新型雨水排放系統(tǒng)

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今年9月中旬北京一場(chǎng)大雨，北京市中心的各主要街道因這場(chǎng)雨堵得水泄不通。這樣的擁堵一到雨天就會(huì)出現(xiàn)，路上水流成澤給大家?guī)?lái)不便和煩惱，人們習(xí)以為常的表情中透出深深的無(wú)奈。有關(guān)人士呼吁我們的城市需要新型雨水排放系統(tǒng)。面對(duì)日益嚴(yán)重的水澇災(zāi)害、地面沉降、水污染、水資源短缺等水系生態(tài)、環(huán)境問(wèn)題傳統(tǒng)的雨水排放系統(tǒng)已經(jīng)顯得力不從心。近年來(lái)，各國(guó)相繼開(kāi)發(fā)了新的雨水排放系統(tǒng)，如德國(guó)MR 雨水處理系統(tǒng)，美國(guó)的地下回灌系統(tǒng)，馬來(lái)西亞立法安裝新型雨水系統(tǒng)，英國(guó)的蓄水地面雨水貯存系統(tǒng)等等。那么我國(guó)城市的雨水排放系統(tǒng)的現(xiàn)狀如何呢？

　　雨水系統(tǒng)是一項(xiàng)被廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)技術(shù)。據(jù)有關(guān)資料記載，雨水系統(tǒng)的利用可追溯到公元前6000多年的阿滋泰克（Aztec）和馬雅文化時(shí)期?，F(xiàn)代意義上的雨水排放系統(tǒng)是從20世紀(jì)80年代到90年代發(fā)展起來(lái)的。它主要是隨著城市化帶來(lái)的水資源緊缺和環(huán)境與生態(tài)問(wèn)題而引起人們的重視。我國(guó)城市雨水排放系統(tǒng)的研究起步較晚，目前主要在缺水地區(qū)有一些小型、局部的非標(biāo)準(zhǔn)性應(yīng)用。大中城市的雨水系統(tǒng)基本處于探索階段。

　　目前我國(guó)常見(jiàn)的城市給排水系統(tǒng)，是從城市附近的水源取水，經(jīng)過(guò)一定的凈化處理后，通過(guò)城市給水管網(wǎng)供給用戶；使用過(guò)后的生活污水、工業(yè)廢水和城市雨水則人為地引導(dǎo)到各種地面不透水通道和地下排水管網(wǎng)，最后排入河流。

　　然而實(shí)踐證明，傳統(tǒng)的城市給排水系統(tǒng)（包括污水系統(tǒng)和雨水系統(tǒng)） 存在諸多弊端，如在傳統(tǒng)的給排水系統(tǒng)中，水單向流動(dòng)， “隨用隨棄”，造成水資源的極大浪費(fèi)；同時(shí)，直接將未加處理的污水排放至水體引起地表水、地下水嚴(yán)重污染，直接威脅著人類(lèi)的健康和生存條件。城市化產(chǎn)生的不透水地面和地下排水管網(wǎng)均是以盡快匯集與排除地面徑流為目標(biāo)，這就更加速了雨水向城市各條河道的匯集，使河道洪峰流量迅速形成，對(duì)低洼地帶造成了更大的壓力。近年來(lái)我國(guó)的城市水澇災(zāi)害頻發(fā)，呈現(xiàn)出“城市越大、給排水設(shè)施越完備、水澇災(zāi)害愈嚴(yán)重”的怪現(xiàn)象。不透水地面使下滲水量也大為減少，大部分雨水通過(guò)排水管網(wǎng)成為河道徑流而無(wú)法補(bǔ)充地下水；另一方面，由于河道等地表水嚴(yán)重受污染，為了滿足日益增長(zhǎng)的水需求，人們不得不過(guò)量開(kāi)采地下水。這雙重的逆向反差導(dǎo)致地下水位大幅度下降，引起地基承載力減弱、地面沉降。

　　城市是人群的生態(tài)系統(tǒng)。可以看出，目前城市所面臨的水澇災(zāi)害與地下水污染嚴(yán)重等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，反映了現(xiàn)有的雨水管網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)與大規(guī)模城市化發(fā)展不相適應(yīng)。近幾十年來(lái)，很多國(guó)家都從雨水的地下滲透與滯留、貯存、凈化處理、利用著手，積極地探索新型的城市給水排水系統(tǒng)，并取得了一些成果。

　　從上世紀(jì) 80 年代開(kāi)始，世界各國(guó)就開(kāi)始探索雨水資源化。德國(guó)是歐洲開(kāi)展此項(xiàng)工程最好的國(guó)家之一。德國(guó)開(kāi)發(fā)的MR（洼地－滲渠）城市暴雨管理與新系統(tǒng)在歐洲頗為流行。該系統(tǒng)包括各個(gè)就地設(shè)置的洼地、滲渠等組成部分，這些部分與帶有孔洞的排水管道（帶有可調(diào)節(jié)的溢流閥） 連接，形成一個(gè)分散的雨水處理系統(tǒng)，設(shè)在雨水徑流形成的“源頭”，如靠近屋面、停車(chē)場(chǎng)、道路等的地方。通過(guò)雨水在低洼草地中短期儲(chǔ)存和在滲渠中的長(zhǎng)期儲(chǔ)存， 保證盡可能多的雨水得以下滲。MR 系統(tǒng)代表了一種排水系統(tǒng)的新概念，即“徑流零增長(zhǎng)”，這個(gè)概念的目標(biāo)是“使城市范圍內(nèi)的水量平衡更加接近其在這片地區(qū)發(fā)展起來(lái)之前的狀況”。

　　美國(guó)的雨水排放系統(tǒng)以提高天然入滲能力為目的。如美國(guó)加州富雷斯諾市的“Leaky Areas”地下回灌系統(tǒng)，10年間（1971～1980）的地下水回灌總量為1.338億ｍ³，其年回灌量占該市年用水量的20％。還在其他很多城市建立了屋頂蓄水和由入滲池、井、草地、透水地面組成的地表回灌系統(tǒng)。美國(guó)不但重視工程措施，而且還制定相應(yīng)的法律法規(guī)對(duì)雨水利用給予支持。

　　英國(guó)開(kāi)發(fā)了一個(gè)新的雨水系統(tǒng)—蓄水地面，該系統(tǒng)把局部地域內(nèi)收集到的雨水徑流，用人工方式貯存起來(lái)，成為城市中水道的重要水源，提供人們生活所需的部分雜用水，緩和城市水資源危機(jī)。這是一種可持續(xù)的給排水系統(tǒng)。

　　丹麥98％以上的供水是地下水。但是由于目前的地下水開(kāi)發(fā)利用率除了在哥本哈根市周?chē)牡貐^(qū)外，都小于1，一些地區(qū)的含水層已經(jīng)被過(guò)度開(kāi)采。為此在丹麥開(kāi)始尋找可替代的水源，以減少地下水的消耗。在城市地區(qū)從屋頂收集雨水。收集后的雨水經(jīng)過(guò)收集管底部的預(yù)過(guò)濾設(shè)備，進(jìn)入貯水池進(jìn)行儲(chǔ)存。使用時(shí)利用泵經(jīng)進(jìn)水口的浮筒式過(guò)濾器過(guò)濾后用于沖洗廁所和洗衣服。從丹麥屋頂收集的最大年降水量為2290萬(wàn)ｍ³，相當(dāng)于目前飲用水生產(chǎn)總量的24％。每年能從居民屋頂收集645萬(wàn)ｍ³的雨水，如果用于沖洗廁所和洗衣服，將占居民沖洗廁所和洗衣服實(shí)際用水量的68％。相當(dāng)于居民總用水量的22％?占市政總飲用水產(chǎn)量的7％。

　　除了上述的雨水滲水系統(tǒng)和雨水蓄水系統(tǒng)外，新型的給水排水系統(tǒng)還有很多，如人工濕地（用于處理污水、利用雨水） 、屋面雨水中水道系統(tǒng)、污水與雨水復(fù)合中水系統(tǒng)等。我國(guó)在新型的給水排水系統(tǒng)的研究才剛剛開(kāi)始。然而，無(wú)論采用哪種方式，都得因地制宜，根據(jù)水文生態(tài)系統(tǒng)的問(wèn)題狀況及不同地域的土壤地基條件與技術(shù)條件等進(jìn)行必要的規(guī)劃與研究。

　　在新型雨水排放系統(tǒng)中，一方面顯著的特征是設(shè)備的集成化，在雨水利用技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化階段的德國(guó)，市場(chǎng)上已大量存在收集、過(guò)濾、儲(chǔ)存、滲透雨水的產(chǎn)品。雨水的收集、截污、儲(chǔ)存、過(guò)濾、滲透、提升、回用到控制都有一系列的定型產(chǎn)品和組裝式成套設(shè)備。一體化的雨水系統(tǒng)在生態(tài)建筑中應(yīng)用也較為廣泛。另一方面在新型系統(tǒng)中新材料得到廣泛運(yùn)用，如土工合成材料。土工合成材料20 世紀(jì)50 年代開(kāi)始在國(guó)外應(yīng)用，我國(guó)目前正處于推廣階段。在新型給排水系統(tǒng)中，土工合成材料正發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。譬如主要使用聚乙烯和聚氯乙烯的土工膜是功能膜中需求量較大的產(chǎn)品種類(lèi)。新的雨水排放系統(tǒng)的不斷開(kāi)發(fā)，為新材料、新技術(shù)的運(yùn)用提供了廣闊的空間。

　　盡管城市雨水系統(tǒng)近20年來(lái)有了很大的發(fā)展并逐步形成水工業(yè)的一個(gè)分支領(lǐng)域和市場(chǎng)。但在許多方面還不成熟，需要更多的關(guān)注和深入研究，在應(yīng)用中不斷總結(jié)完善。