浅谈乌鲁木齐市雨水利用方式

2012-09-06 00:54汪秀丽
城市建设理论研究 2012年22期
关键词:乌鲁木齐市雨水利用

【摘要】:根据乌鲁木齐市气候特点、市区地形、地质条件及地质灾害的分布,结合国内外雨水利用经验,提出乌鲁木齐市雨水利用的可行性及利用的范围及方式。

【关键词】:乌鲁木齐市雨水利用入渗

中图分类号:P462文献标识码:A 文章编号:

1、乌鲁木齐市概况

乌鲁木齐市位于亚欧大陆腹地,地处天山北坡,准噶尔盆地南缘。乌鲁木齐地势起伏悬殊,山地面积广大,市区三面环山,北部平原开阔。辖区地势由东南向西北降低,大致分为山地、山间盆地与丘陵和平原三个梯级,地势高差最大处近5000米。山地面积占总面积50% 以上,北部冲积平原不及总面积的1/ 10,市区平均海拔800米。

乌鲁木齐属温带半干旱大陆性气候。市区平均气温8.1℃,年降水量342.9毫米。水资源总量约为11亿立方米。海拔680米--920米,自然坡度12‰--15‰。

乌鲁木齐市区由于降雨量不大,地面南高北低,纵坡达13‰左右,所以很长时间以来未设雨水管系统。由于降雨量渐增,屋面和地面硬化面积增加,从1994年开始在阿勒泰路工程建设时设置了雨水管道。随着立交桥等设施的出现,一些地面出现反坡,这些地段在雨天容易积水,我们和乌鲁木齐市城建设计院在2007年提出了雨水排除应急规划,近年来关于雨水利用的时间提示我们应该调整思路,进行雨水利用。

乌鲁木齐市的雨水利用是实现雨水资源化,节约用水,修复水环境与生态环境,减轻城市洪涝等方面的有效办法,可以通过经济、合理的利用方式达到雨水利用的目的。

2、雨水利用方式

雨水利用一般采用雨水入渗、收集回用、调蓄排放等三种方式。

2.1雨水入渗

雨水入渗技术需采用各种雨水渗透设施,让雨水回灌地下,补充涵养地下水资源、改善土层生态环境,是一种间接地雨水利用技术。还有缓解地面沉降、减少水涝等多种效益。

雨水入渗可分为分散渗透技术和集中回灌技术两大类。分散渗透可应用于城区、生活小区、公园、道路和厂区等各种情况下,规模大小因地制宜,设施简单,可减轻对雨水收集、输送系统的压力,补充地下水,还可以充分利用表层植被和土壤的净化功能减少径流带入水体的污染物。但一般渗透速率较慢,而且在地下水位高、土壤渗透能力差或雨水水质污染严重等条件下应受到限制。集中式深井回灌容量大,可直接向地下深层回灌雨水,但对地下水位、雨水水质要求较高,尤其对用地下水做饮用水源的城市。

雨水入渗需设置雨水收集和入渗等设施,雨水入渗要求土壤渗透系数为10-6—10-3m/s,且渗透面距地下水位大于1.0m。在有陡坡坍塌、滑坡灾害的危险场所、对居住环境及自然环境造成危险的场所以及自重湿陷性黄土、膨胀土和高含盐土等特殊土壤地质场所不能采用雨水入渗系统。

2.2雨水收集回用

雨水收集回用需设雨水收集、储存、处理和回用水管网等设施。收集回用宜用于年降水量大于400mm的地区。

2.3雨水调蓄排放

城市雨水多功能调蓄是充分体现可持续发展的思想,以调蓄暴雨峰流量为核心,把排洪减涝、雨洪利用与城市的景观、生态环境和城市其他一些社会功能更好地结合,高效率地利用城市宝贵土地资源的一类综合性的城市治水和雨洪利用设施。

雨水多功能调蓄池可以设置在城市景观、公园、绿地、停车场、运动场、市民休闲集会和娱乐场所等。

3、乌鲁木齐市工程地质较适合雨水入渗及调蓄排放

乌鲁木齐市建成区地下水位埋深10-20m及20-50m。部分新区(高铁片区)位于透水不含水地段。地下水位的埋深较适宜雨水入渗。

根据乌鲁木齐市工程地质情况,天山区及沙依巴克区,坡降为15—20‰,地壳为次稳定区,土质为双层结构上部为杂填土,下部为砾石土。新市区为冲洪积砾石土,冲洪积倾斜平原,坡降为15—20‰,地质构造运动弱、地壳稳定性为稳定区,土质为砾石土单层结构。无地下水侵蚀。经济技术开发区二期延伸区的新区为冲洪积卵石土,波状台地。向北倾斜,坡降25‰,比高20-50米,新构造运动中等上升,是次稳定区。岩土结构为卵石土,单层结构。

所以乌鲁木齐市建成区大部分地段以及规划新区均位于地壳稳定性分区中心的次稳定中较好地段。故地质情况较适合雨水入渗,局部地区如新区存在防洪问题可以适当考虑调蓄排放。

4、乌鲁木齐市雨水利用方式及利用范围

4.1雨水入渗方式及适用范围

雨水入渗方式有渗透地面、渗透管沟、渗透井、渗透池和综合渗透设施等五种。

渗透地面可分为天然渗透地面和人工渗透地面两大类,天然渗透地面在城区以绿地为主。人工渗透地面是指城区各种人工敷设的透水性地面,如多孔的嵌草砖、碎石地面、透水混凝土路面等。这两种渗透方式均适用于乌鲁木齐市,天然渗透可在乌鲁木齐市的各大公园以及最新规定的道路两侧设置的30米及50米的绿化带中使用。人工渗透地面可适用于道路、广场、停车场等,可选用透水混凝土、透水地砖及嵌草砖等材料。可在乌鲁木齐市南湖广场进行试点,南湖广场为市民休闲广场,广场周围为绿化,中部为铺砖地和一中型景观水池。雨水利用工程内容即将现有的地砖换成透水地砖,地砖做成上大下小呈倒梯形,同时具有很强的吸水性,每块砖就像一个微型水库一样。下雨天,雨水会通过透水地砖和缝隙流入地下。若遇大雨或连续降雨时,多余的雨水借人造地形坡向南湖广场的现状景观水池,水池多余的雨水可由现状水池放空管渠排入下游的八家户水库。该工程既安全,又节约投资,还能对雨水进行充分的利用。(详见下图)

渗透管沟是指雨水通过埋设于地下的多孔管材向四周土壤层渗透,其主要优点是占地面积少,管材四周填充粒径20—30mm的碎石或其他多孔材料,有较好的调储能力。适用于沿道路、广场或建筑物四周设置。乌鲁木齐市作为雨水利用尚未开展的城市,近期建设不需建渗透管沟,原因如下:一是乌鲁木齐市土壤渗透性较好;二是乌鲁木齐市为温带半干旱大陆性气候,降雨量较小;三是渗透管沟还有一定的工程量。故乌鲁木齐市近期雨水入渗不采用渗透管渠,在道路、广场或建筑物四周设置渗透地面即可。

渗透井包括深井和浅井两类,深井适用水量大而集中,水质好的情况,如城市水库的泄洪利用。渗透井应位于汇水范围的最低点,井位低于四周地形,处于汇水漏斗底部。浅井一般适用于城区,其形式类似于普通的检查井,但井盖不透水,井壁做成透水的,在井底和井壁四周铺设D10—30mm的碎石,雨水通过井壁、井底向四周渗透。深井较适用于乌拉泊水库下游至八一闸之间的区域,该区域为城市一级水源保护区,现为一水厂地下水水源地,乌拉泊水库为城市地表水水源地,水库水质较好。在需要下泄洪水时,可利用深井补充地下水源。即做到了把水留在城市上游,又减少了下游洪水的危害。浅井适用于乌鲁木齐市城区道路两侧的绿带中。可在河滩路两侧绿带中进行试点。乌鲁木齐市河滩快速路是曾经的乌鲁木齐河河道,其地势较低,较容易形成洪水,在道路修建时,配套修建了泄洪渠。如在河滩快速路两侧绿带中修建浅井,不仅将两侧绿化带的雨水入渗地下,还可通过雨水收集系统将机动车道的雨水输送至浅井中进行入渗,同样可以起到补充地下水,减小洪水下泄量的作用。

渗透池的最大优点是渗透面积大,能提供较大的渗水和储水容量;净化能力强;对水质和预处理要求低;管理方便;具有渗透、调节、净化、改善景观等多重功能。适用于汇水面积较大、有足够的可利用地面的情况。特别适合在城郊新开发区或新建生态小区里应用。结合小区规划,可达到改善小区生态环境,提供水景观、小区水的开源节流、降低雨水管负荷与造价等一举多得的目的。而渗透池占地面积大,在拥挤的城区很难找出用地进行建设,而且乌鲁木齐市的雨量较小,干燥缺水,蒸发量大,水池空置时间较长,卫生及管理都存在较多问题,故乌鲁木齐市不适宜建设大型渗透池。

综合渗透设施是将各种渗透装置进行组合。例如在一个小区内可将渗透地面、绿地、小型渗透池、渗透井和渗透管等组合成一个渗透系统,可以根据现场条件的多变选用适宜的渗透装置,取长补短,效果显著。如渗透地面和绿地可截留净化部分杂质,超出其渗透能力的雨水进入渗透池,起到渗透、调节和一定的净化作用,渗透池的溢流雨水再通过渗井和滤管下渗,可以提高系统效率并保证安全运行。在乌鲁木齐市可将雨水通过地面渗透入渗地下,超出渗透能力的雨水利用地形坡度流至小区低洼地储存或截流至小区外的市政雨水管道排除。这就要求在片区开发时需适当保留一些城市低洼地,平常可进行绿化或建造水景观,下雨时作为雨水储存池。

4.2雨水收集回用范围

现代城市雨水利用是一种新型的多目标综合性技术,其目标有节水、水资源涵养与保护、控制城市水土流失和水涝、减少污染和改善城市生态环境等。目前应用范围有:分散住宅的雨水集蓄利用系统,建筑群或小区集中式雨水集蓄利用系统,屋顶绿化雨水利用系统,生态小区雨水综合利用系统等。按照规范要求收集回用宜用于年降水量大于400mm的地区。而乌鲁木齐市年降水量低于此数值,降雨量较小,不宜建设雨水收集回用系统。

4.3雨水调蓄排放应用范围

乌鲁木齐市正在进行新一轮总体规划的修编及土地利用总体规划的修编,规划中提出了要科学利用城市宝贵的土地资源。在城市采用雨水多功能调蓄设施,暴雨季节可用于雨水的储存渗透利用和蓄洪,而在非暴雨季节可用于其他的用途,实现合理、经济地利用有限土地资源。

雨水多功能调蓄特别适用于城乡结合部、卫星城镇、新开发区、大型生态住区或保护区、公园、城市绿化带、高速路和立交桥附近的绿化带、城市低洼地、有足够的汇水面和径流排洪压力大的区域等。调蓄排放需设雨水收集、储存设施和排放管道等设施。调蓄排放宜用于有防洪排涝要求的场所。

乌鲁木齐市经济技术开发区二期延伸区地形条件较差,为丘陵地带,存在洪涝灾害,结合防洪排涝设施对雨水进行调蓄利用,多余的雨水可进行排除。在经济技术开发区二期延伸区有两条较大的冲沟,在规划设计和建设时将其作为片区两大绿化公园,并命名为大绿谷与小绿谷。大小绿谷两侧均为建设用地。下雨时,雨水顺地势汇流至谷底,经过自然入渗,超出渗透能力的雨水由南向北顺地形流至北侧,只需在北侧建一拦水坝,即可储存部分雨水,再有多余雨水可由溢流管渠导流至周边的防洪渠进行排除。该工程即对雨水进行了充分利用,又消减了下游的洪水流量,而需新建的工程量很小,仅建两座拦水坝即可。(详见下图)

5、结语

乌鲁木齐市年降水量不足400mm,按2011年人口311万人计算,人均水资源量不足400L/人•日,资源性缺水是显而易见的。而大规模的建设雨水系统需要一个循序渐进的过程和大量的资金投入。雨水利用是充分体现可持续发展的思想,科学的开发利用城市雨洪,不仅可增加可用水资源量,还可以提高城市防洪标准,改善城市环境。故积极建设雨水利用工程是乌鲁木齐市完善市政基础设施的捷径,应做好雨水利用规划,尽快组织实施。

较适合乌鲁木齐市雨水利用的方式为雨水入渗和雨水调蓄排放。其中雨水入渗包括渗透地面、渗透井和简易的综合渗透设施。而雨水入渗中的渗透管沟和渗透池以及雨水收集回用均不适合乌鲁木齐市。

【参考文献】:

1、《建筑与小区雨水利用工程技术规范》GB 50400-2006

2、《乌鲁木齐市城市总体规划(2011-2020年)》纲要乌鲁木齐市人民政府

3、《乌鲁木齐市雨水收集利用工程规划》中国市政工程西北设计研究院 2011.12

4、《乌鲁木齐市经济技术开发区二期延伸控制性详细规划修编》

上海市浦东规划设计研究院乌鲁木齐市城市规划设计研究院

5、乌鲁木齐市工程地质图及说明新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市城市勘察院

作者简介:汪秀丽(1972),女,西北建筑工程学院,乌鲁木齐市城市规划设计研究院副总工,高级工程师,注册规划师。

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