摘要：结合工程实例，分析研究雨洪利用建设与养护技术措施在城市防汛排水系统中的应用，从工程建设和养护管理两个方面将雨洪利用技术应用于排水系统安全度汛中，提出了“防、蓄、用、排”相结合的综合技术措施优化建议。
关键词：雨洪利用；建设；养护；防汛排水；安全度汛
北京是水资源严重短缺的特大城市，一方面水资源严重不足，但另一方面每年汛期超过67亿m3的降水得不到有效利用[1]，影响着城市排水系统的安全运行。针对上述实际情况，北京市提出了变“防”为“迎”的新理念，强化科学调度，充分利用雨洪资源，力争“保安全，多蓄水”。本文结合工程实例和作者工作实践，总结了雨洪利用设施建设技术和养护技术，提出了技术优化建议。
一、雨洪利用建设技术措施的应用
1、雨洪调蓄排放技术
利用人工构筑物（滞留调蓄池、截留调蓄池、市政雨水泵站、雨水人工湖、人工湿地等）或天然池塘、洼地、河流等储存雨水、控制径流、削减洪峰流量、减轻排洪负担。
（1）调蓄池
用于滞留或截留并贮存雨水径流，在暴雨径流结束之后完全排放，保证下一场暴雨来临时拥有足够的蓄水容积。调蓄池可分为滞留式和截留式，调蓄方式可以是在线式或离线式，建造形式可以是开放式或地下隐蔽式。
（2）市政雨水泵站
市政雨水泵站是确保汛期排水系统安全运行的重要设施。许多处于低洼地带的立交桥，一旦降雨超过管网自然排水能力，配建的雨水泵站将立即开启抽排积水。
（3）雨水人工湖、人工湿地
建造雨水人工湖、人工湿地，蓄集雨水径流，缓解下游排水管网压力；收集到的雨水可以作为景观水体的补充水源，形成和谐的亲水景观。
2、雨水收集回用技术
通过雨水收集、储存、净化、回用等技术措施，不仅可以削减降雨期间的洪峰流量，还可以减少外排雨水总量，提高了排洪系统的可靠性。同时将雨水资源有效利用于绿化灌溉、冲厕、道路冲洒、车辆清洗和景观补水等。
（1）屋面雨水收集
屋面雨水收集系统一般由雨水斗、檐沟、收集管、雨落管和连接管等组成。屋面雨水收集适宜与屋顶绿化相结合，可以有效降低暴雨径流量，同时改善城市景观、提高城市绿化率。
（2）道路、广场雨水收集
道路、广场的雨水收集系统一般由雨水口、雨水支管、雨水干管和初期弃流装置组成。雨水收集时建议采用具有拦污截污功能的雨水口。贮水构筑物一般采用地下式水池，池体可以采用抗渗钢筋混凝土结构、砖石结构、塑料容器、玻璃钢容器等。
（3）初期雨水弃流
屋面雨水收集时，弃流装置一般与雨落管合并设置；道路、广场初期雨水弃流一般设置在收集管网中，通常采用弃流池、弃流井以及自动控制弃流装置等。弃流的雨水可排入雨水排水管道或污水管道，条件允许时可就近排入绿地。
（4）水质净化与回用
雨水净化技术包括沉淀、过滤、土壤净化、人工湿地、消毒等处理单元。沉淀过程一般在沉淀池内完成，过滤通常采用滤料（石英砂）或多孔介质（土工布、微孔管、网等），截留雨水中的悬浮物质。土壤净化是集机械筛滤、植物吸收、生物黏附和吸附、生物氧化分解等综合作用截留悬浮固体和部分溶解性物质的一种水质处理方式，出水效果很好。人工湿地是利用自然生态系统中物理、化学和生物的三重共同作用来实现对雨水的净化，是一种科学经济的雨水净化技术。雨水回用前应进行消毒处理，目前运用的主要有氯消毒、臭氧消毒、紫外线消毒等。
满足回用指标的雨水，通过回用供水管线输送用于绿化灌溉、冲厕、道路冲洒、车辆清洗、景观补水等，可减少外排雨水总量，有效缓解汛期排水压力。
3、雨水渗透技术
应用雨水渗透设施可以有效抑制暴雨径流，缓解排水设施的工作负荷，同时可涵养地下水、恢复正常的水文循环。常用的雨水渗透技术有：透水性路面、渗透管、渗透渠、渗透井、渗透池、低势绿地入渗等。
（1）透水性路面
一般情况下，透水性路面径流系数在0.2~0.4，渗透系数在0.5mm/s，平均蓄水量大于35mm，对地表径流的削减效果非常显著。透水性路面形式包括：透水砖路面、透水性混凝土路面、透水性沥青路面等。
（2）渗透管、渗透渠、渗透井
雨水渗透管的原理是雨水通过上游管道进入渗透管（穿孔管），透过渗透管进入四周的砾石层，砾石层具有一定的蓄水调节作用，然后再进一步向四周土壤渗透。渗透渠通常可采用多孔材料制作或做成自然的植被浅沟，底部铺设透水性较好的材料。渗透井的井筒下部及底部开孔，开孔区域周围装填碎石、砂及土工布过滤层，雨水通过进水管进入渗透井内，一部分雨水穿过过滤层渗入土层中，多余部分从出水管流出。
（3）低势绿地入渗
低势绿地就是将绿地低于周围地面适当深度，使周围地面的地表径流流入绿地下渗。研究结果表明，当绿地下凹 5-10cm时，能够消纳自身和相同面积不透水地面流入的雨水，使5年一遇日降雨无径流外排。
二、雨洪利用设施养护技术措施的应用
雨洪利用设施建设完成后，必须进行系统的定期养护，以保持正常的使用功能。特别是在汛期来临之前，要对雨水调蓄排放系统、收集回用系统和渗透系统进行排查和清理维护，保证汛期内各类设施具备足够的滞蓄空间和下渗能力，保障雨水收集与排除设施通畅、运行安全。
1、雨水调蓄排放设施养护技术
（1）雨水调蓄池的清淤，清淤方式包括人工清洗、水力喷射器、潜水搅拌器、水力冲洗翻斗、水力自冲洗装置、刮刀和移动清洗设备等。
（2）当雨水调蓄池兼与水景观相结合时。应采取循环、净化等相应的水质保障措施，并加强维护管理，如清除落叶，修剪水生植物，清洗池底等。
2、雨水收集回用设施养护技术
（1）雨水口清掏与整修；雨水收集管线清掏与疏通。
（2）雨水收集池和沉淀池的底泥清理；进、出水管口清理。
（3）雨水过滤池内滤料的反洗和更换。
（4）土壤净化系统和人工湿地系统内植物的管养、清除枯死或老化的植物。
（5）雨水喷灌管线、冲厕回用供水管线及景观补水管线与阀门的维护、检修。
（6）雨水水质应定期检测，检测方法应符合相关要求，水质指标应满足《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB50400-2006）、《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）、《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921-2002）以及相关规范中的标准。
3、雨水渗透设施养护技术
（1）维护渗透能力，防止空隙堵塞。
（2）渗透设施的维修，破损的修补，地面沉陷的修补。
（3）汛期之前对渗透井、渗透管渠、渗透池等渗透设施进行清淤。
三、工程实例
1、北京某园区雨水综合利用工程
某园区位于北京西北部，占地面积42.23公顷，建筑面积10公顷。工程内容包括：虹吸屋面排水、透水性路面、低势绿地、渗透渠、人工湖等。
图3-1 某园区雨水综合利用工艺流程图
该园区雨水收集系统覆盖面广，屋面采用虹吸排水方式；广场和次要道路铺设透水砖，使雨水尽可能有效下渗；绿地建设采用低势绿地，充分利用绿地截留雨水径流；在低势绿地溢流口设置渗透暗渠，导流至人工湖；通过人工湖的循环净化为单位内绿化喷灌系统提供水源。
表3-1 某园区雨水综合利用主要工程量
该工程人工水体每年调蓄截留约30000m3雨水径流；透水砖铺设效果良好，降雨时径流明显减弱。整个系统充分发挥了雨水利用设施削减洪峰流量和减少径流总量的作用。工程于2007年验收至今，各项雨水利用设施运行正常、人工湖水质良好、水生植物生长旺盛、雨水回用喷灌系统运行正常。
2、北京某单位雨水综合利用工程
某单位位于海淀区西北旺镇航天城内，工程主要截流雨水管线的雨水，通过雨水管线接入全地下雨水综合处理池（依次为调蓄池、过滤池、清水池），池体纵向距离较长，为净化水质提供更长的停留时间，池体泵坑内设置排泥泵，定期将淤泥排放。过滤池通过鹅卵石、水洗砂、土工布等进行过滤。过滤池水通过UPVC集水管连接至清水池储存。清水池泵坑内设置潜水喷灌专用泵，加压为喷灌系统供水。电控采用变频稳压控制，设置PLC监控水位及系统运行情况。
图3-2 某单位雨水综合利用工艺流程图
表3-2 某单位雨水综合利用主要工程量
通过截留单位内两条雨水主管线的径流，滞蓄了洪峰。收集到的雨水用于绿化喷灌，在每次降雨来临之前，将池内剩余雨水排空，保证足够的蓄水容积。工程实施后，减轻了下游市政管线的排洪压力，同时取得了很好的节水效益。
四、雨洪利用在防汛工作中存在的问题
1、道路、广场雨洪利用体系不完善
道路和广场等硬化路面缺少因地制宜布置的雨水调蓄排放设施和收集回用设施，北京市城区道路和广场雨水径流量大，雨水资源未得到有效利用，洪峰流量给防汛带来压力。
2、低势绿地的调蓄排放和渗透功能未充分发挥
低势绿地技术未得到广泛应用，仍具备很大的调蓄排放和渗透滞蓄潜力。大部分绿地雨水径流未能自行消纳，仍需要向外界排放雨水。
3、雨洪利用设施与市政排水系统相对孤立
大多数项目区，雨水利用设施与市政排水系统未实现综合规划和统一管理，在城市排水系统安全迎汛过程中尚未体现出高效的联动作用。
4、雨洪利用设施养护管理不到位
雨洪利用设施建成后，养护管理工作制度不完善，运行和管理责任制不明确，造成雨水利用设施不能满负荷运行，未充分发挥防汛排涝和节约水资源的作用。
五、国外雨洪利用技术在城市安全迎汛中的应用现状与前景
在德国，城市中使用了大量可渗透的铺装材料以减小径流。如城市铁路轨道沿线多以低洼绿地或草皮砖为主；许多步行道用精心排列透水砖铺设而成。在许多小区沿着排水道建有渗透浅沟，表面覆有植被，有些小区甚至实现了雨水零排放[2]。
日本充分利用有限的地上空间，将操场、绿地、公园、花坛、楼间空地的地面高程降低，在遭遇较大降雨时蓄滞雨洪，雨水排出后再尽快恢复正常使用。在大阪市建造了隧洞式地下防洪调节池，这些地下隧道直径10余米，长度达十余公里，可蓄水112万立方米[3]。
美国的雨水利用常以提高天然入渗能力为目的，所有新开发的地区必须实现强制“就地滞洪蓄水”。
瑞典、丹麦、澳大利亚等国家，正在积极推广各种源头控制技术[4]。
六、北京城区雨洪利用发展的探讨
（1）雨洪利用设施建设可以与城市基础设施建设配套进行，结合易积水社区、易积水道路的改造，设置雨水调蓄池截留雨洪，推广透水性路面铺装增加雨水入渗，建设低势绿地减少径流等。
（2）推进雨洪利用向标准化、产业化和市场化发展。完善建立系统的雨洪综合利用技术标准体系；加大城市雨洪利用的研究投入，努力将科研成果转化为生产成果，形成雨洪利用技术产业；适应市场化体制，鼓励民间投资兴建雨水利用设施，生产制造系列化雨洪利用产品，满足市场需求。
（3）雨洪利用设施可以进行统一的运行管理和维护，成立专业的雨洪利用设施运行管理公司，建立委托管理制度，保证设施正常运行，使雨洪利用设施真正服务于社会。
七、结束语
雨洪利用设施建设对于解决城市快速发展带来的排水设施不足和防洪减灾等问题具有重大的社会效益、经济效益和生态效益。建议今后在城市防汛的相关技术环节中采用 “防、蓄、用、排”相结合的综合技术措施，在保证安全度汛的前提下，增加雨洪利用总量。“防”指的是加强调度和疏导，防止形成大规模雨洪危害城市安全；“蓄”指的是在条件适合的地点，建设蓄水设施，滞蓄雨洪，缓解城市排水压力；“用”指的是建设雨洪收集回用设施，即可减轻排洪负荷，又能充分利用水资源；“排”指的是完善建设和维护城市排水设施，治理城市积滞水。通过上述综合技术措施，把雨洪利用和安全迎汛有机结合，达到寓资源利用于灾害防范之中的目标。
参考文献：
[1]王毅.北京市水资源可持续利用国际研讨会论文集[C].北京：中国水利水电出版社，2007：205-211.
[2]车武，李俊奇. 德国城市雨水利用技术考察分析[J].城市环境与城市生态，2002，15（1）：47-49.
[3]孙德威. 城市雨洪利用技术综述[J].中国防汛抗旱，2010（1）.
[4]周玉文，赵树旗.发展中国家城市雨洪利用管理[M].北京：中国建筑工业出版社，2007：118.
论文作者:钟乃萌
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/8/8
标签：雨水论文; 径流论文; 设施论文; 城市论文; 绿地论文; 技术论文; 透水性论文; 《基层建设》2018年第19期论文;