舒安平，尤 偉，2，周 星，于 洋，祝 荻

(1.北京師范大學(xué) 環(huán)境學(xué)院 水沙科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100875；2.水利部 水土保持監(jiān)測(cè)中心，北京100055；3.北京清大綠源科技有限公司，北京100084)

北京城市雨水蓄滲措施分類(lèi)及配置模式

舒安平1，尤 偉1，2，周 星1，于 洋3，祝 荻3

(1.北京師范大學(xué) 環(huán)境學(xué)院 水沙科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100875；2.水利部 水土保持監(jiān)測(cè)中心，北京100055；3.北京清大綠源科技有限公司，北京100084)

城市雨水；蓄滲措施；配置模式；北京

經(jīng)歷2012年“7·21”特大暴雨洪災(zāi)后，北京城市雨水問(wèn)題一度引起人們高度關(guān)注。按雨水蓄滲方式將雨水收集與利用措施分為雨水入滲、集蓄、入滲集蓄相結(jié)合三大類(lèi)，分析了北京市各類(lèi)雨水措施的構(gòu)成、作用及適用性，提出市政配套設(shè)施、公建設(shè)施、居民住宅、商業(yè)辦公設(shè)施、工業(yè)廠(chǎng)房等五種典型的城鎮(zhèn)建設(shè)項(xiàng)目雨水收集與利用措施的配置模式，為探索北方城市水土保持雨水蓄滲措施優(yōu)化配置模式奠定基礎(chǔ)，對(duì)加強(qiáng)城市洪澇災(zāi)害防治具有重要意義。

當(dāng)前我國(guó)正處在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、城鎮(zhèn)化建設(shè)加快的新時(shí)期，在這一進(jìn)程中勢(shì)必進(jìn)行大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施和生產(chǎn)項(xiàng)目的建設(shè)，這些項(xiàng)目的建成及使用在帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益的同時(shí)，也給區(qū)域資源環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重考驗(yàn)，如建設(shè)擾動(dòng)地表造成新的水土流失、局地暴雨引發(fā)城市內(nèi)澇災(zāi)害等問(wèn)題，已引起人們高度關(guān)注。將城鎮(zhèn)化建設(shè)過(guò)程中的水土流失及內(nèi)澇災(zāi)害影響降至最低，對(duì)有效地恢復(fù)和改善城市生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

目前，北京已建或在建部分生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目盡管設(shè)置有一些雨水利用措施，但形式比較單一，數(shù)量比較稀少，主要形式為人行步道透水鋪裝、配套集雨池等，雨水利用模式單一，大多數(shù)雨水外排進(jìn)入市政雨水管網(wǎng)，對(duì)城市防洪排澇造成壓力，且不利于雨水資源的綜合利用。2012年7月21日北京發(fā)生了特大暴雨洪澇災(zāi)害，雨水蓄滲措施配置與建設(shè)不到位問(wèn)題凸現(xiàn)。為此，2012年8月21日北京市規(guī)劃委員會(huì)頒布了《新建建設(shè)工程雨水控制與利用技術(shù)要點(diǎn)(暫行)》(市規(guī)發(fā)〔2012〕1316號(hào)文)；2013年8月23日北京市人民政府辦公廳頒布《北京市人民政府辦公廳關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市雨洪控制與利用工作意見(jiàn)的通知》(京政辦發(fā)〔2013〕48號(hào))；2014年2月1日北京市明確了新建項(xiàng)目必須配置雨洪控制與利用措施；2014年2月1日北京市實(shí)施的《雨水控制與利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(DB 11/685—2013)規(guī)定，新建項(xiàng)目面積超過(guò)2 000 m2的每1 000 m2(含)應(yīng)配建不小于30 m3的雨水調(diào)蓄設(shè)施，下凹式綠地面積占綠地面積的50%以上，硬化地面透水鋪裝率達(dá)到70%以上等；2015年5月29日北京市第十四屆人大常委會(huì)第十九次會(huì)議通過(guò)的《北京市水土保持條例》，從地方性法規(guī)的層面進(jìn)一步明確了雨水收集與利用等雨水蓄滲措施的作用和重要性。因此，城市雨水蓄滲措施分類(lèi)與配置對(duì)構(gòu)建完善的北京城市水土保持措施體系、加強(qiáng)城市洪災(zāi)防治和首都生態(tài)文明建設(shè)均具有重要意義。

1 城市雨水蓄滲措施的分類(lèi)及作用

一般來(lái)說(shuō)，以雨水入滲、集蓄、入滲集蓄結(jié)合三種方式對(duì)城市天然降雨進(jìn)行收集與利用，對(duì)應(yīng)的單項(xiàng)典型措施分別包括透水鋪裝與滲水井、集雨池(含沉沙池)與調(diào)蓄景觀(guān)水池[或滯蓄洪河(渠)道]、下凹式綠地與滲溝等6種，以下分別簡(jiǎn)述這6種雨水蓄滲措施的構(gòu)成、特點(diǎn)、作用及適用性。

1.1 雨水入滲措施

(1)透水鋪裝。透水鋪裝是城建中一種常用的鋪裝構(gòu)件，分表面有孔洞和無(wú)孔洞兩種。在有孔洞的透水鋪裝中可植草，在其上行走舒適度較差，但對(duì)雨水入滲作用較大；無(wú)孔洞的是采用水泥砂漿制造，在其上行走舒適度較好，但是對(duì)雨水的入滲作用相對(duì)較小。隨著人們對(duì)環(huán)境美化、雨水資源的有效利用認(rèn)識(shí)的不斷提高，透水鋪裝的使用越來(lái)越廣泛，通常將其用于人行道、停車(chē)場(chǎng)、公園、林蔭地帶，便于行人及輕型車(chē)輛通行，透水鋪裝典型設(shè)計(jì)如圖1所示。

(2)滲水井。滲水井是將雨水匯集于透水磚豎井內(nèi)并通過(guò)豎井側(cè)壁、井底及滲水管進(jìn)行雨水入滲的設(shè)施，主要由透水磚豎井、進(jìn)水管、溢流管(與項(xiàng)目區(qū)雨水管線(xiàn)相接)和若干根滲水管構(gòu)成。滲水井一般布設(shè)于項(xiàng)目區(qū)綠地或下凹式綠地內(nèi)，主要用于收集下凹式綠地內(nèi)土壤持留的多余雨水，并有效地加速入滲。另外，下凹式綠地?zé)o法入滲的雨水也可通過(guò)進(jìn)水管進(jìn)入滲水井內(nèi)，并通過(guò)滲水井底部鋪墊的卵石層進(jìn)行入滲。同時(shí)滲水井內(nèi)收集的雨水可以通過(guò)滲水孔至深層土壤中，并對(duì)該部分土壤進(jìn)行有效的水分供給，滲水井?dāng)嗝娴湫驮O(shè)計(jì)如圖2所示。

圖1 透水鋪裝典型設(shè)計(jì)示意

圖2 滲水井?dāng)嗝娴湫驮O(shè)計(jì)示意

1.2 雨水集蓄措施

(1)集雨池。集雨池是指采用建筑材料修建、具有防滲作用的雨水收集和調(diào)蓄設(shè)施，具有匯集屋頂及地面徑流的功能，一般為地埋式鋼筋混凝土構(gòu)造物或玻璃鋼構(gòu)造物，其兩側(cè)各設(shè)置有一個(gè)進(jìn)水管與溢水管，并且在進(jìn)水管前端配備沉沙池一座。匯集的雨水首先進(jìn)入沉沙池進(jìn)行泥沙沉淀，然后通過(guò)進(jìn)水管進(jìn)入集雨池中，當(dāng)集雨池中雨水達(dá)到最大收集量后，多余的雨水可通過(guò)溢水管排出。集雨池內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流墻，導(dǎo)流墻位置可視水管位置進(jìn)行調(diào)整，并保證進(jìn)水管布置不產(chǎn)生水流短路。同時(shí)，集雨池底端配有抽水泵，收集的雨水主要通過(guò)泵抽的方式澆灑道路和綠地，施工期間抽水泵建議采用污泥泵，以方便及時(shí)清除集雨池內(nèi)泥沙。

集雨池大多布置于大面綠地或廣場(chǎng)道路的下方，并以布置在項(xiàng)目區(qū)雨水管線(xiàn)與進(jìn)入市政管線(xiàn)連接出口前端為好。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)雨洪計(jì)算結(jié)果，確定所需集雨池蓄水規(guī)模及規(guī)格尺寸，常見(jiàn)的集雨池規(guī)格有50、100、300、500、800、1 000 m3等。

(2)可調(diào)蓄的景觀(guān)水池。在部分城市房地產(chǎn)項(xiàng)目中，為增加建設(shè)項(xiàng)目品質(zhì)及景觀(guān)功能，在確保水源(采用屋頂排水或再生水)供給前提條件下，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)可布設(shè)一定規(guī)模的景觀(guān)水池，并通過(guò)優(yōu)化主體設(shè)計(jì)適當(dāng)增加景觀(guān)水池深度(一般5～30 cm)，使其具有雨水調(diào)蓄功能，見(jiàn)圖3。景觀(guān)水池汛期具有匯集周邊雨水及屋頂雨水(需設(shè)棄流裝置)功能，非汛期水源由中水補(bǔ)充，冬季一般將水放空成干池，是一種較好的雨水收集與利用措施。

圖3 可調(diào)蓄的景觀(guān)水池典型設(shè)計(jì)示意

1.3 雨水入滲與集蓄相結(jié)合措施

(1)下凹式綠地。下凹式綠地是指具有滯留、蓄存、下滲雨水功能且低于周邊道牙地表5～10 cm的低洼綠地。下凹式綠地既可將雨水直接下滲補(bǔ)給土壤和地下水，又能將部分雨水匯集于綠地內(nèi)短暫滯留或蓄存，緩慢入滲補(bǔ)充地下水，還能降低雨水徑流系數(shù)、使雨水產(chǎn)流匯流滯后、洪峰峰值削減等。在北方城市開(kāi)發(fā)建設(shè)中，下凹式綠地作為一種十分有效的雨水收集與利用措施被廣泛應(yīng)用，見(jiàn)圖4。

圖4 下凹式綠地典型設(shè)計(jì)示意

(2)滲溝。滲溝是在綠地內(nèi)設(shè)置的為加快綠地內(nèi)雨水下滲的排水溝，主要由反濾織物和透水性材料(級(jí)配砂石)組成，見(jiàn)圖5。在城市水土保持措施中，大多數(shù)滲溝布設(shè)在下凹式綠地內(nèi)，與下凹式綠地配合使用。

圖5 滲溝典型斷面設(shè)計(jì)示意

滲溝作為城市雨水收集及利用的一種新型措施，既可有效地增加綠地的雨水入滲效率，有著較強(qiáng)的入滲能力，又可短暫蓄存雨水，是一種較好的雨水蓄存及加速入滲措施，在北京城市房地產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目已逐步得到了應(yīng)用。

2 北京城市雨水集蓄措施配置模式

根據(jù)城市建設(shè)項(xiàng)目的性質(zhì)與用途，一般可將城市建設(shè)項(xiàng)目劃分為市政配套設(shè)施(公共交通、綠地、管線(xiàn))、公建設(shè)施(學(xué)校、醫(yī)院、文體設(shè)施)、居民住宅、商業(yè)辦公設(shè)施、工業(yè)廠(chǎng)房等五種類(lèi)型。因此，城市水土保持應(yīng)根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目的種類(lèi)與市政功能規(guī)劃和行業(yè)規(guī)劃相結(jié)合，突出城市水土保持的特點(diǎn)，建設(shè)有效的雨水收集與利用措施體系。

2.1 市政配套設(shè)施

市政配套設(shè)施主要包括公共道路交通、公共綠地、市政管線(xiàn)等，公共交通是貫穿整個(gè)規(guī)劃區(qū)的聯(lián)絡(luò)網(wǎng)，一般綠地與管線(xiàn)沿公共交通道路布設(shè)，具有線(xiàn)型工程的特點(diǎn)，主要通過(guò)綠地、沉沙池和透水鋪裝等方式進(jìn)行雨水收集與利用。雨水收集與利用流程如下：道路雨水—公共綠地+透水鋪裝—雨篦子—道路雨水管道—沉沙池—市政雨水管網(wǎng)。

2.2 公建設(shè)施

公建設(shè)施項(xiàng)目包括學(xué)校、醫(yī)院、文體設(shè)施，作為社會(huì)公建設(shè)施，人員往來(lái)密集，盡管常見(jiàn)的雨水收集與利用措施都可以使用，但出于對(duì)來(lái)往人員安全考慮，一般大多采用下凹式綠地、路面透水鋪裝、滲溝(適用于砂質(zhì)土)等，其雨水收集與利用流程如下：屋面雨水—雨落管+道路雨水—下凹式綠地+透水鋪裝+滲溝—綠地內(nèi)雨水口—小市政雨水管線(xiàn)—市政雨水管網(wǎng)。

2.3 居民住宅

居民住宅項(xiàng)目雨水收集與利用措施體系幾乎可以涵蓋所有的雨水措施，主要包括下凹式綠地、集雨池、路面透水鋪裝、景觀(guān)水池、滲溝和滲水井(適用于砂質(zhì)土)等，其雨水收集與利用流程如下：屋面雨水—雨落管+道路雨水—下凹式綠地+集雨池+透水鋪裝+景觀(guān)水池+滲溝+滲水井—綠地內(nèi)雨水口—小市政雨水管線(xiàn)—市政雨水管網(wǎng)。

2.4 商業(yè)辦公設(shè)施

考慮商業(yè)品質(zhì)要求及往來(lái)人員較多等因素，商業(yè)辦公設(shè)施雨水收集與利用措施在居民住宅項(xiàng)目的基礎(chǔ)上增加了屋頂綠化及下沉式廣場(chǎng)雨水收集措施，其雨水收集與利用流程如下：屋面雨水—雨落管+道路雨水—下凹式綠地+集雨池+透水鋪裝+景觀(guān)水池+滲溝+滲水井+屋頂綠化+下沉式廣場(chǎng)雨水措施—綠地內(nèi)雨水口—小市政雨水管線(xiàn)—市政雨水管網(wǎng)。

2.5 工業(yè)廠(chǎng)房

工業(yè)廠(chǎng)房采用的雨水收集與利用措施主要包括集雨池、滲溝、下凹式綠地、道路透水鋪裝等。雨水收集方式為屋面雨水沿天溝、雨水立管落到消能池，然后流入下凹式綠地，綠地內(nèi)設(shè)施一些滲溝以加速雨水收集、入滲，多余雨水通過(guò)綠地內(nèi)雨水口，與小市政雨水管線(xiàn)相連接，流入集雨池進(jìn)行收集與利用，少量的無(wú)法利用的雨水溢入市政雨水管網(wǎng)，其雨水收集與利用流程如下：屋面雨水—雨落管+道路雨水—下凹式綠地+滲水鋪裝+滲溝+集雨池—綠地內(nèi)雨水口—小市政雨水管線(xiàn)—市政雨水管網(wǎng)。

3 結(jié)論與討論

(1)北京城市雨水的收集與利用主要包括透水鋪裝、下凹式綠地、集雨池、滲溝、滲水井和景觀(guān)水池等形式，根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目的類(lèi)型及其水土流失特點(diǎn)，可采用多種措施組合模式將項(xiàng)目區(qū)雨水進(jìn)行綜合利用，從而提高城市雨水收集與利用的效果。

(2)北京城市建設(shè)項(xiàng)目可分為市政配套設(shè)施、公建設(shè)施、居民住宅、商業(yè)辦公設(shè)施、工業(yè)廠(chǎng)房等五種類(lèi)型，城市水土保持應(yīng)根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目的種類(lèi)與水土流失特點(diǎn)，結(jié)合市政功能規(guī)劃和行業(yè)規(guī)劃，選擇和配置有效的雨水收集與利用措施。

(3)本研究只是對(duì)北京城市雨水收集與利用的蓄滲措施進(jìn)行了初步分析歸納，隨后將進(jìn)行應(yīng)用案例分析，希望起到拋磚引玉的作用。

由于城市雨水問(wèn)題復(fù)雜，且每個(gè)建設(shè)項(xiàng)目的功能與布置不同，導(dǎo)致雨水蓄滲措施配置存在一定差異性，尚有待進(jìn)行系統(tǒng)研究，從而構(gòu)建有效的北京城市雨水收集與利用蓄滲措施體系。

(本研究得到水利部水土保持監(jiān)測(cè)中心“生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目降水蓄滲措施配置模式驗(yàn)證(降水蓄滲措施)”項(xiàng)目支持，在此深表感謝！)

(責(zé)任編輯 孫占鋒)

S157

C

1000-0941(2015)10-0041-03

舒安平(1965—) ，男，湖北鄂州市人，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)楹恿鲃?dòng)力學(xué)、水土保持、泥石流。

2015-06-15