摘 要:下凹式绿地是城市雨水利用有效便捷的方式,通过分析工业企业下凹式绿地的必要性,阐述下凹式绿地的功能,探究工业企业下凹式绿地的深度。
关键词:下凹式绿地;雨水利用;绿地深度;工业企业
雨水利用现状
20世纪80年代初国际雨水集流利用系统协会(IRCSA)成立标志着国际上对城市雨水管理的研究和实践的形成。其中日本早在1980年开始实施雨水贮留渗透计划,并在1992年颁布的“第二代城市下水总体规划”中要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置就地下渗雨水的设施。发展到今天,城市对雨水管理的方式有政策层面的,有技术层面的,种类多样。其中以德国的MR系统(Mulden Rigolen System),又称(水洼)渗透渠组合系统,评价最高。该措施是通过雨水在低洼草地中短期储存和在渗渠中的长期储存,延长雨水下渗时间,保证最多雨水下渗[1]。
在我国,雨水利用在农业领域由来已久,2001水利部颁布的《雨水集蓄利用工程技术规范 SL267-2001》标志着农业、农村利用雨水技术的成熟。同农业、农村相比我国城市雨水利用方面研究、实践起步比较晚,到20世纪90年代,北京、上海等城市率先开展了城市雨水利用研究,至2006年原建设部颁布《建筑与小区雨水利用工程技术规范 GB 50400-2006》,标志着雨水利用技术在城市领域初步形成。近年来雨水利用工程主要集中在住宅、商业等建设领域,在工业建设领域鲜有尝试。
1.工业企业下凹式绿地的必要性
我国传统对城市雨水管理理念是“快速排除场地雨水,不积水,不内涝,避免洪水威胁”。通常做法是把雨水口设在路面上,路面低于绿地,屋顶径流、路面径流很快汇集到雨水口排走。如下图1所示。
传统雨排水示意图 1
国土资源部[2008]24 号文件规定“工业企业内部一般不得安排绿地,但因生产工艺等特殊要求需要安排一定比例绿地的,绿地率不得超过20%”。换言之:工业企业内80%的地面将被屋面、道路、广场等不透水物质所覆盖,综合径流系数达0.81~0.83,是自然地面综合径流系数的2.7~4.15倍。地面形态如此改变,一方面致使雨水径流量增加洪涝灾害频发;另一方面雨水径流下渗被阻隔,导致城市地下水位日益下降[2]。此外,气候恶化、水体恶化、生态环境恶化等一系列问题接踵而至。如何在节约土地的同时减轻对生态环境的冲击和破坏,恢复和重建自然生态,实现发展与生态保护的和谐统一,在工业建设中显得攸关重要。
《建筑与小区雨水利用工程技术规范 GB 50400-2006》中规定“雨水利用应采用雨水入渗系统、收集回用系统、调蓄排放系统之一或其组合”
收集回用:收集屋面、路面等雨水,长期存储,净化使用。
调蓄排放:在暴雨期间把雨水收集储存起来,待最大洪峰过后排放。
雨水入渗:利用人工设施或天然地形使雨水渗入地下。
比较以上三种方式,收集回用是把雨水径流量转化为生产生活用水,是雨水资源化的一种方式,然而通常要求屋面、路面等材料无污染(或污染小),需要专门的雨水存储和净化设施,工程造价很高而且对地下水补给没有改善;调蓄排放是延迟雨水排放时间,一般需要独立的雨水调蓄设施,不但工程造价高,而且对节约用水、地下水补给没有任何改善;雨水入渗是最接近自然的一种方式,对环境冲击最小,可以修建独立渗沟等设施,也可以通过降低绿地标高(下凹式绿地)来实现。
下凹式绿地是一种还原自然、源头控制、不增加投资的雨水管理模式,与工业企业节省投资、降低环境冲击相契,是工业企业雨水管理的理想模型。
2.下凹式绿地的作用
下凹式绿地通过延长雨水在绿地内停留时间,强化绿地的渗透功能,提高绿地消减雨水径流、减少污染、蓄积雨水的作用。对此很多人有较为深入的研究:
种玉麒、张为华等[3]比较1990、1991年北京地区高草坪、平草坪、低草坪雨水拦蓄、入渗补给发现:高草坪外排雨水量占降雨量的12.1%,地表下1m界面入渗量占降雨量的7.0%;低草坪接纳客地雨水量为降雨量的0.121,消减雨水径流是高草坪的1.3倍,地表下1m界面入渗量占降雨量的33.4%,为高草坪的5.43倍。低草坪(下凹式绿地)对拦洪、入渗有很多的提高。
叶水根、刘红、孟光辉等[4]分析设计暴雨条件下下凹式绿地的雨水蓄渗效果表明:在5倍汇水面积(绿地率20%)的情况下,对于1年、2年和5年一遇的暴雨,下凹式绿地的降雨拦蓄率分别为62.85%、45.38%和32.37%,减峰率分别为49.92%、43.85%和27.26%,蓄渗、减峰效果明显。
聂发辉,李田,宁静等[5]用概率分析法计算上海市下凹式绿地长期运行效率显示:绿地面积为20%,蓄水深度为5cm的情况下,对于稳定入渗速率1×10-6和3×10-6的绿地,雨水径流截留效率为72.9%和83.3%。
3.工业企业下凹式绿地深度设计
下凹式绿地做法是把雨水口设在绿地里,雨水口高于绿地(以下把雨水口和绿地之间高差称为凹式绿地深度),低于路面,如下图2所示。
下凹式绿地雨排水示意图 2
下凹式绿地的目的是在暴雨期间绿地储存一定深度的雨水,并且使超过绿地入渗量的雨水顺利溢流进雨水口。对于绿地率变化小的工业企业厂区来说,雨水口标高是设计关键。雨水口设置不但要最大接纳雨水量,而且要保证绿地植物正常生长。其主要与土壤渗透系数、植物耐淹性和降雨时间有关,即要求植物的耐淹时间不小于降雨时间与下渗时间总和。如当土壤渗透系数为6×10-6m/s时,20cm深的蓄水全部下渗需要9.26h,绿地植物耐淹时间必须大于9.26h。高士博、张思聪、谢森传等[6]研究大羊胡子草、野牛草、高羊茅、早熟禾等10种市区常用绿化植物发现:耐淹2 d的有9种,耐淹4 d的有7种,耐淹6d的有4种。结合景观、卫生要求及降雨时间,按最长下渗时间1d计算,渗透系数为1×10-6m/s~1×10-5 m/s的土质,可以入8.6cm~86.4cm深度的渗蓄水。考虑行车、行人安全结合国内诸多研究[7] [4]绿地深度取5.0~25.0cm。
4.结语
下凹式绿地对消减雨水径流量、增加渗透有明显作用,是工业企业项目不增加投资实现低冲击开发的有效途径。在绿地比例受制约的情况下,下凹式绿地深度是其唯一设计参数。其深度应满足在最不利情况下,雨水浸没绿地时间不能超过绿地植物耐淹时间,通常下凹式绿地深度取5.0~25.0cm。
参考文献:
[1]李永福,王冬梅.下凹式绿地对城市雨水集蓄利用作用研究进展[J].南水北调与水
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利科技,2011,9(1):161~161.上一页 [1] [2]