新型雨水排放系统-ghy

新型雨水排放系统———健全城市水文生态系统的新领域王紫雯张向荣提要传统的城市给排水系统面对城市日趋严重的水涝灾害、地面沉降、水污染、水资源短缺等水系生态、环境问题,越来越显露出其存在的诸多弊端。近年来,各国相继开发了新的给排水系统,特别是新的雨水排放系统,如目前在德国等发达国家颇为流行的MR雨水处理系统和英国的蓄水地面雨水贮存系统。这些系统不仅大大减少因城市化而增加的暴雨径流量,延缓汇流时间,对防灾减灾起到重要作用,而且由于及时补充了地下水、对于防止地面沉降起到了重要作用;地表径流水通过渗滤处理后使水质得到净化,减少了水污染,而且通过贮存系统还可以作为中水使用,从而缓解了城市的水资源短缺。新型给排水系统还为土工合成材料的应用提供了广阔的市场。关键词雨水排放系统城市水涝灾害雨水渗透与贮存利用系统城市水文生态1城市化引起水环境问题城市是人们为了追求更好的生存状态的一种集约化的居住点。随着社会经济的发展,人类不断地向城市集中。城市中的人们为了满足自身对水的各种需要(如生产用水、生活用水),同时及时地排除城市区域内产生的生活污水、工业废水和雨水,使城市免受污水和暴雨积水之害,创造一个舒适、安全的生存和生产环境,兴建了各种给排水工程设施。当前常见的城市给排水系统,是从城市附近的水源(如江水、河道、井)取水,经过一定的净化处理后,通过城市给水管网供给用户(如工厂、居民);使用过后的生活污水、工业废水和城市雨水则人为地引导到各种地面不透水通道(如路沿、边沟、衬砌的水道、铺砌的停车场等)和地下的通道(如雨水排水道,污水排水道),最后排入河道(见图1)。图1传统的给排水系统(以分流制排水系统为例)实践证明,传统的城市给排水系统(包括污水系统和雨水系统)存在诸多弊端,具体如下:(1)长期以来,人们把水作为取之不尽、用之不竭的再生性资源,在传统的给排水系统中,水的流动是单向的,“随用随弃”,造成很大的浪费;同时,直接将未加处理的污水排放至水体引起地表水、地下水严重污染,加剧了不断增长的水需求与有限的水资源之间的矛盾,使生态环境受到破坏,直接威胁着人类的健康和生存条件。(2)随着城市化的进程,城区土地的利用方式发生了根本的改变,原有植被和土壤为不透水地面替代,天然的调蓄系统池塘、湿地被现代化的推土机推平,代之以地下排水管网。由人工建筑物构成城市的硬质化下垫层后,城市滞水空间被占用,地表不透水面积的增加,造成径流量的增加、地面汇流时间缩短。此外,城市的雨水管网日趋完善,而且传统的雨水排放系统都是以尽快汇集与排除地面径流为目标,这就更加速了雨水向城市各条河道的汇集,使河道洪峰流量迅速形成,对低洼地带造成了更大的压力。近年来我国的城市水涝灾害频发,呈现出“城市越大、给排水设施越完备、水涝灾害愈严重”的怪现象。如杭州市,建国以来所遭受的最主要的12次洪涝灾害中,有4次发生在90年代,占1/3,而且都集中在近5年内。(3)城市化产生的大量不透水地面使下渗水量大大减少,大部分雨水通过排水管网成为河道径流而无法补充地下水;另一方面,由于河道等地表水严重受污染(生活、工业污水与地表雨水径流等都是污染源),为了满足日益增长的水需求,人们不得不过给水排水Vol129No15200317量开采地下水。这双重的逆向反差导致地下水位大幅度下降,引起地基承载力减弱、地面沉降。以浙江省为例,嘉兴市40年来,地面沉降累计达8114cm,其周围城镇如海宁、桐乡、海盐、嘉善等县城地面沉降也均超过50cm,沉降总面积达2000km2,与苏、锡、常、沪形成了一个沉降区。宁波平原沉降面积150km2,而且地面仍在以每年1cm的速度下降。地面沉降更加剧了水涝灾害问题:①地表高程减小使得江河湖海的沿岸防汛堤坝下沉,城市易受海潮洪水袭击。个别沉降严重的城市局部地表高程接近甚至低于海平面,形成成片洼地,一到雨季,道路积水,住宅进水,居住环境恶化。②地面的不均匀沉降使建筑物失稳、产生裂缝,地下埋设的通讯光缆等设施发生开裂和错位,公路、铁路遭受破坏从而影响交通,桥梁地基下沉、桥下净空减小而影响航运。此外,地面沉降还可能引起地裂缝和诱发滑坡。从系统的观点看,目前城市所面临的水涝灾害与地面沉降等生态环境问题,反映了现有的雨水管网系统已经与大规模城市化发展不相适应,强烈地干扰了城市原有的水文生态系统、破坏了自然的水循环。近几十年来,很多国家都从雨水的地下渗透与滞留、贮存、净化处理、利用着手,积极地探索新型的城市给水排水系统,并取得了一些成果。新型的给排水系统见图2。从图2中我们可以看到,新系统正是针对城市化对水循环系统造成的不利影响而设计的。图2新型的给排水系统2新型雨水排放系统举例211MR雨水渗透系统在发达国家,城市化导致的水文生态失衡、洪涝灾害频发问题早在20世纪50年代后期就已经开始明显化。近年来,一