房建住宅雨水收集系統(tǒng)
小區(qū)雨水可分為：路面雨水、屋面雨水、綠地以及透水性鋪地等其他雨水。住宅小區(qū)的雨水資源化利用技術(shù)的模式是將雨水收集、雨水分散處理、雨水集中處理、雨水滲透等技術(shù)有機(jī)結(jié)合進(jìn)行集成優(yōu)化。工藝確定時(shí)可以結(jié)合該地區(qū)不同的氣象條件、不同建筑和地形、不同的雨水利用目的等諸多因素進(jìn)行各種收集工藝段的選擇與組合。下面簡單給大家介紹下住宅小區(qū)雨水收集與分散處理系統(tǒng)。
1、路面雨水路面雨水收集與分散處理可根據(jù)兩種方案選擇。路面雨水污染物種類及濃度均比較高，對于一些水資源相對較富余的綠色建筑小區(qū)，可以選擇將路面雨水直接棄流，雨水經(jīng)過路面雨水口匯流后從市政雨水管道排出小區(qū)。對于缺水城市的綠色建筑小區(qū)，可以利用下凹式綠地對路面雨水進(jìn)行收集處理。降雨后的路面雨水徑流流入下凹式綠地，經(jīng)綠地蓄滲截流后多余的雨水需再通過上凸式雨水篦后由雨水管集中收集。采用下凹式綠地收集處理方案相對直接棄流的工藝，具有增加雨水下滲量、去除雨水污染物、收集雨水利用等優(yōu)點(diǎn)。
2、屋面雨水屋面雨水收集與分散處理工藝也有兩種方案選擇：綠色屋面與雨水淺草溝。綠色屋面主要是利用土壤及植物根系的吸附和過濾作用，有效降低屋面徑流系數(shù)從而達(dá)到減少雨水流失量目的;減輕大氣污染以及削減雨水污染負(fù)荷;有效改善建筑屋頂?shù)男阅芗皽囟?。淺草溝一般設(shè)置在植被草坪的綠地旁，淺草溝內(nèi)填有較大粒徑的礫石和卵石，并種植一些長草且形成草皮，通過利用這種近似自然植被的生態(tài)條件增強(qiáng)對雨水(尤其是初期雨水)懸浮物的截濾。
3、綠地及透水性鋪地等其他雨水綠地及透水性鋪地的初期雨水基本被下滲或截流。后期雨水再經(jīng)過淺草溝過濾處理后，水質(zhì)較好，可直接收集，再經(jīng)過集中進(jìn)行過濾凈化處理后利用。
干旱地區(qū)雨水收集回收利用案例
干旱是一個(gè)長期存在的世界性難題，而雨水資源的利用是解決或緩解干旱的重要途徑。
美國西南部干旱地區(qū)的城市在近年降雨偏少水資源緊缺的威脅下，開始關(guān)注雨水收集回收利用技術(shù)，并通過相關(guān)研究實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出一系列以節(jié)約用水保護(hù)水資源為目的，適用于不同尺度、不同類型建設(shè)，具有干旱地區(qū)特點(diǎn)并行之有效的雨水收集利用技術(shù)。通過法令法規(guī)與優(yōu)惠政策并重的方式推進(jìn)措施的有效實(shí)施，其經(jīng)驗(yàn)值得中國西部干旱地區(qū)城市在可持續(xù)發(fā)展過程中學(xué)習(xí)借鑒。
一.引言
最新評估顯示，加州80%的地區(qū)目前處于極度干旱中。當(dāng)?shù)鼐用袢缃裾?jīng)歷的環(huán)境條件實(shí)際上2011年就萌芽了。但目前仍沒有緩解跡象。水資源緊缺的情況越來越嚴(yán)重，眾多水業(yè)專家意識(shí)到雨水與暴雨的價(jià)值，并且開始采用和實(shí)施用于集水與貯留的漸進(jìn)式策略。這些策略的核心就是綠色基礎(chǔ)設(shè)施(Green Infrastructure)[和低影響開發(fā)(Low Impact Development)的技術(shù)方法。
二.概念
從廣義上講，綠色基礎(chǔ)設(shè)施(GI)和低影響開發(fā)(LID)非常相似，都可以用來描述這樣一種技術(shù)方法，即使用自然生態(tài)系統(tǒng)來提供環(huán)境服務(wù)，如收納，清潔和入滲雨水、建立野生動(dòng)植物棲息地、為街道和建筑物遮蔭或降溫以及促進(jìn)交通寧靜化。大多數(shù)情況下，GI是指一種雨水控制措施或做法，這種措施可以減緩、收納、處理、滲透和貯存雨水徑流，其類型包括建筑工程措施(如屋頂雨水收集和處理)和非建筑工程措施(如開放空間的雨水貯留)方法。GI的理念可以通過采用不同的技術(shù)方法，用于單體建筑(如綠色屋頂、雨水收集桶、貯水器)、社區(qū)(如生態(tài)濕地，生態(tài)調(diào)節(jié)池，透水路面，開槽路緣石)以及區(qū)域(如下沉式景觀中央隔離帶，土地開發(fā)激勵(lì)計(jì)劃)等不同的尺度。
LID通常是指運(yùn)用GI的方法和原理的新建住宅開發(fā)模式，包括：在開發(fā)過程中盡量減少對土地的大規(guī)模改造;在開發(fā)中吸收并保留原有的自然特征;通過運(yùn)用GI和其他技術(shù)在源頭對暴雨進(jìn)行控制與處理;減少和隔斷不透水地面以及構(gòu)建水文學(xué)模型。
三.亞利桑那州的圖森市
1、城市背景
在美國西南部的干旱地區(qū)，一場持續(xù)8年的干旱令包括美國最大的水庫——Mead湖在內(nèi)的科羅拉多河上的水庫群嚴(yán)重干枯。在2000年1月時(shí)，Mead湖的蓄水量曾達(dá)到了峰值接近庫容量的96%，但是到2006年庫容就急劇下降到51%，以至于美國參議院能源與自然資源委員會(huì)警告說該湖可能在10年內(nèi)徹底干涸。除了科羅拉多河，干旱導(dǎo)致美國西南部大量城鎮(zhèn)的水資源面臨被耗盡的境地，情況最為嚴(yán)重的是亞利桑那州。然而，經(jīng)過多年的過度抽水和低于平均值的降雨，含水層已明顯減少。水資源的嚴(yán)重缺乏不僅讓美國遭受了水成本高得嚇人的代價(jià)，也讓其遭遇了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，從而導(dǎo)致失業(yè)率上升，引發(fā)社會(huì)問題。
2、技術(shù)思路
為了應(yīng)對水資源逐漸枯竭的不利局面，圖森市開始采用自主研發(fā)的一套雨水收集指導(dǎo)手冊。這是一個(gè)針對住宅和商業(yè)開發(fā)計(jì)劃的工具，用于在城市發(fā)展規(guī)劃中引導(dǎo)實(shí)施雨水收集利用的策略。圖森市是美國第一個(gè)通過類似法令的城市。
雨水收集指導(dǎo)手冊與圖森市雨水收集利用項(xiàng)目正是基于這一法令誕生的。手冊中提出，在保護(hù)水資源方面圖森市的首要任務(wù)是減少用水需求、擴(kuò)大水資源儲(chǔ)備以及更好的利用雨水。手冊中列舉了眾多雨水利用與雨洪控制設(shè)計(jì)手段，包括微型滯水池、等高線洼槽與非等高線洼槽，干砌石排水溝，石籠，集水箱，貯水器以及透水地面等。除了對雨水收集并加以利用外，手冊中的設(shè)計(jì)還致力于在減少雨水排放量的同時(shí)，改善被排放雨水的水質(zhì)。目前，大約40%的圖森市的飲用水被分配用于滿足景觀用水需求，這對于水資源緊缺的城市來說是一種浪費(fèi)。
在暴雨管理方面多年來在西南部的基本哲學(xué)是將徑流視作一種廢棄物而非資源。平均而言，圖森市每年降雨量約11英尺。最近幾年政府部門及學(xué)者們正在努力改變這種格局。越來越多的人認(rèn)為，暴雨應(yīng)該完全被視為可以使用并有益于人類的珍惜資源。
降雨過程通常非常復(fù)雜。冬天，這個(gè)區(qū)域的降雨是平緩且較為規(guī)律的，但是夏天的降雨通常伴隨著密集的局部雷暴。不過，在暴雨期間，30分鐘內(nèi)收集到一英尺半的降雨也并不困難。就這一點(diǎn)來說，在非常稀少及不均勻的雨水補(bǔ)給條件下，尋找減緩徑流、增加徑流滯留及促進(jìn)更均勻的地下水補(bǔ)給的方法是非常重要的。
雨水收集指導(dǎo)手冊概述了評價(jià)場地條件和匹配景觀特點(diǎn)的整合式土地開發(fā)設(shè)計(jì)的過程。一個(gè)高效的設(shè)計(jì)應(yīng)該是在節(jié)約資源的同時(shí)具備豐富的功能和可持續(xù)性。有效的雨水收集系統(tǒng)減少了水資源的消耗、能源的需求和景觀維持的需水量，并且具備自適應(yīng)性，即能夠很好的適應(yīng)不同類型的發(fā)展需求，例如商業(yè)用地、公共建筑和公眾權(quán)利的訴求。圖森市的手冊被看作是一個(gè)基礎(chǔ)性的指導(dǎo)，同時(shí)特定雨水收集技術(shù)的實(shí)施需要規(guī)劃區(qū)域進(jìn)行相關(guān)修正。
3、技術(shù)指引
千篇一律的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)部分功能，但永遠(yuǎn)無法最大效率的發(fā)揮作用。每一個(gè)規(guī)劃項(xiàng)目的現(xiàn)狀條件都是唯一的，因此探尋一種適應(yīng)特定現(xiàn)狀條件的自定義系統(tǒng)是非常重要的。這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要綜合考慮等高線、排水系統(tǒng)和景觀設(shè)計(jì)。
(1)微型收集池
指導(dǎo)手冊詳細(xì)的介紹了微型收集池的使用方法和適用范圍。這是一種可以在緩坡或幾乎沒有坡度的地區(qū)有效收集少量雨水徑流的技術(shù)。同時(shí)，它可以以一組的形式來應(yīng)對較為集中的徑流，結(jié)合偏置式溢洪道共同形成更長的徑流流行路徑，以促使更多的干燥土壤得到雨水的入滲。微型收集池還可以沿山體等高線建設(shè)，以延緩自山上流下的降雨徑流，或作為洼地或開槽路緣石內(nèi)用以滯留路面雨水的小型收集池來滯蓄雨水。
(2)等高線洼槽
等高線洼槽也是一種雨水收集技術(shù)，適用于中等規(guī)模的淺灘區(qū)和雨水徑流流行速度較慢的中小型流域，例如城市開敞空間和公園。設(shè)計(jì)原理是第一個(gè)洼槽攔截并滯蓄徑流，第二個(gè)洼地則是攔截并滯留第一個(gè)洼地溢出的雨水，如果需要的話還可以將溢出的徑流，通過重力流方式轉(zhuǎn)輸至其他地方。
(3)非等高線洼槽
相比較而言，手冊中推薦非等高線洼槽應(yīng)用在與等高線有較小傾角的中型流域。其功能是使暴雨徑流受控制的沿坡度緩慢下行，最大限度的進(jìn)行入滲，補(bǔ)給地表植被需水，控制土壤侵蝕，減小徑流流速，并最終保護(hù)重要地區(qū)不受雨水徑流的威脅。該類洼槽的類型包括口袋式洼地，即安裝一個(gè)攔水地埂或緩坡護(hù)堤穿過徑流的流行面并延伸出去再彎回到流行面，在雨水流行路徑上形成多個(gè)相互毗鄰的、由高出地面的地埂圍成的小型半開放式淺池，截留并蓄滯雨水。其他類型的非等高線洼槽設(shè)計(jì)包括回旋洼槽及停車場護(hù)埂。
(4)干砌石排水溝
手冊中詳細(xì)介紹了干砌石排水溝技術(shù)，從平原到中等坡度的斜坡都可適用。其可以有效的攔截中低規(guī)模的徑流并明顯提升了雨水在填石溝渠兩端及兩側(cè)入滲的速度。干砌石排水溝適用于沿草坪步道鋪設(shè)用以攔截屋頂徑流;或者采用豎立的碎石樁形式，將地面雨水直接引導(dǎo)至樹根周圍。
(5)石籠
雨水收集指導(dǎo)手冊還介紹了石籠在小型河道的一些應(yīng)用。石籠的功能類似半滲透的隔離層或者層級控制結(jié)構(gòu)，用以減緩但不停止雨水徑流的流動(dòng)。石籠也同時(shí)防止上游的土壤侵蝕，存留豐富的碎屑并有利于雨水入滲至周圍的土壤。
(6)貯水設(shè)施
手冊中還對貯存設(shè)施給出了一些推薦。水箱可以用于收集和儲(chǔ)存屋頂徑流以便稍后使用，而土壤覆蓋物則是一種較為有效的減少土壤中水分蒸發(fā)的有效技術(shù)。事實(shí)上，相較于圖森市11英尺(約28厘米)的年降雨量，該地區(qū)靜水的年平均蒸發(fā)量大約是78英寸(約198厘米)，即光照能夠迅速蒸發(fā)土壤水分并通過毛細(xì)管提升至土地表面。針對圖森市的蒸發(fā)特點(diǎn)，手冊介紹了地表覆蓋技術(shù)。其使用的土壤覆蓋物是一層適用于任何土壤表面的覆蓋材料，具有以下特點(diǎn)：①可以保存土壤水分;②可以改善土壤的養(yǎng)分和健康度;③可以減少雜草的滋生;④可以增強(qiáng)視覺吸引力，提高景觀效果。土壤覆蓋物通常由自然的有機(jī)物質(zhì)組成，但也可以不局限于此，這種材料的使用期限可以是永久性的，也可以是臨時(shí)性的，可以用于裸露土壤也可以用在木本植物根系周邊[4]。在圖森市，土壤覆蓋物布置于雨水收集池的裸露土壤表面，此種做法可以有效降低土壤表層溫度進(jìn)而限制土壤中水分的蒸發(fā)。
四.新墨西哥州的圣塔菲市
1、城市背景
在毗鄰亞利桑那州的新墨西哥州，類似的雨水收集措施也在不同的層面進(jìn)行著研究、規(guī)劃和實(shí)施。作為新墨西哥州的首府，圣塔菲市(Santa Fe)以豐富的歷史遺存和鮮明的西班牙村莊建筑特色聞名于世。然而受困于最近幾年的持續(xù)干旱，圣塔菲市開始將促進(jìn)雨水收集并將之作為干凈、有益和可持續(xù)的天然資源，看作是城市發(fā)展中的重要任務(wù)。和其他城市類似，圣塔菲市鼓勵(lì)各種主動(dòng)或被動(dòng)的雨水收集技術(shù)，并在地形管理、雨水系統(tǒng)建設(shè)和景觀設(shè)計(jì)導(dǎo)則中制定了相關(guān)內(nèi)容。開發(fā)商實(shí)施此類策略可以就開敞空間的建設(shè)需求申請貸款。
2、政策引導(dǎo)
盡管圣塔菲市并沒有強(qiáng)制要求進(jìn)行雨水收集，但是有相當(dāng)一部分資金用于鼓勵(lì)相關(guān)的實(shí)踐。這些對雨水的收集利用將對干旱地區(qū)的圣塔菲市，在未來相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生影響。
已經(jīng)開始實(shí)施的新住宅綠色建筑條例鼓勵(lì)雨水利用，使用雨水利用和雨水灌溉技術(shù)的新建住宅在申請建設(shè)許可時(shí)將會(huì)獲得優(yōu)惠政策。此外，還寫入了新開發(fā)用地的雨水管網(wǎng)和系統(tǒng)需要建設(shè)主動(dòng)式或被動(dòng)式的雨水收集利用設(shè)施的內(nèi)容。通常情況下，雨水措施以排水為目的，但是現(xiàn)在城市通過法律形式，讓越來越多的人認(rèn)識(shí)到雨水利用技術(shù)對促進(jìn)水資源保護(hù)的重要性。
盡管還沒有在城市管理?xiàng)l例中寫入雨水利用的相關(guān)條款，但是圣塔菲市近年來正在不斷的要求和鼓勵(lì)開發(fā)商在各種可能的機(jī)會(huì)中，通過一種有益的方式積極的實(shí)施雨水收集和雨水蓄滯技術(shù)。通常情況下，這種方式是指滿足景觀需水的要求。
同時(shí)，圣塔菲市政府還提供了一些其他的節(jié)約用水激勵(lì)措施，其中就包括一個(gè)雨水收集桶的信貸計(jì)劃。購買雨水收集桶的居民將收到一次性使用的30美元信用用以支付水費(fèi)，即由政府一次性的替居民支付30美元的水費(fèi)。該市還正在推廣節(jié)水型家用設(shè)備和管道附件，以及尋找可以將屋頂徑流收集后沖洗廁所的辦法。圣塔菲市所在的圣塔菲縣也同步推出了一系列政策法規(guī)，同樣旨在引導(dǎo)雨水利用技術(shù)與城市建設(shè)無縫融合。例如，縣內(nèi)規(guī)定所有住宅開發(fā)都必須進(jìn)行屋頂雨水收集并將之用于景觀灌溉，其中要求收集面積不小于屋頂總面積的85%;受熱面積小于或等于2500平方英尺(約232平方米)的住宅必須使用雨水收集桶、貯水器或者其他的收集雨水的小型盆地;大于2500平方英尺的住宅必須安裝包括貯水器在內(nèi)的主動(dòng)式雨水收集系統(tǒng)。對于商業(yè)開發(fā)，則要求所有的屋頂雨水徑流都要被收集進(jìn)入貯水器用于景觀灌溉。此外，縣內(nèi)規(guī)定土地開發(fā)需要建設(shè)雨洪滯留池蓄滯硬化地表和屋頂溢流后的雨水徑流，并鼓勵(lì)將貯水器和蓄水池中的雨水與定時(shí)滴灌系統(tǒng)結(jié)合，真正做到高效利用雨水。
3、技術(shù)方法
圣塔菲市正在實(shí)施的被動(dòng)式雨水利用技術(shù)，包括放置于屋頂集水管下的雨水收集桶、開槽的路緣石和下沉式景觀隔離帶。主動(dòng)式技術(shù)包括附帶一組水泵的用于景觀灌溉的雨水收集系統(tǒng)。
在過去的幾年，圣塔菲市的幾個(gè)新項(xiàng)目就整合了雨水收集的方法。例如，圣塔菲市的新市民中心，這個(gè)擁有接近75000平方英尺(約7000平方米)屋頂面積的新項(xiàng)目，包括了一套收集系統(tǒng)和和一個(gè)容量達(dá)到45000加侖(約170立方米)的屋頂雨水貯水器。面積達(dá)到12.5英畝的圣塔菲Railyard公園廣場是另一個(gè)城市項(xiàng)目，其包括從屋頂收納雨水的收集系統(tǒng)、儲(chǔ)存系統(tǒng)和再利用系統(tǒng)。收集到的雨水集中儲(chǔ)存于埋在公園地下的75000加侖(284立方米)的貯水器，并通過一個(gè)容量達(dá)到35000加侖(132立方米)的水塔，對公園內(nèi)的景觀綠地進(jìn)行灌溉澆灑。還有圣塔菲市新圖書館，同樣具備了屋頂收集系統(tǒng)和一個(gè)26000加侖(約100平方米)的貯存器。圣塔菲市正在尋找一切機(jī)會(huì)用一種有益的方式治理雨水。
圣塔菲市暴雨管理處也在推廣一項(xiàng)雨水滲透項(xiàng)目，該項(xiàng)目使用了包括生物滯蓄和LID等類型的滲透技術(shù)，以及一個(gè)多孔人行道路面的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃?？梢钥闯?，這個(gè)典型的干旱地區(qū)城市正在改變原有的土地開發(fā)模式，包括生物洼地、路邊收集渠、生物滯留塘、人行道透水鋪裝和雨水花園等技術(shù)，在城市設(shè)計(jì)中不斷的得到應(yīng)用。針對暴雨徑流設(shè)計(jì)的思想正在這個(gè)城市中慢慢的發(fā)生轉(zhuǎn)變，雨水利用技術(shù)對于城市的可持續(xù)發(fā)展越來越不可忽視，促使城市管理者以更高的熱情利用一切可能的機(jī)會(huì)來推廣相關(guān)的雨水滲蓄技術(shù)。
五.結(jié)語
世界干旱區(qū)總面積約為61億公頃，占世界陸地總面積的35%，其中9億多公頃為極端干旱的沙漠地區(qū)，近52億公頃為干旱、半干旱和干燥的半濕潤地區(qū)，這些地區(qū)都曾是人類的聚居區(qū)。干旱地區(qū)，存在著很多的問題，包括生態(tài)環(huán)境較為脆弱惡劣，水資源十分匱乏，時(shí)空分布極不均衡，還有水土流失問題，因此，干旱地區(qū)的人居環(huán)境建設(shè)，首先就要想辦法解決這些問題?，F(xiàn)在，美國西南部的眾多城市像圖森市和圣塔菲市一樣，對雨水作為重要的資源在城市可持續(xù)發(fā)展中起到的作用越來越重視，開始相繼在雨水利用方面實(shí)施一些列的政策和技術(shù)引導(dǎo)，并取得了土地開發(fā)、防洪排澇、保護(hù)水資源和美化景觀等多要素協(xié)調(diào)發(fā)展的寶貴經(jīng)驗(yàn)。這些經(jīng)驗(yàn)對于發(fā)展中的中國西部廣大干旱地區(qū)的城市，具有十分現(xiàn)實(shí)的借鑒意義。為了合理、充分地利用雨水資源，實(shí)現(xiàn)西部干旱缺水地區(qū)水資源的可持續(xù)利用，使雨水資源化，特提出如下建議： (1)建立良性的雨水利用運(yùn)行機(jī)制。(2)加強(qiáng)雨水利用的理論研究。(3)提高雨水的利用率。
干旱是一個(gè)長期存在的世界性難題，而雨水資源的利用是解決或緩解干旱的重要途徑。
美國西南部干旱地區(qū)的城市在近年降雨偏少水資源緊缺的威脅下，開始關(guān)注雨水收集回收利用技術(shù)，并通過相關(guān)研究實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出一系列以節(jié)約用水保護(hù)水資源為目的，適用于不同尺度、不同類型建設(shè)，具有干旱地區(qū)特點(diǎn)并行之有效的雨水收集利用技術(shù)。通過法令法規(guī)與優(yōu)惠政策并重的方式推進(jìn)措施的有效實(shí)施，其經(jīng)驗(yàn)值得中國西部干旱地區(qū)城市在可持續(xù)發(fā)展過程中學(xué)習(xí)借鑒。
一.引言
最新評估顯示，加州80%的地區(qū)目前處于極度干旱中。當(dāng)?shù)鼐用袢缃裾?jīng)歷的環(huán)境條件實(shí)際上2011年就萌芽了。但目前仍沒有緩解跡象。水資源緊缺的情況越來越嚴(yán)重，眾多水業(yè)專家意識(shí)到雨水與暴雨的價(jià)值，并且開始采用和實(shí)施用于集水與貯留的漸進(jìn)式策略。這些策略的核心就是綠色基礎(chǔ)設(shè)施(Green Infrastructure)[和低影響開發(fā)(Low Impact Development)的技術(shù)方法。
二.概念
從廣義上講，綠色基礎(chǔ)設(shè)施(GI)和低影響開發(fā)(LID)非常相似，都可以用來描述這樣一種技術(shù)方法，即使用自然生態(tài)系統(tǒng)來提供環(huán)境服務(wù)，如收納，清潔和入滲雨水、建立野生動(dòng)植物棲息地、為街道和建筑物遮蔭或降溫以及促進(jìn)交通寧靜化。大多數(shù)情況下，GI是指一種雨水控制措施或做法，這種措施可以減緩、收納、處理、滲透和貯存雨水徑流，其類型包括建筑工程措施(如屋頂雨水收集和處理)和非建筑工程措施(如開放空間的雨水貯留)方法。GI的理念可以通過采用不同的技術(shù)方法，用于單體建筑(如綠色屋頂、雨水收集桶、貯水器)、社區(qū)(如生態(tài)濕地，生態(tài)調(diào)節(jié)池，透水路面，開槽路緣石)以及區(qū)域(如下沉式景觀中央隔離帶，土地開發(fā)激勵(lì)計(jì)劃)等不同的尺度。
LID通常是指運(yùn)用GI的方法和原理的新建住宅開發(fā)模式，包括：在開發(fā)過程中盡量減少對土地的大規(guī)模改造;在開發(fā)中吸收并保留原有的自然特征;通過運(yùn)用GI和其他技術(shù)在源頭對暴雨進(jìn)行控制與處理;減少和隔斷不透水地面以及構(gòu)建水文學(xué)模型。
三.亞利桑那州的圖森市
1、城市背景
在美國西南部的干旱地區(qū)，一場持續(xù)8年的干旱令包括美國最大的水庫——Mead湖在內(nèi)的科羅拉多河上的水庫群嚴(yán)重干枯。在2000年1月時(shí)，Mead湖的蓄水量曾達(dá)到了峰值接近庫容量的96%，但是到2006年庫容就急劇下降到51%，以至于美國參議院能源與自然資源委員會(huì)警告說該湖可能在10年內(nèi)徹底干涸。除了科羅拉多河，干旱導(dǎo)致美國西南部大量城鎮(zhèn)的水資源面臨被耗盡的境地，情況最為嚴(yán)重的是亞利桑那州。然而，經(jīng)過多年的過度抽水和低于平均值的降雨，含水層已明顯減少。水資源的嚴(yán)重缺乏不僅讓美國遭受了水成本高得嚇人的代價(jià)，也讓其遭遇了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，從而導(dǎo)致失業(yè)率上升，引發(fā)社會(huì)問題。
2、技術(shù)思路
為了應(yīng)對水資源逐漸枯竭的不利局面，圖森市開始采用自主研發(fā)的一套雨水收集指導(dǎo)手冊。這是一個(gè)針對住宅和商業(yè)開發(fā)計(jì)劃的工具，用于在城市發(fā)展規(guī)劃中引導(dǎo)實(shí)施雨水收集利用的策略。圖森市是美國第一個(gè)通過類似法令的城市。
雨水收集指導(dǎo)手冊與圖森市雨水收集利用項(xiàng)目正是基于這一法令誕生的。手冊中提出，在保護(hù)水資源方面圖森市的首要任務(wù)是減少用水需求、擴(kuò)大水資源儲(chǔ)備以及更好的利用雨水。手冊中列舉了眾多雨水利用與雨洪控制設(shè)計(jì)手段，包括微型滯水池、等高線洼槽與非等高線洼槽，干砌石排水溝，石籠，集水箱，貯水器以及透水地面等。除了對雨水收集并加以利用外，手冊中的設(shè)計(jì)還致力于在減少雨水排放量的同時(shí)，改善被排放雨水的水質(zhì)。目前，大約40%的圖森市的飲用水被分配用于滿足景觀用水需求，這對于水資源緊缺的城市來說是一種浪費(fèi)。
在暴雨管理方面多年來在西南部的基本哲學(xué)是將徑流視作一種廢棄物而非資源。平均而言，圖森市每年降雨量約11英尺。最近幾年政府部門及學(xué)者們正在努力改變這種格局。越來越多的人認(rèn)為，暴雨應(yīng)該完全被視為可以使用并有益于人類的珍惜資源。
降雨過程通常非常復(fù)雜。冬天，這個(gè)區(qū)域的降雨是平緩且較為規(guī)律的，但是夏天的降雨通常伴隨著密集的局部雷暴。不過，在暴雨期間，30分鐘內(nèi)收集到一英尺半的降雨也并不困難。就這一點(diǎn)來說，在非常稀少及不均勻的雨水補(bǔ)給條件下，尋找減緩徑流、增加徑流滯留及促進(jìn)更均勻的地下水補(bǔ)給的方法是非常重要的。
雨水收集指導(dǎo)手冊概述了評價(jià)場地條件和匹配景觀特點(diǎn)的整合式土地開發(fā)設(shè)計(jì)的過程。一個(gè)高效的設(shè)計(jì)應(yīng)該是在節(jié)約資源的同時(shí)具備豐富的功能和可持續(xù)性。有效的雨水收集系統(tǒng)減少了水資源的消耗、能源的需求和景觀維持的需水量，并且具備自適應(yīng)性，即能夠很好的適應(yīng)不同類型的發(fā)展需求，例如商業(yè)用地、公共建筑和公眾權(quán)利的訴求。圖森市的手冊被看作是一個(gè)基礎(chǔ)性的指導(dǎo)，同時(shí)特定雨水收集技術(shù)的實(shí)施需要規(guī)劃區(qū)域進(jìn)行相關(guān)修正。
3、技術(shù)指引
千篇一律的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)部分功能，但永遠(yuǎn)無法最大效率的發(fā)揮作用。每一個(gè)規(guī)劃項(xiàng)目的現(xiàn)狀條件都是唯一的，因此探尋一種適應(yīng)特定現(xiàn)狀條件的自定義系統(tǒng)是非常重要的。這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要綜合考慮等高線、排水系統(tǒng)和景觀設(shè)計(jì)。
(1)微型收集池
指導(dǎo)手冊詳細(xì)的介紹了微型收集池的使用方法和適用范圍。這是一種可以在緩坡或幾乎沒有坡度的地區(qū)有效收集少量雨水徑流的技術(shù)。同時(shí)，它可以以一組的形式來應(yīng)對較為集中的徑流，結(jié)合偏置式溢洪道共同形成更長的徑流流行路徑，以促使更多的干燥土壤得到雨水的入滲。微型收集池還可以沿山體等高線建設(shè)，以延緩自山上流下的降雨徑流，或作為洼地或開槽路緣石內(nèi)用以滯留路面雨水的小型收集池來滯蓄雨水。
(2)等高線洼槽
等高線洼槽也是一種雨水收集技術(shù)，適用于中等規(guī)模的淺灘區(qū)和雨水徑流流行速度較慢的中小型流域，例如城市開敞空間和公園。設(shè)計(jì)原理是第一個(gè)洼槽攔截并滯蓄徑流，第二個(gè)洼地則是攔截并滯留第一個(gè)洼地溢出的雨水，如果需要的話還可以將溢出的徑流，通過重力流方式轉(zhuǎn)輸至其他地方。
(3)非等高線洼槽
相比較而言，手冊中推薦非等高線洼槽應(yīng)用在與等高線有較小傾角的中型流域。其功能是使暴雨徑流受控制的沿坡度緩慢下行，最大限度的進(jìn)行入滲，補(bǔ)給地表植被需水，控制土壤侵蝕，減小徑流流速，并最終保護(hù)重要地區(qū)不受雨水徑流的威脅。該類洼槽的類型包括口袋式洼地，即安裝一個(gè)攔水地埂或緩坡護(hù)堤穿過徑流的流行面并延伸出去再彎回到流行面，在雨水流行路徑上形成多個(gè)相互毗鄰的、由高出地面的地埂圍成的小型半開放式淺池，截留并蓄滯雨水。其他類型的非等高線洼槽設(shè)計(jì)包括回旋洼槽及停車場護(hù)埂。
(4)干砌石排水溝
手冊中詳細(xì)介紹了干砌石排水溝技術(shù)，從平原到中等坡度的斜坡都可適用。其可以有效的攔截中低規(guī)模的徑流并明顯提升了雨水在填石溝渠兩端及兩側(cè)入滲的速度。干砌石排水溝適用于沿草坪步道鋪設(shè)用以攔截屋頂徑流;或者采用豎立的碎石樁形式，將地面雨水直接引導(dǎo)至樹根周圍。
(5)石籠
雨水收集指導(dǎo)手冊還介紹了石籠在小型河道的一些應(yīng)用。石籠的功能類似半滲透的隔離層或者層級控制結(jié)構(gòu)，用以減緩但不停止雨水徑流的流動(dòng)。石籠也同時(shí)防止上游的土壤侵蝕，存留豐富的碎屑并有利于雨水入滲至周圍的土壤。
(6)貯水設(shè)施
手冊中還對貯存設(shè)施給出了一些推薦。水箱可以用于收集和儲(chǔ)存屋頂徑流以便稍后使用，而土壤覆蓋物則是一種較為有效的減少土壤中水分蒸發(fā)的有效技術(shù)。事實(shí)上，相較于圖森市11英尺(約28厘米)的年降雨量，該地區(qū)靜水的年平均蒸發(fā)量大約是78英寸(約198厘米)，即光照能夠迅速蒸發(fā)土壤水分并通過毛細(xì)管提升至土地表面。針對圖森市的蒸發(fā)特點(diǎn)，手冊介紹了地表覆蓋技術(shù)。其使用的土壤覆蓋物是一層適用于任何土壤表面的覆蓋材料，具有以下特點(diǎn)：①可以保存土壤水分;②可以改善土壤的養(yǎng)分和健康度;③可以減少雜草的滋生;④可以增強(qiáng)視覺吸引力，提高景觀效果。土壤覆蓋物通常由自然的有機(jī)物質(zhì)組成，但也可以不局限于此，這種材料的使用期限可以是永久性的，也可以是臨時(shí)性的，可以用于裸露土壤也可以用在木本植物根系周邊[4]。在圖森市，土壤覆蓋物布置于雨水收集池的裸露土壤表面，此種做法可以有效降低土壤表層溫度進(jìn)而限制土壤中水分的蒸發(fā)。
四.新墨西哥州的圣塔菲市
1、城市背景
在毗鄰亞利桑那州的新墨西哥州，類似的雨水收集措施也在不同的層面進(jìn)行著研究、規(guī)劃和實(shí)施。作為新墨西哥州的首府，圣塔菲市(Santa Fe)以豐富的歷史遺存和鮮明的西班牙村莊建筑特色聞名于世。然而受困于最近幾年的持續(xù)干旱，圣塔菲市開始將促進(jìn)雨水收集并將之作為干凈、有益和可持續(xù)的天然資源，看作是城市發(fā)展中的重要任務(wù)。和其他城市類似，圣塔菲市鼓勵(lì)各種主動(dòng)或被動(dòng)的雨水收集技術(shù)，并在地形管理、雨水系統(tǒng)建設(shè)和景觀設(shè)計(jì)導(dǎo)則中制定了相關(guān)內(nèi)容。開發(fā)商實(shí)施此類策略可以就開敞空間的建設(shè)需求申請貸款。
2、政策引導(dǎo)
盡管圣塔菲市并沒有強(qiáng)制要求進(jìn)行雨水收集，但是有相當(dāng)一部分資金用于鼓勵(lì)相關(guān)的實(shí)踐。這些對雨水的收集利用將對干旱地區(qū)的圣塔菲市，在未來相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生影響。
已經(jīng)開始實(shí)施的新住宅綠色建筑條例鼓勵(lì)雨水利用，使用雨水利用和雨水灌溉技術(shù)的新建住宅在申請建設(shè)許可時(shí)將會(huì)獲得優(yōu)惠政策。此外，還寫入了新開發(fā)用地的雨水管網(wǎng)和系統(tǒng)需要建設(shè)主動(dòng)式或被動(dòng)式的雨水收集利用設(shè)施的內(nèi)容。通常情況下，雨水措施以排水為目的，但是現(xiàn)在城市通過法律形式，讓越來越多的人認(rèn)識(shí)到雨水利用技術(shù)對促進(jìn)水資源保護(hù)的重要性。
盡管還沒有在城市管理?xiàng)l例中寫入雨水利用的相關(guān)條款，但是圣塔菲市近年來正在不斷的要求和鼓勵(lì)開發(fā)商在各種可能的機(jī)會(huì)中，通過一種有益的方式積極的實(shí)施雨水收集和雨水蓄滯技術(shù)。通常情況下，這種方式是指滿足景觀需水的要求。
同時(shí)，圣塔菲市政府還提供了一些其他的節(jié)約用水激勵(lì)措施，其中就包括一個(gè)雨水收集桶的信貸計(jì)劃。購買雨水收集桶的居民將收到一次性使用的30美元信用用以支付水費(fèi)，即由政府一次性的替居民支付30美元的水費(fèi)。該市還正在推廣節(jié)水型家用設(shè)備和管道附件，以及尋找可以將屋頂徑流收集后沖洗廁所的辦法。圣塔菲市所在的圣塔菲縣也同步推出了一系列政策法規(guī)，同樣旨在引導(dǎo)雨水利用技術(shù)與城市建設(shè)無縫融合。例如，縣內(nèi)規(guī)定所有住宅開發(fā)都必須進(jìn)行屋頂雨水收集并將之用于景觀灌溉，其中要求收集面積不小于屋頂總面積的85%;受熱面積小于或等于2500平方英尺(約232平方米)的住宅必須使用雨水收集桶、貯水器或者其他的收集雨水的小型盆地;大于2500平方英尺的住宅必須安裝包括貯水器在內(nèi)的主動(dòng)式雨水收集系統(tǒng)。對于商業(yè)開發(fā)，則要求所有的屋頂雨水徑流都要被收集進(jìn)入貯水器用于景觀灌溉。此外，縣內(nèi)規(guī)定土地開發(fā)需要建設(shè)雨洪滯留池蓄滯硬化地表和屋頂溢流后的雨水徑流，并鼓勵(lì)將貯水器和蓄水池中的雨水與定時(shí)滴灌系統(tǒng)結(jié)合，真正做到高效利用雨水。
3、技術(shù)方法
圣塔菲市正在實(shí)施的被動(dòng)式雨水利用技術(shù)，包括放置于屋頂集水管下的雨水收集桶、開槽的路緣石和下沉式景觀隔離帶。主動(dòng)式技術(shù)包括附帶一組水泵的用于景觀灌溉的雨水收集系統(tǒng)。
在過去的幾年，圣塔菲市的幾個(gè)新項(xiàng)目就整合了雨水收集的方法。例如，圣塔菲市的新市民中心，這個(gè)擁有接近75000平方英尺(約7000平方米)屋頂面積的新項(xiàng)目，包括了一套收集系統(tǒng)和和一個(gè)容量達(dá)到45000加侖(約170立方米)的屋頂雨水貯水器。面積達(dá)到12.5英畝的圣塔菲Railyard公園廣場是另一個(gè)城市項(xiàng)目，其包括從屋頂收納雨水的收集系統(tǒng)、儲(chǔ)存系統(tǒng)和再利用系統(tǒng)。收集到的雨水集中儲(chǔ)存于埋在公園地下的75000加侖(284立方米)的貯水器，并通過一個(gè)容量達(dá)到35000加侖(132立方米)的水塔，對公園內(nèi)的景觀綠地進(jìn)行灌溉澆灑。還有圣塔菲市新圖書館，同樣具備了屋頂收集系統(tǒng)和一個(gè)26000加侖(約100平方米)的貯存器。圣塔菲市正在尋找一切機(jī)會(huì)用一種有益的方式治理雨水。
圣塔菲市暴雨管理處也在推廣一項(xiàng)雨水滲透項(xiàng)目，該項(xiàng)目使用了包括生物滯蓄和LID等類型的滲透技術(shù)，以及一個(gè)多孔人行道路面的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃?？梢钥闯?，這個(gè)典型的干旱地區(qū)城市正在改變原有的土地開發(fā)模式，包括生物洼地、路邊收集渠、生物滯留塘、人行道透水鋪裝和雨水花園等技術(shù)，在城市設(shè)計(jì)中不斷的得到應(yīng)用。針對暴雨徑流設(shè)計(jì)的思想正在這個(gè)城市中慢慢的發(fā)生轉(zhuǎn)變，雨水利用技術(shù)對于城市的可持續(xù)發(fā)展越來越不可忽視，促使城市管理者以更高的熱情利用一切可能的機(jī)會(huì)來推廣相關(guān)的雨水滲蓄技術(shù)。
五.結(jié)語
世界干旱區(qū)總面積約為61億公頃，占世界陸地總面積的35%，其中9億多公頃為極端干旱的沙漠地區(qū)，近52億公頃為干旱、半干旱和干燥的半濕潤地區(qū)，這些地區(qū)都曾是人類的聚居區(qū)。干旱地區(qū)，存在著很多的問題，包括生態(tài)環(huán)境較為脆弱惡劣，水資源十分匱乏，時(shí)空分布極不均衡，還有水土流失問題，因此，干旱地區(qū)的人居環(huán)境建設(shè)，首先就要想辦法解決這些問題?，F(xiàn)在，美國西南部的眾多城市像圖森市和圣塔菲市一樣，對雨水作為重要的資源在城市可持續(xù)發(fā)展中起到的作用越來越重視，開始相繼在雨水利用方面實(shí)施一些列的政策和技術(shù)引導(dǎo)，并取得了土地開發(fā)、防洪排澇、保護(hù)水資源和美化景觀等多要素協(xié)調(diào)發(fā)展的寶貴經(jīng)驗(yàn)。這些經(jīng)驗(yàn)對于發(fā)展中的中國西部廣大干旱地區(qū)的城市，具有十分現(xiàn)實(shí)的借鑒意義。為了合理、充分地利用雨水資源，實(shí)現(xiàn)西部干旱缺水地區(qū)水資源的可持續(xù)利用，使雨水資源化，特提出如下建議： (1)建立良性的雨水利用運(yùn)行機(jī)制。(2)加強(qiáng)雨水利用的理論研究。(3)提高雨水的利用率。
