关于“绿地雨水利用研究内容”汇集

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1、 1 北京市园林科研所科研课题成果中 关于“绿地雨水利用研究内容”的汇集 1、园林绿地雨水利用现状 水是城市绿地的命脉，城市绿地的用水状况决定着城市自然景观的优劣。在 水资源紧缺的情况，由于天然雨水具有污染物少等优点，开拓水源方面正日益成 为重要主题。对于大型公用建筑、居住区、建筑群等屋面及地面雨水，经收集和 一定处理后，除用于土地入渗补充地下水，还可用于景观环境、绿化等。因此， 通过因地制宜的规划设计结合雨水收集、利用设备的实施，减少用于以上用途的 自来水用量，可以节约水资源，大大缓解我国的缺水问题。 城市雨水的收集利用在国外的发达城市已有几十年的历史。 有很多的经验值 得我们借鉴和学习。据

2、了解，每年北京降水量 80以上集中在夏季汛期，对这 些雨水资源利用，不仅可缓解北京水资源短缺状况，也是减轻城市排水和河道行 洪压力、回补地下水等重要措施。 1.1园林绿地节水现状 1.1.1 绿地截流雨水 城市绿地、园林和花坛等是现代化城市基础设施的重要组成部分，是改善和 美化城市环境的重要措施。在城市绿化时建立下凹式绿地，使地面高于绿地，在 绿地内设计雨水滞留设施，雨水口不设在路边而设在绿地上（李雪转和吴争兵， 2004）。即在建造绿地时，调查好绿地周边高程、绿地高程和集蓄水池高程的关 系，使周边高程高于绿地高程，雨水口设在绿地上，集蓄水池高程略高于绿地高 程而低于周边高程（杨建锋，2001

3、）。通过城市规划区内公共绿地、单位附属绿 地、居住区绿地、防护绿地、生产绿地、风景林地、道路绿地等城市绿化的规划、 建设，使城市绿地、草坪多消纳雨水，节约水资源的同时减少洪峰流量。尤其是 居住小区，利用绿地消纳屋顶、小区内不透水铺装的径流。经测定有草地的土壤 稳定入渗率比相同土壤条件的裸地大15%20%。另一方面在茂盛的草地山，一 般在地表有2cm 深水层里，水不易流失。即使在日降雨量达100mm，其间小时 2 暴雨量达30mm 时， 也很少见到平面草地有地表径流流出， 足见草地的滞流入渗 作用很强（侯玉玲等，2004）。 1.1.2修建人工积蓄系统 利用城市建筑屋顶、庭院等不透水面收集雨水，

4、修建雨水蓄水设施，汇集贮 存城市雨水作为城市非饮用水的直接水源，用于冲厕、洗车、消防、浇绿地。建 筑物、道路等不透水铺装面，暴雨的径流系数可达0.9，雨后产生径流，只要修 建一些简单的雨水收集和储存工程，然后用于绿地灌溉、维持城市水体景观等。 北京某中学为了有效利用雨水，将塑胶操场及其周边建筑屋面雨水进行收集，经 过调蓄、人工土壤渗滤等净化后用于绿化、操场冲洗等用途，冲洗操场后的水还 可循环利用（车伍和李俊奇等，2006）。 1.2 北京园林绿地雨水利用现状 北京城八区园林中采取的雨水利用方式主要包括：利用雨水收集系统、渗水 井等收集雨水，用于绿地灌溉、景观用水，或建立下凹绿地，采用透水材料铺

5、装 等直接增加入渗量。 透水铺装可以有效地将降水回灌地下，补充地下水。虽然很多的铺装上面 的透水砖的透水性能很好，但地下的垫层的渗透性差，不能保证雨水快速下渗。 水碓子小区为保证雨水快速下渗，采取透水砖下面铺设 20cm 级配砂石和 50cm 的粗沙垫层， 这样不仅能保证一定的承载能力， 最大限度的保证了雨水顺利下渗， 小区内铺设的 25384m2园路， 使小区中的雨水不进入市政管线， 减轻了市政排洪 压力；万寿公园在全园 6000m2的道路、广场铺装改造中全部采用透气渗水砖。 3 图 4 万寿公园中的雨水收集系统 朝阳区水碓子小区将楼顶雨水直接由雨落管连接到小区的绿地的渗水井中， 降到屋顶的

6、雨水全部进入绿地浇灌植物或入渗。为保证绿地植物的安全，在绿地 周围做排水口， 在绿地土壤水分饱和的情况下， 多余的雨水由排水口排出 （图 4） 。 图 5 水碓子小区屋顶的雨落管与绿地中的渗水井相连 绿地中采用较多的雨水收集系统如图 5 所示。 路面和小广场中的雨水经过收 集口进入雨水收集系统的管线中。雨水经过格栅、沉淀、过滤等过程后进入清水 池中，收集的雨水用于绿地喷灌。水碓子小区、月坛公园、地坛公园、万寿公园 等均建有类似的雨水收集系统，保证进入园中的雨水全部被利用，不产生径流， 节省了大量的水资源。 4 图6 艺园公园节水型绿地喷灌系统示意图 2.雨水利用雨水利用研究研究 随着人们物质文

7、化生活水平的提高，人们对身边的景观环境要求也越来越 高，市政府对园林绿化尤为重视，提出加大绿化面积，改善环境，但绿化用水过 高早已成为不争的事实。而雨水利用是可以产生多种效益的简便方法，对城市防 洪减灾，增加土壤含水量和地下水资源量，净化水环境，减少绿地的灌溉用水量 等具有十分重要的意义。 2.1 雨水利用方式 目前，雨水利用可概况为雨水集蓄利用和雨水渗透。雨水集蓄利用需要一些 配套设施，但雨水渗透几乎不需要任何设施就可以有效的利用雨水。雨水渗透中 常用的方法很多，如下凹绿地、渗透井、渗透地面、渗透管沟、渗透池和一些综 合渗透设施等。 2.1.1 下凹式绿地 收集到收集到 的雨水的雨水 厌氧沉

8、淀池厌氧沉淀池 湖水湖水 净化 绿地喷灌系统绿地喷灌系统 实施集雨工程，利用天然降水，湖 水相结合的方式，以雨水和湖水为 水源的节水灌溉系统。 系统设有全自动控制器及雨量传感 器。按照不同植物对水的需求，选 用不同的降水器，编排相应的降水 时间，并自行调节。 5 很多绿地为了保护植物受到涝害， 将地表径流雨水通过铺装或道路周边的污 水井排放，这无疑是对水资源的一种浪费。下凹式绿地的投建是对这种浪费一种 很有效的节约，其主要功能是在雨季收集部分地表径流，增加绿地中的土壤含水 量，减少灌溉，节约水资源。施工简便，在平地坡地均可。在有湖泊的园林绿地 中可结合排水收集。在规划设计过程中，控制好路面高程

9、、绿地高程和雨水口高 程， 就可以形成下凹式绿地， 即路面高程高于绿地高程， 雨水口高程设在绿地内， 雨水口高程高于绿地高程而低于路面高程。 这样使道路铺装上的雨水径流流入绿 地，绿地在满水后再流入雨水口。在很多绿地改造中，设计为路面的高程高于绿 地，路面的径流流入绿地中，充分利用雨水。 下凹绿地仅为雨水利用的方法之一，它能促进雨水、地表水、土壤水及地下 水之间的转化，维持城市水循环系统的平衡。雨水利用应与雨水管系建设、城市 平面和高程规划有机地结合。 2.1.1.1下凹绿地深度与集汇水面积比计算方法： 北京市处于永定河的冲击扇，土壤较粗，透水性能好下凹式绿地拦蓄能力。 根据周纪明和叶水根测定

10、的结果，土壤稳渗率为 0.5-2.3 mm/min，而其他一些学 者测定的稳渗率为 0.35 mm/min 以上，稳渗率与土壤的性质等多种因素有关。我 们这里采取了保守数值，均是按照土壤稳渗率 0.3mm/min（1.8cm/h）进行的计 算。 表 1 绿地收集的雨水下渗所需要时间（h） 绿地下凹深度（cm） 所需要时间（h） 5 2.78 10 5.56 20 11.12 40 22.22 50 27.8 注：计算方法：5/1.82.78h 表 2 按照每次降雨量计算，绿地下凹深度（单位：cm） 每次降雨量（mm） 汇水区面积与绿地面积比 1 2 3 6 200 40 60 80 100 2

11、0 30 40 50 10 15 20 注： 汇水区面积与绿地面积为 1:1， 降雨为 50mm 时， 绿地收集的雨水为 100mm， 绿地下凹的深度为 10cm。汇水区面积与绿地面积为 2:1，降雨为 50mm 时，汇水 区加上绿地共 3 倍的降雨量，即收集的雨水为 150mm，绿地下凹深度为 15cm。 表 3 最大降雨强度绿地所需下凹深度（单位：cm） 最大降雨强度 汇水区面积与绿地面积比 1 2 3 4 5 6 40 mm/h 8 12 16 20 24 28 50 mm/h 10 15 20 25 30 35 计算方法同前，这只是按照 1h 计算的结果。 由表 1 计算可以看出， 当

12、下凹绿地深度 10-20cm 时， 雨水下渗所需的时间 （约 5-12h） ，一般不会对常见的园林植物造成水涝伤害。根据表 1 的结果，结合表 2 与表 3 的数据，依据相同的下凹绿地面积收集尽可能大面积的汇水区雨水的原 则，集水面积与汇水区面积之比适宜选择范围为 1：31：2。 2.1.2 渗水井 在绿地中分散布置小型集水池、 渗井或渗坑， 实际上它是一种地下集水装置， 利用碎石空隙、 穿孔管、 渗透渠等， 贮存雨水并将雨水渗透到地下。 这样投资少、 容易建、使用起来方便。 2.1.2.1绿地中渗水井分布数量计算 北京地区每年一遇的最大降雨强度 40mm/h，绿地径流参考草坪径流值，取 0.

13、13。以直径 0.60 米，深 0.80 米的渗水井为例。 100m2绿地应建渗水井数量计算如下： 2.1.2.1.1 100m2绿地在最大降雨强度下产流量为（降雨强度径流值绿地面 积） ：0.520m3。 2.1.2.1.2 每个渗水井蓄流量为（渗水井体积通过井底下渗水量通过井壁侧渗 水量） ： 7 渗水井体积为 0.226m3； 稳渗率取 0.018m/h， 通过井底下渗水量为 （井底面积 稳渗率） ： 0.005 m3； 通过底部 50cm 井壁侧渗水量为（侧渗井壁面积 稳渗率） ：0.017 m3； 每个渗水井每小时蓄流量为上述三项之和：0.248 m3。 2.1.2.1.3 100m

14、2 绿地应建渗水井数量为（产流量 每个渗水井的蓄流量） ：2.095 个。 本计算是在未考虑绿地中有其他蓄水措施的前提下，采用了保守计算，建议实践 中每百平米绿地建造上述规模的渗水井 1-2 个。 2.1.2.1.4 说明： 1、以上计算中土壤水下渗率采用了稳渗率，没有考虑初期快速下渗的过程，属 于保守计算。 2、土壤水侧渗率在水分侧渗初期与下渗率基本一致，但后期逐渐低于下渗率， 在此一并采用了土壤下渗的稳渗率。 鉴于渗水井周围绿地表层土壤会积蓄下渗水 分，本计算中井壁的侧渗面积仅取井体下部 50cm 高的井壁面积。 2.1.3 渗透地面 渗透地面包括天然渗透地面和人工渗透地面， 在城区中常见

15、的绿地就是天然 渗透地面。绿地是一种天然的渗透设施，其透水性好，城市有大量的绿地可以利 用，节省投资，可以减少绿化用水，对雨水中的一些污染物具有较强的截纳和净 化利用作用。但立地土壤性质限制渗透量，雨水中含有的杂质和悬浮物还会影响 绿地的质量和渗透性能。 人造透水地面指城区各种人工铺设的透水性地面。国外早 70 年代就已开始 研究并利用透水透气性路面。我国在 80 年代末，已先后成功研制了多孔沥青混 凝土、多孔水泥混凝土路面和绿化混凝土等铺装。如多孔的植草砖、透水性混凝 土或沥青路面等。人造透水地面能利用表层土壤对雨水的净化能力，对预处理要 求相对低，一般可以在停车场、步行道、广场等地可以利用

16、；但其渗透能力受土 壤质地限制，目前路面改造中，将不透水的路面砖换为透水砖，在一定程度上增 加了天然降水的下渗。 8 雨水利用是城市节水型园林绿地建设中的操作性较强， 对园林绿地节水问题 的解决将起着关键性的作用。它将不仅为城市发展节约宝贵资源，而且也将创造 出很高的社会价值和经济效益。 3.雨水入渗利用 3.1透水性铺装的雨水入渗利用 3.1.1透水性铺装研究现状 透水性铺装具有较大的孔隙通透性，使得雨水能够及时渗入地下，减少地表 径流，节约水资源，对建设节水型园林有着重大的意义。另外，透水性铺装内部 及基层中的水分可以增加蒸发，增加湿度，降低温度，有效改善夏季环境。透水 砖表面相对粗糙，对消除噪声和光污染也具有良好的效果。 3.1.1.1透水性铺装对雨水入渗的影响相关研究 Watanabe在日本横滨一区域铺设透水性铺装，并进行径流控制研究，结果表 明该设施削减了15-20%的径流洪峰 （Watanabe， 1995） 。 Wolfram Schluter和Chris Jefferies对一大型停车场（0.6ha）的透水性铺装系统进行研究，结果表明，