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随着人们对人类与环境关系认识的提高,与人类息息相关的住宅建设中也开始渗透“绿色”、“生态”的内涵,出现了绿色建筑的概念。绿色建筑可以概括为在建筑生命周期中,以最节约能源、最有效利用资源的方式,建造最低环境负荷情况下,最安全、健康、高效及舒适的居住空间,达到人及建筑与环境共生共荣、永续发展。因此,绿色建筑又可称为绿色生态,这意味着建筑不仅被作为非生命元素来对待,更被视为自然生态循环系统的一个有机组成部分[1]。在绿色生态建筑设计中如何节省水资源,高效利用水成为许多专家学者研究的热点。雨洪利用工程就是改善水环境、维系绿色生态的一个重要手段。
近20年来,雨水利用技术迅速的发展。美国、加拿大、日本、澳大利亚、新西兰和德国等澳洲国家相继开展了不同规模、不同内容的雨水利用和控制的研究和系统建设。在以色列、印度、东南亚和非洲等国家和地区,也修建了无数的雨水收集利用系统。雨水利用已成为国际上普遍重视的课题,随着雨水利用技术的发展,研究雨水利用的学术活动也日趋频繁,并成立了国际雨水收集利用系统协会(IRCSA),加强国际雨水利用研究的学术交流。
北京团城历史悠久,其采用干铺倒梯形青砖和深埋渗排涵洞方法来收集利用雨水,体现了古人的聪明才智。近20年来雨洪利用技术手段研究得到重视,1990年开始屋顶雨水回灌试验研究[1],将屋顶雨水收集后,利用回灌井注入地下,取得了一些初步成果。2000年,中德合作在该试验点开展了回灌水量、水质及回灌效果的系统研究。但总体而言,我国的研究大部分还处于试验阶段,雨洪的控制和利用情况还有待遇发展。
1.城市雨洪利用的内涵
城市雨洪利用从应用的目的来讲有两个含义,一种是指在大尺度范围内,通过工程性和非工程性措施,分散实施,就地拦蓄、储存和利用城市雨洪,避减洪涝灾害,实施对地下水的补给,来增添城市供水;另一种专指城市建筑(或小区)中通过一些工程手段,来收集雨水,用于绿化、冲厕等用水,或用于回灌地下水,以达到节约用水和增加地下水资源的目的。
北京是一个严重缺水的城市,而维持城市生态环境的用水量占有一定的比例。另一方面,北京年内降雨的80%左右多集中在几次大的暴雨过程,而城市化的发展又使城市不透水面积增加,加大了城市防洪负担。如果利用汛期雨水资源,不仅可缓解北京水资源短缺状况,也可减轻城市排水、河道行洪压力,保证北京防洪安全;同时利用屋顶收集雨水、采用透水地面砖铺地接水、用草坪蓄集雨水、建造各种渗灌系统将地面上的水“尽收池底”,雨水被净化后,可用于洗车、住宅冲厕、小区绿化,减少城市生态环境取用新鲜水的份额,真正体现绿色生态的意义。
城市雨洪利用的总体目标应为开发大气降水资源,增加可利用水量;合理利用水资源,实现分质供水,增加环境用水;回补地下水,缓解地下水超采的趋势;减少小区雨洪流储量,减缓城市防洪压力;最终达到构造以人为本的社区水环境,改善城市生态环境的目标。
由此可见,本文所涉及的城市绿色生态中的雨洪利用涵义更广,不仅涵盖了绿色建筑中所涉及的节约和高效利用水资源,改善人类居住环境;且更大程度上指的是通过城市雨洪利用来涵养水资源(补充水资源),实现水资源的合理分配(分质供水)。
2.雨洪利用方式和技术手段
2.1 利用方式
城市雨水利用的用途概括有以下三个方面:一是利用城市绿(草)地、透水路面的铺装、建筑屋顶面集水等手段增加雨水入渗或进行人工回灌,补充日益匮乏的地下水资源,同时减轻城市排水工程的负担;二是将雨水利用可作为城市生态环境用水、生态景观的水源,也可作为部分工业用水、杂用水的水源;三是利用雨水可解决缺水地区人畜饮水问题。
国外雨水收集利用技术已经得到了广泛的应用,从绿色建筑角度考虑,日、美、德等国家的地方法规中还将该技术作为一种政府行为强制执行。美国许多城市建立了屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统,所有新开发区必须强制实行“就地滞洪蓄水”;英国,伦敦世纪圆顶的雨水收集利用系统每天回收100立方米雨水作为冲洗厕所用水;丹麦,城市从屋顶收集雨水,收集后的雨水经过收集管过滤设备,进入贮水池,用于冲洗厕所和洗衣服;在日本,要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨水收集下渗设施,配置各种入渗设施的设置密度,强化雨水入渗;而德国长期致力于雨水利用技术的研究与开发,从规划、设计到应用,不但形成了完善的技术体系,而且制定了配套的法规和管理规定。 (责任编辑:园景人)