高架桥雨水收集
由于城镇化进程的推进,大量建筑物、硬化道路代替了原来的自然地面成为雨水下垫面,雨水无法下渗成为地下水储存起来,在枯水季节向漓江补水;同时暴雨时过快通过市政管网排入漓江,加大了洪涝灾害的程度。然而城镇化是一个不可逆转的进程,因此,采取措施把雨水拦截并储存起来,留到用水高峰或者缺水季节利用是很必要的,这既可缓解甚至解决枯水期缺水问题,又可减轻乃至避免洪涝灾害。从长远看,开发利用雨水等非传统水源,对于社会的可持续发展具有重要意义。
目前非传统水源的开发利用主要有中水回用和雨水利用,中水回用就是将污水进行处理后,循环使用。建成一个中水回用系统,要占用大量的空地,前期投入大,投用后成本也过高,无法大面积推广应用,而且对于减轻洪涝灾害也没有直接作用。与中水回用项目相比,雨水收集利用工程运行费用低廉,可以大大减少用水开支,更适合推广应用。
摘要:结合工程实例,对高架桥下雨水收集利用进行分析研究。桥下雨水收集利用系统由砂滤系统,雨水花园,地下储水系统,自动喷灌四大部分组成,有效解决了高架桥下绿化浇晒的问题。在保留现状桥面及路面的前提下,将桥面雨水进行收集,处理,储存及利用。该工程造价低,贯切了低影响开发的精神,可为高架桥雨水收集利用设计提供参考。
城市高架桥桥下一般设有绿化带,但是由于桥面的阻挡,桥面上的雨水经落水管直接流入雨水管道,无法淋到桥下绿化带。若将桥面上的雨水收集起来,并用于桥下的绿化浇灌,则既能节约绿化用水,还能节省人力和物力。高架桥雨水利用,在保证桥面雨水快速排走,保障道路交通安全的前提下,还考虑了雨水的就地利用,通过渗,滞,蓄,净,用,排等多种技术,实现城市良性水循环。
项目概况
某市一条南北向的城市快速路,是该市南北交通的主要通道一直,道路全长为2.575km。
总体设计目标
1、雨水利用目标:满足高架桥下绿地灌溉水量需求。
2、径流总量控制目标:年径流总量控制率不低于85%(对应设计降水量为41.5mm)
3、径流峰值控制目标:在原有的排水设计重现期下,建设用地外排雨水高峰流量不得大于开发建设前的水平。
4、水质控制目标:初期径流雨水水质依据深圳市《雨水利用工程技术规范》(SZDB/Z49-2011)第6.1.1条规定选用,绿化灌溉用水水质依据《建筑与小区雨水利用工程技术规范》(GB50400-2006)规定选用。
绿化用水量
根据绿化用水定额规定 ,绿化灌溉用水量为1.5~2 L/(m ·次) ,1 ~2 次/d。用水量可根据季节做相应调整。考虑到降雨的不规律性,为提高高架桥雨水的利用效率 ,按 4 d 用水量对雨水进行收集。3.1.2 高架桥雨水收集利用段水量分析水量平衡分析见表1。
根据表1计算结果,并经实地考察地形,在桥始,未两端各设置一套回用系统,每套系统调蓄水池的容积为80m³,清水池的容积为20m³。
高架桥雨水下渗段水量分析
参照《海绵城市建设技术指南(试行)》第4章表4-3,本高架桥综合雨量径流系数ψ=0.9
根据《海绵城市建设指南》第 4 章式 (4 —1) ,计算得到一跨 的高架 桥 (S = 25 ×L )下应具有的调蓄容积 即控制容积 :V = 10日 道路总面积 = 10 × 4 1 .5 × 0 .9 × ‘s/10 00 0 = 0 .037 35S 133 。雨水花园调蓄能力按单位面积控制降雨量为0.5 m 计算 ,至少需 0 .075S m 。因此下渗段雨水花园面积应 占高架桥 面积 的 7.5%左右 ,实际下渗段雨水花园面积取高架桥面积的 10% ,满足需要。
道路改造分段
根据水量分析、现场地形、道路纵坡等,拟分为四段进行改造,其中I段、Ⅳ段 (大部 )采用雨水收集利用工艺,Ⅱ段、Ⅲ段 (大部 )采用雨水下渗工艺,具体见表2。
雨水收集利用及下渗工艺
该工程分段分别采用雨水收集利用 (砂滤 系统+ 雨水花园 + 地下储水处理系统 + 自动喷灌) 及雨水下渗(砂滤系统 + 雨水花园)工艺。
1、雨水收集利用工艺
雨水经过高架桥现状落水管进入砂滤系统,溢流后进入雨水花园(水力停留时间为48~72h),经生物处理后(超标雨水溢流进入市政管道),下渗进入地下储水系统,用一体化玻璃钢雨水池保存,使用时通过过滤净化系统深度处理后达到回用水的质量要求,连接自动喷洒系统,进行自动绿化浇晒。
2、雨水下渗工艺
雨水经过高架桥现状落水管进入砂滤系统,溢流后进入雨水花园(水力停留时间为48~72h)经,生物处理后下渗补充地下水(超标亅溢流至道路,排入雨水边井)。
工艺方案
1、砂滤系统
利用砾石对雨水进行过滤,过滤后的雨水溢流进入雨水花园。前端砂滤系统主要过滤较大颗粒的污染物。砂滤系统见下图
雨水花园
通过人工挖掘的浅凹绿地,汇集并吸收来自高架桥的雨水,通过植物,沙土的渗透,过滤作用使雨水得到进一步净化并最终渗透进入地下储水系统。超过标准的降雨将通过雨水花园中的溢流口排放进入市政排水系统。设计水力停留时间为48~72h,植物选择耐旱,耐涝,无需永久灌溉的植物雨水花园(收集利用段)见图3.
雨水花园的特点:
1、能够有效地去除径流中的悬浮颗粒,有机污染物以及重金属离子,病原体等有害物质
2、通过合理的植物配置,能够为昆虫与鸟类提供良好的栖息环境。
3、通过其植物的蒸腾作用,可以调节环境中空气的湿度与温度,改善小气候环境。
4、雨水花园的建造成本较低,且维护与管理比草坪简单。
一体化玻璃钢雨水池
水池系统通常有钢筋混凝土池,一体化玻璃钢雨水池,本工程采用一体化玻璃钢雨水池,一体化玻璃钢雨水池可以进入内部清扫垃圾,不需要反冲洗,100%蓄水空间。即埋即用,综合造价低,强度高,使用寿命长,整体成形,绝无渗漏。
调蓄水池容积为80m³,规格为ф3.0m*11.0m,设曝气装置和潜水提升泵各一套。
斜板沉淀池内包括折流板混凝反应区、侧向流斜板分离沉淀区和出水稳流区,规格为ф2.6m*3.2m。折流板混凝反应区的设置,视雨水污染的实景情况确定,严重时可加投如聚合氯化铝,硫酸铝等药剂,侧向流斜板分离沉淀区的功能是固液分离,澄清雨水,出水稳流区采用穿孔多孔管集水。
清水池储存处理后的水供绿化喷灌等回用,规格为ф2.6*3.8m,与斜板沉淀池合为一体,清水池内设曝气装置一套。
结语
1、保留现状桥面及路面的前提下,将桥面雨水收集,处理,储存及利用,贯切了低影响开发的精神,在雨水就地利用,涵养地下水的同时,有效地节省了人力,物力,对城市的可持续发展有着重要意义。
2、采用砂滤系统+雨水花园的工艺对雨水进行渗透,过滤,建造成本低,维护管理方便。
3、采用雨水收集利用工艺处理的雨水,出水水质达到绿化用水水质标准,可用于高架桥下绿化喷灌,采用雨水下渗工艺处理的雨水,有效去除了径流中的悬浮颗粒,有机污染物等,可用于涵养地下水。