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《北京水務雜志》2014年第二期
1.1流域防洪安全的要求海淀區處于北運河流域上游,由于城市開發建設改變了流域下墊面性質,洪峰流量和徑流總量增大給流域防洪排水帶來極大壓力。例如海淀北部地區新建區域面積60km2,徑流量增加約2.2倍,增加量約1500萬m3/a。因此,雨水控制利用是流域防洪安全的要求。
1.2緩解城市內澇、保證城市安全運行的要求近年來局地極端暴雨天氣頻發,而原有排水設施大幅度改造的難度較大,導致嚴重的城市內澇,城市雨水利用可實現減排、緩解城市內澇的作用。因此,雨水利用與城市內澇防治相結合是城市安全運行保障的要求。
1.3水源涵養和水資源開發利用的要求社會經濟發展、人口膨脹,水資源已成為社會經濟發展的瓶頸,目前超采地下水導致地下水埋深不斷下降,水資源儲備量持續減少。海淀區是北京市“西蓄”重要地區,是水資源重要的發源地和涵養地,充分利用山前入滲補給條件,發揮水源地涵養與西蓄功能,是海淀區乃至北京市水資源可持續發展的要求。海淀區從2000年以來,年用水量遠大于本地區的可供水量。從用水結構來看,海淀區生活用水占絕大部分,其次是生態環境用水量,工業、農業用水量較小,生活和生態用水量逐漸增加,是近年來用水結構變化特點。收集利用雨水資源,回用于生活雜用和生態環境用水,緩解區水資源短缺;同時,雨水入滲回補地下水,增加地下水儲備量,有利于區水資源可持續利用。
1.4海淀區功能定位與經濟社會發展的需求海淀區逐漸發展成為北京乃至全國高新技術研發和轉化中心與聚集區,合理高標準建設雨水利用設施,提升區域生態環境價值,是海淀區高科技示范區和生態示范區建設的要求。
1.5響應國家政策,實現嚴格水資源管理制度的需求雨水利用是節水型社會建設的重要組成部分,集資源利用與徑流污染控制于一體。2011年7月19日北京市領導考察海淀區香泉環島雨水利用工程,指出海淀區積極響應2011年中央一號文件精神,在雨水綜合利用方面創造好經驗、好做法,在全市發揮示范帶頭作用。
2雨水利用分區控制
2.1雨水利用分區雨水利用分區、工程技術模式選擇都與地區水文地質、土地利用情況和社會經濟發展密不可分。本研究充分考慮和參考海淀區水文地質分區、土地利用現狀與規劃、“十二五”期間社會經濟發展規劃等對海淀區雨水利用進行分區,劃分山區、山前平原區和山后平原區等3個雨水分區。根據區域建設與水文地質條件,山前平原區又分為中心城東部和中心城西部;根據排水流域和組團建設特征,山后平原區又分為溫泉、上莊、蘇家坨和永豐地區。海淀區雨水利用分區見圖1所示。
2.2工程模式特點各分區的自然環境情況、社會功能定位各不相同,形成地區特色,因此可根據不同區域社會功能特性和自然環境特征劃分不同區域雨水利用模式。分區特色及雨水利用模式見表1所示。
2.3分區控制標準根據北京市規劃委員會市規發〔2012〕1316號《新建建設工程雨水控制與利用技術要點(暫行)》的通知要求,“雨水控制與利用工程的規劃設計,以建設工程硬化后不增加建設區域內雨水徑流量和外排水總量為標準”。參考現行相關標準規范的要求,確定海淀區雨水利用的分區標準,具體見表2。
2.4雨水利用潛力分析雨水利用潛力是城市雨水資源可以被利用的水量,其大小影響著城市雨水利用工程的總體規模和發展形勢。城市建設區雨水利用潛力計算方法如下:W為雨水利用潛力/m3;P為多年平均年降水量/mm;α1為城市建設后或建成區現狀徑流系數,代表建成區無雨水利用措施時的徑流系數;α2為城市建設前或原狀徑流系數,代表有雨水利用設施時的徑流系數;F為計算區域的面積/km2。通過預測,山前平原中心城區雨水利用潛力約913萬m3,海淀北部建設區雨水利用潛力約532萬m3。山區和農村地區的雨水利用潛力,根據實際調查的有條件建設實施的調蓄容積和匯水區域,并結合已建工程規模和滯蓄利用量,確定山區雨水利用潛力91萬m3,農村雨水利用潛力138萬m3。綜上所述,海淀區雨水利用潛力約1674萬m3,約占全區多年平均地表水資源量的36.9%。
3雨水利用工程體系構建
3.1入滲涵養水源充分利用城市非建設用地,包括沖排水溝渠、河道、滯蓄洪區、砂石坑及農村坑塘洼地等,集中滯蓄雨水,采用自然入滲及增滲方式補給地下水,涵養地下水源。特別是要充分利用山前平原非常好的入滲條件,尤其是四季青地區,實施集中入滲回灌,形成海淀山前入滲涵養區。建設區的城市小區道路、庭院及廣場的透水鋪裝,下凹綠地及增滲措施,市政道路人行道透水鋪裝,形成城市建設區分散式的雨水入滲。
3.2雨水利用與生態旅游山區塘壩攔截雨水,不僅形成山區水景觀,而且解決山區樹木灌溉的難題。采摘園收集棚面及園內匯流雨水,實現種植區雨水灌溉,形成雨水養摘的生態采摘區。雨水景觀成為山區和農村獨特的旅游景觀。海淀北部新建區,特別是科技園區建設,引入低影響開發(LID)新理念,雨水利用工程提升建設區域的生態環境價值,建設高科技生態示范區。城市公共區域如公園、河道、滯蓄洪區和砂石坑等,通過雨水利用工程,增加城市水面面積,改善周邊生態環境,為人們提供生態休閑旅游新去處,提升區域生態旅游價值。
3.3雨水利用與內澇防治雨水控制利用在削減洪峰流量、延滯雨水匯流時間、提高區域排水標準方面均可以發揮巨大作用[5]。城區雨水利用與內澇防治相結合,采用形式多樣、功能綜合、利用高效的積水防治措施。不僅可以增加城區可用水資源量,而且減輕下游河道排水壓力和消納徑流污染。雨水調蓄池和雨水泵站排澇措施:在城區易積水的立交橋下和重點路段,且排水管網及下游受納水體改造受限制地區,建設雨水調蓄池和雨水泵站,滯蓄洪峰流量,待暴雨過后錯峰排放。同時調蓄池可預留部分蓄水空間,雨水回用于道路周邊綠地灌溉。生態治理措施。道路綠化帶內布設雨水生態治理措施,如雨水花園、滲透溝渠,通過開孔道牙將道路雨水引入綠化帶內,通過生態治理設施滯蓄、入滲地下。透水型鋪裝。全面推廣市政道路的人行道透水磚鋪裝,非機動車道可適宜地采用透水瀝青,減少不透水硬化面積,削減徑流量,同時入滲回補地下水,涵養地下水源。綜合型措施。在易積水區域的匯水面積范圍內,通過透水型鋪裝、生態治理措施及雨水收集回用措施等削減徑流系數,控制峰值流量和徑流總量,開源、節水、生態保護與內澇防治統一結合。
3.4已建城區雨水利用工程網絡城市雨水利用體系應該是多層面、多尺度的[8]?;谙到y工程理論分析可知,綜合各種技術構建城市雨水利用工程體系,將更好地發揮系統綜合效果。因此,從小區、機關大院、校園、公園、社會單位及科技園區等不同功能地塊各自分散的點狀雨水利用工程,到城市河湖水系線狀雨水利用工程,構建從點到線的工程體系[9],形成城區雨水利用工程網絡,將能夠對城市雨水進行整體控制,最大限度地發揮工程體系的綜合作用。在點狀工程中應實施形式多樣的城市雨水利用措施,增加城區可用水資源量,減輕下游河道排水壓力,并且充分消納雨水削減徑流污染,減少城市徑流污染對河湖水系水環境的不良影響。而線狀工程應發揮其聯通、調節的作用,在利用河湖水系自身調控能力的同時,溝通城市多個區域使之形成整體網絡,從而更有效地控制和利用城市雨水。
4結語
海淀區雨水利用體系若能夠得以實現,其區域徑流系數將得到有效控制,切實提高市政基礎設施的運行能力,同時實現節水、減排、城市安全運行的三大目標。特別是海淀北部建設區正處在快速開發建設期,必須實施嚴格的徑流系數控制標準和工程建設雨水利用控制要求。通過不同雨水利用工程模式的實施,將北部建設區徑流系數控制在0.4之內,同時結合北部3個雨水調蓄區建設,基本可實現2年一遇1h降雨條件下北部建設區雨水零排放。
作者:劉忠民單位:北京市海淀區水務局