关于城市如何建立雨水系统的思考

1关于城市如何建立雨水系统的考虑随着城市化发展的节奏越来越快，城区建筑较以往多了很多，而且更多的道路正在被整改为硬性路面，即不透水路面。然而，城市的雨洪基础设施并为完全得到改善，大部分依旧是早些年规划的，老旧的管网根本满足不了城市的降雨带来的压力。北京市12年“7.21”特大暴雨给北京带来了巨大的经济损失以及人员伤亡，这次事件引起了人们对了防洪的深刻反思。对于目前雨水排水系统中可能出现的几点原因归结如下：1）雨水系统建设滞后于城市建设发展速度，管网主体设计重现期P=1a的建设标准偏低；2）城市硬化地面快速增长加大了实际综合径流系数，造成已建雨水管网排水能力不足；3）极端天气的影响，超频暴雨造成交通要道低点排水不及，应对超标准降雨的措施力度不够；4）城市雨洪消纳能力有限，调蓄设施严重缺乏；5）泵站下游河道尚未按规划疏浚，河道行洪排涝能力有限；6）城市排水管理体制有待完善，排水设施维护管理水平偏低。对于一个新建的城市而言，前期的管网规划显得尤为重要，假如能够很好的做到渗透—利用—排放—生态建设四者有机结合，那么这样的排水体制能非常有效地保障城市生态环境和人身财产安全。我觉得在规划设计的时候应该考虑一下几个方面：一、排涝方式的确定1.强排水模式。这种排水模式适用于地面高程低于河涌水面线的地区，它分为两种情况：一类是一级排水模式，雨水经管道收集后，集中由泵站提升后排入外围河网；另一类是二级排水模式雨水经管道收集后，集中由泵站提升后排入区内河网，再经泵站排入外围水体。2.缓冲式排水模式。这种排水模式适用于地面高程高于河涌水面线的地区，分为两种情况：一类是圩区排水模式，主要应用于地面高程虽然高于区内河涌水面线，但低于外围水体水面线的区域，区内雨水就近排入圩内河道，通过圩内河2网的调节，再由泵站排入圩外水体；另一类是自流排水模式，地形较高区域的雨水自流排入外围水体。由于管网投资少，运行费用低，后者也是应用最多的排涝模式，但它对地面高程有较高的要求。3.区域排涝模式。这类排涝模式适用于片区内河涌水系丰富，可用于雨水调蓄的河道容积大。它分为两种情况：一类是一级排涝模式，暴雨前预降区内河网水位，暴雨期间区内河网用于调蓄；另一类是两级排涝模式，适用于有低洼圩区的片区，暴雨前预降河网水位，暴雨期间河网用于调蓄，再经泵站抽排至外围水体。规划部门要综合考虑现状地形条件、水利条件、相关设施资金投入等因素，合理选取各排涝分区的排涝模式。海口市的海湾世界采取了景观优化与防洪防涝相结合的水城模式，城市被纵横交错的道路分割成若干“井田”单元，每个单元采取中央挖湖、四周填方的方式建设。用地分为楼地、绿地、硬地、水地四种主要类型，整个商城建筑、路面、绿化、湖泊等要符合城市规划用地比例。每个“井田”单元设计成湖城花园新模式（见图），结合行业中心规划，巧妙布局建设，使城市土地资源达到综合利用。在单元中央挖湖，其面积和深度适宜，造型设计美观，挖湖之土加上建筑挖基之土，正好用于绿地和硬地填方，既巧妙地就近解决了平地系统用土问题，更重要的是所挖之湖，可以调蓄水源、改善生态、调节气候、改良土壤、以淡压咸、绿化环境、美化景观、防洪抗旱，综合巧用湖泊，使之与“中心模式”相得益彰。从单个小区看，中央为湖、四周为楼。从整个港城看，四周为水、中央为城。各中心小区湖湖相连、城城相通、城在湖内、湖在城中，在海湾商城居住区美丽的中水湖边，鱼翔潜底、莺歌燕舞，充满诗情画意，令人流连忘返。整齐秀美的街道上，没有拥堵、没有塞车、没有喧闹、没有垃圾，安静优雅、空气清新、井井有序、生机昂然。配合商城规划构成一个美妙的人造山水园林城市。3二、雨水分区雨水分区是雨水规划的重点，每个雨水分区都可视作一个独立的排水分区，是基本的规划管理单元，对排水体制选择、雨水管网规划、提升泵站与调蓄池等设施的规划有很强的指导意义。雨水分区是建立在排涝分区的基础之上，按现状管网资料、地形地势条件等因素进行细分的，在规划中要注意以下一些问题：1.雨水分区须以排涝分区为基础，参考最新地形图及雨污水管网资料，并对排涝流域范围作相应的调整。排涝分区划分的比较粗略，而且某些城市的排涝规划是多年以前做的，和现状情况有所不符。进行雨水规划时，需要重新对其进行校核、调整与细化。2.雨水分区须以排涝分区内的河涌、暗渠、河流水系为边界，根据区内地形高低、汇水面积大小、现状雨水管网等因素具体细分各雨水分区。此项工作的难点在于现状管网资料的收集，绝大部分城市的管网资料都不完善，不仅给管网的管理带来困难，也不利于管网维修与保护。相关部门应以雨水规划为契机，详细摸查城区内现状管网情况。3.排水分区的划分应高低水分开、内外水分开、主客水分开，就近排水，以自排为主，抽排为辅，并适当考虑水利及行政区划管理的要求。雨水分区的排水方式要以所在排涝区的排涝模式为基础，整体考虑，局部优化。三、排水体制的确定合理选择排水系统的体制，是城市排水系统规划和设计的重要问题。它不仅从根本上影响排水系统的设计、施工、维护管理，而且对城市的规划和环境保护影响深远，同时也影响排水系统工程的投资以及维护管理费用。通常，排水体制4的选择应满足环境保护的需要，根据当地条件，通过技术经济比较确定。合流制和分流制排水系统的比较：1.环境保护角度如果采用合流制将城市生活污水、工业废水和雨水全部送往污水厂进行处理，然后再排放，从控制和防止水体污染来看是较好的，但这样会使主干管尺寸过大，污水容量也增加很多，建设和运营费用也相应大幅增高;采用截流式合流制时，雨天有部分混合污水通过溢流井直接排人水体，水体仍然遭受污染;分流制是将城市污水全部送至污水厂进行处理，但初降雨水径流之后未加处理直接排人水体，对城市水体也会造成污染，有时还很严重，这是它的缺点。分流制虽然具有这一缺点，但它比较灵活，比较容易适应社会发展的需要，一般能符合城市卫生的要求。2.造价角度有些人认为合流制排水管道的造价比完全分流制一般要低20%一40%，可是合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高。从总造价来看，完全分流制比合流制可能要高，但不完全分流制因初期只建污水排水系统，因而可节省初期投资费用，还可缩短施工工期。而合流制和完全分流制的初期投资均比不完全分流制要大。3.维护管理角度晴天时污水在合流制管道中只是部分流，雨天时才接近满管流，因而晴天时合流制管内流速较低，易产生沉淀，待雨天暴雨水流可以将它冲走，使合流管道的维护管理费用降低，但晴天和雨天时流入污水厂的水量变化很大，增加了合流制排水系统污水厂运行管理的复杂性。而分流制系统可以保持管内的流速，不致发生沉淀，流人污水厂的水量和水质变化比合流制小得多，污水厂的运行易于控制。4.用地角度合流制节省土地，在街道狭窄地区尤为有利，老城区地下管网密布，地面上高楼大厦，行人多，车辆多，有些地段没有施工条件，老城区也只能保留合流制。四、城市管网的设计一个城市的排水管网的好坏直接关系到后期管网运行状况的好坏，前期设计5好，则在后期管理维护中可以节省人力物力财力，可以有效减少对城市的生态破坏；假如设计不合理，很有可能在后期出现各种问题，例如：受纳水体增多，但是管道直径偏小，排水能力不足，可能需要挖管重新铺设；管网布置位置不合理，导致排水主干管中的流量不稳定，给后续的排放以及处理带来不便等。综合来看，一个城市新建的管网必须要从长远角度出发，考虑到后期可能的建筑物的增加，管网应该留有足够的空间。管网的布置必须与城市建设规划等结合起来考虑，从而确保设计合理，布置到位，统筹兼顾，保障当前能效的前提下能为未来城市的发展留有余地。五、采用合理的雨水管理模式低影响开发（LID)是一种强调通过源头分散的小型控制设施，维持和保护场地自然水文功能、有效缓解不透水面积增加造成的洪峰流量增加、径流系数增大、面源污染负荷加重的城市雨水管理理念，20世纪90年代在美国马里兰州开始实施。低影响开发主要通过生物滞留设施、屋顶绿化、植被浅沟、雨水利用等措施来维持开发前原有水文条件，控制径流污染，减少污染排放，实现开发区域可持续水循环。与国外相比，低影响开发技术目前在国内应用较少，但已列入国家“十二五”水专项重大课题进行研究。要想解决好城市防涝问题，关键是解决好渗透、利用、排放与生态建设之间的有机关系。1.渗透现在城市的路面大多数都是硬性路面，雨水来不及下渗，在路面形成大的径流，这往往是形成洪涝的直接原因，不但给城市排水管网带来了压力，也影响了城市的生产，居民的生活。在城市建设过程中，应当确保透水性路面的数量，增加地下水的回灌补水，同时也可以稳固地下河床，保护城市地基。除了透水性路面之外，在城市道路上也可以采用渗透排放一体化系统，由一系列具有渗透功能的雨水检查井与采用穿孔管材的管渠组成，具有渗透、储存、排放的综合功能，以土壤入渗为雨水的间接利用方式，适用于土壤具有一定渗透能力的区域。建造下沉式绿地，绿岛和广场：下沉式绿地可以减少城市的洪涝灾害,增加土壤水资源量和地下水资源量,减少绿地的浇灌用水。有人测算,若把绿的建成下凹式,而下凹的深度为10CM,则对一年一遇或时而降下的大雨径流将100%的被6拦蓄在绿地内;对于大雨或暴雨也可拦蓄80%左右。由于下凹式绿地拦蓄大量的地表水,随即又转变为土壤水和地下水,并增加了土壤水资源量和地下水资源量,因而绿地的浇灌用水量也相应减少；下沉式绿地还可以减少城市河湖的水质污染和淤积量,增加绿地的土壤肥力。由于城市空气受到污染,通过雨水的淋洗作用把空气中的污染物带到地表,再通过雨水冲洗把城市地表各种污染物带到河湖水体,影响了水环境景观和水体生态环境。另外,河湖的淤积还会影响调蓄洪水的能力及河渠的排放能力。建造下凹式绿地后,绿地作为一个沉砂又是污水的土地处理系统,可以将固体污染物大量沉积在绿地并促使有机污染物在绿地内得到净化,既可转变成园林植物的营养物质且增加绿地的土壤肥力,还可以消除有机污染物残留对人体的影响；还有一点，当今道路的雨水口设在路边,雨水井盖常常被人盗走,形成人为的陷阱,伤人事故时有发生。若是建成下凹式绿地,雨水口设在绿地内,即使采用一个简易的雨水井盖也不便被人盗走,还可以避免伤人事故的发生。下沉式绿岛和广场在一定程度上也能缓解城市的洪涝问题。2.利用雨水利用其实就是一种当地雨水当地消纳，不进入城市管网的模式。在小区或者有足够空地的区域建小型的雨水收集池，经过水处理后再加以利用。如果有景观水体，则雨水收集回用可以与景观水体联合起来使用。如果条件许可，则应该多建洼地，利用洼地进行就地滞蓄。一方面，雨水利用可以截留当地的雨水资源，在当地处理可以减少对下游管道的冲击，减少处理的成本，也可以减少地面径流，减少城市内涝的可能性。另一方面，雨水利用在当地经过处理后可以回用，这在一定程度上可以节约资源；对于大型的工业园或者用水量的单位，如果采用雨水收集回用则可以节省大量的自来水资源。3.排放结合城市实际情况确定雨水排放标准，确定雨水管网及设施普及率、雨水重现期、径流系数等雨水设计参数。此外，还要确定主要雨水管道的走向、管径；确定雨水泵站的位置、规模、占地（尤其在重要的地段要建提升泵站）；确定雨水管道规划控制点高程和雨水泵站进水池规划控制高程。六、结语城镇雨水系统综合应考虑技术经济等各种因素，按照一定的标准规划建设，当超过规划设计标准的降雨发生时，会造成不同程度的积水内涝，政府应加强城7镇管理，制定发生暴雨内涝的应急措施，减少损失。同时加大城市排水防老设施建设规划与投入，减少内涝带来的人员伤亡和重大财产损失。