對可持續(xù)性城市排水設計方法的探討

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城市排水系統(tǒng)體制的選擇是城市排水系統(tǒng)規(guī)劃中首要問題，它影響排水系統(tǒng)的設計、施工、維護和管理，對城市規(guī)劃和環(huán)境保護影響深遠。本文通過對幾種可持續(xù)性排水設計方法進行分析，從而闡述了排水系統(tǒng)在功能、規(guī)劃和設計方面可持續(xù)發(fā)展的必然性。

　　1、屋面雨水的收集

　　城市雨水徑流利用越來越受到人們的重視，許多干旱城市的缺水形勢也使得那里的人們開始收集利用屋面雨水徑流。具體應用如下：①在家庭使用方面，屋面雨水收集在雨水桶中可供給家庭生活以外的其他低質用水，如澆花、沖廁、衣物洗滌等方面；②在公共用水方面，更大范圍的公共建筑群或地區(qū)的屋面雨水被收集到雨水存儲罐中或調蓄池中，經(jīng)過撇流初期雨水和簡單的沉淀消毒處理即可用于更大范圍內的市政雜質用水（如洗車、冷卻、消防等低質用水）、灌溉用水、景觀用水、家禽用水或回灌到地下等。雨水利用不僅可以降低城市供配水管網(wǎng)在用水高峰時的用水量，還可以有效緩解暴雨洪峰流量。同時減少降雨徑流的污染負荷，此外，屋面雨水利用是城市徑流綜合管理的一個重要組成部分。

　　2、雨洪入滲的設計

　　在土壤具有良好的通透性并且徑流水質不會造成地下水污染的情況下，將雨水直接入滲地下也是雨水生態(tài)設計的一個重要策略。相對無污染的雨水徑流入滲可以減少徑流的量和速率，并能補充地下水從而維持河流基流，提供供水水源，對維持地區(qū)水系平衡發(fā)揮著重要作用。雖然依靠入滲系統(tǒng)無法阻止大的洪澇災害的發(fā)生，但是卻可以有效降低雨水管道系統(tǒng)的水力負荷，這有助于緩解洪水問題并在減少合流制管道溢流方面使城市收益。

　　各種雨水入滲設施在具體的工程實施中，有兩個方面需要注意：①可能受到室外固體廢棄物的收集管理的欠缺、街道清掃不徹底和缺少維護等因素的制約和影響；②潛在的對地下水的污染威脅，地下水回補的效益與長期地下水水質風險的潛在分析后應認真考慮。此外在工程具體實施中，各種入滲設施應遠離化糞池和建筑物基礎、地下室停車庫等。

　　3、合理的屋頂綠化設計

　　近年來，我國一些大中型城市污染嚴重，綠化用地又極其有限。由于沒有土地成本，屋頂綠化無疑成為城市中心區(qū)最廉價的改善城市綜合環(huán)境的方式之一。屋頂綠化的主要好處有以下幾點：①削減城市雨水經(jīng)流總量：屋頂綠化后由于植物對雨水的截留、蒸發(fā)作用以及人工植土對雨水的吸納作用，屋面匯流的雨水量可大大降低。資料表明，由于屋面采用了綠化設計，徑流系數(shù)可由原來的0.9降低到0.3左右，即在相同降雨量下排水管渠收集到的雨水會相應減少，一些小雨甚至不會形成徑流。此外，屋面的綠色植物和土壤還可以起到對雨水進行預處理的作用，因此可以省去地面初期雨水的控制措施。②消減城市非點源污染負荷，減少大氣中的灰塵和吸收二氧化碳；有效除去徑流雨水的污染負荷。③提高城市綠化率和改善城市景觀，為提高城市綠化面積提供了一條新的途徑；此外，它還可以通過綠色植物的蒸騰和潮濕土壤的蒸發(fā)可明顯調節(jié)城市氣溫與絕對濕度。④有效改善建筑屋頂?shù)男阅芎蜏囟?，合理設計的屋頂綠化可延緩屋頂各種防水材料的老化，也能增加屋面的使用壽命。

　　屋頂綠化適用在新建生活小區(qū)、公園或類似的環(huán)境條件較好的城市園區(qū)，通過科學合理的工程設計可將區(qū)內屋面、綠地和路面的雨水徑流收集利用，從而達到顯著削減城市暴雨經(jīng)流量和非點源污染物排放量、優(yōu)化小區(qū)水系統(tǒng)、減少城市水澇災害和改善環(huán)境等效果。無論是從節(jié)約土地資本，節(jié)約能源，還是綠化城市環(huán)境的角度來看，屋頂綠化恢復了土壤、恢復了水循環(huán)，提供了生物嬉戲的空間和人們休閑娛樂的空間，其應用前景是非常廣闊的。

　　4、草皮溝的設計

　　草皮溝（Grass Trench-road）國內也有學者稱為或譯為“淺草溝”、“植被淺溝”或“植草溝”。草皮溝是具有雙重徑流控制作用的種植植物明渠，它除了通過存儲削減降雨洪峰流量外，渠道的底部和兩側的透水能力可以促進入滲。植物產(chǎn)生的渠道粗糙度可降低徑流速度，還有降低徑流污染物的濃度的作用。在土壤滲透能力差的地區(qū)，草皮溝可以與多孔管系統(tǒng)結合，低草草皮溝設在多孔管和顆粒材料渠道的連接處。草皮溝在氣候溫和的發(fā)達國家，被廣泛地用作流量和水質控制設施。目前，草皮溝在世界各地都得到了很好的應用。尤其是在低開發(fā)密度、土壤滲透性能好、地下水位底的地區(qū)，如草皮溝與滲渠結合通過增加入滲能力可使草皮溝的效率大大的提高。除了徑流控制，草皮溝對懸浮物等大顆粒以及附著在固體上的污染物（如磷）也有很好的去除效果。草皮溝的污染物去除機理主要是沉淀和顆粒吸附，另外還有顆粒過濾和植物，吸收溶解物質。但是草皮溝的污染物的去除效率變化是很大的，應該在今后的實踐中做進一步的研究。

　　5、人工濕地

　　濕地技術屬于環(huán)境生物技術范疇，其特點是利用生物本身及其產(chǎn)物的作用功能來去除可溶性和固體有機物、TSS、氮、磷、金屬、烴類和一些優(yōu)先考慮去除的污染物，以及病原菌和病毒，以達到治理污染和保護環(huán)境的目的。由于具有徑流控制和改善水質方面的雙重作用，人工濕地正在廣泛用于城市雨水管理。人工濕地還具有美化環(huán)境、提高舒適度、提高城市環(huán)境美觀度和為動植物提供生存環(huán)境的作用。

　　濕地有多種類型包括地表流濕地、潛流濕地和垂直流濕地等。由于雨水具有輕污染、高流速的特點（相對于生活污水），城市雨水系統(tǒng)人工濕地通常設計成水平地表流濕地。人工濕地種植植物，通過植物的過濾、入滲和生物吸收等過程提高污染物去除能力，它還能有效去除顆粒物、溶解性污染物、營養(yǎng)物質和重金屬等有毒物質，從而來達到凈化雨水的目的。水力、物理和生物因素的綜合作用決定了人工濕地的處理效果。最重要的設計因素是天然雨水徑流的短間歇性。由于這種易變性，濕地特征的重要設計標準隨當?shù)靥攸c而不同。停留時間通常用于評估這類設施作為污染物控制系統(tǒng)的運行效果。

　　可能一般公眾會認為濕地會聚集蚊蠅，使?jié)竦爻蔀槟切┪孟墏鞑ゼ膊?、流行病的地區(qū)的潛在威脅。雖然這方面不應該被忽視，但是問題并不像他們想的那么嚴重。在濕地設計中可采取有效的措施來阻止蚊蠅傳播，使蚊蠅的居住時間只有幾天，其蟲卵來不及長大。另外，還可以使用生物控制的方法來控制害蟲的傳播，因為生物控制的成本更廉價且對人體危害更少，所以它比化學方法更適用。

　　參考文獻：

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　　2.朱莉。可持續(xù)城市排水系統(tǒng)設計[J].金卡工程（經(jīng)濟與法），2008，（08）。