[城市水文学作业]城市雨洪利用与管理.pdf

'城市雨洪利用与管理现代意义上的城市雨水利用不仅涉及到水资源的保护与利用，还与排水系统等基础设施的建设、城市生态环境、城镇与园区规划、建筑与园林景观等有着密切的联系，并因此出现雨水的直接收集利用与渗透间接利用、雨水的调蓄排放与洪涝的控制、雨水的污染控制与净化处理等等技术领域。雨洪利用尤其是城市雨洪的利用是从20世纪80年代到90年代发展起来的。它主要是随着城市化带来的水资源紧缺和环境与生态问题而引起人们重视的。城市雨洪利用以减轻城市河湖防洪压力、减少洪灾,保障城市安全渡汛和充分利用雨洪资源、缓解水资源危机为目标。采取相应的生物、工程、农艺和法规建设、调度管理的综合措施,对雨洪资源进行深度开发利用。许多发达国家开展了相关的研究并建成一批不同规模的示范工程，使城市雨洪利用纳入城市总体规划，雨洪利用技术也进入标准化和产业化的阶段。由于全球范围内水资源紧缺和暴雨洪水灾害频繁，近20年来美国、加拿大、意大利、法国、墨西哥、印度、土耳其、以色列、日本、泰国、苏丹、也门、澳大利亚、德国等五大洲约40多个国家和地区在城市和农村开展了不同规模的雨洪利用研究,并召开过十届国际雨水利用大会。其中，美国和日本等经济发达、城市化进程发展较早的国家，城市雨洪利用发展较快。日本于1963年开始兴建滞洪和储蓄雨洪的蓄洪池，还将蓄洪池的雨水用作喷洒路面、灌溉绿地等城市杂用水。这些设施大多建在地下，以充分利用地下空间。而建在地上的也尽可能满足多种用途，如在调洪池内修建运动场，雨季用来蓄洪，平时用作运动场。地下蓄洪池形式也是多样3的，如大阪市的隧洞式地下防洪调节池，可蓄水112万m。名古屋市的方形地下蓄洪池，可容纳洪3水10万m。近年来，各种雨水入渗设施在日本得到迅速发展，包括渗井、渗沟、渗池等，这些设施占地面积小，可因地制宜地修建在楼前屋后。也有在屋顶修建蓄水系统或修建屋顶蓄水、渗井和渗沟相结合的回补系统，雨水在屋顶集蓄后，逐步放入渗井或渗沟，再回补地下。此类设施可将地面径流就地入渗地下，在控制径流汇集、减小洪峰流量的同时，使地下水得到补给，使遭到破环的地下水环境系统得以恢复，同时也起到阻止地面沉降的作用。1992年日本颁布了“第二代城市下水总体规划”正式将雨水渗沟、渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分，要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨洪就地下渗设施。美国的雨洪利用是以提高天然入渗能力为其宗旨。作为土地利用规划的一部分，在新开发区实施的极为成功。美国加州富雷斯诺市的“LeakyAreas”，地下水回灌系统，10年间（1971～19803年）的地下水回灌总量为1.338亿m，其年回灌量占该市年用水量1/5。在芝加哥市兴建了著名的地下隧道蓄水系统，以解决城市防洪和雨水利用问题。此外，还在众多的州研究了屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水路面组成的地表回灌系统。美国不仅重视工程措施，并制定相应的立法对雨洪利用给予支持。针对城市化引起河道下游洪水泛滥问题，美国的克罗拉多州（1974年）、佛罗里达州（1974年）和宾西法尼亚州（1978年）分别制定了雨洪管理条例。这些条例规定新开发区的暴雨洪水洪峰流量必须保持在开发前的水平。所有新开发区必须实行强制的“就地”滞洪蓄水。滞洪设施的最低容量均能控制5年一遇的暴雨径流。除制定雨洪管理条例外，联邦和各州还采取了一系列政策，如使用总税收，发行义务债券，联邦和州给予补贴、联邦贷款、投资分扣方式鼓励人们采用新的雨洪处理方法。 德国是欧洲开展雨洪利用工程最好的国家之一。目前德国的雨洪利用技术已经进入标准化、产业化阶段，市场上已大量存在收集、过滤、储存、渗透雨水的产品。德国的城市雨水利用方式有三种：一是屋面雨水集蓄系统，集下来的雨水采用简单的处理后达到杂用水水质标准主要用于家庭、公共场所和企业的非饮用水，如街区公寓的厕所冲洗和庭院浇洒。法兰克福一个苹果轧汁厂，把屋顶集下来的雨水作为工业冷却循环用水，成为工业项目雨水利用的典范。二是雨水截污与渗透系统。道路雨洪通过下水道排入沿途大型蓄水池或通过渗透补充地下水。德国城市街道雨洪管道口均设有截污挂篮，以拦截雨洪径流携带的污染物。城市地面使用可渗透的地砖，以减小径流。行道树周围以疏松的树皮、木屑、碎石、镂空金属盖板覆盖。三是生态小区雨水利用系统。小区沿着排水道修建有渗透浅沟，表面植有草皮，供雨水径流流过时下渗。超过渗透能力的雨水则进入雨洪池或人工湿地，作为水景或继续下渗。德国还制订了一系列有关雨水利用的法律法规。如目前德国在新建小区之前，无论是工业、商业还是居民小区，均要设计雨水利用设施，若无雨水利用措施，政府将征收雨水排放设施费和雨水排放费。我国城市城区雨洪利用的思想具有悠久的历史，伴随着古都的建设和发展就产生了。而真正意义上的城市雨洪利用的研究与应用却开始于20世纪80年代，发展于90年代，它主要是随着城市化带来的水资源紧缺和环境与生态问题而引起人们的重视。但总的来说技术还较落后，缺乏系统性，更缺少法律法规保障体系。我国城市雨水排放系统的研究起步较晚,目前主要在缺水地区有一些小型、局部的非标准性应用。大中城市的雨水系统基本处于探索阶段。比较典型的有山东的长岛县、大连的獐子岛和浙江省舟山市葫芦岛等雨水集流利用工程。大中城市的雨水利用基本处于探索与研究阶段，但已显示出良好的发展势头。北京、上海、大连、哈尔滨、西安等许多城市相继开展研究。由于缺水形势严峻，北京的步伐较快。2001年国务院批准了包括雨洪利用规划内容的"21世纪初期首都水资源可持续利用规划"。北京建筑工程学院和北京城市节水办公室从1998年开始立项研究，并于2001年4月通过鉴定，并建成了几处示范工程，如第15中学雨水利用工程、北京西城区华嘉小学雨水与景观工程、北京东城区青年湖雨水利用与景观系统、海淀区政府大院雨水利用工程、丰台区工会雨水利用工程等；北京市水利局和德国埃森大学的示范小区雨洪利用合作项目也于2000年开始启动；北京市政设计院开始立项编制雨水利用设计指南；北京市政府66号令(2000年12月1日)中也明确要求开展市区的雨水利用工程。因此，北京城市雨水利用已进入示范与实践阶段，可望成为我国城市雨水利用技术的龙头，随着水管理体制和水价的科学化、市场化，通过一批示范工程，有望在较短的时间带动整个领域的发展，实现城市雨洪利用的标准化和产业化。1城市雨水与水循环系统1.1城市雨水资源与水循环系统地球上的水在太阳热能的作用下，不断蒸发而成水汽，上升到高空，随大气运动而散布到各处。这种水汽遇适当条件与环境，则凝结而降水，下落到地面。到达地面的雨水，除部分为植物截留并蒸发外，一部分沿地面流动成为地面径流，一部分渗入地下，沿含水层流动而成为地下径流，最后，它们之中的大部分都流归大海。然后，又重新蒸发，继续凝结形成降水。运转流动，往复不停。这种过程即自然界的水循环。雨水利用不仅能够解决缺水地区的水源问题或减轻需水压力，而且可以产生巨大的环境效益，是21世纪水资源可持续利用的一个有效途径。我国的雨水利用潜力很大，但目前开展的还不够广泛和深人，其环境效益也没有充分发挥。随着水资源短缺和环境恶化程度的进一步加剧，以及人们对水资源可持续利用重要性认识程度的进步加深，雨水利用的重大意义会越来越突出。1.2城市化引发的雨水问题城市化的不断发展在一定程度上改变了城市地区的局部气候条件，由于这些气候要素的变化，又进一步影响到城市，特别是大都市的降水条件。 例如，在大都市中，几乎所有气候要素都有一定程度的改变，在城市建设过程中，地表的改变，使地表上的辐射平衡发生变化，从而影响了空气的运动。工业和民用供热以及机动车辆增加了大气中的热量，而且燃烧把水汽连同各种各样的化学物质送人大气层中。建筑物能引起机械湍流，同时城市作为热源可导致热湍流。城市上空的凝结核、热湍流以及机械湍流可以影响当地的云量和降雨量。城市化的发展和人工排水系统的完善，地表植被覆盖率降低，滞水迅速排泄导致局部蒸发量大为减少，市区内的绝对湿度下降。城市雨水问题主要包括：（1）雨水资源大量流失；（2）雨水径流污染严重；（3）洪涝灾害风险加大。1.3城市雨水利用的定义与意义雨水利用是个含义非常广泛的词，从城市到农村，从农业、水利电力、给水排水、环境工程、园林到旅游等许许多多的领域都有雨水利用的内容。城市雨水利用可以有狭义和广义之分，狭义的城市雨水利用主要指对城市汇水面产生的径流进行收集、调蓄和净化后利用。广义的定义：在城市范围内，有目的地采用各种措施对雨水资源的保护和利用，主要包括收集、调蓄和净化后的直接利用；利用各种人工或自然水体、池塘、湿地或低洼地对雨水径流实施调蓄、净化和利用，改善城市水环境和生态环境；通过各种人工或自然渗透设施使雨水渗入地下，补充地下水资源。城市雨水利用系统主要包括：（1）雨水的集蓄利用；（2）雨水的间接利用；（3）雨水的综合利用。1.4几个基本概念降雨量：指降雨的绝对量，即降雨深度。降雨历时：指连续降雨的时段，可以指一场雨全部降雨的时间，也可以指其中个别的连续时段。暴雨强度：指某一连续降雨时段内的平均降雨量，即单位时间的平均降雨深度。特定值暴雨强度的频率：指等于或大于该值的暴雨强度出现的次数与观测资料总项数之比的百分数。重现期：指等于或大于该值的暴雨强度可能出现一次的平均间隔时间。汇水面：指雨水降落并参与汇集雨水的各种表面，包括屋面、路面、绿地和广场等等。径流：降落到汇水面上的雨水扣除下渗、蒸发等损失后所形成的流动雨水。径流系数：指雨水的汇水面积上形成的径流量与降水量之比2雨水收集与截污措施2.1雨水收集2.1.1屋面雨水收集屋面雨水收集利用的方式按泵送方式不同可以分为直接泵送雨水利用系统、间接泵送雨水利用系统、重力流雨水利用系统三种方式。屋面雨水收集方式按雨水管道的位置分为外收集系统和内收集系统，雨水管道的位置通常已经由建筑设计确定。但在实际工程中，如有可能，应该与建筑设计师进行协调，根据建筑物的类型、结构形式、屋面面积大小、当地气候条件及雨水收集系统的要求，经过技术经济比较来选择最佳的收集方式。从水力学的角度可将屋面雨水收集管中的水流状态分为有压流和无压流状态。有些情况下还可表现为半有压流状态(也称过度流状态〉。设计时应按雨水管中的水流分类选择相应的雨水斗。屋面内收集系统是指屋面设雨水斗，建筑物内部有雨水管道的雨水收集系统。对于跨度大、跨度多、立面要求高的建筑物，可以使用内收集系统。内收集系统由雨水斗、连接管、悬吊管、立管、横管等组成。 按雨水排出的安全程度，内排水系统分为敞开式和密闭式两种。前者是重力流，后者是压力流。2.1.2其他汇水面雨水收集系统路面雨水收集：路面雨水收集系统可以采用雨水管、雨水暗渠、雨水明渠等方式。停车场、广场雨水收集：停车场、广场等汇水面的雨水径流量一般较集中，收集方式与路面类似。绿地雨水收集：绿地既是一种汇水面，又是一种雨水的收集和截污措施，甚至还是一种雨水的利用单元。作为一种雨水汇集面，其径流系数很小，在水量平衡计算时需要注意，既要考虑可能利用绿地的截污和渗透功能，又要考虑通过绿地径流会明显减少，可能收集不到足够的雨水量。应通过综合分析与设计，最大限度地发挥绿地的作用，达到最佳效果。如果需要收集回用，一般可以采用浅沟、雨水管渠等方式对绿地径流进行收集。2.2雨水径流截污措施2.2.1控制污染源头主要包括以下方面：（1）控制污染材料的使用；（2）加强环境管理和宣传教育；（3）及时、科学地清扫汇水面2.2.2源头截污装置屋面雨水截污装置：屋面雨水收集系统主要采用屋面雨水斗、排水立管、水平收集管等。沿途可设置一些截污滤网装置拦截树叶、鸟粪等大的污染物。花坛渗滤净化装置：可以利用建筑物四周的一些花坛来接纳、净化屋面雨水，也可以专门设计花坛渗滤装置，既美化环境，又净化了雨水。屋面雨水经初期弃流装置后再进入花坛，能达到较好的净化效果。在满足植物正常生长要求的前提下，尽可能选用渗滤速率和吸附净化污染物能力较大的土壤填料。要注意进出口设计，避免冲蚀及短流。一般厚的渗透层就能显著地降低雨水中的污染物含量，使出水达到较好的水质。初期雨水弃流装置：初期雨水弃流装置是一种非常有效的水质控制技术，合理设计可控制径流中大部分污染物，包括细小的或溶解性污染物。路面雨水截污措施：由于地面污染物的影响，路面径流水质一般明显比屋面的差，必须采用截污措施或初期雨水的弃流装置，一些污染严重的道路则不宜作为收集面来利用。在路面的雨水口处可以设置截污挂篮，也可以在渠管的适当位置设其他截污装置。3雨水调蓄雨水调蓄是雨水调节和储存的总称。传统意义上雨水调节的主要目的是削减洪峰流量。通常，利用管道本身的空隙容量调节流量是有限的。如果在城市雨水系统设计中利用一些天然洼地和池塘作为调蓄池，将雨水径流的高峰流量暂存其内，待流量下降后，再从调蓄池中将水慢慢地排出，则可降低下游雨水干管的尺寸，提髙区域防洪能力，减少洪涝灾害。此外，当需要设置雨水泵站时，在泵站前设置调蓄池，可降低装机容量，减少泵站的造价。此类雨水调蓄池的常见方式有溢流堰式或底部流槽式等。雨水利用系统中的雨水调蓄，是为满足雨水利用的要求而设置的雨水暂存空间，待雨停后将储存的雨水净化后再使用。通常，雨水调蓄兼有调节的作用。当雨水调蓄池中仍有部分雨水时，则下一场雨的调节容积仅为最大容积和未排空水体积的差值。在雨水利用尤其是雨水的综合利用系统中，调节和储存往往密不可分，两个功能兼而有之，以下称之为雨水调蓄（池），在雨水利用系统中还常常兼沉淀池之用；一些天然水体或合理设计的人造水体还具有良好的净化和生态功能。 3.1雨水调蓄的方式与设施雨水调蓄池：根据建造位置不同，可分为地下封闭式、地上封闭式、地上开敞式（地表水体〕等。地下封闭式调蓄池的作法可以是混凝土结构、砖石结构、玻璃钢、塑料与金属结构等；地上封闭式调蓄池的常见作法有玻璃钢，塑料与金属结构等；地上开敞式常利用天然池塘、洼地、人工水体、湖泊、河流等进行调蓄。根据雨水调蓄池与雨水管系的关系，雨水调蓄有在线式和离线式之分。雨水管道调蓄：雨水也可直接利用管道进行调蓄。管道调蓄可以与雨水管道排放结合起来一起考虑，超过一定水位的水可以通过溢流管排除。溢流口可以设置在调蓄管段上游或下游。由于雨水管系设有溢流口，所以对调蓄管段上游管系不会产生排水风险的加大。这种方式可以削减洪峰，在流量控制出水管处设置开启闸门也可用于雨水直接利用或渗透系统中。雨水调蓄与消防水池的合建：水质等条件满足要求时雨水调蓄水池可以与消防水池合建，但由于雨水的季节性和随机性，此时必须设计两路水源给消防水池供水。其他用水严禁使用消防储备水。一般可设置自动控制系统，在用水过程中，当池中水位到达设定的消防储备水位时，其他用水供水系统应自动停泵。当水位低于设定的消防水位时应自动启动自来水补水系统，还可设定自来水补水髙水位，控制自来水补水系统自动停泵，自来水补水高水位可以与雨水进水低水位平齐，之上是雨水调蓄空间。3.2雨水多功能调蓄多功能调蓄就是把雨水的排洪、减涝、利用与城市的生态环境和其他一些社会功能更好地结合，高效率地利用城市宝贵土地资源的一类综合性的城市治水和雨洪控制与利用设施。通过合理的设计，它们能较大幅度地提髙防洪标准，减低排洪设施的费用，更经济、更显著地调蓄利用城帘雨水资源和改善城市生态环境,充分体现可持续发展的思想。城市雨洪多功能调蓄设施的作用和意义可以概括为：①城市雨水资源和土地资源的有效利用，减少雨洪危害；②为城市创造更多优美的景观；③创造与自然和谐交融的空间，改善城市的生态环境等。3.3雨水调蓄池容积的合理确定与计算4雨水处理与净化技术4.1雨水处理技术分类根据雨水的不同用途和水质标准，城市雨水一般需要通过处理后才能满足使用要求。一般而言，常规的各种水处理技术及原理都可以用于雨水处理。但也要注意城市雨水的水质特性和雨水利用系统的特点，根据其特殊性来选择、设计雨水处理工艺，以实现最高效率。雨水处理可以分常规处理和非常规处理。常规处理指经济适用、应用广泛的处理工艺，主要有沉淀、过滤、消毒和一些自然净化技术等；非常规处理则是指一些效果好但费用较高或适用于特定条件下的工艺，如活性炭技术、膜技术等等。4.2沉淀沉淀通常可分为四种类型：自由沉淀、絮凝沉淀、成层沉淀和压缩沉淀。雨水水质的特点决定其主要为自由沉淀，沉淀过程相对比较简单。雨水中密度大于水的固体颗粒在重力作用下沉淀到池底，与水分离。沉淀速率主要取决于固体颗粒的密度和粒径。但雨水的实际沉淀过程也很复杂，因为不同的颗粒有不同的沉降速率，一些密度接近水的颗粒可能在水中停留很长时间。而且，对降雨过程中的连续流沉淀池，固体颗粒不断随雨水进入沉淀池，流量随降雨历时和降雨强度变化，水的紊流使颗粒的沉淀过程难以精确描述。在雨水利用系统中，如果不考虑降雨期间进水过程，雨停后池内基本处于静止沉淀状态，沉 淀的效果很好。沉淀的去除率和初始浓度有关，初始浓度越高，沉淀去除率也越髙。不同初始浊度的径流雨水达到相同去除率时所需沉淀时间不同。雨水沉淀池可以按照传统污水沉淀池的方式进行设计，如采用平流式、竖流式、辐流式、旋流式等，其目的是将雨水中固体颗粒在流动过程中从水中分离。由于城市用地紧张和收集雨水的高程关系要求，雨水沉淀池多建于地下。根据规模的大小和现场条件，雨水沉淀池一般可采用钢筋混凝土结构、砖石结构等。小规模沉淀池也可以用塑料、玻璃钢等材料。塑料和玻璃钢沉淀池便于批量生产和现场安装。如果选用塑料等有机材料，在酸雨较多的地医可添加适量的硅、钙以中和雨水的酸性。4.3过滤雨水过滤是使雨水通过滤料或多孔介质以截留水中的悬浮物质，从而使雨水净化的物理处理法。这种方法即可作为用以保护后续处理工艺的预处理，也可用于最终的处理工艺。雨水过滤的处理过程主要是悬浮颗粒与滤料颗粒之间粘附作用和物理筛滤作用。在过滤过程中，滤层空隙中的水流一般属于层流状态，被水流携带的颗粒将随着水流流线运动。当水中颗粒迁移到滤料表面上时，则在范德华引力和静电力相互作用，以及某些化学键和某些特殊的化学吸附力下，被粘附于滤料颗粒表面，或者滤料表面上原先粘附的颗粒上。此外，也会有一些凝絮颗粒的架桥作用。在过滤后期，表层筛滤作用会更明显。广义的雨水过滤包括表面过滤、滤层过滤和生物过滤等几种方式。狭义的雨水过滤仅指以粒状材料为过滤介质的滤层过滤。用粒状材料的雨水滤池有多种方式，有代表性的是直接过滤和接触过滤。雨水水质较好时可以采用直接过滤或接触过滤。直接过滤即雨水直接通过粒状材料的滤层过滤；接触过滤是在进入过滤设施之前先投加混凝剂，利用絮凝作用提髙过滤效果。根据工作压力的大小可以选用普通滤池或压力过滤罐。滤池由进水系统、滤料、承托层、集水系统、反冲洗系统、配水系统、排水系统等组成。4.4消毒雨水经沉淀、过滤或滞留塘、湿地等处理工艺后，水中的悬浮物浓度和有机物浓度已较低，细菌的含量也大幅度减少，但细菌的绝对值仍可能较高，并有病原菌的可能。因此，根据雨水的用途，应考虑在利用前进行消毒处理。消毒是指通过消毒剂或其他消毒手段灭活水中绝大部分病原体，使雨水中的微生物含量达到用水指标要求的各种技术。雨水消毒也应满足两个条件：经消毒后的雨水在进入输送管前，水质必须符合相关用水的细菌学指标的要求；消毒的作用必须一直保持到用水点处，以防止可能出现的病原体危害或再生长。消毒方法包括物理法和化学法。物理法主要有加热、冷冻、辐照、紫外线和微波消毒等。4.5自然净化技术植被浅沟和植被缓冲过滤带既是一种雨水截污措施，也是一种自然净化措施。当径流通过植被时，污染物由于过滤、渗透、吸收及生物降解的联合作用被去除，植被同吋也降低了雨水流速，使颗粒物得到沉淀，达到雨水径流水质控制的目的。生物滞留设施类似于植被浅沟和缓冲带，是在地势较低的区域种植植物，通过植物截流、土壤过滤滞留处理小流量径流雨水，并可对处理后雨水加以收集利用的措施。人工土壤-植被渗滤处理系统应用土壤学、植物学、微生物学等基本原理，建立人工-土壤生态系统，改善自然土壤生态系统中的有机环境条件和生物活性,强化人工-土壤生态系统的功能，提高处理的能力和效果。特别是把雨水收集、净化回用二者结合起来，构成一个雨水处理与绿化、景观相结合的生态系统。是一种低投资、节能、运行管理简单、适应性广的雨水处理技术。城市雨水湿地通过模拟天然湿地的结构和功能，人为建造和控制管理的与沼泽地类似的地表水体，它利用自然生态系统中的物理、化学和生物的多重作用来实现对雨水的净化作用。根据规 模和设计，湿地还可兼有削减洪峰流量、调蓄利用雨水径流和改善景观的作用。雨水人工湿地作为一种高效的控制地表径流污染的措施，投资低，处理效果好，操作管理简单，维护和运行费用低，是一种生态化的处理设施，具有丰富的生物种群和很好的环境生态效益。雨水生态塘是指能调蓄雨水并具有生态净化功能的自然或人工水塘。雨水生态塘按常态下有无水可分为三类：干塘、延时滞留塘和湿塘。干塘通常在无暴雨时是干的。用来临时调蓄雨水径流，以对洪峰流量进行控制，并兼有水处理功能；延时滞留塘时干时湿，提供雨水暂时调蓄功能，雨后缓慢地排泄汇存的雨水；湿塘是一种标准的永久性水池，塘内常有水。湿塘可以单独用于水质控制，也可以和延时塘联合使用。生物岛是指在水中修建的供动植物栖息、并具有一定的净化和生态功能的场所或设施。作为雨水的净化利用设施，生物岛属于一种终端处理措施，特别适用于一些缺乏自净能力、硬化设计的人工水体或雨水塘。5雨水综合利用系统雨水综合利用系统是指通过综合性的技术措施实现雨水资源的多种目标和功能，这种系统将更为复杂，可能涉及包括雨水的集蓄利用、渗透、排洪减涝、水景、屋顶绿化甚至太阳能利用等多种子系统的组合。5.1屋顶绿化城市化进程的加速使城市生态环境不断遭受破坏。营造以崇尚自然、回归自然为主旨的绿色生态型城市，已成为城市人居环境建设的发展趋势。目前城市用地日趋紧张，城市绿地的发展受到限制，有学者提出了向“第五面”（即城市屋顶)索取绿色的设想，屋顶绿化已受到越来越多的重视。屋顶绿化是指在各类建筑物、构筑物、桥梁(立交桥)等的屋顶、露台或天台上进行绿化、种植树木花卉的统称。最早的屋顶绿化可以追溯到距今4000年以前在古代幼发拉底河下游地匠（即现在的伊拉克）所建造的亚述古庙塔(或称“太庙塔”），据考证该塔三层台面上有种植过草树的痕迹。之后1500余年，出现了第一个规划较力完善的屋顶绿化建筑，即被称为“世界七大奇迹”之一的古巴比伦的“空中花园”，该建筑在充分考虑防渗问题的基础上，在架立的石墙平台上种植了大量的花草树木。5.2雨水利用系统与风能、太阳能利用风能利用的优点是无公害、能量不会减少、不需进口而且可以再生。在国际和国内多次发生能源危机的时代，其潜在的价值不可小视。利用风能可避免二氧化碳等温室气体的排放。地球的温室效应已成为全人类关注的课题。利用风能资源的不利因素是稳定性较差，因为能量的密度低、随机变化性大。弥补措施是不同风力条件下设施的合理运行与组合。一次投资大也是目前风能推广的主要障碍。太阳能利用是一种相对比较成熟的技术。但利用太阳能发电作为雨水利用系统中的动力还是相当新的一个课题。利用太阳能的主要优点有：①太阳的能量巨大，没有像石油类资源枯竭的担优。②不污染环境。③能量转换的机械设备简易可行。④成本低。有侍研究和解决的课题包括：发电量取决于太阳能电池设置的面积，获得大发电量需要巨大的面积；雨天、夜间等没有太阳光的情况下不能发电，需要设置备用蓄电池等。 6城市雨水利用工程实例实例1北京某中学运动场雨水利用工程该工程于2000年竣工投人使用。是北京市第一个城市雨水收集利用系统，获得北京市专项资金补助，补助资金约占投资额的三分之一。可利用雨水量计箅：按年平均降雨量600mm计算。3年均可利用雨水量=降雨量×汇流面积×径流系数×弃流系数×季节折减系数=6034m根据现场条件和投资限制，设计规模适当减小。按单场降雨量20mm设计,即20mm有效降雨量可将调蓄池灌满，超过设计负荷的降雨则通过设于运动场环形集水渠上的溢流口排入附近的市政管系。今后可以考虑溢流雨水的渗透。3按每年15场雨估算，则每年可收集雨水约4000m，用于冲洗操场和校园绿化。考虑操场冲洗水还可以循环利用，节约水量相应增加。该系统最突出的特点是全部建于地下，节省占地，植物土壤净化设施运行管理方便。不足之处是投入运行后发现溢流外排雨量较多，调蓄池设计规模偏小。实例2北京某公园雨水利用与景观湖水质改善工程222该公园地面面积10.87hm，湖面面积6.11hm，绿地面积7.6hm。2湖北岸雨水基本通过地面或雨水口进入湖内，湖南岸区域面积约5hm的雨水径流则通过雨水管道排人市政雨水管系。由于城市的发展建设，湖失去原有的水源，近年来公园内修建了游泳池和水上乐园，用湖水作水源。另一方面，该湖还受到园内非点源和少量污水的污染，夏季容易发生“水华”现象。因此，该公园湖面临水源不足和水质恶化双重压力。考虑利用湖的容量来调蓄利用南岸区域的雨水。综合径流系数0.69，按北京市年均降雨量342600mm计，则南区年均雨水径流量为50000×0.69×0.6=20400m，湖的总面积6.11×10m若不考虑蒸发、渗漏损失，湖中水位可提高20400/61100=0.34m。故设计方案将湖的溢流闸板加高0.3m，并对部分堤岸进行修整加高，可增加蓄水量1.8万 3m。雨水利用与水质保障总体方案如下图所示。此外还对公园少量点污染源采取了截流措施。该系统建成后能收集利用较多的雨水，湖水通过泵提升循环，并通过景观喷泉和原有的植物塘(湿地），既改善了景观效果，又使水质得到净化。实例3北京某办公区雨水利用工程基础条件：该项目是新建区政府办公新区内的雨水利用2总占地面积30555m，2其中：绿化占地11611m38%2建筑占地5800m19%2道路、广场占地13144m43%年均可汇集雨水径流量：雨季汇集径流量估箅：方案选择：方案1 方案2—间接利用（下渗补充地下水）经过与业主协商，最后决定采纳方案1，具体工艺流程见下图： 实例4北京某小学雨水利用工程概况该学校位于市中心，校园非常拥挤，绿地很少。对这样一个占地很小的校园进行改造，采用雨水收集利用系统，并不是一个十分理想的场所。但学校从节约水资源、改善校园环境，加强学生节水和环保意识的教育等综合效益考虑，十分积极采用雨水利用技术。 〔4〉运行情况经过几个雨季的运行表明，该系统决策设计合理，主要体现在：运行管理非常简单，避免了采用方案三带来的运行复杂性和难以控制，这对一个缺少专业管理人员的学校尤其重要；增加利用厨房较清洁的洗菜水作为雨水利用系统的补充非常有效，洗莱水水量虽少，但细水长流，源源不断地补充调蓄池，大大提高整个系统的有效利用率，对北京降雨不均匀性起到很好的弥补作用。设计施工合理，除细小环节，基本未出现任何质量问题，雨水系统水质好，水量充沛。学校还考虑向校外提供部分富裕水量。需要注意的问题是，雨季到来前或降雨量很少时，调蓄池有异味，主要是厨房偶然带入的其他污水。每年雨季前后应清洗调蓄池，厨房洗菜水必须严格和其他污水分离。通过该工程不仅大大改善了学校的用水和环境状况，还被教委列为环境教育示范校。'