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可行性研究
某某设计院
前言
I
目录
前言 1
第一章某城市概况 3
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气候概况 4
城市水资源概况 4
地质背景概况 7
第二章国内外城市雨水管理技术理论与应用现状 10
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城市雨水管理新思想的实践 12
国内城市雨水管理的现状及存在问题 15
第三章屋面雨水收集利用 18
屋面雨水利用概述 18
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、水质和收集利用方法 19
25
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第四章重污染区域初期雨水就地滞留 36
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37
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39
第五章绿地蓄渗削减地表径流 43
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44
46
前言
II
50
第六章敞开式地面排水系统 55
55
55
57
63
第七章透水性路面的应用 65
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第八章某城市城区雨水径流综合控制体系 76
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78
第九章某城市城区雨水径流综合管理策略 83
83
84
87
2
前言
城市降雨径流具有利害两重性。利在降雨是城市水资源的主要来源之一,提供城市可持续发展所必须的水体资源、生态环境资源和生物多样性的环境,保证城市功能的正常发挥;害在高强度降雨引起的洪涝造成城市财产损失和人员伤亡、大量地表径流直接排入地表水体形成面源污染。
某城市市区城市化进程的快速推进造成雨水的利害关系失去平衡,负面作用被不断放大,大量原有的疏松透气透水的地表被不透水材料覆盖,不透水面积迅速增加,阻隔了雨洪向市区地下土壤的渗透,降雨径流大量通过管道外排,无法实现自然下渗,明显改变了城区的水文循环。原有天然河流的渠道化导致更快产流和更高的洪峰。在城市这样相对小的区域里对于自然环境的这些改变,还给城市下游流域防洪带来不利影响。同时由于城市地下水得不到应有的补充,加之地下水超采,苏锡常地区形成了地下水下降漏斗。出现了地面沉降、裂缝、水质恶化等地质灾害问题。
城区地面径流系数的提高不仅增加了城市排水系统和防洪工程的投资以及雨洪灾害的风险,而且加剧了城区面源污染,对城区生态环境造成损害。
雨水径流的滞留指综合系统地运用工程的和政策、规范、经济、管理、技术、调度等非工程措施,将常规排入城市雨水管道的径流在安全、经济可行和社会公平的前提下部分储存为可利用的内陆水。雨水径流的利用就是通过工程技术措施收集、存储并利用雨水,同时通过雨水的渗透、回灌、补充地下水及地面水源,维持并改善城市水循环系统。
某城市市领导已经充分意识到以雨水滞留和利用为主要内容的雨水径流管理对于控制地表水体污染的必要性和对于防洪排涝的重要性,在新一轮的治理太湖、保护水源“6699”行动中,将雨水滞留和利用研究作为“城市生态重建恢复行动”的一项主要内容,列为政府督办项目。为了对实现上述目标提供政府指导、管理方面的支持,本项目对某城市城区径流滞留利用开展宏观层面的可行性研究。本课题的研究具有以下特点。
鉴于某城市市地处江南水乡,年降雨充沛,境内河网弥补,属水质型缺水,片面强调雨水的收集利用在经济上并不合理,不具备可持续性,因此本报告编制的原则为“渗蓄和控污为主、利用为辅”。
前言
2
某城市市城区雨水滞留和利用目标,着重在于减轻城区防洪排涝压力、缓解城市地下水水位下降趋势、控制雨水径流面源污染、改善城市生态环境,保障某城市市经济、社会和环境的可持续发展。同时,某城市市是省级节水型城市,探索雨水的科学合理利用之路,可以提高非常规水源的利用率,巩固节水型城市的建设成果。
开展项目研究的另一个任务是,支持某城市市创建国家级生态园林城市。按照建设部《关于印发创建“生态园林城市”实施意见的通知》(建城[2004]98号),要求生态园林城市的“建成区道路广场用地中透水面积的比重≥50%”。2007年5月某城市市政府办公室转发市园林局某城市市创建国家生态园林城市工作方案的通知(锡政办发[2007]81号),要求到 2008 年实现该项指标要求。通过开展雨水滞留可行性研究工作,研究透水性路面的适用条件,不断提升透水性路面的建设水平,扩大透水性路面建设比例,有助于推进国家级生态园林城市的创建工作。
本项目的直接目的是探讨雨水径流源头管理措施在某城市市的适用条件,提出应用源头控制的技术要求以及管理政策,为制定某城市市制定“关于加强新建建设工程城市雨水资源利用的暂行规定”等雨水综合管理办法提供技术支持。鉴于时间与条件,课题对城区径流的滞留、利用技术仅提出了初步的建议;由于作为项目研究基础的一些数据暂时没有条件完成实地调查,借用了临近城市上海或苏州的数据。这些不足之处还需要在今后的实际工作中补充完善。
除了参加研究单位同济大学、某城市市建设局、某城市市市政公用事业局之外,本项目的研究工作还得到了某城市市国土资源局、某城市市节水办等相关部门的大力协助,在此表示谢忱。
前言
第一章无锡概况
某城市概况
某城市市位于北纬31°7′至32°2′,东经119°33′至120°38′,长江三角洲江湖间走廊部分,江苏省东南部。东邻苏州,距上海128公里;南濒太湖,与浙江省交界;西接常州,距南京183公里;北临长江,与泰州市所辖的靖江市隔江相望,沪宁铁路横亘东西,京杭运河纵贯南北,水陆空交通便捷,是江苏省重要的交通枢纽(图2-1)。全市(包括市区和江阴、宜兴),其中山区和丘陵面积为782平方公里,%,水面面积为1502平方公里,%;,。,。某城市市下辖江阴、宜兴两个市(县)和崇安区、北塘区、南长区、锡山区、惠山区、滨湖区和新区七个区,市区南濒浩渺太湖,西抱锡、惠二山,中有千年古运河,古老而充满现代气息,繁华而又宁静。
图1-1某城市市地理位置图
某城市境内除宜兴南部属丘陵山区外,地势平坦,间有低山矮丘,河流湖泊纵横交织,气候温暖湿润,土地肥沃,物产丰饶,山明水秀,风景佳绝,水美土肥,物产丰富,是全国著名的鱼米之乡。某城市四季花果飘香,盛产水蜜桃、柑桔、巨峰葡萄、梨、杨梅等水果,还是江苏省重要茶叶产区。太湖水域辽阔,水产资源丰富,湖内
4
第一章无锡概况
“太湖银鱼、太湖白虾、梅齐鱼(凤尾鱼)”被称为太湖三宝。
某城市市经济发达,风景秀丽,是中国十五个经济中心城市和十个重点旅游城市之一,又是首批中国优秀旅游城市。凭借改革开放的活力,某城市人民创造了历史上从来未有过的辉煌,跨入了全国综合实力50强和投资硬环境40优的行列。所辖原锡山市(现为锡山区、惠山区)多年评为全国百强县之首,号称“华夏第一县”。
某城市市属北亚热带湿润区,受季风环流影响,形成的气候特点是:四季分明,气候温和,雨水充沛,日照充足,无霜期长。℃左右;7月平均气温在28℃左右。全年无霜期220天左右。某城市市区年平均降水量在1048毫米。雨季较长,主要集中在夏季。全年降水量大于蒸发量,属湿润地区。。常见的气象灾害有台风、暴风、连阴雨、干旱、寒潮、冰雹和大风等。由于受太湖水体和宜南丘陵山区复杂地形等的影响,局部地区小气候条件多种多样,具有南北农业皆宜的特点,作物种类繁多。
但是由于某城市市只有年均降雨量的统计值,而缺乏降雨特性参数的统计资料,给研究中雨水滞留调蓄容量的计算带来困难,本研究中将利用与某城市相近的上海资料来进行说明和计算。
某城市市地处长江三角洲低洼平原,太湖流域中部,南濒太湖,北枕长江,区域内水网密布,河道纵横,为典型的平原水网地区,分属长江下游干流、太湖湖区及南溪三大水系。全市水域面积为1502平方公里,%,以江南水乡闻名于世,水资源量相对比较丰富,年可供水资源总量(计入境水量),人均水资源占有量2096立方米。但总水资源量的60%以上都是外来水,,本地水资源并不丰富,,长江、太湖是某城市市水资源量的主要补给源。
4
第一章无锡概况
全市现有大小河道6288条,总长7998公里,其中市区河道2952条、,主城区河道152条,。河道作为城市的基础设施之一,其调蓄雨洪功能是确保城市防洪排涝安全的必要条件。同时,河流水系在供水灌溉、构成城市景观、传承古代文化、保护生态环境、改善城市小气候等方面都起着重要的作用。某城市城区水网密布,但河道的水环境质量较差,水体长年黑臭,给周边居民工作、生活带来严重影响,也与某城市特大城市建设不相符。
太湖水环境的主要问题仍为湖泊富营养化和局部区域的有机污染。太湖某城市水域的五里湖、梅梁湖、太湖沿岸等水域几乎都是重污染级,重要污染物为总磷和总氮。经过多年综合整治,各湖区的富营养化虽然有不同程度的减缓趋势,但是太湖水中氮和磷浓度依旧偏高,以致很难达到控制标准以下,所以依然存在蓝藻暴发的隐患。
全市河道众多,地表水资源较丰富,外来水源补给充足。但由于污染,且运河比降很小,约1厘米/公里左右,导致水流流向多变和河流速很慢,水体自净能力较差,导致内河水体功能下降甚至丧失。城市河道水质普遍劣于Ⅴ类,影响城市河道水质的主要污染物指标是氨氮、五日生化需氧量。
2004年,某城市市环境监测中心站在全市45条主要河道以及太湖、西氿、滆湖、横山水库等主要水域布设了64个地表水水质监测断面(点)。全年对这些监测断面(点)的监测资料表明:某城市地区总体水环境状况与上年相近,水质污染依然严重。除宜兴横山水库、长江江阴段处于Ⅱ~Ⅲ类水外,其余水体均劣于Ⅲ类水。%的监测断面(点)符合Ⅱ类水标准,%的监测断面(点)为Ⅲ类水,%的监测断面(点)为Ⅳ类水,%的监测断面(点)为Ⅴ类水,%的监测断面(点)劣于Ⅴ类水(图2-2)。主要超标项目(超标指超过《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅲ类水标准)为溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(CODMn)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)、挥发酚(Fn)等。
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第一章无锡概况
图2-22004年某城市各主要水质检测点水质情况
从上述水质现状分析可以看出,某城市市的河流湖泊污染已经非常严重,水质的劣化大大降低了水资源的可利用率,形成水质型缺水,并对城市供水水质的安全构成威胁。
近几年来,全市污水和污染物排放呈逐年减少趋势,地面水环境质量有所改善。但受上游来水水质较差的影响,而且工业增长的速度很快,污水和污染物的排放很难大幅度降低。
根据国外对面源污染进行的大量研究表明,在点源污染得到基本治理以后,城市暴雨径流成为水体污染的主要来源。
某城市市以往在新城区建设中往往没有将面源污染控制纳入城市污染控制体系中。因为面源污染控制工程很多处于地下,新城区一旦建成,治理十分困难。传统的降雨快排快泄理念已不能满足水环境保护要求,在雨水排水系统设计理念和工程技术上需要不断创新,不仅在“汇-流-泄”全过程中需要污染控制技术,受水资源日益短缺的影响,还需要雨水的滞留和综合利用方法,在提高工程设施运行效率的同时需要通过自然生态的和人工设施生态化手段,综合解决和利用城市排放物和暴雨径流问题,在城市建设中融合面源污染控制的思想,协调城市改造与面源污染控制的关系,是解决某城市市水环境问题所遇到的新挑战。
某城市市域原是地下水资源丰富的地区之一,全市地下水水质好,适宜饮用、取水距离近、水温夏凉冬暖,这些特点使地下水开发利用成为全市水资源开发利用的不可缺少的一个部分。上世纪80年代,由于河水受到越来越严重污染,使河水失去了较大部分工业用水的功能,而地面自来水又供应不到广大农村,此时又正值乡镇企业蓬勃发展之时,不得不大量开采地下水以解燃眉之急,深层地下水成为锡澄片乡镇工业和居民生活主要供水水源。全市在上世纪80年代末到90年代进入深层地下水开采高峰期。
7
第一章无锡概况
地下水的利用分别经历了少量开采、适量开采、大量开采、集中过量开采、计划开采和禁采六个阶段。从2005年起锡澄片基本为禁采阶段。2005年底开采用深井仅剩18眼,2006年年开采量估计仅为120万立方米。由于大量开采深层地下水,超过地下水允许开采量,致使地下水水位急剧下降。在禁采之前,地下水水位年下降速率达到2~3米,水位埋深由原始水位2米左右一直下降到60~85米,降落漏斗不断扩展,整个地下水漏斗区面积达500多平方公里。其中地下水降落漏斗中心洛社、石塘湾一带承压水头埋深达85米。某城市西北部的洛社、石塘湾、玉祁、前洲、杨市等乡镇,水位埋深普遍大于80米,处于疏干开采状态,其面积逾100平方公里。
地下水水资源包括浅层淡水、深层承压水和微咸水。某城市市第四纪地质属滨湖沼相沉积夹有长江古河道冲击沉积。第四纪沉积厚度从东到西一般约130-200米,除潜水含水层外,主要有第1、第2承压含水层。第2承压层,含水层厚度20-50米,顶板埋深在110-120米左右,单井出水量一般1000~2000m3/d,水质较好。
某城市市内地貌类型主要为冲湖积和湖沼积平原,地势低平为其基本特点。
平原地区第四纪地层厚度一般达100—300米,为一套多层状结构组成的松散沉积物。其间夹有不同时期形成的湖沼相、海相软土层和古河道相松散砂层,在剖面上岩相变化大。松散砂层赋存丰富的孔隙地下水,水质优良。在强烈开采地下水作用下,这些松软土层极易产生压密固结而产生地面沉降。
某城市地区虽然第四系沉积分布连续性较好,但其发育特征受构造、基底起伏条件控制,厚度变化较大。
由于某城市市缺乏对本项目的研究影响很大的土壤渗透系数统计统计资料,因此本项目在某城市市有关部门的帮助下进行了一些典型点的调查,调查结果见表1-1。
需要说明的是,表1-1中的渗透系数虽然都很小,但均不包括表土,实际情况是某城市市区经过漫长的人类活动,特别是出于防汛排涝的需要而不断垫高地面,其表层土已基本置换为杂填土,从查到的资料来看,不同地区厚度在1~3米不等。
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