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[摘 要]近年来,随着全球范围内水资源缺乏、城市化进程的加快和气候变化后果的日益突显,寻求新的水与资源管理模式已经成为发达国家探索可持续发展之路的一个重要议题。我国传统的“让雨水尽快排放”思路和“灰色基础设施”所导致的一系列问题引发了人们对于雨水排放模式的新思考。在这些方面,国外学者已经进行了一定的探索,并且在树立新的雨水排放理念方面达成了一定的共识。
[关键词]雨水利用;低影响开发;可持续排水系统
中图分类号:TV213;F812 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)17-0200-01
引言
长期以来,我国雨水设计存在理念落后、对雨水资源的认识不足、设计标准偏低、忽视雨水入渗与调蓄等问题。近年来我国开始逐渐调整传统雨水尽快排除的观念,充分借鉴发达国家雨水利用的先进理念与技术措施,以达到减少洪涝灾害、充分利用雨水资源、实现“低影响开发”的雨水排除与利用模式。城市雨水利用技术在一些发达国家已开展几十年,并且有相关的规范和工程实例,充分地证明了该技术的必要性和有效性。
1 雨水利用问题的提出背景
1.1 水资源短缺问题越发突显
我国人均水资源占有量不容乐观,仅占世界人均水平的1/4,同时由于多数城市采用地下水作为城市供水水源,导致今年城市地下水水位急剧下降,在传统的发展模式和“灰色基础设施”下,雨水难以入渗地下。在“资源型缺水”的同时,由于雨水未经处理而直接排入水体所引发的水体面源污染问题亦日益严重,随着雨水排放总量的增加和径流冲刷作用的增大,大量污染物随径流进入城市水体,加剧了城市水环境污染,带来水体富营养化等问题,加剧了“水质型缺水”严重性。传统的排水系统将大量城区雨水直接排放,会严重影响城市水环境及整个流域地表水体和地下水的水文循环,影响城市生态系统甚至危及城市饮用水源。
1.2 城市化进程加速导致洪涝灾害频繁
随着经济社会的发展和城市化进程的加快,大量未利用土地被逐步开发为道路、住宅、商业区和停车场等城市配套设施。城市不透水地表比例的显著增加,不仅导致城市水文循环过程发生改变,而且会使整个自然流域的水源涵养、水质净化等调节功能不断降低。
城市化通常表现为消除天然植被,以不可渗透的道路、停车场、屋顶等硬质表面取而代之,这使得地表径流系数增大、雨水峰值增加且达到峰值所需时间相应缩短,这不仅极易造成洪涝灾害,而且往往出现水质变差的现象。
1.3 气候变化导致极端天气频率增加
“气候变化和水”是当今世界应对气候变化重点关注的议题之一,目前国际上对气候变化和水的评价及预测主要有:(1)降雨的分布、强度和极值发生变化;(2)极端天气和强降水时间大范围增加,且这一趋势将一直持续;(3)大多数地区的冰川、积雪将持续消融等。
气候变化给我国给排水系统带来较大挑战,主要体现在:(1)我国北方地区持续升温,各类用水量升高;夏季高峰用水量增加,高峰用水期延长;(2)我国大部分地区,特别是长江中下游、东南、西南河沿海地区极端天气事件发生频率和强度明显增加。长江中下游和东南地区洪涝严重,21世纪登陆我国的台风、强台风和超强台风次数较20世纪明显增加;西部地区、华南与西南地区降雨量平均每10年增加20~60mm;(3)华北大部分地区、西北东部和东北地区降雨量平均每10年减少20~40mm,干旱区范围扩大,资源性缺水城镇规模扩大,缺水压力增加。
2 雨水利用观念的改变与新理念的提出
目前上述迫切的环境问题,我们不得不开始反思现行的将雨水尽快收集并排除的传统管理模式,朝着更加可持续的水与资源综合管理与利用的方向转变,建立新型的城市暴雨控制和管理体系迫在眉睫。在此背景下,國外逐步形成了一些新型的雨水处理与综合利用的理念,为现阶段我国雨水利用的设计思路提供了有益的借鉴。
2.1 可持续排水系统(SuDS)理念
可持续排水系统(Sustainable Discharge System,SuDS)是在可持续发展概念的基础上发展起来的一种城市排水体系,由英国首次提出并应用于城市雨水管理。近年来,SuDS系统已经由单纯的雨水管理转向对自然水环境的保护,通过源头控制减少径流量和削减径流污染。
SuDS系统是一个多层次、全过程的控制系统,将水的质量、水的流量和环境的舒适度综合考虑来解决雨水的排放问题,在设计中要求综合考虑土地利用、水质、水量、水资源保护、景观环境、生物多样性、社会经济因素等方面的问题,其宗旨是从可持续发展的角度处理城市水质和水量,并体现城市水系的宜人性。SuDS系统改变了传统雨水设计的快速排放方式,采取过滤式沉淀池、渗透路面等多种措施来调峰控污,既可以应用于新建城区增加雨水的利用,也可以改造老城区扩展其饱和的排水体统容量。
2.2 低影响开发(LID)可持续城市雨水系统理念
城市内涝多发、水环境污染和雨水资源大量流失等已经成为制约城市可持续发展的关键问题。低影响开发(Low Impact Development,LID)是20世纪90年代在美国提出的一套系统的雨水管理体系,其核心思想是通过采用多种分散的源头控制措施,维持城市开发后的水文特征与开发前一致,将人类必要的开发活动与暴雨水量和水质控制目标进行整合,基于雨水源头削减的理念,提倡采用分布式、小范围的控制措施,在城市开发过程中尽量维持天然水文特征或减少对其扰动,以使人类活动对环境的冲击尽可能降低。
3 结论与建议
在全球范围内水资源缺乏、雨水径流污染、城市化速度加快、气候变化后果突显的背景下,如何充分合理的利用雨水资源是每一个国家都必须面对的问题。发达国家已经在城市内涝治理、雨水利用的理论方法应用等方面取得了一定的成效,其成功的实践和管理经验对我国城市雨水综合体系的建立和实施具有重要的指导作用。雨水作为重要的水源,如依旧按照“使雨水尽快远离城市”的传统方式处理,则不能解决由于城市下垫面变化所引发的一系列问题。
将雨水视为一种重要的水资源加以有效利用,从源头上控制雨水径流量、逐步建立起雨水收集和调蓄体系来减轻城市内涝的影响是更适合我国国情的途径,对于城市防洪减灾、缓解水资源危机、净化水质、改善城市生态环境等方面都具有重要意义。
参考文献
[1] 车伍,张伟,李俊奇,等.中国城市雨洪控制利用模式研究[J].中国给水排水,2010(16):51-57.
[2] 郝晓地,邢会娟,仇付国.提高”未来的城市”可持续性的水与资源综合管理系统[J].中国给水排水,2011,27(2):9-15.
[3] 李俊奇,刘洋,车伍,等.城市雨水减排管制与经济激励政策的思考[J].中国给水排水,2010(20):28-33.
[4] 廖日红,顾斌杰,丁跃元,等.城市雨水处理工艺与技术[J].北京水务,2006(4):46-48.
[关键词]雨水利用;低影响开发;可持续排水系统
中图分类号:TV213;F812 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)17-0200-01
引言
长期以来,我国雨水设计存在理念落后、对雨水资源的认识不足、设计标准偏低、忽视雨水入渗与调蓄等问题。近年来我国开始逐渐调整传统雨水尽快排除的观念,充分借鉴发达国家雨水利用的先进理念与技术措施,以达到减少洪涝灾害、充分利用雨水资源、实现“低影响开发”的雨水排除与利用模式。城市雨水利用技术在一些发达国家已开展几十年,并且有相关的规范和工程实例,充分地证明了该技术的必要性和有效性。
1 雨水利用问题的提出背景
1.1 水资源短缺问题越发突显
我国人均水资源占有量不容乐观,仅占世界人均水平的1/4,同时由于多数城市采用地下水作为城市供水水源,导致今年城市地下水水位急剧下降,在传统的发展模式和“灰色基础设施”下,雨水难以入渗地下。在“资源型缺水”的同时,由于雨水未经处理而直接排入水体所引发的水体面源污染问题亦日益严重,随着雨水排放总量的增加和径流冲刷作用的增大,大量污染物随径流进入城市水体,加剧了城市水环境污染,带来水体富营养化等问题,加剧了“水质型缺水”严重性。传统的排水系统将大量城区雨水直接排放,会严重影响城市水环境及整个流域地表水体和地下水的水文循环,影响城市生态系统甚至危及城市饮用水源。
1.2 城市化进程加速导致洪涝灾害频繁
随着经济社会的发展和城市化进程的加快,大量未利用土地被逐步开发为道路、住宅、商业区和停车场等城市配套设施。城市不透水地表比例的显著增加,不仅导致城市水文循环过程发生改变,而且会使整个自然流域的水源涵养、水质净化等调节功能不断降低。
城市化通常表现为消除天然植被,以不可渗透的道路、停车场、屋顶等硬质表面取而代之,这使得地表径流系数增大、雨水峰值增加且达到峰值所需时间相应缩短,这不仅极易造成洪涝灾害,而且往往出现水质变差的现象。
1.3 气候变化导致极端天气频率增加
“气候变化和水”是当今世界应对气候变化重点关注的议题之一,目前国际上对气候变化和水的评价及预测主要有:(1)降雨的分布、强度和极值发生变化;(2)极端天气和强降水时间大范围增加,且这一趋势将一直持续;(3)大多数地区的冰川、积雪将持续消融等。
气候变化给我国给排水系统带来较大挑战,主要体现在:(1)我国北方地区持续升温,各类用水量升高;夏季高峰用水量增加,高峰用水期延长;(2)我国大部分地区,特别是长江中下游、东南、西南河沿海地区极端天气事件发生频率和强度明显增加。长江中下游和东南地区洪涝严重,21世纪登陆我国的台风、强台风和超强台风次数较20世纪明显增加;西部地区、华南与西南地区降雨量平均每10年增加20~60mm;(3)华北大部分地区、西北东部和东北地区降雨量平均每10年减少20~40mm,干旱区范围扩大,资源性缺水城镇规模扩大,缺水压力增加。
2 雨水利用观念的改变与新理念的提出
目前上述迫切的环境问题,我们不得不开始反思现行的将雨水尽快收集并排除的传统管理模式,朝着更加可持续的水与资源综合管理与利用的方向转变,建立新型的城市暴雨控制和管理体系迫在眉睫。在此背景下,國外逐步形成了一些新型的雨水处理与综合利用的理念,为现阶段我国雨水利用的设计思路提供了有益的借鉴。
2.1 可持续排水系统(SuDS)理念
可持续排水系统(Sustainable Discharge System,SuDS)是在可持续发展概念的基础上发展起来的一种城市排水体系,由英国首次提出并应用于城市雨水管理。近年来,SuDS系统已经由单纯的雨水管理转向对自然水环境的保护,通过源头控制减少径流量和削减径流污染。
SuDS系统是一个多层次、全过程的控制系统,将水的质量、水的流量和环境的舒适度综合考虑来解决雨水的排放问题,在设计中要求综合考虑土地利用、水质、水量、水资源保护、景观环境、生物多样性、社会经济因素等方面的问题,其宗旨是从可持续发展的角度处理城市水质和水量,并体现城市水系的宜人性。SuDS系统改变了传统雨水设计的快速排放方式,采取过滤式沉淀池、渗透路面等多种措施来调峰控污,既可以应用于新建城区增加雨水的利用,也可以改造老城区扩展其饱和的排水体统容量。
2.2 低影响开发(LID)可持续城市雨水系统理念
城市内涝多发、水环境污染和雨水资源大量流失等已经成为制约城市可持续发展的关键问题。低影响开发(Low Impact Development,LID)是20世纪90年代在美国提出的一套系统的雨水管理体系,其核心思想是通过采用多种分散的源头控制措施,维持城市开发后的水文特征与开发前一致,将人类必要的开发活动与暴雨水量和水质控制目标进行整合,基于雨水源头削减的理念,提倡采用分布式、小范围的控制措施,在城市开发过程中尽量维持天然水文特征或减少对其扰动,以使人类活动对环境的冲击尽可能降低。
3 结论与建议
在全球范围内水资源缺乏、雨水径流污染、城市化速度加快、气候变化后果突显的背景下,如何充分合理的利用雨水资源是每一个国家都必须面对的问题。发达国家已经在城市内涝治理、雨水利用的理论方法应用等方面取得了一定的成效,其成功的实践和管理经验对我国城市雨水综合体系的建立和实施具有重要的指导作用。雨水作为重要的水源,如依旧按照“使雨水尽快远离城市”的传统方式处理,则不能解决由于城市下垫面变化所引发的一系列问题。
将雨水视为一种重要的水资源加以有效利用,从源头上控制雨水径流量、逐步建立起雨水收集和调蓄体系来减轻城市内涝的影响是更适合我国国情的途径,对于城市防洪减灾、缓解水资源危机、净化水质、改善城市生态环境等方面都具有重要意义。
参考文献
[1] 车伍,张伟,李俊奇,等.中国城市雨洪控制利用模式研究[J].中国给水排水,2010(16):51-57.
[2] 郝晓地,邢会娟,仇付国.提高”未来的城市”可持续性的水与资源综合管理系统[J].中国给水排水,2011,27(2):9-15.
[3] 李俊奇,刘洋,车伍,等.城市雨水减排管制与经济激励政策的思考[J].中国给水排水,2010(20):28-33.
[4] 廖日红,顾斌杰,丁跃元,等.城市雨水处理工艺与技术[J].北京水务,2006(4):46-48.