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市政道路雨水收集方式的創新設計
摘要:隨著節能減排觀念的提出,城市雨水以其自身的特點成為一種新的可利用的資源備受關注。本文“海綿雨水”結合傳統雨水收集方式的缺點,針對性提出了幾種雨水收集方式的創新方案,并分析了各種方案的適用性。
一、前言
市政道路傳統的雨水收集方式為:雨水口-管道-河道(湖泊)。隨著工程建設事業的發展,傳統的雨水收集方式逐漸有許多弊端浮現,并引起了工程建設人員對新型雨水收集方式的研究與應用。
二、傳統雨水收集方式的弊端
傳統的雨水收集是一種點式收集,雨水收集后不經任何處理直接排至了水體。
(1)點式排水,收水能力差
市政道路上每隔20~30m設置雨水口收集雨水,這種方式為點式排水。由于城市道路上垃圾多,當雨水系統運行一段時間后,雨水口內可能被垃圾堵塞,從而影響收水能力。
對于較寬的道路或交叉路口,由于設計中雨水口數量布置不恰當,或者由于施工原因導致雨水口沒有布置在最低點。這種情況常常導致“水侵街”現象,造成道路雨水排泄不暢通。
(2)初雨沒經處理,污染水體
傳統的市政道路雨水收集方式是將雨水收集后直接排至水體。這樣,初級雨水帶來的污染物質直接排至水體。
研究表明,道路徑流中污染物成分主要包括來源輪胎磨損、防凍劑使用、機械潤滑的泄漏、殺蟲劑及肥料的使用、廢物丟棄的顆粒沉積物、橡膠、金屬、油類等(見下表)。隨著城市道路和交通流量的飛速增長,路面污染物的累積量,不可避免的增加,并隨著道路雨水徑流進入周邊水體或直接滲入地下,對我國城市水安全造成極大的威脅。
(3)增加雨水徑流量,造成地下水資源流失
傳統的雨水收集是采用不透水的管材,其設計的原則是盡快排除地面雨水,保證道路及周邊地塊不受雨水的侵害,但是這與雨水利用的宗旨是相違背的,雨水利用的原則是盡量將雨水直接利用或滲入到地下,實現雨水的資源化、生態化利用,實現“雨水回家”之路。同時減緩雨水排入市政管網的時間,減輕城市排洪壓力,變相地提高了城市防洪能力。
(4)雨水口布置在路側石邊上,影響道路景觀
三、雨水創新收集方式概述
根據以上傳統雨水收集方式的弊端,結合國內外雨水收集方式的創新,本方案提出了幾種創新方案進行了比選。
(1)蝶形邊溝
蝶形邊溝是下凹式綠化帶與盲溝相結合的一種雨水收集方式,溝面為草坪,下鋪濾料,底部為盲溝,在溝內間隔30米距離設置平入式雨水口,通過管道將盲溝與市政雨水管道接通。蝶形邊溝設于路邊,道路車行道邊側石邊不設雨水口,雨水直接流入溝內,通過濾料下滲,部分進入盲溝,流入雨水管,部分在盲溝兩側繼續下滲入地下。當雨量較大,雨水未能及時下滲時,可在溝面徑流進入平入式雨水口,流入雨水管內。蝶形邊溝的設計原理見下圖:
蝶形邊溝有如下要點:
(1)集水口收集能力擴大。
(2)對路面污染物的過濾。
(3)減少徑流量。
(4)避免雨水口堵塞和路面積水現象。
(5)生態景觀好。
(2)下凹式綠地調蓄池
下凹式綠地調蓄池是利用下凹地形建成大小不同的綠地、公園。廣場等凹地蓄留雨季雨水,并在雨后緩慢釋放進入河涌水體或下滲入地下,以此消減雨季洪峰流量。
下凹式綠地調蓄具有三大特點:一是調蓄雨水,消減洪峰,通過蓄留和下滲和限流措施,控制短時間內大流量雨水進入湖河水體,消減洪峰流量。二是凈化雨水,防止水土流失,通過沉淀和過濾,滯留雨水中的泥沙,三是調蓄設施以綠地、公園、廣場的形式布置,使場地得到綜合利用,同時也能保持原有綠化功能。
(3)初雨調節池
為減少初級雨水對水體的污染,可在適當位置設置初雨調節池。
初期雨水調蓄池一般采用全地下式矩形鋼筋混凝土結構。由于初雨調蓄池以初雨處理為主,主要針對初雨對景觀水體水質的影響,因此將調蓄池設置在雨水管道接入景觀水體前,目的是將初期雨水收集進入污水系統進行處理。
(4)低沖擊雨水開發技術(LID)
低沖擊開發(Low-lmpact Dvelopment,簡稱LID)是上世紀九十年代末期由美國推出的一種概念,其初始原理是通過分散的、小規模的源頭控制機制和設計技術,來達到對暴雨所產生的徑流和污染的控制,從而使開發區域盡量接近于開發前的自然水文循環狀態。這是一種以生態系統為基礎,從徑流源頭開始的暴雨管理方法。目前,深圳新區推廣采用該技術。
LID主要適合于城區及高度開發的城區。LID技術具有以下特點:
(1)多功能:LID設計通常具有消減洪峰、面源污染控制、景觀、水土保持等多種功能。
(2)經濟性:LID設計通常具有較低的造價及維護成本,且維護方便。
(3)景觀生態性:LID設計一般與景觀設計、水土保持設計相結合。
(5)路緣石線性排水溝
路緣石線性排水溝是一種新型的雨水收集方式,該系統是將路緣石與雨水口功能結合在一起,廣泛用于國外,如德國。具有如下特點:
(1)線性排水系統,可快速收集路面積水
(2)可取代路面雨水口,節省部分排水支管物料和施工費用
(3)產品為樹脂混凝土預制件,具有體型小、重量輕的特點,可快速安裝,節省施工時間和成本。
四、雨水創新方式適用性分析
綜合上述,對各方案的適用性歸納總結如下:
(1)蝶形邊溝主要具有收水能力強、生態環保等特點。蝶形溝邊的設置需與道路專業配合,不設置路緣石。因此,它不適宜用于城市中心區等人流密集區域,可用于公路、快速路等區域。
(2)下凹式綠地調蓄池主要具有調蓄洪峰、促進景觀的作用。它的設置需要與城市總體布局相結合,可考慮布置于公園、廣場等區域。為保持下凹式綠地調蓄池的景觀作用,特別時枯水期的補水及調蓄池綠化的維護,因此,不建議用于偏遠區域。
(3)初雨調節池主要功能為初級雨水的棄流。適用于在城市中心區等污染嚴重區域,雨水排入景觀水體之前。
(4)低沖擊雨水開發技術兼有初雨處理、調蓄等功能,適用于城市中心區設置有人行道的區域。
(5)路緣石線性排水溝適用于帶有路緣石的道路,目前國外廣泛應用,國內還未普及。可應用于城市道路交叉口、公共汽車站等容易積水區域。
五、結論
中國城市化地過程不可阻擋,低碳理念也應融入城市建設過程中,雨水利用正慢慢發展起來。雨水利用首先要改變“以排為主”地排水觀念,采用“以蓄為主、以排為輔、蓄后使用、用后排放”的城市雨水管理理念。
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