基于透水砖铺装系统的城市雨水利用_丁跃元

2006年第6期北京水务·雨洪利用·注:表中径流系数为0时,说明不产流。如果土壤渗透速度慢(低于1.16×10-7m/s),可在基础底部铺设塑料排水管,允许在部分水渗入土壤的同时,排走过量的水。路基中所容纳的水分应在24h内排(渗)完。事实上,在不透水土壤或高密度基岩上铺设透水砖时,可铺设一种不透水垫衬,主要通过排水管储存、过滤、排放。2.2铺装坡度及工艺在室内模型试验中,选择了面层地表坡度均为1%~2%。由于地表面的粗糙,地表坡度的增大对降雨产流的影响不大。当透水地面的地表坡度较大而路基水平时,由于坡脚相对坡顶铺装层的蓄水空间较少,坡脚比坡顶易产生积水。当地表坡地较大路基坡度与地表相同时,坡脚与坡顶铺装层的蓄水空间相同,但是由于铺装层内含水量较大时,雨水将沿着路基的坡度在铺装层内向下运动,从而易于在坡脚处涌出地面形成积水和径流。铺装工艺主要指在铺装过程中对垫层、找平层的施工方式。垫层可以采用砂砾料、单级配砾石等;找平层可采用中、粗砂、透水混凝土等。铺装工艺对降雨径流的影响从根本上是对铺装层的渗透系数和铺装层容水量的影响,从而影响降雨径流关系。当铺装工艺能使从面层到垫层的渗透系数和孔隙率依次增大时,透水地面消纳降雨的能力也增大,反之则减小。2.3不同标准设计降雨对透水砖铺装地面的降雨径流影响透水砖铺装地面应付多大强度和多长时间,取决于渗入透水路面砖下面的水的总量、路面砖厚度(和贮水容量)、以及非连续级配基础下土壤的渗透率、路基中的排水管系统。铺设透水路面砖路面旨在应付一些较小的、经常性的降雨带来的雨水和污染物,如10a一遇或周期性更短的暴雨。这种降雨往往持续时间较短、但带有浓度较高的污染物。透水路面砖无意控制大的不常发生的洪水。设计暴雨强度应按下列公式[7]计算:q=167A1(1+C1gP)(t+b)n(1)式中:q为设计暴雨强度,L/s·hm2;t为降雨历时,min;P为设计重现期,a;A1、C、n、b为参数,根据统计方法进行计算确定。对于一定结构的透水地面(图1),径流系数与设计降雨的量和强度有关系。当降雨量超过铺装层容水量和路基土壤下渗量时就产生积水和径流,则可按照下式计算径流系数理论值。!N,tc=PN,tc-(WP+Kj·tc)PN,tc(2)式中:!N,tc为重现期是N、历时为tc的降雨的透水地面径流系数;Wp为透水铺装层容水量,mm;PN,tc为重现期是N、历时为tc的降雨量,mm;Kj为基层的饱和导水率,mm/min。图1典型透水砖铺装系统断面结构示意图(mm)依据我们试验所采用的透水地面基本情况,取路基土渗透系数为2.28×10-4mm/s、透水砖及其垫层的平均空隙率11.0%、渗透系数0.5mm/s、平均蓄水量大于35mm,计算所产径流的理论径流系数如表1所示。从表1可以看出,透水地面的径流系数随着降雨重现期的增大、降雨历时的增加均呈增大趋势。具体表现为:暴雨重现期越小,下渗量占降雨量的比例越大,地表径流系数越小,对地表径流削减的程度越显著;降雨历时越短,地表径流系数越小,地表径流削减比例越大。这种透水地面在北京市2a一遇60min、5a一遇30min、10a一遇20min、20a一遇15min情况下基本不产流。表1不同重现期不同降雨历时透水性地面的径流系数降雨历时/minN=2N=5N=10N=20150000.0720000.070.183000.080.200.304000.160.270.36600.030.230.330.411200.100.280.380.45不同重现期降雨的透水地面径流系数·3·北京水务2006年第6期·雨洪利用·3结语3.1结论(1)透水砖面层一般不阻碍降雨入渗。(2)在其他相同条件下,垫层的空隙率越大透水地面的降雨径流量越小。(3)在其他条件相同的条件下,路基土壤的渗透系数越大,雨水穿过铺装层渗到地下越快,透水地面消纳的雨水量越多,产生的径流量越少。(4)在铺装工艺上,当面层到垫层的渗透系数和孔隙率依次增大时,透水地面消纳降雨的能力也增大,反之则减小。(5)当地面坡度增加时,易在坡脚积水产生径流。(6)透水地面的径流系数随着降雨重现期的增大、降雨历时的增加均呈增大趋势。3.2应注意的问题在透水砖铺装研究与推广过程中,应注意以下几点:(1)加快制定透水砖铺装推广应用配套政策。为促进城市雨水利用技术的推广应用,2003年3月4日,北京市规划委员会和北京市水务局共同制定并发布《关于加强建设工程用地内雨水资源的暂行规定》,要求新建、改建、扩建工程均应进行雨水工程设计和建设,建设中水利用设施的新建扩建工程,必须同时考虑建设雨水利用设施。目前急需研究透水砖铺装利用工程的效益计算和效果评价的方法;研究透水砖铺装的评价方法;研究透水砖铺装实施后防洪费减免的具体方法,鼓励开发商或业主主动