量小时，渗至地下；洼地水位升 高，雨水经渗透过滤后通过管道排放；升高到一定水位（一般为1至2m），雨水溢流排放。 3. 道路和硬覆盖排水 美国的独立人行道、绿地路径、高速公路、乡间公路、郊区支路均不设路牙，路面高出绿地，雨水直接漫流到绿地。部分郊区干道一侧设人行道，另一侧不设人行道和路牙，雨水通过无路牙一侧直接漫流到绿地。部分郊区干道两侧设人行道和路牙，雨水分段通过雨水口和管道排入绿地洼地和湖塘，有时在路边修建人工池 塘，涵养和调节雨水，净化初雨水。美国停车场高度发达，硬覆盖平整，面积较 大。硬覆盖雨水通过雨水口和管道排入绿地洼地和湖塘。市中心以街道管道排水为主。 4. 区域排水 美国中小城镇群人口密度小，面积大，城镇化程度高，如果全部采用管道输送排放雨水，雨水管道长，峰值流量大，雨水排水设施的投资非常巨大。美国的做法是：首先考虑土壤涵养，最大限度地涵养雨水；其次，在保证市政安全的情况下尽量采用地面径流；第三，千方百计地利用自然条件和人工设施调节水量，削减峰值，除前端的洼地、湖塘调节外，管道汇集后尽量利用自然条件设置湖塘和人工设施，多次调节，大幅度地削减峰值，大大降低了系统造价。 5. 初雨水净化 初雨水净化的途径主要有：第一，土壤涵养净化，第二，自然沉淀，第三，植物净化，第四，渗透过滤。总之，美国初雨水净化主要依靠自然净化，除简单实用的渗透溢流井外，没有专门的人工设施，方法简单，投资非常少，效果非常突出。 6. 排水系统的特点 第一，土壤涵养，最大限度地涵养雨水；第二，尽量采用地面径流，大大减少雨水管道长度；第三，利用自然条件和人工设施，多次调节，大幅度地削减峰值，大大降低了系