新型雨水排放系统的简要介绍

　　今年9月中旬北京一场大雨，北京市中心的各主要街道因这场雨堵得水泄不通。这样的拥堵一到雨天就会出现，路上水流成泽给大家带来不便和烦恼，人们习以为常的表情中透出深深的无奈。有关人士呼吁我们的城市需要新型雨水排放系统。面对日益严重的水涝灾害、地面沉降、水污染、水资源短缺等水系生态、环境问题传统的雨水排放系统已经显得力不从心。近年来，各国相继开发了新的雨水排放系统，如德国MR 雨水处理系统，美国的地下回灌系统，马来西亚立法安装新型雨水系统，英国的蓄水地面雨水贮存系统等等。那么我国城市的雨水排放系统的现状如何呢？
　　雨水系统是一项被广泛应用的传统技术。据有关资料记载，雨水系统的利用可追溯到公元前6000多年的阿滋泰克（Aztec）和马雅文化时期。现代意义上的雨水排放系统是从20世纪80年代到90年代发展起来的。它主要是随着城市化带来的水资源紧缺和环境与生态问题而引起人们的重视。我国城市雨水排放系统的研究起步较晚，目前主要在缺水地区有一些小型、局部的非标准性应用。大中城市的雨水系统基本处于探索阶段。
　　目前我国常见的城市给排水系统，是从城市附近的水源取水，经过一定的净化处理后，通过城市给水管网供给用户；使用过后的生活污水、工业废水和城市雨水则人为地引导到各种地面不透水通道和地下排水管网，最后排入河流。
　　然而实践证明，传统的城市给排水系统（包括污水系统和雨水系统） 存在诸多弊端，如在传统的给排水系统中，水单向流动， “随用随弃”，造成水资源的极大浪费；同时，直接将未加处理的污水排放至水体引起地表水、地下水严重污染，直接威胁着人类的健康和生存条件。城市化产生的不透水地面和地下排水管网均是以尽快汇集与排除地面径流为目标，这就更加速了雨水向城市各条河道的汇集，使河道洪峰流量迅速形成，对低洼地带造成了更大的压力。近年来我国的城市水涝灾害频发，呈现出“城市越大、给排水设施越完备、水涝灾害愈严重”的怪现象。不透水地面使下渗水量也大为减少，大部分雨水通过排水管网成为河道径流而无法补充地下水；另一方面，由于河道等地表水严重受污染，为了满足日益增长的水需求，人们不得不过量开采地下水。这双重的逆向反差导致地下水位大幅度下降，引起地基承载力减弱、地面沉降。
　　城市是人群的生态系统。可以看出，目前城市所面临的水涝灾害与地下水污染严重等生态环境问题，反映了现有的雨水管网系统已经与大规模城市化发展不相适应。近几十年来，很多国家都从雨水的地下渗透与滞留、贮存、净化处理、利用着手，积极地探索新型的城市给水排水系统，并取得了一些成果。
　　从上世纪 80 年代开始，世界各国就开始探索雨水资源化。德国是欧洲开展此项工程最好的国家之一。德国开发的MR（洼地－渗渠）城市暴雨管理与新系统在欧洲颇为流行。该系统包括各个就地设置的洼地、渗渠等组成部分，这些部分与带有孔洞的排水管道（带有可调节的溢流阀） 连接，形成一个分散的雨水处理系统，设在雨水径流形成的“源头”，如靠近屋面、停车场、道路等的地方。通过雨水在低洼草地中短期储存和在渗渠中的长期储存， 保证尽可能多的雨水得以下渗。MR 系统代表了一种排水系统的新概念，即“径流零增长”，这个概念的目标是“使城市范围内的水量平衡更加接近其在这片地区发展起来之前的状况”。
　　美国的雨水排放系统以提高天然入渗能力为目的。如美国加州富雷斯诺市的“Leaky Areas”地下回灌系统，10年间（1971～1980）的地下水回灌总量为1.338亿ｍ3，其年回灌量占该市年用水量的20％。还在其他很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。美国不但重视工程措施，而且还制定相应的法律法规对雨水利用给予支持。
　　英国开发了一个新的雨水系统—蓄水地面，该系统把局部地域内收集到的雨水径流，用人工方式贮存起来，成为城市中水道的重要水源，提供人们生活所需的部分杂用水，缓和城市水资源危机。这是一种可持续的给排水系统。
　　丹麦98％以上的供水是地下水。但是由于目前的地下水开发利用率除了在哥本哈根市周围的地区外，都小于1，一些地区的含水层已经被过度开采。为此在丹麦开始寻找可替代的水源，以减少地下水的消耗。在城市地区从屋顶收集雨水。收集后的雨水经过收集管底部的预过滤设备，进入贮水池进行储存。使用时利用泵经进水口的浮筒式过滤器过滤后用于冲洗厕所和洗衣服。从丹麦屋顶收集的最大年降水量为2290万ｍ3，相当于目前饮用水生产总量的24％。每年能从居民屋顶收集645万ｍ3的雨水，如果用于冲洗厕所和洗衣服，将占居民冲洗厕所和洗衣服实际用水量的68％。相当于居民总用水量的22％熣际姓总饮用水产量的7％。
　　除了上述的雨水渗水系统和雨水蓄水系统外，新型的给水排水系统还有很多，如人工湿地（用于处理污水、利用雨水） 、屋面雨水中水道系统、污水与雨水复合中水系统等。我国在新型的给水排水系统的研究才刚刚开始。然而，无论采用哪种方式，都得因地制宜，根据水文生态系统的问题状况及不同地域的土壤地基条件与技术条件等进行必要的规划与研究。
　　在新型雨水排放系统中，一方面显著的特征是设备的集成化，在雨水利用技术已经进入标准化、产业化阶段的德国，市场上已大量存在收集、过滤、储存、渗透雨水的产品。雨水的收集、截污、储存、过滤、渗透、提升、回用到控制都有一系列的定型产品和组装式成套设备。一体化的雨水系统在生态建筑中应用也较为广泛。另一方面在新型系统中新材料得到广泛运用，如土工合成材料。土工合成材料20 世纪50 年代开始在国外应用，我国目前正处于推广阶段。在新型给排水系统中，土工合成材料正发挥越来越重要的作用。譬如主要使用聚乙烯和聚氯乙烯的土工膜是功能膜中需求量较大的产品种类。新的雨水排放系统的不断开发，为新材料、新技术的运用提供了广阔的空间。
　　尽管城市雨水系统近20年来有了很大的发展并逐步形成水工业的一个分支领域和市场。但在许多方面还不成熟，需要更多的关注和深入研究，在应用中不断总结完善。