对可持续性城市排水设计方法的探讨

城市排水系统体制的选择是城市排水系统规划中首要问题，它影响排水系统的设计、施工、维护和管理，对城市规划和环境保护影响深远。本文通过对几种可持续性排水设计方法进行分析，从而阐述了排水系统在功能、规划和设计方面可持续发展的必然性。
　　 1、屋面雨水的收集
　　城市雨水径流利用越来越受到人们的重视，许多干旱城市的缺水形势也使得那里的人们开始收集利用屋面雨水径流。具体应用如下：①在家庭使用方面，屋面雨水收集在雨水桶中可供给家庭生活以外的其他低质用水，如浇花、冲厕、衣物洗涤等方面；②在公共用水方面，更大范围的公共建筑群或地区的屋面雨水被收集到雨水存储罐中或调蓄池中，经过撇流初期雨水和简单的沉淀消毒处理即可用于更大范围内的市政杂质用水（如洗车、冷却、消防等低质用水）、灌溉用水、景观用水、家禽用水或回灌到地下等。雨水利用不仅可以降低城市供配水管网在用水高峰时的用水量，还可以有效缓解暴雨洪峰流量。同时减少降雨径流的污染负荷，此外，屋面雨水利用是城市径流综合管理的一个重要组成部分。
　　 2、雨洪入渗的设计
　　在土壤具有良好的通透性并且径流水质不会造成地下水污染的情况下，将雨水直接入渗地下也是雨水生态设计的一个重要策略。相对无污染的雨水径流入渗可以减少径流的量和速率，并能补充地下水从而维持河流基流，提供供水水源，对维持地区水系平衡发挥着重要作用。虽然依靠入渗系统无法阻止大的洪涝灾害的发生，但是却可以有效降低雨水管道系统的水力负荷，这有助于缓解洪水问题并在减少合流制管道溢流方面使城市收益。
　　各种雨水入渗设施在具体的工程实施中，有两个方面需要注意：①可能受到室外固体废弃物的收集管理的欠缺、街道清扫不彻底和缺少维护等因素的制约和影响；②潜在的对地下水的污染威胁，地下水回补的效益与长期地下水水质风险的潜在分析后应认真考虑。此外在工程具体实施中，各种入渗设施应远离化粪池和建筑物基础、地下室停车库等。
　　 3、合理的屋顶绿化设计
　　近年来，我国一些大中型城市污染严重，绿化用地又极其有限。由于没有土地成本，屋顶绿化无疑成为城市中心区最廉价的改善城市综合环境的方式之一。屋顶绿化的主要好处有以下几点：①削减城市雨水经流总量：屋顶绿化后由于植物对雨水的截留、蒸发作用以及人工植土对雨水的吸纳作用，屋面汇流的雨水量可大大降低。资料表明，由于屋面采用了绿化设计，径流系数可由原来的0.9降低到0.3左右，即在相同降雨量下排水管渠收集到的雨水会相应减少，一些小雨甚至不会形成径流。此外，屋面的绿色植物和土壤还可以起到对雨水进行预处理的作用，因此可以省去地面初期雨水的控制措施。②消减城市非点源污染负荷，减少大气中的灰尘和吸收二氧化碳；有效除去径流雨水的污染负荷。③提高城市绿化率和改善城市景观，为提高城市绿化面积提供了一条新的途径；此外，它还可以通过绿色植物的蒸腾和潮湿土壤的蒸发可明显调节城市气温与绝对湿度。④有效改善建筑屋顶的性能和温度，合理设计的屋顶绿化可延缓屋顶各种防水材料的老化，也能增加屋面的使用寿命。
　　屋顶绿化适用在新建生活小区、公园或类似的环境条件较好的城市园区，通过科学合理的工程设计可将区内屋面、绿地和路面的雨水径流收集利用，从而达到显著削减城市暴雨经流量和非点源污染物排放量、优化小区水系统、减少城市水涝灾害和改善环境等效果。无论是从节约土地资本，节约能源，还是绿化城市环境的角度来看，屋顶绿化恢复了土壤、恢复了水循环，提供了生物嬉戏的空间和人们休闲娱乐的空间，其应用前景是非常广阔的。
　　 4、草皮沟的设计
　　草皮沟（Grass Trench-road）国内也有学者称为或译为“浅草沟”、“植被浅沟”或“植草沟”。草皮沟是具有双重径流控制作用的种植植物明渠，它除了通过存储削减降雨洪峰流量外，渠道的底部和两侧的透水能力可以促进入渗。植物产生的渠道粗糙度可降低径流速度，还有降低径流污染物的浓度的作用。在土壤渗透能力差的地区，草皮沟可以与多孔管系统结合，低草草皮沟设在多孔管和颗粒材料渠道的连接处。草皮沟在气候温和的发达国家，被广泛地用作流量和水质控制设施。目前，草皮沟在世界各地都得到了很好的应用。尤其是在低开发密度、土壤渗透性能好、地下水位底的地区，如草皮沟与渗渠结合通过增加入渗能力可使草皮沟的效率大大的提高。除了径流控制，草皮沟对悬浮物等大颗粒以及附着在固体上的污染物（如磷）也有很好的去除效果。草皮沟的污染物去除机理主要是沉淀和颗粒吸附，另外还有颗粒过滤和植物，吸收溶解物质。但是草皮沟的污染物的去除效率变化是很大的，应该在今后的实践中做进一步的研究。
　　 5、人工湿地
　　湿地技术属于环境生物技术范畴，其特点是利用生物本身及其产物的作用功能来去除可溶性和固体有机物、TSS、氮、磷、金属、烃类和一些优先考虑去除的污染物，以及病原菌和病毒，以达到治理污染和保护环境的目的。由于具有径流控制和改善水质方面的双重作用，人工湿地正在广泛用于城市雨水管理。人工湿地还具有美化环境、提高舒适度、提高城市环境美观度和为动植物提供生存环境的作用。
　　湿地有多种类型包括地表流湿地、潜流湿地和垂直流湿地等。由于雨水具有轻污染、高流速的特点（相对于生活污水），城市雨水系统人工湿地通常设计成水平地表流湿地。人工湿地种植植物，通过植物的过滤、入渗和生物吸收等过程提高污染物去除能力，它还能有效去除颗粒物、溶解性污染物、营养物质和重金属等有毒物质，从而来达到净化雨水的目的。水力、物理和生物因素的综合作用决定了人工湿地的处理效果。最重要的设计因素是天然雨水径流的短间歇性。由于这种易变性，湿地特征的重要设计标准随当地特点而不同。停留时间通常用于评估这类设施作为污染物控制系统的运行效果。
　　可能一般公众会认为湿地会聚集蚊蝇，使湿地成为那些蚊蝇传播疾病、流行病的地区的潜在威胁。虽然这方面不应该被忽视，但是问题并不像他们想的那么严重。在湿地设计中可采取有效的措施来阻止蚊蝇传播，使蚊蝇的居住时间只有几天，其虫卵来不及长大。另外，还可以使用生物控制的方法来控制害虫的传播，因为生物控制的成本更廉价且对人体危害更少，所以它比化学方法更适用。
　　 参考文献：
　　1.张华，石峰，翁皓琳，李强，张从菊，宋华。可持续城市排水系统的应用与发展[J].低温建筑技术， 2009，（08）
　　2.朱莉。可持续城市排水系统设计[J].金卡工程（经济与法），2008，（08）。