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本文根據(jù)通過雨水收集發(fā)展情況,結合浙江寧波區(qū)域的雨水收集工程案例,進行了雨水收集潛力計算,最后對該區(qū)域雨水收集利用效益進行了分析。
1、概述
雨洪資源指的是在自然條件下,大氣降雨降落到地面后,超過下墊面自然消化能力的那部分雨水。由于這部分雨水容易形成地表徑流,是一種致災因子,因此稱之為雨洪。對于這部分雨水,傳統(tǒng)上一直采取的是盡快排走的辦法。但同時這部分雨量又是一種非常寶貴的可再生資源。在水資源嚴重短缺的今天,充分有效地利用好雨洪資源,不但能夠有效緩解水資源短缺危機,還能減輕區(qū)域防洪壓力,可謂一舉兩得。
雨洪利用興起于20世紀70年代,在歐美國家迅速發(fā)展且日趨成熟。19世紀初到20世紀70年代,歐美國家城市一直以管道排水為主。70年代初期,美國誕生了部關于雨水滯留的法案,世界范圍內(nèi)的滯留池等局部雨水滯留的實踐隨之展開。70年代末,關于雨洪利用與管理總體規(guī)劃開始出現(xiàn),興起了真正意義上的雨洪管理。90年代末,雨洪利用日趨成熟,通過源頭控制和局部滯留的方法來延緩地表徑流,增加雨水的下滲,恢復自然的水循環(huán)系統(tǒng),與景觀規(guī)劃、城市設計等緊密結合,成為創(chuàng)造資源節(jié)約、優(yōu)美和可持續(xù)的人居環(huán)境的有效途徑。
2、區(qū)域概況
寧波紫象天堂度假區(qū)位于寧波市象山縣境內(nèi),屬于半島丘陵地區(qū),區(qū)域依山臨海,景色優(yōu)美,風光宜人,規(guī)劃面積為317.6公頃,分四片開發(fā)建設,擬建以生態(tài)、文化、運動、休閑和度假為主題,具有度假休閑、商務會展、游樂健身、禮佛修心綜合功能的富有特色的旅游休閑度假區(qū)。
該度假區(qū)為濱海區(qū)域,受臺風影響,降雨量較大,多年平均降雨量約1463mm,但淡水資源卻相當匱乏,水資源將是制約該區(qū)域發(fā)展的重要因素。
根據(jù)度假區(qū)項目規(guī)劃,本區(qū)域按照功能區(qū)的不同劃分為四塊,分別對其進行雨水收集利用。收集的雨水根據(jù)各功能區(qū)的不同主要用于沖洗廁所、綠地澆灌、汽車沖洗等。
3、雨水收集潛力計算
雨水收集利用受到諸如氣候條件、降雨季節(jié)分配、雨水水質(zhì)情況、不同徑流介質(zhì)的徑流系數(shù)、建筑的布局及結構等因素的制約。一般按照公式W=Wx計算建筑屋面、綠地、道路、廣場等雨水集流介質(zhì)的雨水資源利用潛力:
(3-1)
式中:Ra為年雨水資源可實現(xiàn)潛力m3,P為年平均降雨量mm,A為集流面積m2;β為初期棄流系數(shù);Ψ 為徑流系數(shù);a為季節(jié)折減系數(shù)。
該區(qū)域降雨多集中在4~10月,降水量占全年降水量的71~75%,雨水利用主要考慮這幾個月,所以季節(jié)折減系數(shù)a可取0.71。
雨水利用技術大同小異,因此可以統(tǒng)一采用車武等人在計算北京的雨水資源收集利用方案中的初期棄流系數(shù)0.87。
依據(jù)《給水排水設計手冊》,查得不用地面徑流系數(shù)。按照公式(3-1)計算可得建筑屋面、綠地等雨水集流介質(zhì)的水資源實現(xiàn)潛力。
雨水收集量計算過程中另一個重要參數(shù)是集雨面積,因為雨水收集利用需要一系列的工程,只有集雨面積比較集中的區(qū)域才更適合進行雨水的收集利用。本度假區(qū)主要雨水收集區(qū)域為度假住宅區(qū)的屋頂及綠地、公園綠地及大塊的廣場等集雨面較集中的區(qū)域。
通過雨水收集潛力計算可得該度假區(qū)總的雨水收集量為130萬m3。
4、效益分析
4.1 環(huán)境效益
(1)涵養(yǎng)地下水
該度假區(qū)通過綠地、透水性地面等將雨水滲透地下,或者根據(jù)情況直接將雨水回灌地下,能夠起到涵養(yǎng)地下水、防止地面下沉、海水倒灌的作用。另外,地下水補充的足夠多時,還可以抽取地下水作為生活用水等。同時,地面土壤起到凈化雨水的作用。
?。?)美化環(huán)境
水自古以來就被人們認為是美化環(huán)境的物質(zhì),該度假區(qū)為AAA旅游景區(qū),客流量眾多,水環(huán)境的好壞直接關系到該景區(qū)的品質(zhì)。通過雨水的收集利用能夠補充水體、滋養(yǎng)綠地、補充景觀用水,很好的改善了該區(qū)域的環(huán)境。
4.2 雨水利用的社會效益
雨水合理利用具有防洪的作用。由于度假區(qū)多個項目的建設,下墊面有了很大的改變,從而使區(qū)域的雨水徑流峰值明顯增大,流出時間縮短,當出現(xiàn)較大的降雨時,有可能造成區(qū)域內(nèi)雨水積存,影響交通,破壞建筑物,給生產(chǎn)和生活造成極大的影響。雨水滲透和利用能有效地解決這個矛盾。此外,雨水的快速排出增加了接納水體洪澇危害、河岸侵蝕和污染物沖擊負荷,還造成污水處理廠運行的困難及一部分雨污水合流外溢而污染水體。雨水利用工程建成后可有效地減輕排水系統(tǒng)壓力和路面積水問題。
4.3 雨水利用的經(jīng)濟效益
?。?)防洪安全
水系的規(guī)劃保證了該度假區(qū)的防洪安全,雨水利用規(guī)劃也在一定程度長使防洪安全得到了更好的保證。隨著度假區(qū)的建設,度假區(qū)內(nèi)的工程項目日益增多,由防洪安全帶來的經(jīng)濟效益是顯而易見的。
?。?)減少污染損失
據(jù)分析,為消除污染每投入1元可減少的環(huán)境資源損失是3元,即投入產(chǎn)出比為1:3。雨水收集和入滲可以大大減少污染雨水排入水體,也減少了因雨水的污染而帶來的河流水體環(huán)境污染,這樣因減少污染而產(chǎn)生很大的經(jīng)濟效益。
?。?)節(jié)水經(jīng)濟效益
通過對雨水的收集利用,整個度假區(qū)的雜用水量將大大降低。從整體來看,通過雨水的收集利用,將節(jié)約水資源百萬噸以上。按照每噸3元計算,每年可節(jié)約水費在300萬元以上。
5 結論
雨水利用是水資源綜合利用的重要的方面,隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展,日益緊缺的淡水資源將是制約社會經(jīng)濟發(fā)展的重要因素,因此雨水的收集利用將是未來研究的重點,無論是在理論分析還是在實際應用中都將得到長足的發(fā)展。