我國城市水資源的再利用

2014-07-22 17:24:00    作者:zhufei     來(lái)源:中國風(fēng)景園林網(wǎng)     瀏覽次數:

  中國風(fēng)景園林網(wǎng)訊 毫無(wú)疑問(wèn),中國是一個(gè)水資源短缺的國家,特別是城市缺水問(wèn)題已十分突出。而城市污水的再利用和雨水收集處理已成為當今世界各國在解決缺水問(wèn)題時(shí)的共識。

  再生水在園林綠化中的應用

  何謂再生水?就是將污水處理廠(chǎng)出水、工業(yè)排水、生活污水等非傳統水資源進(jìn)行回收,經(jīng)適當處理后達到一定水質(zhì)標準,并可以在一定范圍內重復使用的水資源。研究表明,預計到2030年,我國缺水量將達130億立方米,而再生水可利用量將達到767億立方米。

  我國近十幾年來(lái)有關(guān)院校和科研部門(mén)組織科技攻關(guān),在城鎮和住宅小區的中水回用;城市污水凈化后回用于園林綠化、市政景觀(guān)、道路噴灑等;大型賓館及娛樂(lè )場(chǎng)所的中水回用系統;城市中水回用與工業(yè)冷卻水系統及工藝用水等方面的研究中都取得了豐碩的成果,而且也興建了若干示范工程。隨著(zhù)科技的進(jìn)步,任何污水都可以通過(guò)不同的工藝技術(shù)加以處理,滿(mǎn)足任何需要。一般來(lái)說(shuō),二級出水經(jīng)消毒處理后,用作市政雜用水、生活雜用水、農業(yè)用水和景觀(guān)用水等;在這個(gè)基礎上,經(jīng)混凝過(guò)濾處理,可作為工業(yè)循環(huán)冷卻水等;再經(jīng)進(jìn)一步處理,如用膜技術(shù)處理或用活性炭吸附后,就可作為工業(yè)上工藝用水或地面水,地下水回灌補充水等。

  我國將城市污水回用于景觀(guān)水體的研究最早始于"七五'國家科技攻關(guān)計劃'"此后北京、天津、石家莊等城市相繼將污水處理廠(chǎng)出水進(jìn)一步處理后補給干涸的景觀(guān)河道、湖泊等,北京的高碑店湖、南護城河、昆玉河、天津的海河、衛津河、石家莊市區的"民心河"等景觀(guān)水體均得到了極大的改善,取得了良好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益,對我國再生水回用于景觀(guān)水體的工程實(shí)踐起到了積極的示范作用。此外,實(shí)施再生水回用于景觀(guān)水體的城市還有泰安、鄭州、成都、慈溪等地。國外在再生水回用于景觀(guān)水體方面的研究早在20世紀30年代就已開(kāi)始。1932年美國在加利福尼亞州的舊金山建立了世界上最早的將出水再利用為公園湖泊觀(guān)賞用水的污水處理廠(chǎng),到1947年為公園湖泊和景觀(guān)灌溉供水已達3.8萬(wàn)m3/d占公園需水量的四分之一[6].日本早在20世紀60年代開(kāi)始嘗試污水回用,70年代初具規模?;赜盟饕糜谘a充河道)澆灌綠地、沖廁、工業(yè)循環(huán)及消防等。其中用于景觀(guān)水體的約占總再生量的10%。日本曾在1985&年到1996年用再生水復活了150多條河道的景觀(guān)功能[7].國外實(shí)施再生水回用于景觀(guān)水體的城市以美國、日本居多,還有其他的一些國家,如澳大利亞、以色列、南非等國也進(jìn)行過(guò)大量的研究并有著(zhù)許多成功的實(shí)例。再生水回用于景觀(guān)用水

  隨著(zhù)人們對居住環(huán)境要求的不斷提高,居住區的建筑景觀(guān)設計已成為被關(guān)注的熱點(diǎn)。其中水景以獨特多樣的形式成為建筑景觀(guān)設計的重要組成部分。我國目前居住區的水最用水除少數為自然降水外,其余均來(lái)源于城市管網(wǎng)的自來(lái)水,且多數的水景景觀(guān)因受到每目耗水量的制約而無(wú)法達到預期的效果。改善景觀(guān)用水現狀,探索獲取景觀(guān)用水補充水源的新途徑,是亟待研究的課題。

  污水回用是解決城市缺水問(wèn)題的有效途徑,縱觀(guān)國內外污水回用于景觀(guān)水體的研究現狀,研究較多的是在排水管網(wǎng)終端污水處理廠(chǎng)內進(jìn)行集中式深度處理后回到河道、湖泊等作為景觀(guān)補充水,而對小區中水用作景觀(guān)的研究也多限于綠化。

  小區生活污水具有原水水量和水質(zhì)穩定的特點(diǎn),污染物的成分主要是有機物,可生化性好,處理工藝成熟,可成為較好的景觀(guān)水體的補充水源。

  關(guān)鍵詞:再生水;回用;景觀(guān)水體;生態(tài)綜合處理工藝

  1.1我國水資源及利用現狀

  我國是世界上13個(gè)貧水國家之一,人均水資源占有量約為2340m3,在世界153個(gè)國家中我國居第110位。在我國600多座城市中,約有一半缺水,其中108座嚴重缺水。北京、天津、大連等城市供水長(cháng)期處于緊張狀態(tài)。全國每年因缺水影響工業(yè)產(chǎn)值2300億元,糧食減收200億至300億公斤。隨著(zhù)國民經(jīng)濟的發(fā)展和人口的增長(cháng),預計我國2030年左右將出現缺水高峰期,屆時(shí)用水總量將達到7000~8000億m3/a[1]。

  隨著(zhù)人口的增長(cháng)和社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展,水資源緊缺這一現象將持續發(fā)展,水資源已成為扼制我國社會(huì )進(jìn)步和經(jīng)濟發(fā)展的最重要問(wèn)題之一。要緩解和解決我國水資源緊缺問(wèn)題,必須深刻全面地認識我國水資源的特點(diǎn)及問(wèn)題實(shí)質(zhì),開(kāi)源與節流并重、合理利用和有效保護相結合。

  近年來(lái),我國對水的重復利用已逐步開(kāi)展,在一些水源持別緊張的城市,水的重復利用率己達到較高水平,但總體水平還很低。由此可見(jiàn),在我國對城市污水的回用就顯得尤為重要了。

  1.2.城市污水回用于景觀(guān)用水的意義

  景觀(guān)環(huán)境用水是指滿(mǎn)足景觀(guān)需要的環(huán)境用水,即用于營(yíng)造城市景觀(guān)水體和各種水景構筑物的水的總稱(chēng)。

  景觀(guān)環(huán)境水資源的分類(lèi)可以有很多種,通常所討論的景觀(guān)水,大致有四種類(lèi)型:

  (1)小型的天然湖泊,如杭州的西湖和揚州的瘦西湖等;(2)人造湖泊,如各大中城市公園內的湖泊;(3)與房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)相配套的人造景觀(guān)湖;(4)各種景觀(guān)用的河道[2]。

  隨著(zhù)人們生活水平和人居環(huán)境質(zhì)量的提高,人們對整個(gè)居住小區的外部人文景觀(guān)、綠化和自然環(huán)境的要求也越來(lái)越高。在城市綠地、公園建設和大型標志性建筑區中,人工湖泊、人工河道及景觀(guān)水池不斷涌現。房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)中水景住宅也成為一大熱點(diǎn):在目前遍布上海的千余個(gè)正在開(kāi)發(fā)的住宅樓盤(pán)中,有水景設施的就占了四分之一;即使在水資源短缺的北京,現有的800多個(gè)住宅樓盤(pán)里,"水景住宅"仍占到了5%~6%,這足以說(shuō)明水景對人們生活的重要性:水景設置可以提高環(huán)境的品質(zhì),豐富空間環(huán)境,增強居住的舒適感;增加居住壞境的濕度,減少浮塵,改善區內小氣候;同時(shí)可以為人們營(yíng)造回歸自然的氛圍,帶來(lái)精神上的享受[1]。

  從人居的角度看"水景"有許多的優(yōu)點(diǎn),但是隨著(zhù)世界城市化水平和工業(yè)化程度的提高,水資源短缺和水污染加劇日益嚴重,目前城市污水回用已經(jīng)成為解決城市缺水、提高水資源有效利用率、有效控制水體污染的一條重要途徑。因此,利用再生水補給人工景觀(guān)水體也就應運而生。尤其在一些水資源嚴重短缺的地方,如我國的北方地區,常年氣候干燥,風(fēng)沙肆虐,水景的設置很有必要,但是考慮到當地水資源的短缺。使用再生水補給景觀(guān)水體成為一種必然。例如我國北京、天津、石家莊、鄭州等地均已開(kāi)始或計劃實(shí)施再生水作為城市內河景觀(guān)補給水的工程,而且已經(jīng)取得了一定的效果。

  再生水回用于景觀(guān)環(huán)境是滿(mǎn)足缺水城市對于娛樂(lè )性水環(huán)境需要而發(fā)展起來(lái)的一種再生水回用方式,到目前為止,只有少數發(fā)達國家對此做過(guò)一定的研究,并提出相應的水質(zhì)標準??梢灶A見(jiàn),隨著(zhù)環(huán)境意識的提高,再生水回用于景觀(guān)水體必將擁有廣闊的發(fā)展前景。

  再生水回用于景觀(guān)水體存在的問(wèn)題

  對再生水處理的程度取決于再生水的回用方式。就再生水回用于景觀(guān)水體而言,要嚴格考慮再生水中存在污染物和病原體對水體美學(xué)價(jià)值和人體健康的危害。作為景觀(guān)水體,首先要求在感觀(guān)上給人舒適的感覺(jué),要求水體清澈,透明度高,不出現渾濁,黑臭以及富營(yíng)養化現象。景觀(guān)水體是人們休閑娛樂(lè )的理想處所。一旦景觀(guān)水體發(fā)生富營(yíng)養化,使得水體透明度下降,水體渾濁,臭味彌漫,大煞風(fēng)景,使水體的旅游觀(guān)光的價(jià)值大減,甚至喪失觀(guān)賞功能。

  其次就是景觀(guān)水體對人體健康的影響。尤其是娛樂(lè )性景觀(guān)水體,因為水體要與人體有輕微接觸,因此水中不能含有對眼睛的隔膜、耳隔膜以及皮膚有害的化學(xué)物質(zhì);在城市污水中經(jīng)常檢驗到腸道疾病的因素有桿狀細菌和阿米巴痢

  疾,霍亂,傷寒和副傷寒病菌等

  如何利用雨水打造城市景觀(guān)

  中國和美國目前面臨著(zhù)同一個(gè)問(wèn)題:如何有效地利用城市雨水資源。一些平均降雨量較大的城市仍然面臨著(zhù)各種各樣水資源短缺的困擾。美國德克薩斯州休斯敦和中國北京這樣的城市如今正面臨著(zhù)地下水位逐年下降的威脅。

  造成這些城市地下水位逐漸下降的主要原因是建筑、道路和停車(chē)場(chǎng)仿佛一張"密不透風(fēng)"的網(wǎng),雨水很難滲入地下,也就無(wú)從補給地下水。解決雨水排放問(wèn)題最典型的工程方法是將雨水引入混凝土排水渠,然而這只能使問(wèn)題變得愈加復雜。目前中國和美國都主要采用這種設計方式。采用這種工程方法的建筑設計和景觀(guān)設計并不能解決其根本問(wèn)題,也只能使城市問(wèn)題愈演愈烈。

  我們所要做的是尋找地表雨水收集并使其有效滲入土壤中的各種方法和途徑。在美國州政府和聯(lián)邦政府制定的各項環(huán)境法規的指引下,美國景觀(guān)設計師正在努力探索雨水收集和利用的創(chuàng )新舉措。在不斷探索的過(guò)程中,他們逐漸利用雨水之美來(lái)營(yíng)造城市生活的宜人之處。本文的目的就是通過(guò)一些實(shí)例來(lái)簡(jiǎn)述如何利用雨水打造獨特的水體景觀(guān)。

  特別要提出的是,像美國太平洋西北地區的俄勒岡州的波特蘭和華盛頓州的西雅圖這樣的城市,終年雨水充沛。景觀(guān)設計師在這些地方經(jīng)常運用"雨水花園"來(lái)增強城市排水功能。在停車(chē)場(chǎng)等城市公共環(huán)境中,這種"雨水花園"能夠有效地使收集到的雨水變廢為寶。

  停車(chē)場(chǎng)地面上的雨水沒(méi)有流入傳統的雨水排放系統,而是通過(guò)"雨水花園"收集到名為"生態(tài)池"的專(zhuān)門(mén)排水系統中,收集到的雨水用于澆灌植被、滋潤土壤或補充地下水。由于"雨水花園"將雨水收集起來(lái),因此特別是在降雨量大、城市排水系統超負荷運轉的情況下,它們有效地減輕了城市排水系統的壓力。只有在降雨量非常大的時(shí)候,"雨水花園"才需要另辟一條溢流管將多余的雨水排入城市雨水排放系統中。

  規模最大、最富盛名的"雨水花園"位于波特蘭,緊鄰俄勒岡會(huì )議中心。它由梅爾里德景觀(guān)設計事務(wù)所負責設計,主要收集5.5英畝(約合2.2公頃)屋頂上的雨水。收集起來(lái)的雨水蜿蜒流入一些石砌淺水池中,仿佛山間潺潺的溪流一般。"雨水花園"幾乎吸納了會(huì )議中心屋頂上所有的雨水堪稱(chēng)一項舉世矚目的成就。(詳情請參考2004年9月出版的美國《景觀(guān)設計學(xué)》雜志中的《記憶中的雨》一文。)

  一項日益盛行的利用雨水打造水體景觀(guān)的重要創(chuàng )新之舉就是采用"綠色街道"。所謂"綠色街道"就是通過(guò)入滲池、雨水花園以及街道與人行道之間常有的淺溝來(lái)收集雨水。就像本文所提到的其他景觀(guān)設施一樣,"綠色街道"同樣也有效地減輕了市政排水系統的壓力。波特蘭已將這種功能性的"綠色街道"作為城市正在實(shí)施的示范項目。一般來(lái)說(shuō),"綠色街道"設在現有城市肌理的隱蔽處或縫隙處,如學(xué)校周?chē)?、停?chē)場(chǎng)、林蔭大道、雜貨店入口或住宅區的停車(chē)位。它們仿佛是現代城市中冰冷堅硬的街道及停車(chē)場(chǎng)中的"星星之火",為城市搭建起一條處理城市雨水的生態(tài)體系。在典型的"綠色街道"中,雨水在排水溝中流經(jīng)整條街道,最后注入一系列種有植被的洼地,雨水在這里經(jīng)植物凈化滲入土壤。降水量大的時(shí)候,多余的雨水則排入傳統的城市排水系統中。

  波特蘭的"綠色街道"每小時(shí)至少可以吸收兩英寸(約合50毫米)的雨水,大大減少了對較大雨水系統的影響。這些"綠色街道"一般無(wú)需維護,只需要每年例行的簡(jiǎn)單清污和植被修剪。同時(shí)監測"綠色街道"的土壤質(zhì)量(重金屬含量安全范圍內的當前流量)來(lái)確定是否有必要進(jìn)行大規模的換土。無(wú)論是波特蘭還是大規模采用"綠色街道"的其他城市都需要時(shí)間的檢驗。只有整個(gè)城市完全采用了"綠色街道"才能真正減少雨水流失。(詳情請參考2006年9月出版的美國《景觀(guān)設計學(xué)》雜志中的《綠色實(shí)例》一文。)

  華盛頓州西雅圖是另一個(gè)實(shí)施"綠色街道"計劃的多雨城市。西雅圖交通部和公共事業(yè)部已經(jīng)開(kāi)始攜手創(chuàng )建覆蓋整個(gè)城市街區的"雨水花園"。小范圍的實(shí)驗在減少雨水流失方面已取得成功即使在降水量小的情況下也能減少99%的雨水流失。西雅圖也已經(jīng)劃分了隨后的實(shí)驗區,而且規模不斷擴大。這些種植著(zhù)灌木叢和觀(guān)賞草的"雨水花園"不僅提升了周邊環(huán)境的價(jià)值,而且促進(jìn)了該地區房產(chǎn)的增值。(詳情請參考2007年10月出版的美國《景觀(guān)設計學(xué)》雜志中的《西雅圖的綠色排水系統》一文。)景觀(guān)設計師和波特蘭環(huán)境服務(wù)署在設計或規劃"綠色街道"和"雨水花園"時(shí)提出四點(diǎn)主要注意事項:

  1.水源頭管理

  越早實(shí)現水資源對土壤的滲透,就會(huì )越早減輕下游排水系統的負擔。"綠色街道"吸收了至少80%的降水,這也就意味著(zhù)下游的管道、水池和水處理設備將減少80%的負擔。

  2.地表徑流管理

  盡可能的少安裝管道設備。因為管道不僅容易堵塞、結冰,而且投資浩大。陸地上的傳輸管道的安裝和維護相對容易,同時(shí)水可以被蒸發(fā)、植被吸收或滲入土壤。

  3.發(fā)揮自然的潛力

  自然界的植被和土壤不僅可以減少水土流失、凈化有毒化學(xué)物質(zhì)、避免腐蝕,而且可以降低城市建造成本和現有基礎設施的運營(yíng)成本。

  4.利用雨水打造社區景觀(guān)

  "綠色街道"也像"雨水花園"一樣為周邊環(huán)境營(yíng)造優(yōu)雅美景。綠樹(shù)繁花營(yíng)造出城市少有的花園景致。此外,波特蘭的"綠色街道"也為打造安全的人行交叉路、美化的停車(chē)場(chǎng)和寧靜的城市街道貢獻了一份力量。

  然而,你也許會(huì )問(wèn),藝術(shù)在哪里?雨水打造的水體景觀(guān)的建筑表達方式是什么??jì)?yōu)秀的設計能否將雨水利用和運用雨水本身所形成的融合建筑體驗的"場(chǎng)所創(chuàng )造"聯(lián)系在一起?答案是肯定的。一些富有創(chuàng )造力的景觀(guān)設計師已經(jīng)發(fā)現雨水所蘊含的藝術(shù)潛能。就像我上面說(shuō)的一樣,關(guān)鍵是表達出雨水在整個(gè)設計中的獨特動(dòng)感之美。景觀(guān)設計師史蒂夫科赫為波特蘭的一座公寓設計的庭院景觀(guān)就是一個(gè)典范??坪盏脑O計將屋頂雨水收集起來(lái),水流在高低錯落的水道中歡快地跳躍著(zhù),最后注入巖石圍筑的水池。水池下是一個(gè)用于收集雨水的蓄水池。值得注意的是科赫的這個(gè)成功作品還借鑒了印度傳統的建筑圖騰。景觀(guān)設計師在利用雨水打造水體景觀(guān)時(shí),要充分學(xué)習當地傳統文化,將其有效地運用到設計中。(詳情請參考2006年9月出版的美國《景觀(guān)設計學(xué)》雜志中的《雨水利用的藝術(shù)》一文。)

  我希望這些創(chuàng )新的設計能夠啟發(fā)更多的中美景觀(guān)設計師利用雨水打造水體景觀(guān)。中國歷史悠久,擁有諸多的寶貴經(jīng)驗,像中國傳統農業(yè)中利用雨水灌溉農田、采用梯田等其他方法控制腐蝕風(fēng)化。這些傳統農耕方法的現代全新演繹在土人景觀(guān)設計的沈陽(yáng)建筑大學(xué)項目中可窺見(jiàn)一斑。

  中國設計師在運用這些傳統方法時(shí)需要追溯歷史,研究中國偉大的農耕傳統,因為這些傳統強調如何更好的與土地相結合。有時(shí)候在中國現代化的進(jìn)程中這些傳統方法也許會(huì )顯得格格不入,但是在景觀(guān)設計中它們卻是我們的良師益友。

編輯:zhufei

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