中国城市雨水利用现状及雨水调蓄池的特点

  随着城市化进程的加速,城市水资源短缺和洪涝灾害频发的问题日益突出。雨水作为城市水资源的重要组成部分,其合理利用和有效管理成为解决城市水资源问题的重要途径。近年来,中国在城市雨水利用方面进行了积极探索和实践,雨水调蓄池作为其中的关键设施,发挥着越来越重要的作用。本文将深入探讨中国城市雨水利用的现状以及雨水调蓄池的特点。

中国城市雨水利用现状及雨水调蓄池的特点

  一、中国城市雨水利用现状

  (一)发展历程与现状

  中国城市雨水利用的研究与应用起步较晚,但近年来发展迅速。新中国成立后至上世纪80年代,城市排水系统主要参照前苏联模式建设,雨水径流快速直接排放,雨水利用意识薄弱。自上世纪80年代末、90年代初至今,城市雨水利用逐渐受到重视,一些城市在传统防洪和排水的基础上增加了雨水收集、截留、下渗等利用措施,形成了雨水排放与适当利用相结合的新格局。

  目前,中国绝大多数城市都建立了防洪工程和排水设施,但部分有防洪任务的城市尚未达到国家防洪标准,城市排水管网普及率还不高。据估计,我国地市级及以上城市中,建有透水铺装路面、蓄滞设施、下凹绿地等雨洪资源利用设施的比例仍较低。大部分城市的雨洪资源利用设施数量少、控制面积小、种类相对单一且较为分散。

  (二)主要措施与成效

  透水铺装:透水铺装路面能够增加雨水的下渗量,减少地表径流,补充地下水。北京、郑州、西安等大城市的透水铺装面积较大,对雨洪资源的利用起到了积极作用。

  下凹绿地:下凹绿地通过其低于周围地面的设计,能够收集并储存雨水,减少地表径流,同时提供雨水自然净化的空间。

  雨水收集利用系统:一些城市在新区建设、旧城改造中建设了雨水集蓄利用系统,将收集的雨水用于浇灌植物、冲洗地面等,提高了雨水的利用效率。

  然而,中国城市雨水利用仍存在一些问题。一方面,城市排水管网覆盖率总体不足,管网雨污分流改造进展缓慢,影响城市排涝也造成难以合理利用雨水;另一方面,雨水利用设施规模偏小,普遍缺乏应对超过管网排水能力降雨的内涝防控设施。

  (三)政策与管理

  在政策方面,虽然《水法》规定在水资源短缺的地区鼓励对雨水和微咸水的收集、开发、利用,但许多城市并未针对城市雨洪资源利用出台相关法规规章。截至目前,只有北京、昆明、西安、深圳等少数城市制定了专门的雨水利用相关政策。城市雨洪资源利用属城市管理事务,涉及多个部门,但普遍存在部门职责划分不够明确的问题。

  二、雨水调蓄池的特点

  (一)定义与功能

  雨水调蓄池是一种雨水收集设施,主要作用是在雨季时吸纳、储存、过滤并净化雨水,从而有效控制雨天的峰值流量和初期雨水的污染。在干旱或需要时,这些蓄存的水又可以被适时释放并加以利用。雨水调蓄池的核心功能包括:

  削减洪峰流量:将雨水径流的高峰流量暂时储存在调蓄池中,待流量下降后再从调蓄池中将雨水慢慢地排出,以削减洪峰流量,降低下游雨水干管的管径,提高区域的排水标准和防洪能力。

  控制面源污染:通过在排水系统雨水排放口附近设置调蓄池,来储存污染物浓度较高的溢流污染或初期雨水,待降雨结束后,再将储存的雨污水通过污水管道输送至污水处理厂进行处理,从而保护水体水质。

  提高雨水利用率:储存的雨水经过净化后可以用于市政用水、景观用水等多种用途,实现水资源的有效利用和节约。

  (二)分类与位置

  雨水调蓄池根据其在排水系统中的位置和功能可以分为多种类型:

  末端调蓄池:通常位于排水系统的末端,主要作用是控制城镇面源污染。

  中间调蓄池:位于排水系统的起端或中间位置,可用于削减洪峰流量和提高雨水利用程度。当用于削减洪峰流量时,一般设置于系统干管之前;当用于雨水利用储存时,应靠近用水量较大的地方。

  源头调蓄设施:如小区景观水体、雨水塘和生物滞留设施等,旨在削减峰值流量、控制地表径流污染,并提高雨水综合利用程度。

  雨水调蓄池的设置位置需要综合考虑多种因素,包括调蓄目的、排水体制、管网布置、溢流管下游水位高程以及周围环境等。有条件的地区应采用数学模型法进行方案优化,以确保调蓄池能够高效发挥其作用。

  (三)结构与组成

  雨水调蓄池通常由集水管道、沉淀池、雨水贮存池、泵房、排水管道以及辅助配套设施等几部分组成。集水管可以组成网状,收集一定区域范围内的雨水径流。其收集的雨水汇入沉淀池中,进行沉淀以及部分净化。贮存池是雨水调蓄池的主体部分,其容量大小根据不同场地的需求来确定。人工砌筑的雨水调蓄池通常配备泵房,主要起到将贮存池的水通过水泵送入排水系统,用以浇灌植物与冲洗地面之用。雨水调蓄池的辅助配套设施包括格栅、提升设备、冲洗设备、通风除臭设备、出水放空设备等。

  根据建造的位置和形式,雨水调蓄池可以分为地下封闭式、地上封闭式以及地上开敞式等。地下封闭式调蓄池常用钢筋混凝土结构、砖砌结构、玻璃钢与金属结构等,一般建造于城市广场、绿地、停车场等公共区域的下方,面积与容量相对较大。其优点是节省占地、便于雨水重力收集、避免阳光直接照射、保持较低的水温和良好的水质等。但由于增加了封闭设施,施工难度较大,费用较高。

  (四)优势与挑战

  雨水调蓄池在城市雨水利用中具有显著优势。它能够有效控制雨水径流,减少城市内涝灾害的发生;通过储存和净化雨水,提高雨水的利用率,缓解城市水资源短缺问题;同时,还能够控制面源污染,保护水体水质。然而,雨水调蓄池的建设和管理也面临着一些挑战。一方面,调蓄池的建设需要占用一定的土地资源,尤其是在城市中心区域,土地资源紧张,建设难度较大;另一方面,调蓄池的运行和维护需要专业的技术和设备支持,成本较高。

  三、结论与展望

  中国城市雨水利用仍处于发展阶段,虽然取得了一定成效,但仍存在诸多问题。雨水调蓄池作为城市雨水利用的关键设施,具有显著的优势和广阔的应用前景。未来,应进一步完善相关政策法规,明确部门职责划分,加大雨水利用设施的建设力度;同时,加强雨水调蓄池的技术研发和创新,提高调蓄池的运行效率和维护管理水平,推动城市雨水利用的可持续发展。

  此外,城市雨水利用应与其他城市水管理措施相结合,形成综合性的城市水管理体系。例如,将雨水调蓄池与透水铺装、下凹绿地等雨洪资源利用设施相结合,形成多层次、立体化的雨洪管理体系;将雨水利用与城市防洪、排水、污水处理等工作相结合,实现城市水资源的综合管理和高效利用。

  随着城市化进程的加速和人们对水资源保护意识的提高,城市雨水利用将得到越来越多的关注和重视。雨水调蓄池作为城市雨水利用的重要手段之一,将在未来的城市建设中发挥更加重要的作用。通过科学规划、合理建设和有效管理雨水调蓄池等雨水利用设施,我们有理由相信,中国城市的雨水利用水平将得到显著提升,为城市的可持续发展提供有力支撑。

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