隨著全球范圍內城市化進程的加快以及生活水平的提高,城市需水量逐年增加,城市水資源短缺和水質污染問題已引起世界各國的廣泛關注。水資源的深度開發與合理利用已經成為全球性的話題。
水是人類盛產、生活不可缺少的自然資源,同時也是維系自然生態的環境資源,水資源危機將嚴重影響和制約現代經濟社會的持續發展,甚至威脅人類的生存,從這個意義上講。水資源不僅僅是環境和經濟問題,有是社會和政治問題。
目前,城市雨水利用有以下幾種方式。
1、屋面雨水集蓄利用:將屋頂作為集雨面,收集較清潔的雨水用于家庭、公共設施和工業等方面的非飲用水,如澆灌綠地、沖廁、洗衣等雜用水以及循環冷卻水系統。
2、屋頂綠化雨水利用;通過屋頂綠化消納雨水徑流,同時可消減面源污染,緩解城市熱島效應,調節建筑溫度。
3、綠地雨水集蓄利用;利用地勢綠地增加入滲補充地下水,消減洪峰流量與城市面源污染。
4、各種下墊面雨水的綜合收集利用,包括通過雨水滲漏設施增加地下水補給。
雨水收集和處理方式研究,分析國內外雨水利用的現狀和新技術,并結合地區具體情況分析采用雨水收集綜合利用的必要性,為政府決策提供依據:雨水收集和處理系統技術路線及工程方案研究,確定在收集屋面雨水,初期棄流進入市政污水管網,雨水經沉淀過濾消毒供市政綠化和沖洗路面,過量雨水溢流排入何涌,并相應提出技術,設備及工程方案,為工程建設提供技術依據。
國內城市雨水利用
雨水利用在我國已有遠久的歷史。自20世紀80年代末,甘肅省實施了“121”雨水集流工程、內蒙古實施了“集雨節水灌溉工程”、寧夏實施了“小水窖工程”、陜西實施了“甘露工程”等。
真正意義上的中國城市雨水利用起步較晚,目前主要在缺水地區有一些小型、局部的非標準性應用。比較典型的有山東長島縣、大連的獐子島和浙江省舟山市葫蘆島等雨水集流利用工程。北京、上海、大連、哈爾濱、西安等許多城市相續開展研究。其中北京是國內雨水利用開展較早,水平的城市之一。
北京的雨水利用
(1)北京雨(洪)水利用現狀
北京的降雨集中在6~9月份,降雨量達到全年的70%以上。據統計測算,北京城區每年可利用雨水量約為2.3億m³,高于北京城區全年總用水量10億m³的1/5,從資源需求的總量上來講是非常可觀的。同時由于降雨量不均衡,使得總體干旱少雨的北京時常出現汛期暴雨成災,造成瞬間積水嚴重,甚至引發交通中斷或嚴重堵塞。
北京市關于城市雨洪利用研究始于上世紀80年底末,北京市水利科學研究所等單位在國家自然科學基金資助下,開展“北京市水資源開發利用的關鍵問題之一--雨洪利用研究”。2000年中德合作“進行系統研究”,初步建立城市雨洪利用技術框架,為北京市進一步推廣雨洪利用提供了技術支撐。隨后開展了國家“863”項目子課題“利用城市雨洪灌溉綠地技術研究與示范”等的研究。2005年4月,北京市水務局組織編寫了《北京城市雨洪利用技術導則》,被作為奧運場館建設推薦性標準,使城市雨洪利用技術得到逐步深化和系統化。
2004年,“北京城區雨洪控制與利用”示范工程完成了5種模式、總面積達60公頃的6個不同雨洪利用示范小區的減少,通過采用鋪設透水路面,收集建筑物、庭院和道路雨水用于家庭沖廁、小區綠化和地下水回灌。在2004年的“7·10”暴雨中,示范區兩小時平均降雨58.8毫米,降雨總量約3500m³,示范區共收集雨水3300m³,占降雨總量的94%,其中回灌地下水2300m³,蓄水池貯蓄特用雨水1000m³。6個示范區基本無徑流排出。多年平均情況下,示范區總計可利用雨水10萬m³,示范區的運行結果顯示了利用雨洪對緩解市區排水壓力,增加可用水資源的明顯效果,發揮了示范區良好的生態、社會和經濟效益。
奧運村主要場館和設施、奧林匹克森林公園已采用雨水利用,雨水平均利用率可達85%,其中“鳥巢”雨洪利用工程的面積相當于六個足球場,年回收利用總量約6.7萬m³,設計日凈產水量為2,000m³,經凈化處理后的“雨水”可用于場館綠化、賽場用水、空調冷卻、道路和汽車清洗,以及洗手間沖洗等。
至2007年,北京市共建雨水利用工程431處,年收集雨水量1000萬m³。
(2)北京市雨洪利用存在的問題
1、部分工程設計不合理,只建不管現象嚴重。
現有的雨洪利用工程,由于未考慮地區差異,其中一部分工程不太符合當地情況,主要表現為:集雨池一味建大,導致部分設施閑置,效率低下,造成了浪費。有些地區則監管不力,只在雨洪利用設施建設時進行監管,在建設完成后,沒有相關部門對該設施的使用情況進行管理,也沒有制定相關的獎懲措施,因此,部分用戶為避免麻煩將設施閑置。有的近年建設的雨洪利用工程使用的技術規范資料陳舊,與北京市目前水資源的實際狀況不符合,導致很多工程設計不合理。
2、城市道路雨水未得到利用,雨水面源污染未得到控制。
北京城區內機動車道的面積約