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摘要：针对水资源日益匮乏且面临城市雨洪威胁的现状, 北京城市雨水利用势在必行; 在城市雨水利用的具体形式中, 采用透水砖铺装系统, 具有削减径流洪峰, 贮存雨水, 施工维修简易等特点。从透水砖铺装系统的材料、铺装工艺、设计标准等方面进行研究, 提出常规透水砖铺装系统的具体径流系数, 可供城市雨水利用和市政排水工程规划设计时参考。

 

关键词：城市雨水利用 透水砖 径流系数

 

中图分类号tv213.9 文献标识码a 文章编号1673 - 4637 (2006 )06 - 0001 - 04

 

北京市人均水资源量不足300 m3, 为全国人均的1 / 8, 世界人均的1 / 30, 远远低于国际人均1 000 m3的缺水下限。降水量少, 且年内、年际分布极度不均,丰枯交替发生, 加之地表水源流域多在境外, 自身调控水资源能力有限, 更增加了北京水资源的不确定性。水资源严重紧缺已成为制约北京市经济社会发展的“瓶颈”。

 

北京水资源短缺, 而仍有大量暴雨径流出境而未加有效利用。城市化发展导致不透水面积猛增,又使暴雨洪峰增加, 加大了河道防洪负担。根据《北京城市总体规划( 2004 — 2020 年) 》, 到2020 年全市建设用地将达到1 650 km2, 其中中心城城镇建设用地规模将达到778 km2。这将产生更多的硬化地面, 在汛期形成更大的径流, 增加城市河道的防洪压力, 对首都的安全造成威胁。为了缓解北京市水资源紧缺和城市河道防洪设计流量不断增加的困难, 保障首都经济的可持续发展, 开展城市雨水利用, 将汛期来自屋顶、庭院等的雨水进行处理后, 直接回灌地下水或储蓄用于市政杂用; 落往绿地、透水砖铺装甬道和停车场等的雨水直接渗入地下。透水砖铺装系统, 具有削减径流洪峰、储存雨水、施工维修简易等优点, 得到业内专家的推崇。许多学者针对透水砖材料强度、渗透系数等进行了研究, 但是目前尚缺乏对透水砖铺装的综合系统研究。因此, 造成透水砖铺装系统的使用效果参差不齐。

 

本研究从透水砖及其垫层的渗透性能、铺装工艺等方面着手, 分析透水砖铺装系统的材料、铺装工艺、设计标准等对系统降雨径流关系的影响, 旨在提出透水砖铺装系统的具体径流系数, 为城市雨水利用和市政排水工程规划设计提供参考。

 

1 城市雨水利用与透水砖铺装

 

1.1 城市雨水利用

 

针对开发建设区域内的屋顶、道路、庭院、绿地、广场等不同下垫面所产生的降雨径流, 采取相应的措施, 或收集利用, 或渗入地下, 以达到充分利用雨水资源、提高环境自净能力、改善生态环境、降低建设项目所在区域径流系数、减少外排流量、减轻区域防洪压力的目的, 寓资源利用于灾害防范之中, 实现水资源的可持续开发与利用、人与自然的和谐相处。

 

自2000 年开展中德城市雨水合作以来, 北京市城区已建成老城区、新建小区、学校和公园等类型的示范小区85 处, 雨洪利用试验场1 个, 铺设研制了透水地砖, 开发了雨水收集与处理、地下水回灌等多项技术。

 

1.2 透水砖铺装

 

20 世纪80 年代以来, 国际上流行使用诸如透水沥青路面、透水性地砖以及类似我国园林的鹅卵石铺地等透水路面覆盖硬化地面, 增大其透水和透气性,使雨水及时渗入地下土壤, 削减洪峰, 减少水土流失,涵养当地水源, 改善区域生态环境, 起到雨水收集的作用。通常透水性铺装系统是由一系列的混凝土块和塑料网状结构, 填以沙子、砾石及土壤组成, 具有孔隙通透性。这些孔隙使雨水能够渗入到地下土壤, 对减少因城市发展带来的雨水径流起到很大的作用[1, 2]。watanabe [3] 对日本横滨布设的渗透性铺装开展径流控制研究, 结果表明该设施削减了15%~ 20%的径流洪峰。schluter 和chris 的研究结果表明, 透水性