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在城鎮(zhèn)化的大背景下，我國每年有一千多萬人進(jìn)城，新建成的建筑相當(dāng)于世界建筑總量的一半若繼續(xù)采用傳統(tǒng)開發(fā)模式，城市地表徑流量就會(huì)大幅度增加，引發(fā)洪澇集水，河流水系生態(tài)惡化、水污染加劇等問題，因此需要引進(jìn)海綿城市的減少模式。海綿城市是指采取“滲、滯、蓄、凈、用、排”等措施，充分發(fā)揮建筑、道路、綠地和水系等生態(tài)系統(tǒng)對(duì)雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，有效控制雨水徑流，實(shí)現(xiàn)自然積存、自然滲透、自然凈化的城市發(fā)展方式。要實(shí)現(xiàn)上訴愿景，海綿城市建設(shè)的設(shè)施及材料選型非常關(guān)鍵，但國內(nèi)海綿城市建設(shè)剛剛起步，幾乎沒有人進(jìn)行過此方面的探索。本文對(duì)海綿城市設(shè)施及材料選型進(jìn)行探討，推薦不同條件下的優(yōu)化組合，為相關(guān)研究墊底基礎(chǔ)。
1、設(shè)施材料概況
低影響開發(fā)（LID）技術(shù)按主要功能一般可分為滲透、儲(chǔ)存、調(diào)節(jié)、傳輸、截污凈化等幾類。通過各類技術(shù)的組合應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)徑流總量控制、徑流峰值控制、徑流污染控制、雨水資源化利用等目標(biāo)。實(shí)踐中，應(yīng)結(jié)合不同區(qū)域水文地質(zhì)、水資源等特點(diǎn)及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，按照因地制宜和經(jīng)濟(jì)高效的原則選擇低影響開發(fā)技術(shù)及其組合系統(tǒng)。各類低影響開發(fā)技術(shù)又包含若干不同形式的低影響開發(fā)設(shè)施，主要有透水設(shè)施、初期雨水棄流設(shè)施、調(diào)蓄設(shè)施、過濾裝置、下沉式綠地、生物滯留設(shè)施、滲管/渠等，本文對(duì)部分設(shè)施的材料性能進(jìn)行分析比較。
1.1透水設(shè)施
透水產(chǎn)品具有多孔自透水功能，其技術(shù)性能指標(biāo)符合《透水路面磚和透水路面板》（GT/T25993）標(biāo)準(zhǔn)要求。
1.1.1透水瀝青混凝土
透水瀝青混合料，實(shí)質(zhì)上是一種主要由單一粒徑碎石組成的，有相對(duì)較大孔隙率的間斷級(jí)配瀝青混合料。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是粗顆粒集料彼此緊密相連，細(xì)集料較少，混合料的空隙率較大（通常大于20％）。透水瀝青混凝土強(qiáng)度較高，可使用于非重載的機(jī)動(dòng)車道。采用透水鋪裝路面對(duì)，為避免雨水侵入路基，影響道路強(qiáng)度，在路面結(jié)構(gòu)的基層和中下面層采用非透水性材料，在上面層采用透水瀝青混凝土，雨水進(jìn)入透水瀝青混凝土面層采用透水瀝青混凝土，雨水進(jìn)入透水瀝青混凝土面層結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，從不透水頂面沿橫坡排至盲溝或路測分隔帶中，若與人行道相接時(shí)，在基層埋設(shè)排水管，縱向收集雨水，每隔一段距離排至雨水檢查井內(nèi)。其結(jié)構(gòu)示意見圖1.
1.1.2透水水泥混凝土
透水水泥混凝土是指材質(zhì)為沙、水泥、水、再添加一定比例的透水劑而制成的混凝土制品。與普通磚相比，混凝土透水磚具有透水性、保水性、防滑功能、降噪功能。與樹脂透水磚、陶瓷透水磚、縫隙透水磚等其他材料透水磚相比，混凝土透水磚生產(chǎn)成本低、制作流程簡單、易操作、**用于非機(jī)動(dòng)車道、人行道、廣場和荷載較小的道路中。
1.1.3生態(tài)砂基透水磚
生態(tài)砂基透水磚是通過“破壞水的表面張力”的透水原理，有效解決傳統(tǒng)透水材料通過孔隙透水易被灰塵堵塞及“透水與強(qiáng)度”、“透水與保水”相矛盾的技術(shù)難題，常溫下免燒結(jié)成型，以沙漠中風(fēng)積沙為原料生產(chǎn)出的一種新型生態(tài)環(huán)保材料。其水滲透原理和成型方法被建設(shè)部科技司評(píng)審為國內(nèi)**，并成功運(yùn)用于“鳥巢”，水立方、上海世博會(huì)中國館，***辦公區(qū)，國慶六十周年長安街改造等國家重點(diǎn)工程。生態(tài)砂基透水磚經(jīng)過發(fā)展和改良，種類也逐漸增多，如硅砂濾水磚/石/巖、陶瓷硅砂透水磚等。
由于強(qiáng)度等級(jí)不同，硅砂濾水磚適用于人行道，廣場、甬道等非機(jī)動(dòng)車道路面鋪裝，硅砂濾水石、硅砂濾水巖適用于慢行車道，停車場等路面鋪裝。硅砂濾水磚主要有以下優(yōu)點(diǎn)，以風(fēng)積沙為原料，免燒結(jié)成型，節(jié)能環(huán)保，化害為利，不易被灰塵堵塞，透水的同時(shí)具有過濾凈化水的功能，接通地氣，下雨不濕鞋，下雪不結(jié)冰，可再生循環(huán)利用。
陶瓷硅砂透水磚據(jù)歐透水、透氣、防滑、減躁等諸多特點(diǎn)?？?*鋪設(shè)與人行道、廣場、公園及住宅區(qū)等。降雨時(shí)，雨水可迅速滲入地下，涵養(yǎng)地下水，減輕城市熱島效應(yīng)，良好的抗凍融性可承受北方地區(qū)的凍融環(huán)境。陶瓷硅砂透水磚外表美觀，制作工藝特殊，其透水機(jī)理是通過破壞水的表面張力，提高雨水的滲透力，透過微空隙透水，解決了傳統(tǒng)透水材料依靠大孔隙透水而被灰塵堵塞和透水系數(shù)衰減大的難題。
1.2棄流過濾裝置
1.2.1電動(dòng)棄流裝置
電動(dòng)棄流裝置可調(diào)節(jié)棄流量大?。?/span>1~5mm）。棄流分流器平時(shí)處于開啟狀態(tài)。降雨時(shí)，雨量傳感器在降雨量達(dá)到控制值時(shí)，將指令傳至控制箱，關(guān)閉棄流器，棄流狀態(tài)結(jié)束，開始收集雨水，待達(dá)到設(shè)定的裝置狀態(tài)后，裝置復(fù)位。
電動(dòng)棄流裝置的自動(dòng)控制設(shè)計(jì)，能對(duì)前期污染的雨水實(shí)況控制排放，在暴雨時(shí)實(shí)現(xiàn)完全分流，功能齊全，節(jié)省人力。缺點(diǎn)是過多使用電子元件，耗電、損壞和維修頻率較高。電動(dòng)棄流裝置適用于別墅、住宅小區(qū)屋面、商務(wù)樓等屋面雨水的棄流、過濾等需精確控制棄流量的區(qū)域。
1.2.2浮球閥式棄流裝置
在棄流裝置內(nèi)設(shè)有浮球閥，隨著水位的升高，浮球閥逐漸關(guān)閉，當(dāng)收集到一定雨量后，浮球閥完全關(guān)閉，棄流后的雨水沿旁通管流至雨水收集管道。浮球閥式棄流裝置可用于道路雨水收集，分散控制。
1.3調(diào)蓄設(shè)施
1.3.1鋼筋混凝土蓄水池可用作雨水回用為主要目的的場合，水體滯留不超過5d。鋼筋混凝土蓄水池綜合造價(jià)800~1500元/m。但鋼筋混凝土蓄水池施工工藝復(fù)雜，工序多（支模、綁鋼筋、澆筑、養(yǎng)護(hù)等），同時(shí)對(duì)施工場地的條件要求較高。鋼筋混凝土蓄水池自重大，易產(chǎn)生不均勻沉降。一旦破壞，修復(fù)加固較困難，不易清理，有二次污染的風(fēng)險(xiǎn)?；炷了貫橐淮涡允褂茫瑝勖Y(jié)束后會(huì)產(chǎn)生大量建筑垃圾。
1.3.2 pp模塊
PP模塊是由可循環(huán)使用的嵌段共聚丙烯（PPB）經(jīng)一次注塑成型的單元長方體，能通過各種方式組裝成一個(gè)結(jié)構(gòu)整體，其功能用于儲(chǔ)存雨水。在以下滲，補(bǔ)充地下水位為目的時(shí)優(yōu)先考慮PP模塊。綜合造價(jià)方面請(qǐng)聯(lián)系我們（龍康公司）。
PP模塊組裝效率高，施工安裝方便，*為傳統(tǒng)水池施工周期的1/3，可長時(shí)間儲(chǔ)水?？箟耗芰?qiáng)，空隙率達(dá)95％以上。但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，PP模塊清洗較不方便，維護(hù)困難。
1.3.3硅砂蓄水池
硅砂蓄水池由硅砂透水砌塊與硅砂濾水砌塊組合成“蜂窩狀”的凈水儲(chǔ)水池，以徑流控制為主要目的時(shí)推薦采用。收集后的雨水匯入凈水蓄水池中進(jìn)行儲(chǔ)存保鮮，儲(chǔ)存保鮮系統(tǒng)是通過模擬地下水地層中儲(chǔ)存的結(jié)構(gòu)原理儲(chǔ)水，底部鋪設(shè)的透氣防滲砂具有透氣不透水的功能，能夠接通地氣，實(shí)現(xiàn)水體與底層間的離子交換，起到對(duì)水質(zhì)的保鮮作用。綜合造價(jià)請(qǐng)聯(lián)系（龍康公司）。
蓄水池采用蜂窩狀結(jié)構(gòu)，既能達(dá)到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定相應(yīng)指標(biāo)，又可以實(shí)現(xiàn)過濾凈化同步，防滲防蒸發(fā)一體化，同時(shí)透氣保鮮。進(jìn)入硅砂蓄水池的雨水需在蓄水池前進(jìn)行截污、沉砂等預(yù)處理，蓄水池后無需后續(xù)過濾措施。池底基本無沉積物，維護(hù)方便，較少量過濾沉淀物，可定期通過排泥設(shè)施自動(dòng)處理。硅砂蓄水池結(jié)構(gòu)平面示意見圖2.
1.3.4滲管
滲透管，溝是由無砂混凝土或穿孔管等透水材料制成。埋設(shè)于地下周圍填礫石，兼有儲(chǔ)存、滲透和排放功能。當(dāng)雨量較小時(shí)，可儲(chǔ)存雨水，當(dāng)雨量較大時(shí)，雨水從上方孔洞溢出。這種裝置構(gòu)造簡單實(shí)用，但需要一定的人工維護(hù)。滲管通常用于道路旁生物滯留或下凹式綠地下。
1.4過濾裝置
1.4.1截污雨水口
前端過濾裝置。截污式雨水口是在雨水口處設(shè)過濾裝置的新型雨水口，內(nèi)部濾料以爐渣，石英砂為主，對(duì)SS去除率在90％左右，對(duì)TP去除率在80％以上，對(duì)COD的去除率為40.8％對(duì)TN處理率為55.3％截污式雨水口主要由截污掛籃，濾料包、溢流件組成、截污掛籃和濾料包和定期拆分清洗，結(jié)構(gòu)如圖3所示。
1.4.2活性炭過濾裝置
后端過濾裝置?；钚蕴窟^濾器過去**應(yīng)有于水處理的深度凈化工藝，水流通過活性炭濾層，利用活性炭的吸附性能，使水中的有害物質(zhì)，如有機(jī)物、膠體。微生物。油類、余氯及嗅味等吸附在活性炭表面而被去除，當(dāng)活性炭濾層-失效后，可用反沖洗的方法使其恢復(fù)吸附能力?；钚蕴窟^濾器的工作是通過炭床來完成的。組成炭床的活性炭顆粒有非常多的微孔和巨大的比表面積，具有很強(qiáng)的物理吸附能力，通常能夠去除63％~86％膠體物質(zhì)、50％左右的鐵以及47％~60％的有機(jī)物質(zhì)。
活性炭過濾器是一種常用的水處理設(shè)備，處理精度高，可有效保證后級(jí)設(shè)備使用壽命，提高出水水質(zhì)，防止污染。活性炭的過濾效果與來水渾濁度在5mg/L，以下時(shí)，應(yīng)4~5d反洗一次。
1.4.3砂缸過濾裝置
砂缸過濾裝置是利用濾沙將池中微小污染物消除。濾沙作為**污染物的介質(zhì)，被裝填在過濾器內(nèi)的腔體內(nèi)。用HDPE材質(zhì)纏繞制作成型，耐變形、耐腐蝕、耐磨損的**設(shè)備。當(dāng)水流過砂罐濾床時(shí)，水中的雜質(zhì)和有機(jī)物被濾床截流，水被過濾。濾床截留的東西越多，砂罐過濾的水越清，砂罐效率越高。
砂缸過濾裝置過濾精度高，濾速大，清洗快，濾料不流失，操作維護(hù)簡便，缸體壽命長。但砂缸介質(zhì)多為石英砂，長期使用存在板結(jié)的風(fēng)險(xiǎn)，需定期更換介質(zhì)。此外設(shè)備需專人定期反沖洗。
2、不同條件適用的LID設(shè)施及工藝
2.1建筑小區(qū)
建筑屋頂多為不透水屋面，徑流系數(shù)可高達(dá)0.95，是城市徑流的主要產(chǎn)流面之一。為減少其產(chǎn)流量，需采取以雨水利用和滲透設(shè)施為主的LID設(shè)施，如綠色屋頂、儲(chǔ)水罐、高位雨水花臺(tái)等。利用綠地屋頂?shù)闹参锖屯寥缹?duì)雨水截流和吸收，并根據(jù)儲(chǔ)水容積采用小型儲(chǔ)水罐系統(tǒng)收集綠地屋頂?shù)耐馀潘?，?shí)現(xiàn)對(duì)雨水的源頭控制。
小區(qū)道路是雨水的主要收納區(qū)域，傳統(tǒng)的小區(qū)道路多為硬質(zhì)鋪裝，大量雨水徑流和其中的污染物給下游管道造成了極大的負(fù)擔(dān)，因此有必要對(duì)小區(qū)道路進(jìn)行透水鋪裝，增加下滲，削減徑流峰值。建議采用生態(tài)砂基透水磚，透水、透氣、防滑、減躁、環(huán)保并且美觀，對(duì)于**小區(qū)十分適用。
建筑小區(qū)公共場地的低影響開發(fā)是小區(qū)海綿化建設(shè)的主要內(nèi)容，可結(jié)小區(qū)景觀布置雨水花園，下凹式綠地，生物滯留設(shè)施等LID設(shè)施，接收小區(qū)道路和屋頂排放的雨水，達(dá)到污染控制徑流控制的目的。
若是以雨水回用為主要目的，需對(duì)水質(zhì)進(jìn)行更深度的處理，可加入棄流裝置和過濾消毒裝置。小區(qū)雨水管管徑較小，加入電動(dòng)棄流裝置成本較低，同時(shí)能對(duì)前期污染的雨水實(shí)況控制排放，精確控制棄流量，砂缸過濾裝置過濾精度高，儲(chǔ)水濁度較低（＜2NTU）對(duì)，COD和SS的去除都有**效果，能滿足雨水回用的要求。
2.2廣場、停車場
廣場、大型公共停車場雨水系統(tǒng)的組織主要依靠綠色基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)揮作用。條件允許的廣場可進(jìn)行投訴鋪裝，滲透并凈化區(qū)域內(nèi)雨水。對(duì)于硬化面積較大的集中片區(qū)，應(yīng)將有限綠化與源頭控制相結(jié)合，將植草溝，雨水花園、生態(tài)樹池等小型綠地分散設(shè)置，減少大面積集中綠地的設(shè)置。
要達(dá)到污染控制和雨水回用的目的，還可在雨水管網(wǎng)中加入棄流過濾裝置，將污染較嚴(yán)重的初期雨水排入污水管道，同時(shí)設(shè)置沉沙池和硅砂蓄水池，將凈化的雨水加以儲(chǔ)存，用以澆曬道路、沖洗廁所等。
對(duì)于公共廣場，還可結(jié)合景觀布局在區(qū)域排出口設(shè)置雨水塘，凈化并調(diào)蓄片區(qū)雨水，進(jìn)行未端處理。為防止雨水塘水體長期滯留缺氧，可設(shè)置曝氣裝置增加氧含量，同時(shí)優(yōu)化景觀。
2.3道路
在海綿城市道路系統(tǒng)中，透水鋪裝不能完全取代城市道路硬化路面，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，在強(qiáng)度滿足規(guī)范要求的情況下盡可能的增加道路透水面積。對(duì)于非重載機(jī)動(dòng)車道，可使用透水瀝青混凝土，對(duì)于非機(jī)動(dòng)車道，可使用透水水泥混凝土，對(duì)于人行道可使用生態(tài)砂基透水磚。
同時(shí)在路邊設(shè)置植草溝，生物滯留帶，下沉式綠地等綠色措施，在源頭凈化雨水的同時(shí)*大程度地延長匯流時(shí)間，達(dá)到錯(cuò)峰的目的。對(duì)于某些難以采用綠色措施進(jìn)行源頭處理的地段，可以采用截污式雨水口，減少后部壓力。
對(duì)于道路，初期雨水水質(zhì)較差，若將初期雨水全部棄流至污水管，大面積的道路收集的初期雨水容易對(duì)污水管道系統(tǒng)形成沖擊，因此可以考慮收集的初期雨水排入適宜的滲透系統(tǒng)（如滲井、滲透管溝等）達(dá)到污染控制的目的。
3、結(jié)語
隨著國家對(duì)環(huán)境問題越來越重視，環(huán)保要求越來越高，因此對(duì)雨水的收集處理就顯得日益重要，LID設(shè)施種類繁多，根據(jù)項(xiàng)目條件合理地選擇LID措施，有針對(duì)性地進(jìn)行海綿城市設(shè)施及材料的設(shè)計(jì)與運(yùn)用十分必要，LID設(shè)施選擇需遵守以下原則： （1）應(yīng)嚴(yán)格考察匯水區(qū)域的場地條件、水文地質(zhì)條件等，為LID設(shè)施的選擇提供參考，在條件較差的區(qū)域選擇LID設(shè)施時(shí)為防止次生災(zāi)害的發(fā)生，可以先進(jìn)行必要的處理。
（2）在后面城市設(shè)計(jì)中，應(yīng)以現(xiàn)狀實(shí)際情況作為設(shè)計(jì)基本條件，以解決實(shí)際問題作為設(shè)計(jì)的基本方向。根據(jù)區(qū)域雨水排放的不同情況和雨水管控的不同目標(biāo)，因地制宜采用多種形式相結(jié)合的LID措施。
（3）若場地條件允許，在滿足控制目標(biāo)的前提下，優(yōu)先選用投資成本較低并且景觀效果較好的LID設(shè)施，在后面城市建設(shè)的同時(shí)達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益*大化。
- 上一個(gè)：雨水收集回用系統(tǒng)的組成部分
- 下一個(gè)：雨水收集系統(tǒng)的利弊
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