摘要：全面提高城市與水資源的綜合利用率，通過各項措施全面提高雨水蓄滲程度，進而削減配水設施運行費用、減小洪峰流量、有效緩解城市雨水內澇問題，達到全面改善城市生態(tài)環(huán)境的目的，是擺在我們面前的重要研究課題。文章結合筆者多年相關工作經(jīng)驗，詳細論述了城市雨水淺層地下蓄滲技術及應用。

關鍵詞：城市雨水；淺層；地下蓄滲技術；城市內澇；生態(tài)環(huán)境；水資源

中圖分類號：TU992 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）34-0064-02

在水資源嚴重匱乏的今天，加強雨水資源綜合利用是有效改善城市用水環(huán)境、緩解城市用水緊張的重要措施，同時也是城鎮(zhèn)水土保持的重要舉措。加強城市雨水淺層地下蓄滲技術及應用研究，可在投資成本不變的情況下，顯著提升城市系統(tǒng)生態(tài)化目標。

1 城市雨水淺層地下蓄滲技術概述

目前來說，下凹式綠地、透水路面、增加綠化面積等均是促進雨水蓄滲的重要途徑。但是，對于人口稠密的地市，上述措施在具體使用過程中具有一定限制。積極尋找經(jīng)濟、合理、可行的城市雨水利用技術，促進雨水利用的產(chǎn)業(yè)化與專業(yè)化，是急需解決的重要問題。隨著西方等國家“就地”處理雨水理念的發(fā)明與實施，再結合城市高標準綠化、地下水位等特點，我們必須積極探究城市雨水淺層地下蓄滲技術。

日本是亞洲重視城市雨水利用的典范國家，20世紀80年代以來，日本為了緩解水資源短缺與防洪壓力，在全國推廣雨水利用技術，積極推行雨水貯存滲透計劃。發(fā)展至今，日本的雨水利用工程已逐步實現(xiàn)規(guī)范化和標準化。目前，日本城市雨水利用主要有3種方式：調蓄滲透；調蓄凈化后利用；利用人工或天然水體調蓄雨水，提供環(huán)境用水和改善城市、住宅區(qū)和公園等場所的水生態(tài)環(huán)境。

城市雨水淺層地下蓄滲技術在沒有改變傳統(tǒng)土地利用功能前提下，充分利用淺層地下水作為滲透與短暫貯存設施?？梢越Y合不同城市的具體要求，靈活設置貯存設備的形狀、大小與位置。與此同時，多空隙材料組合而成的貯水設施，無須特定形狀。城市雨水淺層地下蓄滲技術的適用范圍比較廣泛，在不影響城市綠化前提下，充分利用淺層地下有效解決傳統(tǒng)蓄滲難以解決的問題。從整體上來說，城市雨水利用有三個方面的功能：一為節(jié)水功能。用雨水沖洗廁所。澆灑路面、澆灌草坪。水景補水，甚至用于循環(huán)冷卻水和消防水，可節(jié)省城市自來水。二為水及生態(tài)環(huán)境修復功能。強化雨水的入滲，增加土壤的含水量，甚至利用雨水回灌提升地下水位，可改善水環(huán)境乃至生態(tài)環(huán)境。三為雨洪調節(jié)功能。土壤的雨水入滲量增加和雨水徑流的存儲，都會減少進入雨水排除系統(tǒng)的流量，從而提高城市排洪系統(tǒng)的可靠性，減少城市洪澇。

2 城市雨水淺層地下蓄滲技術的影響條件

城市雨水淺層地下蓄滲技術的影響條件共分為以下四個方面：第一，雨水處理。初期雨水會受到不同程度的污染，因此，在下滲過程中，很可能導致空隙堵塞，減慢下滲速度。相對來說，屋面雨水比較干凈，因此，可先考慮貯藏與下滲屋面雨水，技術成熟后再應用到其他雨水的處理上來。第二，雨水徑流傳輸。地表明溝傳輸與地下管道傳輸是地表徑流的兩種主要方式。通過地溝或管道方式可將過濾后的屋面雨水引入淺層蓄滲空間，并通過各種傳輸途徑，連通分散的蓄滲空隙，使其成為統(tǒng)一整體。第三，綠化布置。筆者建議選擇草皮作為蓄滲空隙的綠化材料，直接連通喬木或灌木的蓄滲空間結合，有效滿足綠化與蓄滲的雙重要求。第四，高孔隙材料。所選擇的空隙材料，一方面需要滿足基本的強度標準，另一方面還需要充分考慮高度、孔隙率等

參數(shù)。

3 城市雨水淺層地下蓄滲計算與應用

3.1 計算水量平衡

綜合上文分析，城市雨水淺層地下蓄滲技術首先需要考慮屋面雨水蓄滲，其數(shù)量平衡計算公式如下：Q1+S1+V1=S2+V2+Q2，即計算時段內傳輸進入淺層蓄滲空隙內的雨水徑流量+計算時段內綠化、廣場等上層滲入淺層蓄滲空隙內的雨水徑流量+計算時段開始時淺層空隙內的蓄水量=計算時段內淺層空隙內的雨水下滲量+計算時段結束時淺層空隙內的蓄水量+計算時段內淺層空隙內的雨水溢流外排量。鑒于蓄滲空隙設置在人行道或綠化層以下，在空隙雨水不斷下滲的同時，上面人行道或綠化層的水也在持續(xù)滲入中。

如果兩者的下滲量相同，那么，在降雨過程中，只需要考慮空隙貯藏量就可以，淺層蓄水空隙不應該考慮降雨下滲量。也就是在不考慮外排的情況下，Q1=V2-V1=Q蓄，即計算時段內傳輸進入淺層蓄滲空隙內的雨水徑流量=計算時段結束時淺層空隙內的蓄水量-計算時段開始時淺層空隙內的蓄水量=淺層空隙內的有效蓄水量。以降雨強度為q計算，T為一場雨降雨歷時，考慮調蓄池容量按屋面雨水全部進入考慮，那么，Q屋面=q蓄，Q屋面=q*T*A（A需下滲的屋面面積），Q蓄=Ai*Hi*α%，即Q蓄=淺層地下蓄滲空隙面積*淺層地下蓄滲空隙層有效高度*淺層地下蓄滲空隙孔隙率。管道雨水徑流Q=Ψq*F（徑流系數(shù)*匯水面積）。

3.2 計算雨水削減

按照北京某小區(qū)為例，該地總共337hm2，結合規(guī)劃需要，其中，小區(qū)建筑面積需要達到146hm2，綠地規(guī)劃面積需達到81hm2，建筑物覆蓋需達到43%，其他道路、綠化等覆蓋需達到57%。屋面徑流系數(shù)為0.9，墊層徑流系數(shù)為0.5，綜合徑流系數(shù)為0.67。充分考慮屋面雨水棄流之后，90%的雨水都會進入地下貯存，結合暴雨強度公式，在相同的暴雨強度下，可減少如下雨水排放量：Q蓄/Q常=（需下滲的屋面面積*0.43*0.9*0.9）/（需下滲的屋面面積*0.43）。按照重現(xiàn)期p=3a，2小時降雨計算，則北京地區(qū)降雨強度為59.2mm。淺層地下蓄水有效高度為0.4m，孔隙率為80%，那么，蓄90%的屋面雨水所需淺層蓄水空隙所需要面積=（59.2*10-3*43%*0.9*337）/（0.4*80%）=24.1hm2。通過計算得知，淺層地下蓄滲空間占地面積占總面積的7%左右，遠遠低于規(guī)劃綠化面積。能在不影響城市現(xiàn)有功能設備的情況下，有效達到蓄水目的，顯著提升排放標準。在不改變原有雨管道管徑前提下，通過屋面雨水淺層蓄滲，該地區(qū)雨水排放標準可提高到5a以上。

3.3 計算成本

結合上文案例，如果按照常規(guī)快排放雨水系統(tǒng)設計，綜合概算大約在4.1億元左右。如果采用城市淺層蓄水技術，那么，雨水管道流量會減半，相應的泵站設計流量與雨水管道面積均可減半，雨水系統(tǒng)投資約可減少1/3的投資。增加的蓄水池面積也按照每平方米600元計算，24hm2需要增加約1.44億元投資。從整體上來看，增加投資與減小投資兩者基本可抵消，但是，綜合考慮到管理費用、運行等方面的費用，城市雨水淺層蓄滲顯著優(yōu)于常規(guī)雨水系統(tǒng)。

4 結語

綜上所述，城市雨水淺層蓄滲技術在不影響城市使用功能前提下，有效解決了高景觀、地下水位、雨水資源化等各種問題?，F(xiàn)階段該項技術正在研究與應用改善過程中，以期全面提高雨水資源的綜合利用程度。

參考文獻

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[2] 鄒偉國，張辰，陳嫣.城市雨水淺層地下蓄滲技術及其應用研究[J].給水排水，2008，（34）.

作者簡介：楊慧昕，河北省撫寧縣水務局工程師。endprint