环境保护毕业论文——雨水收集系统设计.docx

城市雨水收集系统设计研究在城市，雨水收集主要包括屋面雨水、广场雨水、绿地雨水和污染较轻的路面雨水等。雨水收集利用按规模可以分为利用屋面收集的雨水集蓄系统、新建小区、公园等园区的雨水集蓄系统以及与城市雨水管道结合的大型雨水调蓄池系系统。（一）1、屋面雨水的收集屋面是城市中最适合和常用的雨水收集面。屋面雨水的收集除了通常的屋顶外，根据建筑物的特点，有时候还需要考虑部分垂直面上的雨水。屋面雨水收集利用的方式按泵输送方式不同可以分为直接泵送雨水利用系统、间接泵送雨水利用系统、重力流雨水利用系统三种方式。屋面雨水收集系统示意图屋面雨水收集系统主要适用于较为独立的住宅或公共建筑，通过屋面收集的雨水污染程度轻，雨水的PH呈中性，含盐量很少，硬度很低，无需进行软化,可直接回用于浇灌，冲洗厕所、洗车等，节约自来水用水量，缓解了城市水资源短缺。而且雨水不进入城市雨水管网，减轻了城市防洪排水和处理系统的负荷。雨冰初期弃流过浊屋顶等理想汇水区域收集流程在规划新建区域，规划小区在规划建设的过程中应同步考虑建设屋面雨水收集系统，并在地下设置雨水罐，对雨水进行收集。当雨水罐收集满后进入雨水排放系统，排入附近河流。屋面雨水收集系统可单独建设设置，也可多座建筑联合收集。2、其他汇水面雨水的收集系统（1）路面雨水收集系统路面雨水收集系统可以采用雨水管、雨水暗渠、雨水明渠等方式。水体附近汇集面的雨水也可利用地形通过地表面向水体汇集。道路雨水低绿地和浅沟收集（地下调蓄渗透）示意图利用道路两侧的低绿地或有植被的自然排水浅沟，是一种有效的路面雨水收集截污系统。庭院绿地雨水收集渗透实例（2）停车场、广场雨水收集停车场、广场等汇水面的雨水径流量一般较集中，收集方式与路面类似。（3）绿地雨水收集绿地既是一种汇水面，又是一种雨水的收集和截污措施，甚至还是一种雨水的利用单元。（二）雨水调蓄系统的研究所谓的雨水调蓄就是雨水调节和储存的总称。传统意义上雨水调节的主要目的是削减洪峰流量。通常利用管的本身的空隙容量调节流量是有限的。如果在城市雨水系统设计中利用一些天然洼地和池塘作为调蓄池，将雨水径流的高峰流量暂存期内，待流量下降后，再从调蓄池中将水慢慢排出。则可降低下游雨水干管的尺寸，提高区域防洪能力，减少洪涝灾害。1、雨水调蓄池根据雨水调蓄池建造位置不同，可分为地下封闭式、地上封闭式、地上开敞式（地表水体）等。根据各种不同雨水调蓄池的特点及适用条件，雨水调蓄采用地下封闭式和地上开敞式相结合的方式。结合城市绿地景观和城市水系规划，规划雨水调蓄池11处，以缓解暴雨对下游管道的压力，同时调蓄起来的水体既是一种景观环境同时也可以作为水资源利用。雨水调蓄池可结合城市其他规划需要，采用利用洼地、人工水体或建设地下式蓄水池等多种形式。另外结合居住区的建设，可以在小区内分散设置地下雨水蓄水池，并与屋面雨水的收集同时考虑，从而可减少雨水的径流量。收集到的雨水可用于区域内的绿化浇洒。如果每公顷建设用地配套IoOnI蓄水设施(洼地、人工蓄水池等)，相当于截留了IOmnl径流量或20mm左右降雨量。减少IOnlm径流量大致相当于现有1年一遇的排水管道可以承受5年一遇的暴雨。2、雨水多功能调蓄池所谓多功能调蓄就是把雨水的排洪、减涝、利用与城市的生态环境和其他一些社会功能更好的结合，高效率的利用城市宝贵土地资源的一类综合性的城市治水和雨虹控制与利用设施。这类设施与一般雨水调蓄池最明显的区别就是，设计标准较高，规模大，而在非雨季或没有大的暴雨时，这些设施可以全部或部分地正常发挥城市景观、公园、绿地、停车场、运动场等多种功能。（三）雨水渗透系统的研究雨水渗透是一种间接地雨水利用技术，是合理利用和管理水资源，改善生态环境的有效方法之一。雨水渗透技术有以下几个方面。1、低势绿地近三十年来中国城市化进展发展很快，原来为农田、林地的郊区不断转变为道路、广场、商住楼等城市用地，雨水径流系数随之迅速加大，由于原有排水系统设计重现期较低负荷能力有限，瓶颈多，因此在城市低洼区域容易造成“落大雨、水漫街”的内涝现象。目前提高城市防涝能力的办法主要为增加排涝能力，即通过拓宽河道、扩建雨水管网及排涝泵站等建设工程提高排水重现期标准，环境城市水涝危害。但上述方式是在汇流形成后采用的疏导、补救工程措施，存在投资大、维护成本高、占用道路地下空间大，且对城市交通干扰大等问题。近年来兴起的城市湿地、水面率标准、低洼绿地等水洪资源利用的趋势，则是一种从源头上治理水涝问题的办法。通过从降雨到汇流的过程中降低径流的办法以有效减轻城市水涝危害，同时对改善水质、增加地下水补给都有所裨益。由于城市用地的日趋紧张，难以大规模增加水面，而通过对城市既有绿地的改造或者新建低洼绿地则是更具操作性减涝方法。绿地是一种天然的渗透设施。它具有透水性好，节省投资、便于雨水引入就地消纳等优点；同时对雨水中的一些污染物具有一定的截留和净化作用。目前我国城市规划要求有较高的绿化率。可以通过改造或这几成地势绿地，以增加雨水渗透量，减少绿化用水并改善环境。根据城市总体规划,至2020年城市绿化率达到45%公共绿地总面积967.Olha,规划建设生产防护绿地总面积323.66ha。另外还有滨河绿化带和防护绿地。在建设中可经过技术处理，充分利用这些自然地绿化渗透系统，能够很好的缓解城市内涝，减少雨水径流量。在设计中关键是控制好绿地与周边道路和雨水溢流口的高程关系，即路面高程高于陆地高程，雨水溢流口设在绿地中或绿地和道路交界处，雨水口高程高于绿地高程而低于道路高程。在居住区等的建设中，虽然片区的绿地率很高，但是绿地却没有发挥到绿地的集水、渗透功能，绿地都用路牙石封闭，雨水难以进入，因此在以后的建设及改造中路牙石可以采用开放的形式设置，使雨水可以进入，同时可以将绿地的标高低于路面。地势绿地的建设深度应控制在15Omm以下，防止高差过大，积水比过深。低洼绿地往往设计成中央下凹深度较大100T5OnInb边缘接顺周边标高的形式，既可以成品设置，也可利用道路中央绿化带、路测绿化带及小区周边绿化设施改造而成，以便于就近引入收集不透水的路面、屋面的雨水。位于斜坡的绿地则可波浪状围拢坡面，以尽量蓄滞雨水。雨水填满低洼绿地后，通过设置在绿地内的雨水井口溢流进雨水管网系统。除溢流外，为保证绿地积水在一定时间内可以排走，尚需要考虑渗透排水。经计算，在Ih不同频率降雨条件下，绿化率35%深度为100mm的低洼绿地可以将相同径流深度所对应的降雨频率提高1-2个标准级，显著降低汇流量，削减洪峰流量。在Ih相同频率降雨条件下，绿地率35%深度为100nun的低洼绿地可以将径流系数降低0.3-0.4左右，显著降低回流比例，削减洪峰流量。2、人造透水地面随着城市化的进程，城市的硬化率越来越高，从而增加了地面径流，减少了天然的透水地面。城区有大量的地面，如停车场、步行道、广场等，如有条件都可以多采用透水性地面。在现在城市的建设中，大量使用了不透水地面，从而增加了径流量。可以考虑在今后的控规的规划中，可以对区域内的道路地面材料的透水率进行要求，增加地面的透水性，从而建设地面径流。不同地表降雨后的渗透量：新沥青路面为2.8mm、旧沥青路面为5.4mm、混凝土方砖为9.2mm、红砖为17.2mm、土地面为20.4mm、草地为46.4mm。针对以上数据，提出如下措施增加城市雨水下渗：在人行道、公园道路、居民区、广场等采用混凝土方砖、红砖、草皮砖等渗水路面；住宅区、厂房布设大面积花木、草地，尽可能减少沥青、水泥等封闭路面。透水地面面层的渗透系数均应大于lX10s°找平和垫层的渗透系数必须大于面层。透水地面的蓄水能力不宜低于重现期为2年的60min的降雨量。面层厚度宜根据不同材料、使用场地确定，孔隙率不宜小于20羯找平层厚度宜为20-50mm；透水垫层厚度不宜小于15OnInb孔隙率不应小于30%03、渗透管（渠）渗透管（渠）是在传统雨水排放的基础上，将雨水管或明渠改为渗透管或渗透渠，周围回填砾石，雨水通过埋设于地下的多孔管材向四周土壤层渗透。规划在排涝分区的三区、四区设置渗透管。其中三区设置九条，四区设置五条，六区设置三条。渗透管沟宜采用穿孔塑料管、无砂混凝土管或排疏管等透水材料。塑料管的开孔率不应小于15%,无砂混凝土管的孔隙率不应小于20%o渗透管沟不宜设在行车路面下，设在行车路面下时覆土深度不应小于7m。4、渗透井考虑到城市大面积的开发建设，大大减少了城市雨水的地面入渗，将雨水集中到河道内，建设大型渗水井，对地下水进行入渗补充。沿海华河和菊苏河规划了十八处入渗井。（四）规划管理控制1、低冲击开发是一种着重于从源头控制暴雨径流，遵循雨水落在哪里就留在哪里新的管理设计理念，通过小型的、易建造的及维护成本低的设施，一般情况下，利用植被、土壤以及可渗透路面等的蓄流、入渗、过滤和蒸发功能，尽量使水文循环与开发前的自然水文循环接近，实现水源污染控制、洪峰削减、维持景观生态及水土保持等多种功能。低冲击开发主要是对综合径流系数的要求，传统的暴雨管理目标只是暴雨洪峰径流系数提出控制目标，而低冲击开发技术在要求控制洪峰径流系数基础上更加提出对开发后的综合径流系数的控制。统计表明，采用低冲击开发技术可以减少暴雨径流30%-99乐使暴雨径流的峰值延迟5min-2OnIin,从而减轻了市政排水管网系统的压力。我们现有规划控制指标中与地表面相关的主要有建筑占地面积、建筑密度、绿地率、绿化率等数据，其中建筑占地面积、建筑密度主要反映建筑物在地上所占据的地表面比例，绿化率反映的是绿化对空气环境、温湿度的贡献率而对地面水的蓄与排作用很小，起主要作用的是只有绿地率，也就是绿地面积，而规划控制的最大限指标在新城区是35队老城区只有30机现在一些档次高的小区虽然达到50%的所谓绿地率，但实际上纯自然未予硬化的地面也不会高于35%左右。也就是说，建设后的城市地表有近70%的地面被硬化而不能透水、渗水、蓄水,仅只能过水,近七成自然降水的水资源在短时间内流失，并形成瞬时的洪涝灾害，造成生命财产的损失。因此在规划中可增加不透水的硬地率上限指标，也就是实在无法做绿地的一些广场要采用能透水的透水砖、吸水砖、植草砖等地面。在控制性详细规划审批中可将综合雨量径流系数引入，主城区居住小区建雨水利用设施比例应达到50%。对于新建居住小区，应强制进行雨水利用，强制绿地下凹和透水地面，规划强制执行的雨水利用目标，要求建设区域的综合雨水径流系数不得超过O.4,或设置一定溶剂的调蓄设施，使得建设前后外排流量峰值和外排雨水总量不增加。对于已建成居住小区，鼓励进行雨水利用改造，进行小区本身的扩建或改建时，应强制进行雨水利用。对于城中村，鼓励根据自身特点进行可行的雨水利用改造，并提出建议执行的雨水利用目标。此外，对于政府主导新建居住小区应强制实施雨水利用工程，政府主导建成居住小区应逐步强制推行雨水利用工程。对于开发商主导新建居住小区，应强制推行雨水利用，纳入审批程序。不同用地性质的雨水径流系数的控制目标值用地性质径流系数目标值居住用地0.6公共管理与公共服务设施用地0.7商业服务设施用地0.7工业用地0.6道路与交通设施用地0.6物流仓储用地0.5绿地与广场用地0.15建设用地0.62、当前面临水资源短缺、水环境恶化和水安全隐患三大水问题，集蓄采取各层次的措施，重建城市与水的新型平衡。规划建议规划局编制居住小区雨水综合利用规划指引，该指引应从服务于规划部门行政职能及考虑的实际情况出发，提出兼顾空间布局的宏观指引和设计要点的微观指引。在宏观层面制定居住小区雨水综合利用的空间分布和分区、分类、分级雨水利用策略，在微观层面明确居住小区规划设计时的雨水综合利用技术、引导性政策、具体要求和建议。小区雨水综合利用的总体目标为：降低居住开发建设区域内的雨水外流量和洪峰流量，保障建设区域及其周边地区的防洪与排水安全，增加可用水资源量,减轻居住小区地面径流导致的面源污染，实现资源与环境的协调发展。而用于具体控制的主要指标为综合雨量径流系数，或设计重现期下外排流量峰值和外排雨水总量。分区老城区商务办公区东部生活片区高铁片区传统产业升级片区尧庙旅游片区南部新城核心片区新兴产业片区文化教育片区规划到2020年末居住小区建雨水利用设施最低比例30%40%30%50%40%40%40%40%40%按照建设状态不同将居住小区分为新建居住小区(包括实施全面改造的建成居住小区和城中村)、建成居住小区和城中村三类。(1)对于新建居住小区提出强制进行雨水利用，具体指引包括：绿地需建为下凹式绿地，小区非机动车路面超渗雨水应就近引入绿地入渗,绿地的超渗雨水应排入市政排水管网。小区小型车路面、非机动车路面、人行道、停车场、广场、庭院必须采用透水地面。雨水利用目标为：小区用地的综合雨量径流系数不得超过0.6,或设置一定数量的低冲击设施使得设计重现期下建设区域内建设前后外排流量峰值和外排雨水总量不增加。(2)对于己建成居住小区鼓励进行改造，具体指引包括：鼓励进行雨水利用改造、主动改造者可考虑给与一定的补贴。充分利用现有绿地，进行绿地下凹改造，以增加雨水入渗量。有条件的小型车路面、非机动车路面、人行道、停车场、广场、庭院等地面宜改建为透水型路面。(3)对于建成密度过高、改造难度大的城中村鼓励根据自身特点，结合旧村整治进行可行的改造。3、管理要求规划指引是一种规范和制定城市规划和城市建设的政策性文件，是较高层级的城市规划行政主管部门公布的关于某些规划问题或者针对特定开发建设项目的一系列指导性政策、要求和建议。因此，规划指引不仅重视成果的实用性，还需考虑指引如何使用和落实，管理部门如何进行指导和控制等问题，因此应将政策保障作为重点内容，提出以下几点具体的管理政策：(1)居住小区雨水以进行强制性利用为远期目标，未建设利用设施或未达到利用目标的小区将有相关部门负责，在合适的时候开征雨水排放费及放开雨水排放权交易。（2）凡是新开发建设或改、扩建的居住小区，用地面积在100OOn?以上的，都应当先编制雨水利用规划，在进行工程设计；面积小于1000（W的区域，可直接进行雨水利用工程的设计。（3）居住小区雨水利用规划和设计应包括雨水利用的模式和方案，并根据要求设计地块开发后的综合雨量径流系数和调蓄池容积，提出相应的工程建设技术要求和实施措施。（4）居住小区建设单位在进行建设用地规划许可申请时，需提交符合要求目标的雨水利用设计要点，否则不予核发建设用地规划许可证。居住小区建设单位在提交初步设计时，需同时向水务主管部门提交用水节水评估报告并获取审批文件。居住小区建设单位在进行建设工程规划验收业务申请时，须附雨水利用设施的相关图纸。（5）居住小区雨利用设施应与建设工程主体同时设计、同时施工、同时投入使用。（6）运用经济杠杆鼓励企业、个人使用雨水回用水。（五）雨水利用的建议按照这样的思路，应确立“雨水是资源、综合利用在前、排放在后”的指导思想，大力开展以社区为单位的雨水综合利用，减少雨水排放径流。结合自身的实际情况，可通过一下途径实现对雨水的综合利用：1、在学校、小区、大型公共场所等单位里面和道路两侧，兴建滞洪和储蓄雨水的蓄洪池。减少地面积水总量，并将积蓄的雨水用作喷洒路面、灌溉绿地、消防、水景景观用水等城市杂用水，也可回灌地下水,努力实现社区雨水零排放，或者少排放。这些设施大多建在地下，以充分利用地下空间。而建在地上的也尽可能满足多种用途，入在调洪池内修建运动场或停车场，雨季用来蓄洪，平时用作运动场、停车场。2、改变绿化带的模式，使其具备收水功能。推广下凹式绿地，提高绿地草坪的雨水入渗能力。3、建设屋面雨水集蓄与回用系统。从屋顶收集后的雨水经沉淀池和过滤等简易处理后主要用于公共场所、企业和家庭的非饮用水。4、修建各种雨水入渗设施，包括渗井、渗沟、渗池等，这些设施占地面积小，可因地制宜的修建在楼前屋后。在新建、改建、扩建的道路中、铺设雨水管可采用下渗管道，道路雨水通过下水道排入沿途蓄水池或通过渗透补充地下水；人行道采用透水砖铺设，一可下渗补充地下水，二则可以减少泄洪径流、减轻管道压力。在修建广场、集中硬化路面的地方尽可能采用透水砖，以减少地面雨水的径流量。应在详细规划阶段对透水砖的使用率提出相关指标要求。5、制定了一系列有关雨水利用的法律法规。新建的工业、商业和居民小区，均要设计雨水利用设施，若无雨水利用措施，政府将征收雨水排放设施费和雨水排放费。在这方面，国外的立法屡见不鲜，如美国的科罗拉多州、佛罗里达州和宾夕法尼亚州分别制定了雨水利用条例，我国其他城市已有相关做法，例如我国山东的长岛县1995年出台了雨水利用的地方规定，有力地促进当地的雨水利用项目的实施与推广；北京出台了关于加强建设项目节约用水设施管理的通知，通知中要求，各类建设项目均应采取雨水利用措施。同时北京还加快建立雨洪利用标准与规范等。