海绵城市雨水收集发展历程
北京的雨水收集具有悠久的历史。故宫和北海公园等古代建筑和园林内均可发现体现古人利用雨水的踪迹,尤其是位于北海公园内的团城,其雨水利用系统最为典型。该城地面高出周围地面4.6m,没有灌溉系统,周围河湖水位距城地表5m以上,很难补充至树木根系层,但城内的古树枝繁叶茂,最古老的生长已达800余年。调查表明,团城地面采用倒梯形青砖铺装,且地下排水廊道也为砖砌而成,这种做法使降水可通过砖间缝隙和地下排水廊道渗入土壤,为古树融造了适宜的生长环境,堪称人类利用雨水的杰作。
20世纪90年代初,北京市水利科学研究所与清华大学、北京市水文总站等单位合作,曾开展过城区雨水利用的研究,对降水的分布规律、径流的产生规律进行了分析,还重点对屋顶~渗井系统、高、平、低草坪滞蓄雨水等的效果进行了研究。提出了西城回灌、东城清污分流、中部分散拦蓄的雨水控制与利用对策。
另外,北京市节约用水办公室与北京建筑工程学院、中国农业大学和市政等有关部门合作,自1980年代开始也开展了相关雨水资源利用的研究,包括对铺设九格方砖和透水透气砖的渗水效果研究,并在中山公园、国宾馆东侧人行步道进行了实际铺装;对利用绿地增加雨水蓄渗措施如下凹式绿地的形状、下凹深度等和不同材质、不同汇水面和不同的降雨期和降雨量引起的雨水污染状况进行了研究与观测,还在北京市第十五中学建立了示范工程。
3 雨水收集条件
首先,北京是个缺水型城市,具有利用雨水的需求。将汛期雨水拦在地面、渗蓄地下既可增加可用水资源量,又可一定程度上减少降水径流、缓解城区防洪和排水压力,具有一举多得的作用。
第二,北京降水主要集中在汛期,有充沛的雨水资源。
第三,北京城区具有开展雨水利用的良好水文地质条件:一方面,城、近郊区已形成面积约2000km2的地下水位降落漏斗,为利用雨水提供了地下蓄水空间。另一方面,城、近郊区地处永定河冲积扇轴部中段,地势西北高、东南低,城西基岩上部有大面积砂砾石层。规划市区1040km2范围内,冲洪积层砂层由永定河古河道多次演变形成,尤其在城西近期古河床分布地段,如衙门口、芦沟桥、丰台一带,砂性土埋藏很浅,一般为1.5~2.5m;在早期古河床分布地段,如西黄村、廖公庄、闵家庄一带砂性土埋藏稍深,一般为3~5m。河流经常作用地段,如八宝山北侧,砂性土沉积厚度较大;间歇作用地带砂性土较薄或无沉积,因地而异。城东为砂土与粘土互层,透水性较弱。全市地层有明显的水平分带性,基本趋势是由西向东,由北向南,沉积厚度由厚变薄,含水层颗粒由粗变细,透水性由强变弱。这一地质状况表明城区地下水“西畅东滞”。因此,城区西部具有十分有利的拦蓄雨洪、引渗回灌的条件;城区东部可拦储雨洪用于杂用。
4 北京城区雨洪控制与利用技术研究与示范
随着首都经济的快速发展和人们环境意识的提高,加之近年来北京地区连续干旱,水资源从量到质均出现前所未有的危机,因此,雨水收集再度引起各方面的重视。从2000年起,在北京市发改委、北京市科委和国家科技部等部门的大力支持下,由北京市水务局组织,北京市水利科学研究所、北京市水文总站、北京市地质工程勘察院、清华大学等单位参加,与德国ESSEN大学、DORSCH
CONSULT公司、WASY公司、GEP公司、UFT公司、海绵雨水公司,柏林理工大学和ibb公司等7家大学与企业合作,开展了“北京城区雨洪控制与利用技术研究与示范”。该项目是中德两国政府间科技合作项目,也是首都二四八重大创新工程项目。目标是通过引进、吸收德国先进、成熟的雨水利用技术与设备,通过示范工程,研究适合北京城市雨水利用的理论、技术和设备,建立雨水利用产业,为北京乃至我国北方地区雨水利用提供可供参考的方法、依据和途径。项目包括示范区建设、试验研究和技术培训三方面内容。