对城市雨水径流控制与资源化利用的研究论文_吴迪

对城市雨水径流控制与资源化利用的研究论文_吴迪

汕头市城市规划设计研究院

汕头在快速城市化过程中城市人口不断攀升,建设用地面积不断扩大,不透水性地面面积的比例持续增加,造成城市雨水排水系统汇水范围的不断扩张,而雨水汇流时间却极大缩减。同时,近年来集中强降雨等极端天气增多,导致城市雨水短时径流量急剧增加,河渠洪峰流量大幅增加,显著增加城市排水负荷,从而引发了严重的暴雨积涝,造成城市基本机能的瘫痪和市民生活的极大不便,同时水质污染程度也更加严重。城市排水系统的规划设计已不能只停留在如何尽快地将城市雨水直接排放和简单地依赖“雨污分流”等传统观念上,而需要突破对城市雨水的传统观念和狭隘处置方式,从新的角度、更高的层次进行系统研究,建立更科学的雨洪控制利用模式。因此,进行雨水径流控制与资源化利用具有非常重要的意义。

1 径流量控制

1.1 常见 LID 措施在汕头的适用性分析

(1)现状概况

汕头市中心城区的人口密度大,居住用地建设密度高,开发强度大,配套设施不足,建设用地占土地面积的比例大并且过于集中。近年来呈现出建设用地所占比例、建筑密度、容积率等建设指标逐年提高,农用地比例、绿地率、水面率等指标逐年缩减的趋势。

市区北部韩江三角洲平原主要为水稻土,丘陵地为赤红壤,新津河和梅溪河之间为潮沙泥土,滨海地带为滨海盐渍沼泽土、滨海沙土。潮沙泥土成土母质为河流冲积物,分布于梅溪河、新津河、外砂河等沿岸,滨海盐渍沼泽土的成土母质为滨海沉积物。

汕头大学一带、莲塘等地属于地形偏高的山前土层结构,地下水属于孔隙潜水,地下水埋深1.7米-3.8米;龙湖东北部和西部的玉井村周边地带属于低山丘陵地带,地势较高,地下水埋深在1米-1.5米;靠近牛田洋、汕头港的区域是靠河流和海潮冲积形成的,潜水层为咸水、微咸水,对混凝土具有分解性侵蚀,地下水埋深较浅。

(2)LID 综合措施的选择

基于汕头市中心城区北岸土壤渗透性强、地下水位高等自然条件特征,以及人口密度大、建设用地密度大、开发强度高等城市建设特征,同时以“低投入、高产出”为原则,规划主要通过以下措施的综合应用来达到径流量控制的目的。规划选取的 LID 综合措施有:集水罐、地下储水设施、人工湖/雨水湿地、渗透池/渠、绿色屋顶、透水铺装、浅草沟、植被过滤带、下凹式绿地。

集水罐:由于集水罐造价低、占地小等特点,规划在村庄整治中推行,缓解内涝问题,有针对性地施行,如城中村等。

地下储水设施:由于地下蓄水设施造价高、工程地质条件要求高等特点,规划在道路的十字交叉口和可利用的绿地的地下预设储水设施,针对性的在现状易涝点和内涝中高风险区域设置。

湿地/人工湖:规划在新城、公园结合绿地设置。

绿色屋顶:由于绿色屋顶对单体建筑防水能力、承重能力要求较高,规划针对改造的建筑单体和新建城区的公共建筑建筑单体进行绿色屋顶设计。

透水铺砖联合设施(广场):具有推行难度小等特点,规划将现状的露天广场和停车场依照透水铺装进行改造。规划新建的露天广场和停车场须按照透水铺装进行设计施工。在已建城区,考虑到改造等难度,硬化地面中可渗透地面面积比例不宜低于35%。在新建城区,硬化地面中可渗透地面面积比例不宜低于40%。

透水铺装等联合设施(道路):由于透水铺装、浅草沟、植被过滤带等设施单独设立占地大效果不佳等特点,规划将城市主要交通干道的人行道路和非机动车道按透水铺装、浅草沟、植被过滤带等联合设立的形式改造,规划新建城市主次干道按照联合设立的形式设计建设。其他一般道路的人行道进行透水铺装改造。

植被过滤带:规划在渠道和公路两侧的绿地按照植被过滤带的形式设置。

下凹式绿地:基于下凹式绿地推广方便、造价维护费用低等特点,规划在大面积的公园绿地和居民区公共绿地进行下凹式绿地改造,新建公园绿地和居民区公共绿地按照下凹式建设。1.2径流量控制指标

(1)径流总量控制目标

低影响开发雨水系统的径流总量控制一般采用年径流总量控制率作为控制目标。根据《海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统构建》(试行)对我国各个城市的年径流总量控制率分区,提出“对于广西、广东及海南等部分沿海地区,由于极端暴雨较多导致设计降雨量统计值偏差较大,造成投资效益及低影响开发设施利用效率不高,可适当降低径流总量控制目标”。其中,汕头市属于V区,其径流总量控制率的最低和最高限值分别为60%和85%。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆考虑到汕头市中心城区为内涝风险中等地区,其排水系统也处于不断完善之中、且极端暴雨较多等综合因素,汕头市规划径流总量控制率按较低值控制,本次规划汕头市径流总量控制率按不低于70%确定。

(2)指标控制

根据《室外排水设计规范》(GB50014-2006,2014版)、《国务院办公厅关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》(国办发〔2013〕23号)、《广东省人民政府办公厅关于做好城市排水防涝设施建设工作的意见》(粤府办〔2014〕15号),参考《广州市建设项目雨水径流控制办法》,结合汕头的实际情况,规划主要提出径流系数、可渗透地面面积控制率、下沉式绿地率等控制指标,建议如下:

① 综合径流系数

新建城区综合径流系数一般控制不超过0.5。

城市管渠和泵站的径流系数等设计参数应根据《室外排水设计规范(GB50014)》的要求确定。其中,径流系数应该按照不考虑雨水控制设施情况下的规范规定取值,以保障系统运行安全。

② 可渗透地面面积控制指标

新建地区硬化地面中可渗透地面面积不宜低于40%;

新建及改造城市道路的人行道、广场的硬化地面,以及室外停车场、步行街、自行车道和建设工程的外部庭院应当分别设置渗透性铺装设施,其渗透铺装率不低于70%。

③ 下沉式绿地率

除公园之外的公共绿地或防护绿地中至少应有50%为用于滞留雨水的下凹式绿地,如道路绿化分隔带推荐采用下凹式。

④ 雨水调蓄设施

对于缺乏调蓄水体的区域,建议每平方公里建设用地区域配建不小于5000m³的雨水调蓄设施;新建建设工程硬化面积达1万平方米以上的项目,除城镇公共道路外,每万平方米硬化面积应当配建不小于500立方米的雨水调蓄设施。

2 雨水资源化利用

2.1 资源化利用的需求

汕头地区水资源有如下几个特点:

① 本地水资源可利用量总量少,入境水量丰富;

② 汛期水量丰富,非汛期水量较少,时空分布不均;

③ 综合利用率不高,损耗严重,南澳引韩工程,潮阳引韩工程等相继建设,未来市域范围内的供水需求势必不容乐观,寻求和发展新的技术和手段成为确保水资源安全的重要课题。

一方面,城市的雨水是重要的水资源,加强其开发与利用是非常重要的。城市雨水都直接排放,不但造成水资源浪费,也增大了下游管道的排水负荷和河道洪峰流量及受纳水体的污染。另一方面,未来的雨水收集利用设施可以成为新的经济增长点,可以为节约水资源,保护生态环境,节约社会成本,提高城市防洪耐旱能力。

2.2 资源化利用方案

(1)收集

① 建议在新建居民区和旧城区改造中推行使用屋面雨水收集净化利用系统,提高雨水资源化利用的范围和程度。

② 新建项目结合景观设置绿色屋顶、集水罐、下凹式绿地、植被过滤带、地面渗水渠系、浅草沟、透水铺装、生物滞留池等设施收集雨水。

(2)处理

① 规划通过市政管线和泵站运输截蓄的雨水,送往污水处理厂处理。

② 规划通过人工雨水湿地或设置稳定塘处理雨水。

处理后的雨水水质根据用途确定,各项指标应符合国家现行相关标准的规定。

(3)利用

汕头市中心城区北岸地下水位普遍较高,不考虑大规模回灌地下水,因此雨水资源化利用以直接利用和综合利用为主,当处理后的雨水同时用于多种用途时,其水质应按最高水质标准确定。

为对雨水进行有效利用,规划措施如下:

① 规划尽快建立污水、雨水处理后的中水回用系统,为雨水利用奠定基础。

② 规划在政府大楼、商业中心、居住小区、体育场馆等结合绿色屋顶设施配套建设雨水收集利用系统,主要用于卫生冲洗、园林景观维护、消防用水、道路清洗、建筑物本身清洗维护等。

③ 规划在公园规划设计时应考虑结合 LID 综合设施建设人工湖泊、下凹式绿地等设施截蓄雨水,建立景观效应。超过负荷时,采取直接排放或强排的方式缓解负担。

论文作者:吴迪

论文发表刊物:《基层建设》2016年12期

论文发表时间:2016/10/20

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