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摘要:在阐述城市雨水雨水资源化功能划分原则和方法的基础上,提出了城市与水资源开发利用的两种模式,既雨水开发利用的宏观战略模式和微观技术模式并对城市雨水利用模式、利用潜力进行了探讨,提出了当前城市雨水利用中的建议。
关键词:
雨水;功能;资源;模式
中图分类号:F2
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2011)13-0067-02
为了把雨水利用和城市的发展建设紧密结合,和建设节水型生态城市、和谐城市结合,通过实践和国内外的雨水利用技术方法研究,总结了城市雨水资源化利用的功能区划及若干技术模式。
1 城市雨水资源化功能区域划分
1.1 雨水资源功能区域划分原则
雨水资源和其它水资源一样,在不同的环境、条件和状态下,都有不同的应用方向。应该依据雨水资源的不同功能特点进行功能区域划份,以保证城市雨水资源开发利用的正确性和合理性。
城市雨水资源功能区域划分原则应包含四个方面:
(1)依据目标区对雨水需求的多少和质量要求进行区划。
(2)按照降雨周期、雨水汇集面积及可供应量的多少进行区划。在规划设计中,雨水储水设施的储水量和目标需求量不能超过降雨可收集量,即VA<∑VI,其中的VA是雨水目标需求量,∑VI是区域降雨可收集利用量。
(3)依据雨水开发能力进行区划。目标区对雨水需求的能力也是不断变化的,有些地区尽管有可利用的雨水资源,但由于经济、社会和其他条件不具备,或者发展超前,可不列入规划。
(4)坚持雨水功能区域划分的可变性。由于城市建设不断变化,雨水利用的需求也不断变化,功能区划分也必须跟着变化。
1.2 城市雨水资源功能区划分方法
雨水资源开发利用的功能分区方法和类别很多,应当依据雨水资源的运动规律和应用去向,进行综合性的宏观分区,原则上可划分为开采收集区、补源回灌区、排泄调控区和开发利用区四个类型。其中雨水开发利用区是研究重点。
1.2.1 雨水开发收集区
雨水资源的开发收集是指通过一定的方式、方法和手段,直接把雨水收集或汇集到某些区域、地段,如城市沟塘、湿地等,并且不需要任何雨水处理或深加工,即可完成收集任务,达到保护湿地,形成景观的雨水利用目的。适宜这种雨水汇集的区域,可称作雨水开发收集区。一般情况下,城市河道、沟、塘、堤坝或湖泊的周边区,都可以作为雨水收集区,通过斜坡、浅沟、河道等,将雨水直接引入上述水体,作为城市景观用水或者保养城市湿地。
1.2.2 雨水补源回灌区
补源回灌区是指在某些降雨区或雨水集中的地段,通过制作渗沟、渗坑、渗渠、废井和渗井等,将雨水引渗到地下,补充地下水。目前一些城市地下水位下降已经形成地下水降落漏斗,属于超采区。利用雨水补源回灌就是消除城市的地下水降落漏斗,是抬高地下水位的有效措施。另外,通过建设透水路面对补源回灌地下水也是有效办法之一,该方法的优势是补源区域广,回灌范围大,每一各街道和广场都可以作为补源区域。
1.2.3 雨水排泄调控区
排泄调控区是指在一些建筑老区,由于地面硬化造成地表和地下水联通隔断,造成大量集雨,形成洪灾,而且近期雨水收集比较困难,用水条件差,需要将雨洪水直接排泄到地下雨水管网中,该地区称为排泄调控区。这些地区包括环城公路、无草地广场、易积水居民街道区等。随着经济条件和雨水开发利用技术的不断提高,这些雨洪水也可以作为水资源进行开发利用。
1.2.4 雨水开发利用区
雨水开发利用区是城市雨水资源的重点开发地段或地区之一,在这类地区,雨水资源容易开发利用,成本预期合理,社会经济效益和环境效益高。依据雨水具有绿地灌溉、湿地和景观保养维护、消防雨水利用、雨水杂用(包括人工景观用水)和补源回灌等5种功能,可以划分成5个功能区:(1)绿地灌溉区;(2)生活杂用(包含消防用)雨水利用区;(3)湿地保养和景观雨水利用区;(4)城市防洪和消防雨水利用区;(5)城市雨水补源回灌区。
2 城市雨水资源利用的不同模式
城市与水资源开发利用的模式很多,这里提出两种模式,既雨水开发利用的宏观战略模式和微观技术模式。
2.1 城市雨水资源利用的宏观战略模式
所谓雨水开发利用宏观战略模式,是指在国家的国民经济发展中,具有很重要的地位,甚至可以左右或决定国家或一个地区的生存和发展,它和水资源的地位同样重要。在雨水利用实践中,一些缺水或多水国家,都在从战略的高度开发利用雨水资源,为我们做出了榜样。雨水资源的开发利用不仅仅是一项技术问题,也是从资源地位的重要性和认知深度、国民经济发展的全局出发提出的战略措施,这样的雨水开发利用称为宏观战略模式不为过。
结合国外的雨水利用研究,提出了以下几个雨水资源开发利用的宏观战略模式,归纳成以下内容。
2.1.1 普及型雨水科学利用战略模式
在雨水利用方面,在美国推行的是一桶雨水概念。该战略模式包含以下内容:(1)国家有完善的雨水利用政策法规;(2)有普及广泛、容易推广、易于理解的成熟的雨水利用技术;(3)在政府的大力宣传和引导下,全民雨水资源意识与节水意识强,人人主动利用雨水资源;(4)雨水利用的经济、社会和环境效益被社会认可。
2.1.2 商品化高科技雨水利用战略模式
雨水商品化高科技开发利用模式在德国非常盛行,雨水加工后,可以作为上等水资源出售。它的主要特点是:
(1)雨水利用的技术含量高,在雨水开发利用的多个环节上采用了高科技措施,例如水质自动检测技术、雨水的生物、物理或化学处理以及雨水自动养护和调控技术等,很少有人工参与处理加工;(2)在政策保障、市场管理和销售方面,具备了市场化和商品化的运行机制;(3)高技术雨水开发成本较高,雨水水质处理标准要求严格。但是经济效益高,雨水价格能够被用户接受;(4)雨水的应用方向和目标具有战略意义,使用雨水的对象是非常重要的建筑设施、设备或专用场所;(5)人们重视雨水资源开发利用事业。德国的商品化雨水利用、北京奥运场馆的雨水利用等,都属于商品化高科技雨水利用战略技术模式。
2.1.3 全方位雨水开发利用应急战略储备模式
在雨水利用方面,日本采用的是全方位雨水开发利用应急战略储备模式。当发生火灾、地震或海啸时,雨水的利用就特别具有国家层面的应急救助战略意义。这种全方位的战略储备模式内容主要包含:
(1)国家对雨水资源的开发利用特别重视;(2)将储存的雨水应用于特定目标,尤其用于国家面临火、旱、震、污染等灾害危机状态下的应急救助;(3)在雨水资源的全面开发利用中,也包括环境用水、日常生活用水等;(4)国家有完善的雨水利用管理政策。
2.1.4 利用雨水的战略调控模式
荷兰作为滨海低地国家,学会了利用雨水和风力作用消除各种地质灾害和水灾害,保证国家低地不受海水的侵蚀和污染。其实许多国家都存在类似的灾害问题,只是表现形式不同而已。例如中国的沿海城市天津、青岛等,海水内浸严重,威害极大,如果运用雨水利用战略调控模式,即可消除灾害,解决我国存在的一些问题。
2.1.5 应对水危机的节水战略模式
一些严重缺水国家,例如以色列和其它阿拉伯国家、澳大利亚的西南部地区,水比黄金还重要。他们想方设法把每一滴雨水收集起来,作为人们的日常生活用水和各式各样的水源。目的是应对时时刻刻会出现的水危机。我国的西北地区也是严重缺水地区,应该向这些国家学习,从城市用水到乡村用水,从工业用水到农牧业用水,都要制定节水战略,充分利用利用雨水资源应对水的危机出现。
2.2 城市雨水资源利用的微观技术模式
所谓微观技术模式是指在雨水资源开发利用过程中,针对某些具体地区的雨水开发利用规划、目标和方向提出的技术措施和方法。例如绿地灌溉雨水利用技术方法、生活杂项雨水利用技术方法等等,这样的技术方法称为雨水利用的微观技术模式。这些技术方法具有很好的代表性、普遍适用性和重要推广意义,这类模式灵活多样,适应性强,成本较低,简便易行,容易实施和推广,也是本次讨论的主要内容。
依据雨水需求和应用方向划分的微观技术模式有绿地灌溉技术模式、生活杂用雨水利用技术模式、湿地保养和景观雨水利用技术模式、城市消防雨水利用技术模式、补源回灌雨水利用技术模式等。
2.2.1 绿地灌溉技术模式
利用雨灌溉城市绿地是经常应用的方法。雨水绿地灌溉模式所要解决的几个问题是:确定绿地面积和需水量;确定雨水汇集面积、汇集雨水类型、可开发量和汇集方式;研究雨水收集方式和储水池的布置;解决雨水净化处理方法、灌溉方式和合理设置配套设施。
2.2.2 自然景观和湿地养护雨水利用技术模式
城市湿地是建设生态城市的基本保证,是保持城市居民身心健康的基本措施,凡是湿地环境保护和建设高的好的城市,社会和经济发展一定占有优势。
2.2.3 消防雨水利用技术模式
把雨水用于消防是建设节水社会,开发利用水资源新途径的有效措施之一。但是,消防对雨水的要求比较特殊,雨水用于消防时,必须解决好水质污染处理问题。
2.2.4 回灌和道路渗透雨水利用技术模式
随着城市水资源的越来越紧缺,运用地表水或自来水回灌已经成了高成本的花费项目,其它再生水的应用又有较大的污染风险,因此,利用雨水进行补源回灌,已经成了人们乐待其成的可取措施。利用人行道透水路面回灌地下水是一种有效的补源回灌方法,一种三维透水砖的透水和通水效果非常理想,不但透水迅速,而且能很快沿着砖的底部形成通水网,流向人们希望到达的地方。
3 雨水利用技术推广应用建议
从建立节水和生态型城市考虑,国内外提供的经验和做法表明,不管是多雨城市、干旱城市、大中小城市,都可以从中借鉴前面提出的雨水利用技术模式。
(1)建议从战略的高度研究我国雨水利用问题,例如天津、青岛、烟台、上海、北京等城市,借鉴荷兰的雨水利用战略调控模式,解决我国这些城市的海水内浸及不同水质的含水层相互串水问题。
(2)推广全民普及雨水利用模式,完全可以用于我国城市和乡村的千家万户,应该大力宣传雨水利用的重要意义。
(3)我国有不少大中城市处于地震频发带上,有些城市和地区会遇上大旱之年,通过用储水池储蓄雨水,以备灾年。
(4)德国把雨水深加工,变成商品,出售给当地政府,日本把加工好的雨水海运到阿拉伯国家,然后换回石油,一举两得。应该借鉴这些国家雨水资源的商品化措施。
参考文献
[1]车武,李俊奇.城市雨水利用技术与管理[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.
[2]黄显锋,邵东国,魏小华.基于水量平衡的城市雨水利用潜力分析模型[J].武汉大学学报(工学版),2007,(2).
[3]车伍,李俊奇.城市雨水利用技术与管理[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.
[4]陈伟伟.城市雨水利用初探[J].中国水利水电市场,2008,(11).
[5]王明远,黎颖露.美国城市雨水污染法律对策及其对我国的启示[J].环境与资源,2009,(5).
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关键词:
雨水;功能;资源;模式
中图分类号:F2
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2011)13-0067-02
为了把雨水利用和城市的发展建设紧密结合,和建设节水型生态城市、和谐城市结合,通过实践和国内外的雨水利用技术方法研究,总结了城市雨水资源化利用的功能区划及若干技术模式。
1 城市雨水资源化功能区域划分
1.1 雨水资源功能区域划分原则
雨水资源和其它水资源一样,在不同的环境、条件和状态下,都有不同的应用方向。应该依据雨水资源的不同功能特点进行功能区域划份,以保证城市雨水资源开发利用的正确性和合理性。
城市雨水资源功能区域划分原则应包含四个方面:
(1)依据目标区对雨水需求的多少和质量要求进行区划。
(2)按照降雨周期、雨水汇集面积及可供应量的多少进行区划。在规划设计中,雨水储水设施的储水量和目标需求量不能超过降雨可收集量,即VA<∑VI,其中的VA是雨水目标需求量,∑VI是区域降雨可收集利用量。
(3)依据雨水开发能力进行区划。目标区对雨水需求的能力也是不断变化的,有些地区尽管有可利用的雨水资源,但由于经济、社会和其他条件不具备,或者发展超前,可不列入规划。
(4)坚持雨水功能区域划分的可变性。由于城市建设不断变化,雨水利用的需求也不断变化,功能区划分也必须跟着变化。
1.2 城市雨水资源功能区划分方法
雨水资源开发利用的功能分区方法和类别很多,应当依据雨水资源的运动规律和应用去向,进行综合性的宏观分区,原则上可划分为开采收集区、补源回灌区、排泄调控区和开发利用区四个类型。其中雨水开发利用区是研究重点。
1.2.1 雨水开发收集区
雨水资源的开发收集是指通过一定的方式、方法和手段,直接把雨水收集或汇集到某些区域、地段,如城市沟塘、湿地等,并且不需要任何雨水处理或深加工,即可完成收集任务,达到保护湿地,形成景观的雨水利用目的。适宜这种雨水汇集的区域,可称作雨水开发收集区。一般情况下,城市河道、沟、塘、堤坝或湖泊的周边区,都可以作为雨水收集区,通过斜坡、浅沟、河道等,将雨水直接引入上述水体,作为城市景观用水或者保养城市湿地。
1.2.2 雨水补源回灌区
补源回灌区是指在某些降雨区或雨水集中的地段,通过制作渗沟、渗坑、渗渠、废井和渗井等,将雨水引渗到地下,补充地下水。目前一些城市地下水位下降已经形成地下水降落漏斗,属于超采区。利用雨水补源回灌就是消除城市的地下水降落漏斗,是抬高地下水位的有效措施。另外,通过建设透水路面对补源回灌地下水也是有效办法之一,该方法的优势是补源区域广,回灌范围大,每一各街道和广场都可以作为补源区域。
1.2.3 雨水排泄调控区
排泄调控区是指在一些建筑老区,由于地面硬化造成地表和地下水联通隔断,造成大量集雨,形成洪灾,而且近期雨水收集比较困难,用水条件差,需要将雨洪水直接排泄到地下雨水管网中,该地区称为排泄调控区。这些地区包括环城公路、无草地广场、易积水居民街道区等。随着经济条件和雨水开发利用技术的不断提高,这些雨洪水也可以作为水资源进行开发利用。
1.2.4 雨水开发利用区
雨水开发利用区是城市雨水资源的重点开发地段或地区之一,在这类地区,雨水资源容易开发利用,成本预期合理,社会经济效益和环境效益高。依据雨水具有绿地灌溉、湿地和景观保养维护、消防雨水利用、雨水杂用(包括人工景观用水)和补源回灌等5种功能,可以划分成5个功能区:(1)绿地灌溉区;(2)生活杂用(包含消防用)雨水利用区;(3)湿地保养和景观雨水利用区;(4)城市防洪和消防雨水利用区;(5)城市雨水补源回灌区。
2 城市雨水资源利用的不同模式
城市与水资源开发利用的模式很多,这里提出两种模式,既雨水开发利用的宏观战略模式和微观技术模式。
2.1 城市雨水资源利用的宏观战略模式
所谓雨水开发利用宏观战略模式,是指在国家的国民经济发展中,具有很重要的地位,甚至可以左右或决定国家或一个地区的生存和发展,它和水资源的地位同样重要。在雨水利用实践中,一些缺水或多水国家,都在从战略的高度开发利用雨水资源,为我们做出了榜样。雨水资源的开发利用不仅仅是一项技术问题,也是从资源地位的重要性和认知深度、国民经济发展的全局出发提出的战略措施,这样的雨水开发利用称为宏观战略模式不为过。
结合国外的雨水利用研究,提出了以下几个雨水资源开发利用的宏观战略模式,归纳成以下内容。
2.1.1 普及型雨水科学利用战略模式
在雨水利用方面,在美国推行的是一桶雨水概念。该战略模式包含以下内容:(1)国家有完善的雨水利用政策法规;(2)有普及广泛、容易推广、易于理解的成熟的雨水利用技术;(3)在政府的大力宣传和引导下,全民雨水资源意识与节水意识强,人人主动利用雨水资源;(4)雨水利用的经济、社会和环境效益被社会认可。
2.1.2 商品化高科技雨水利用战略模式
雨水商品化高科技开发利用模式在德国非常盛行,雨水加工后,可以作为上等水资源出售。它的主要特点是:
(1)雨水利用的技术含量高,在雨水开发利用的多个环节上采用了高科技措施,例如水质自动检测技术、雨水的生物、物理或化学处理以及雨水自动养护和调控技术等,很少有人工参与处理加工;(2)在政策保障、市场管理和销售方面,具备了市场化和商品化的运行机制;(3)高技术雨水开发成本较高,雨水水质处理标准要求严格。但是经济效益高,雨水价格能够被用户接受;(4)雨水的应用方向和目标具有战略意义,使用雨水的对象是非常重要的建筑设施、设备或专用场所;(5)人们重视雨水资源开发利用事业。德国的商品化雨水利用、北京奥运场馆的雨水利用等,都属于商品化高科技雨水利用战略技术模式。
2.1.3 全方位雨水开发利用应急战略储备模式
在雨水利用方面,日本采用的是全方位雨水开发利用应急战略储备模式。当发生火灾、地震或海啸时,雨水的利用就特别具有国家层面的应急救助战略意义。这种全方位的战略储备模式内容主要包含:
(1)国家对雨水资源的开发利用特别重视;(2)将储存的雨水应用于特定目标,尤其用于国家面临火、旱、震、污染等灾害危机状态下的应急救助;(3)在雨水资源的全面开发利用中,也包括环境用水、日常生活用水等;(4)国家有完善的雨水利用管理政策。
2.1.4 利用雨水的战略调控模式
荷兰作为滨海低地国家,学会了利用雨水和风力作用消除各种地质灾害和水灾害,保证国家低地不受海水的侵蚀和污染。其实许多国家都存在类似的灾害问题,只是表现形式不同而已。例如中国的沿海城市天津、青岛等,海水内浸严重,威害极大,如果运用雨水利用战略调控模式,即可消除灾害,解决我国存在的一些问题。
2.1.5 应对水危机的节水战略模式
一些严重缺水国家,例如以色列和其它阿拉伯国家、澳大利亚的西南部地区,水比黄金还重要。他们想方设法把每一滴雨水收集起来,作为人们的日常生活用水和各式各样的水源。目的是应对时时刻刻会出现的水危机。我国的西北地区也是严重缺水地区,应该向这些国家学习,从城市用水到乡村用水,从工业用水到农牧业用水,都要制定节水战略,充分利用利用雨水资源应对水的危机出现。
2.2 城市雨水资源利用的微观技术模式
所谓微观技术模式是指在雨水资源开发利用过程中,针对某些具体地区的雨水开发利用规划、目标和方向提出的技术措施和方法。例如绿地灌溉雨水利用技术方法、生活杂项雨水利用技术方法等等,这样的技术方法称为雨水利用的微观技术模式。这些技术方法具有很好的代表性、普遍适用性和重要推广意义,这类模式灵活多样,适应性强,成本较低,简便易行,容易实施和推广,也是本次讨论的主要内容。
依据雨水需求和应用方向划分的微观技术模式有绿地灌溉技术模式、生活杂用雨水利用技术模式、湿地保养和景观雨水利用技术模式、城市消防雨水利用技术模式、补源回灌雨水利用技术模式等。
2.2.1 绿地灌溉技术模式
利用雨灌溉城市绿地是经常应用的方法。雨水绿地灌溉模式所要解决的几个问题是:确定绿地面积和需水量;确定雨水汇集面积、汇集雨水类型、可开发量和汇集方式;研究雨水收集方式和储水池的布置;解决雨水净化处理方法、灌溉方式和合理设置配套设施。
2.2.2 自然景观和湿地养护雨水利用技术模式
城市湿地是建设生态城市的基本保证,是保持城市居民身心健康的基本措施,凡是湿地环境保护和建设高的好的城市,社会和经济发展一定占有优势。
2.2.3 消防雨水利用技术模式
把雨水用于消防是建设节水社会,开发利用水资源新途径的有效措施之一。但是,消防对雨水的要求比较特殊,雨水用于消防时,必须解决好水质污染处理问题。
2.2.4 回灌和道路渗透雨水利用技术模式
随着城市水资源的越来越紧缺,运用地表水或自来水回灌已经成了高成本的花费项目,其它再生水的应用又有较大的污染风险,因此,利用雨水进行补源回灌,已经成了人们乐待其成的可取措施。利用人行道透水路面回灌地下水是一种有效的补源回灌方法,一种三维透水砖的透水和通水效果非常理想,不但透水迅速,而且能很快沿着砖的底部形成通水网,流向人们希望到达的地方。
3 雨水利用技术推广应用建议
从建立节水和生态型城市考虑,国内外提供的经验和做法表明,不管是多雨城市、干旱城市、大中小城市,都可以从中借鉴前面提出的雨水利用技术模式。
(1)建议从战略的高度研究我国雨水利用问题,例如天津、青岛、烟台、上海、北京等城市,借鉴荷兰的雨水利用战略调控模式,解决我国这些城市的海水内浸及不同水质的含水层相互串水问题。
(2)推广全民普及雨水利用模式,完全可以用于我国城市和乡村的千家万户,应该大力宣传雨水利用的重要意义。
(3)我国有不少大中城市处于地震频发带上,有些城市和地区会遇上大旱之年,通过用储水池储蓄雨水,以备灾年。
(4)德国把雨水深加工,变成商品,出售给当地政府,日本把加工好的雨水海运到阿拉伯国家,然后换回石油,一举两得。应该借鉴这些国家雨水资源的商品化措施。
参考文献
[1]车武,李俊奇.城市雨水利用技术与管理[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.
[2]黄显锋,邵东国,魏小华.基于水量平衡的城市雨水利用潜力分析模型[J].武汉大学学报(工学版),2007,(2).
[3]车伍,李俊奇.城市雨水利用技术与管理[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.
[4]陈伟伟.城市雨水利用初探[J].中国水利水电市场,2008,(11).
[5]王明远,黎颖露.美国城市雨水污染法律对策及其对我国的启示[J].环境与资源,2009,(5).
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文