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雨水滲透系統(tǒng)

來源:  發(fā)布時間:2018-05-22   點擊量:1167

      雨水滲透系統(tǒng) 
      雨水滲透系統(tǒng):是一種綜合考慮雨水徑流污染控制、城市防洪以及生態(tài)環(huán)境的改善等要求。建立包括屋面雨水集蓄系統(tǒng)、雨水截污與滲透系統(tǒng)、生態(tài)小區(qū)雨水利用系統(tǒng)等。將雨水用作噴灑路面、灌溉綠地、蓄水沖廁等城市雜用水的技術手段。
      基于水量的規(guī)模計算
      根據水量平衡的原理,雨水滲透設施的有效存儲容積為設施服務匯水面所產生的降雨徑流量、雨水棄流量以及通過設施底部或側壁滲入下層土壤的滲透雨水量之間的差值。要使得滲透量達到最大值,一般采用以下幾種常用的計算方法:美國Urbonas Ben提出的圖解法、德國Geiger提出的經驗公式法(以滲透溝為例)和汪慧貞等提出的最大值法。
      Geiger經驗公式法的具體計算是一個試算過程,以滲透溝為例,先設定b和h值,根據不同降雨歷時:求得一系列L值,從中選取最大值,從而最終確定滲透設施的規(guī)模。而最大值法是在Urbonas Ben圖解法基礎上提出的計算方法,先確定滲透設施的長、寬、高,計算出所對應的,并令,解方程得設計存儲空間為最大時所對應的降雨歷時t,將t代入即可得  的值。將與進行比較,若兩者相差較大則需調整長、寬、高重新試算,直至與相等或前者略大即可。
      Urbonas Ben圖解法和Geiger經驗公式法計算原理一致,都是先確定滲透設施的尺寸,再進行試算。只是它們在參數選擇上有所不同,即土壤滲透系數K,分別采用(0.3~0.5)K實和0.5K實;有效滲透面積分別采用(1/2側面積)和(底面積+1/4側面積);設計進水量分別為  和qtA。汪慧貞等的研究表明,Urbonas Ben圖解法的參數更適宜于北京地區(qū)使用,同時在此基礎上提出了最大值法,它采用數學法快捷、準確地解得最大值,計算過程更為簡練。上述三種方法均基于水量平衡,用于保證水質基礎上的水量調節(jié)。其中圖解法以其通用性及較準確性最為常見,《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術規(guī)范》中滲透設施的設計即采用了這種算法.
      優(yōu)化組合應用
      雨水滲透系統(tǒng)的設計與應用過程中,有時僅采取單一的滲透設施很難達到既能回灌地下、緩解洪澇,又能有效凈化雨水水質的效果,需要多種雨水滲透設施或技術進行優(yōu)化組合,常用的有以下幾種:
      (1)下凹式綠地一滲透渠:
      該工藝是德國典型的雨水滲透技術MR系統(tǒng)(Mulden Rigolen system),如處理效果好,可延緩匯流時間,便于雨水就地處理,且布置靈活,得到廣泛應用,主要應用于城市公共建筑及道路附近,該工藝后可接滲透管繼續(xù)對雨水進行下滲。
      (2)初期棄流一滲透井一管道一滲透渠:
      具有占地少、滲透量大的特點,在用地較緊張時可采用此工藝。但由于滲透井對雨水水質的要求相對較高,因此對初期棄流措施的污染物去除效果要求較高。
      (3)高位花壇一低勢綠地一植被淺溝(滲透溝):
      該工藝通常首先通過高位花壇完成屋面雨水的滲透凈化,然后與路面雨水一起通過低于路面的綠地、植被淺溝、無砂混凝土滲透溝等滲透沒施,最終將凈化后的雨水滲入地下。該工藝完全采用生態(tài)處理方法對雨水水質進行控制,采用植物及土壤截留雨水中的污染物,處理效果好,同時也可對水量進行控制。
      (4)初期棄流一雨水池一滲透渠(滲透池):
      在雨水水質較好時(如某些屋面雨水),可采用該工藝將雨水收集技術與滲透技術進行結合。初期棄流去除初期污染物的雨水進人雨水池收集,部分溢流雨水進入滲透設施進行滲透。 [1] 
      存在的主要問題 南于徑流雨水中含有各種污染物質,如未經必要的預處理或預處理不夠,滲透設施在運行過程中會造成堵塞,堵塞問題嚴重時甚至可導致雨水滲透設施的失效。
      經研究證實,在雨水滲透系統(tǒng)中,堵塞主要來源于懸浮物、污染物、微生物等系統(tǒng)中的沉積物。Siriwardene的一維垂直流試驗將滲透介質分為上下兩層(0.9 m的礫石層和0.7m的土壤層),通過對雨水滲透設施滲透層的模擬,發(fā)現固體顆粒在土壤層與礫石層交界處易發(fā)生堵塞,此處大多數顆粒粒徑均小于  ,且以小于的顆粒為主。鄭興等的試驗研究結果表明,當滲透設施上層種植有植物時,由于種植層孔隙率小于下層濾床,顆粒污染物可更多地被截留在土壤孔隙內,堵塞首先發(fā)生在種植層,因此種植土的選擇是防止?jié)B透設施堵塞的關鍵。可見,不同的雨水滲透系統(tǒng)其發(fā)生堵塞的部位不同,需進行系統(tǒng)的理論分析與試驗研究,有針對性地對堵塞層采取相應的防堵措施,保障滲透系統(tǒng)的有效性。
      不僅堵塞層的結構要進行防堵設計,而且雨水滲透設施本身也應當進行周期性的清理與維護。例如,為了保持設施的水力有效性,多孔鋪裝中截留的固體通常采用表層清洗技術(如真空水射器)進行清理;低勢綠地的設計中則可通過加強濾料層的通風作用來緩解其堵塞,促進滲濾性能的良性恢復。
      對地下水的影響
      雨水滲透技術是一種低成本的污染控制方法,但對地下水存在潛在威脅。近年來的研究發(fā)現,徑流雨水中含有不同種類的重金屬,可隨下滲雨水的移動而發(fā)生遷移,最后進入地下水,從而威脅人類的健康與其他生物的繁衍生息,如來自城市工業(yè)區(qū)的徑流雨水中含有大量的氰、砷、汞、鉻等有害物質,是地下水污染的主要來源之一,由于其在地下水中難以有效去除而對地下水產生長期影響。美國在制定系列條款對滲透設施的設計標準進行檢驗時,也特別強調對部分溶解性重金屬(如Cu和Zn)的檢驗。徑流雨水中的無機物也會對地下水產生一定的影響,當滲透雨水中含有大量融雪劑時,導致土壤鹽化,對地下水產生一定的污染,因此受到廣泛關注。另外,雨水中含有的各種難降解有機污染物質如進入地下水環(huán)境,也會由于其難降解性及持久性而產生不可逆的環(huán)境影響。
      因此,在雨水滲透技術中,需設定相應的回灌指標對人滲雨水水質進行限制,如MS4(Mu-nicipal separate storm sewer system)項目禁止污染嚴重的道路(此處規(guī)定大于25 000輛/d的交通量時為污染嚴重)徑流雨水下滲。此外,也可在滲透設施前增加預處理措施,或在滲透設施中填充凈化雨水的濾料對水質進行凈化處理后再進行下滲。如可在雨水集中收集口設置截污掛籃、初期棄流裝置等進行截污;還可在滲透設施中填充濾料,如活性炭、石英砂、無煙煤等凈化水質。 
      滲透設施的要求
      透水地面面層的滲透系數均應大于1*0.0001m/s。
      根據不 的材料孔隙率不宜小于百分之二十,找平層厚度宜為20-500mm,透水墊層厚度不宜小于150mm,孔隙率不應小于百分之三十。
      雨水滲透系統(tǒng)的組成
      雨水滲透系統(tǒng)是根據受雨面的不同,結合相關的設備來完成的一組系統(tǒng),相關設備包括:滲透雨水口、滲透雨水井、滲透雨水管、滲透雨水結構來完成雨水滲透。

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