摘要：随着我国城市化的快速发展，城市的数量急剧增加，城市规模不断扩大，城市化快速发展的同时其弊端也日益凸显，如水资源短缺、城市内涝频发等问题，极大地影响着人们的生活质量和城市发展水平。海绵城市理念是在尊重自然的条件下，实现雨水在城市的渗透、积存以及净化，从而促进城市发展。
关键词：海绵城市；屋面雨水；源头；调控技术；分析
引言：海绵城市是中国城市建设方式转型。我国城镇化建设中出现了开发强度高、硬质铺装多等问题，特别是屋面、道路、地面等设施建设导致下垫面过度硬化，改变了城市原有自然生态本底和水文特征，70％以上的降雨形成径流，城市“大雨必涝、雨后即旱”，带来水生态恶化、水资源紧缺、水环境污染、水安全缺乏保障等问题。发达国家在城镇化过程中也曾出现过类似情况，通过及时调整城市规划建设理念，实施低影响开发模式、可持续排水管理、水敏感城市设计等，合理控制雨水径流，有效解决了上述问题。海绵城市建设是人与自然和谐共生城市的突破口。我国城市基础设施现状是长期的历史欠账，不可能一蹴而就，海绵城市建设是一个漫长而艰巨的过程。
1.海绵城市理念的内涵
城市建设过程中，不可避免的需要建设诸多基础设施，这些设施的建设会对自然环境造成一定影响，因而在气候的影响下，很多城市很容易出现内涝和干旱等问题，给人们的生产生活和社会发展造成巨大影响，海绵城市理念就是在这种背景下所提出的城市建设理念，以缓解城市发展过程中面临的难题。海绵城市理念是在遵循生态优先和尊重自然的前提下，将城市灰色基础设施与绿色基础设备相结合，使城市能够像海绵一样，在干旱和洪涝时发挥出巨大作用，最大限度地使雨水能够在城市实现积存、渗透以及净化，提高城市雨水资源的利用效率，从而起到保护生态环境的作用。
2.海绵城市应运而生
改革开放以来，我国城市数量从1978年的193个增加到2014年的658个，城镇化率达到54.77%，城市已成为人们生产生活的重要组成部分。与此同时，城市也面临资源约束趋紧、环境污染加重、生态系统退化等一系列问题，其中又以城市水问题表现最为突出。2012年，海绵城市的概念首次提出，2015年10月国务院印发《关于推进海绵城市建设的指导意见》，2017年3月5日第十二届全国人民代表大会第五次会议上，李克强总理再次提到：统筹城市地上地下建设，再开工建设城市地下综合管廊2000公里以上，启动消除城区重点易涝区段三年行动，推进海绵城市建设，使城市既有"面子"，更有"里子"。为推进海绵城市自上而下加速前行，近年来国内政策持续加码。中央及各部委政策密集发布确定方向，各地方政府出台海绵城市建设指导意见加速执行。截至目前，从中央到地方政府，海绵城市政策的推动呈指数型增长。
3.屋面雨水过程自动弃流与收集技术
屋面雨水过程自动弃流与收集技术能够兼顾径流总量控制、径流峰值控制、径流污染控制、雨水资源化利用等不同的控制目标。
3.1自动弃流与收集系统
雨水自动弃流与收集系统主体由初期雨水的弃流装置和中后期雨水的收集装置组成，该系统具有自主知识产权。弃流装置包括滑轮组、平衡桶和弃流水箱及其选择性进口。弃流水箱外侧设有溢流孔和弃流孔，弃流水箱的选择性进口由卡槽、吊绳、浮块和挡板组成，位于落水管和雨水收集管交汇处。落水管进口与屋顶配有格栅的雨水斗相连。收集装置包括雨水收集管和储水箱，储水箱设有取水口和溢流管。
3.2自动弃流与收集过程
雨水自动弃流与收集技术利用滑轮组原理实现重力流初期雨水的自动弃流和中后期雨水的自动收集。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一是在降雨前，平衡桶的重量小于浮块的重量，浮块落在挡板上，平衡桶与浮块由吊绳牵引在滑轮组两端处于静止状态。二是在降雨初期，屋顶雨水汇集后，通过落水管流向弃流水箱的选择性进口，被挡板截流后流入弃流水箱，当弃流水箱中的雨水上升至预设的溢流孔时，雨水通过溢流孔流入平衡桶，平衡桶的重量逐渐增加，同时，浮块受到挡板处雨水的浮力作用，最终滑轮组两端的平衡被打破，滑轮组开始转动，浮块上升，平衡桶下降，浮块上升至卡槽处停止运动，并封闭弃流水箱的进口，从而实现初期雨水的弃流。三是随着持续的降雨过程，浮块始终受到挡板内雨水的浮力和平衡桶的拉力，滑轮组持续保持稳定状态，雨水开始越过挡板顺着雨水收集管道进入储水箱，从而实现中后期雨水的收集。
4.雨水洁净收集与涵养地下水技术
4.1雨水洁净收集与涵养地下水系统
雨水洁净收集与涵养地下水系统主体由智能控制设施、弃流装置、收集装置和调控装置组成，该系统具有自主知识产权。智能控制设施包括水质传感器、光照传感器、微型启闭机、电动阀门和控制单元，电动阀门控制弃流孔的流量，控制单元接收各类感应器的脉冲信号并通过单片机内部指令程序和集成块控制微型启闭机、电动控制阀等的步进工作。弃流装置由闸室、弧形闸门、铰座、弃流水箱、弃流孔等组成，闸室与落水管、弃流水箱、雨水收集管相连通。收集装置由雨水收集管、储水箱和取水口等组成。调控装置由溢流管、调控室、管网、承台、涵管等组成，调控室的雨水进口通过管道与储水箱顶部溢流管连通，调控室底部与排水管网连通，排水管网与涵管连通。
4.2雨水洁净收集与涵养地下水过程
一是在未降雨前，弧形闸门、电动阀门处于开启状态，储水箱的取水口阀门处于关闭状态，整个装置处于初始状态。二是在降雨初期，屋面雨水汇流通过雨水斗、落水管进入闸室，受到弧形闸门阻挡后流入弃流水箱内水质检测平台，水质传感器将获得的雨水水质多参数数据传输给控制单元的多源监测模块，信息处理模块根据多源监测模块传输的数字信号通过内部程序判别水质的优劣。三是在控制单元接收到初期水质信号时，信息处理模块向调控模块传输信号，调控模块发送指令关闭弃流孔上电动阀门。当水质不满足内部程序预设的收集标准时，雨水继续流入弃流水箱实现蓄流。
总结：屋面雨水收集技术利用滑轮组原理巧妙地弃流掉初期污染较为严重的雨水，延缓了屋面雨水径流污染物排放，消减了降雨过程中径流污染负荷，提高了储水箱收集的雨水质量，比现有的屋面雨水弃流与收集技术，更为简便、高效。运行成本低，经济效益和环境效益显著。雨水洁净收集与涵养地下水技术利用多种智能传感器以及单片机原理实现收集雨水控制条件的精确选择，克服了仅依赖径流深度弃流而受雨量、雨强、雨型等降雨特征对初期雨水污染效应的影响，使得收集雨水的水质很好。该技术能够适应特大暴雨时控制超过储水箱设计容积的雨水，不仅有利于降低采用较大容积储水箱增加的经济成本，而且进入地下涵管的雨水经过土壤的过滤、吸附、离子交换、沉淀及生化作用，保障了地下水水质安全，也能够缓解地下水位下降。
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论文作者:牛运君
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/18
标签：雨水论文; 城市论文; 海绵论文; 径流论文; 屋面论文; 是在论文; 理念论文; 《基层建设》2018年第3期论文;