每當(dāng)下暴雨的時(shí)候,許多城市街道都會(huì)積水,行人無(wú)法通行,汽車(chē)也常常深陷其中。望著滿(mǎn)大街的積水,更多的人是在抱怨排水系統(tǒng)的不暢,希望這些水趕緊排走。
水資源的缺乏已經(jīng)成了全球性問(wèn)題,我國(guó)有上百個(gè)城市缺水。一方面,積水排不出去,一方面地下水一天天在減少,有心人提出,為什么不能利用這些雨水呢?
據(jù)測(cè)算,如果每個(gè)小區(qū)、每個(gè)住房都有自己的雨水收集系統(tǒng),至少可以解決公共空間的灌溉以及沖洗廁所之用,這將大大節(jié)約地下水的開(kāi)采量,而且收集雨水還可以對(duì)地下水提供補(bǔ)充。在這方面,國(guó)外有許多經(jīng)驗(yàn)可鑒,澳大利亞的無(wú)花果小區(qū)就是一個(gè)很好的案例。
項(xiàng)目背景:
許多人認(rèn)為地上的雨水是個(gè)麻煩,都希望它們盡快流走。城市排水系統(tǒng)的主要目的也是要將雨水泛濫的風(fēng)險(xiǎn)降到最小程度,而對(duì)自然資源保護(hù)及環(huán)境質(zhì)量等則考慮較少。
一些人認(rèn)為水就是供人使用的,只要打開(kāi)水龍頭,就會(huì)自然流出來(lái)。然而,正是這種對(duì)水的錯(cuò)誤觀念以及對(duì)水的過(guò)度使用或?yàn)E用,給水資源帶來(lái)了前所未有的壓力。這種水資源的壓力反過(guò)來(lái)影響到飲用水以及海洋、河湖里的各種生命。
面對(duì)這種局面,澳大利亞各地開(kāi)展以水為核心的城市住宅開(kāi)發(fā)項(xiàng)目,主要是通過(guò)雨水收集利用,節(jié)約地下水的開(kāi)采量,同時(shí)大量補(bǔ)充地下水。無(wú)花果小區(qū)(FigtreePlace)是其中的一個(gè)例子。
項(xiàng)目概況:
無(wú)花果小區(qū)原址為紐卡斯?fàn)栆粋€(gè)主要公交車(chē)站,最初是有軌電車(chē)的車(chē)站,后來(lái)成了公共汽車(chē)站。隨著汽車(chē)數(shù)量的增多,碳?xì)浠衔锏臐B漏情況越來(lái)越嚴(yán)重,重金屬、油膩將原址10米厚的沙層嚴(yán)重污染。當(dāng)時(shí)采取的矯正措施只是在表面上加了一層水泥蓋子,因此只治標(biāo),不治本。
實(shí)際上,水泥蓋子以下300毫米的土層已經(jīng)被污染了,而在3米~4米深的地方,地下水是可以用來(lái)灌溉的。因此,無(wú)花果示范區(qū)的第一步,就是將那層水泥蓋子和已遭污染的300毫米厚的土層除掉,然后填進(jìn)去好土。這樣做的目的只有一個(gè),就是清除能夠見(jiàn)到的所有污染物。紐卡斯?fàn)柺凶h會(huì)城市水資源中心做的一項(xiàng)調(diào)查顯示,通過(guò)該項(xiàng)目的實(shí)施,雨水對(duì)地下水的補(bǔ)注作用明顯,而且成了主要的家用水資源。家用范圍包括熱水、沖洗廁所和公共空間的灌溉,但不用于飲用。雨水的再利用大大提高了水的供應(yīng)量,公交車(chē)站自然也看到了前景,所以也加入進(jìn)來(lái)聯(lián)合開(kāi)發(fā),從而解決了清洗車(chē)輛的用水問(wèn)題。
根據(jù)調(diào)查,用這種方式在示范小區(qū)收集、處理的雨水能夠滿(mǎn)足:
*室內(nèi)熱水和沖洗廁所用水50%的需求;
*100%花園灌溉需求;
*100%的公共汽車(chē)清洗需求。
雨水收集計(jì)劃的另一大優(yōu)勢(shì)是留住大量的雨水,減少暴雨徑流量,降低下游的洪峰,從而減小對(duì)雨水處理設(shè)施的壓力,包括污染控制設(shè)備。
項(xiàng)目設(shè)計(jì):
雨水收集利用方法很簡(jiǎn)單,就是在地下建蓄水池,收集屋頂雨水,供應(yīng)家用熱水和廁所用水。另外,還包括一個(gè)補(bǔ)注蓄水層,表面是草地,地下深處則是補(bǔ)注池,用于灌溉花園和清洗車(chē)站的公交車(chē)。
具體步驟是,從屋頂上收集的雨水,通過(guò)雨水管道,流經(jīng)初期雨水池,然后流向每個(gè)地下蓄水池。帶有壓力傳感器的水泵將水抽上來(lái),供應(yīng)熱水系統(tǒng)及供沖洗廁所之用。如果蓄水池的水太多了,溢出來(lái)的水就會(huì)流到沙濾區(qū),對(duì)蓄水層進(jìn)行補(bǔ)注。
路徑、草坪及花園的多余雨水直接流入補(bǔ)注池,補(bǔ)注池為蓄水層補(bǔ)水,并在干旱時(shí)為公共空間提供用水。補(bǔ)注池的容量很大,即使再大的雨量(包括50年一次的大暴雨)也不會(huì)溢出。地下蓄水池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),與這些蓄水池相連的初期雨水池通過(guò)分流裝置,將最初的2毫米雨水量分開(kāi)。4個(gè)蓄水池呈矩形,容量在9~15公升,每個(gè)池子都有一個(gè)進(jìn)口(接收來(lái)自初期雨水池的水)、一個(gè)淤泥清理室、一個(gè)低水位監(jiān)測(cè)器、一個(gè)出口(家用水口)和一根多孔管道(將多余的水輸送到補(bǔ)注坑)。低水位監(jiān)測(cè)器的作用是,當(dāng)水池水位低于設(shè)定高度時(shí),它就會(huì)激活感應(yīng)器,感應(yīng)器將啟動(dòng)水泵向水池內(nèi)補(bǔ)水。
補(bǔ)注池面積為250平方米,覆蓋750毫米深的沙礫層,表面被草坪覆蓋。在補(bǔ)注池10米深的地方,安裝了一臺(tái)水泵,為灌溉和洗車(chē)提供用水。
帶有壓力容器的水泵被安放在每個(gè)蓄水池邊上的泵室里。每個(gè)泵室設(shè)有故障-安全系統(tǒng),包括一臺(tái)備用泵(一旦水泵出現(xiàn)故障,備用泵就會(huì)啟動(dòng))和螺線管(如果發(fā)現(xiàn)水壓不足,或電力供應(yīng)中斷,或發(fā)現(xiàn)蓄水池水位低,它就會(huì)自動(dòng)切換供水系統(tǒng))。
問(wèn)題尚存:
這種以水為核心的城市設(shè)計(jì)概念聽(tīng)起來(lái)非常有效,但政府部門(mén)還是有一些擔(dān)心,比如:
*未被發(fā)現(xiàn)的污染物流入地下水的可能性;
*雨水保留活動(dòng)是否會(huì)引起地下水膨脹,從而對(duì)建筑的整體結(jié)構(gòu)形成威脅;
*從房頂收集并用于熱水系統(tǒng)的雨水是否會(huì)帶來(lái)健康問(wèn)題;
*如果遇到嚴(yán)重的干旱,室內(nèi)用水是否會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重缺水;
*如果降雨量過(guò)大,住房?jī)?nèi)是否會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的水泛濫。
除了這些擔(dān)心外,還有一些問(wèn)題,包括:
*對(duì)于住戶(hù)和基礎(chǔ)設(shè)施機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō),這種開(kāi)發(fā)項(xiàng)目是否經(jīng)濟(jì)?
*需要什么樣的定期和長(zhǎng)期維護(hù)?費(fèi)用是多少?
*蓄水池蓄水用于沖洗廁所和熱水供應(yīng)能節(jié)約多少室內(nèi)用水?
*利用蓄水層蓄水能夠節(jié)約多少室外用水?
*留住大量的雨水能夠減輕排水設(shè)施多大的壓力?
項(xiàng)目監(jiān)測(cè):
綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是為了評(píng)估水質(zhì)、水利用、社會(huì)接受情況、維護(hù)問(wèn)題及經(jīng)濟(jì)表現(xiàn)。它分為人工監(jiān)測(cè)和自動(dòng)監(jiān)測(cè)兩種。人工抽樣監(jiān)測(cè)每月對(duì)屋頂雨水、初期雨水池、地下蓄水池及熱水系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。具體監(jiān)測(cè)方法是,在下雨的時(shí)候,用50升的塑料容器收集屋頂雨水(通過(guò)一根落水管連接到容器上),再用冷卻水質(zhì)取樣器在初期雨水池入口取水樣。冷卻取樣器的水質(zhì)數(shù)據(jù)用來(lái)驗(yàn)證抽樣結(jié)果,同時(shí)用于研究每次下雨時(shí)屋頂水質(zhì)的變化情況。
自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備放在地下蓄水池邊的泵室里,包括數(shù)據(jù)記錄器、雨量監(jiān)測(cè)器、壓力傳感器、水質(zhì)監(jiān)測(cè)器及冷卻水質(zhì)取樣器。數(shù)據(jù)記錄器控制所有監(jiān)測(cè)結(jié)果和記錄過(guò)程。
壓力傳感器用來(lái)測(cè)定初期雨水池及地下蓄水池的水位高低。
監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,經(jīng)過(guò)蓄水池的沉降和處理,進(jìn)入熱水系統(tǒng)和廁所沖洗系統(tǒng),水質(zhì)完全達(dá)到洗浴標(biāo)準(zhǔn),而且溫度在55oC~63oC之間,水質(zhì)達(dá)到了澳大利亞飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
經(jīng)濟(jì)效益:
數(shù)據(jù)顯示,該項(xiàng)目不僅有效保護(hù)了水資源,而且還獲得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益,具體指標(biāo)如下:
開(kāi)發(fā)費(fèi)用:270萬(wàn)澳元
WSUD(地下蓄水池、水泵、補(bǔ)注坑及管線):8.96萬(wàn)澳元
其他雨水系統(tǒng)(綠地):11.55萬(wàn)澳元
與傳統(tǒng)雨水處理系統(tǒng)和供水系統(tǒng)相比,WSUD能夠節(jié)約2.59萬(wàn)澳元(1%)的開(kāi)發(fā)成本。
無(wú)花果小區(qū)和車(chē)站的年節(jié)水量計(jì)算如下:
節(jié)水總量:1190公升/年
灌溉節(jié)水:830公升/年
公交車(chē)洗車(chē)節(jié)水:1700公升/年
稅費(fèi):0.92澳元/公升/年
總節(jié)約:3422澳元/年
假使節(jié)約下來(lái)的資金用于10年期的投資,按貼現(xiàn)率6%計(jì)算,每年節(jié)約的建設(shè)費(fèi)用為3478澳元。因此,單無(wú)花果小區(qū)每年的節(jié)約費(fèi)用為:
節(jié)約水:1858澳元
每年的投資節(jié)約:3478澳元
扣除年折舊和維護(hù)費(fèi)用:1300澳元
每年總節(jié)約:4036澳元
結(jié)論:
無(wú)花果小區(qū)是一個(gè)示范項(xiàng)目,不僅取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益,更重要的是對(duì)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性發(fā)展具有十分重要的意義。因此,如果大力發(fā)展此類(lèi)項(xiàng)目,既能大大節(jié)約地下水的開(kāi)采量,同時(shí)也能大量節(jié)約城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)費(fèi)用。
研究發(fā)現(xiàn),保留和滲透措施減少了基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)和修復(fù)成本,也大大降低了雨水的污染。
從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)看,由于只是簡(jiǎn)單的處理,水質(zhì)還不是很完美,但基本符合要求,尤其是洗浴完全能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn):
*雨水(帶有細(xì)菌)供應(yīng)的熱水系統(tǒng)符合澳大利亞飲用水標(biāo)準(zhǔn)(55oC~63oC之間);
*盡管從屋頂收集的雨水在氨、pH、鐵和鉛方面偶爾超標(biāo),但從蓄水池和熱水系統(tǒng)取的水樣符合澳大利亞飲用水標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)和金屬參數(shù);
*絮結(jié)、沉降和生物反應(yīng)等水處理過(guò)程在水池內(nèi)完成,提高了水質(zhì);
*蓄水池與熱水系統(tǒng)的結(jié)合是有效的水處理過(guò)程,可以獲得符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì);
*將屋頂雨水先收集到蓄水池,再用于熱水系統(tǒng)以及沖洗廁所,能夠節(jié)省45%以上的家用水;
*與普通的住宅開(kāi)發(fā)相比,無(wú)花果小區(qū)的節(jié)水總量可達(dá)60%;
隨著無(wú)花果小區(qū)示范項(xiàng)目的不斷完善,成本會(huì)進(jìn)一步降低,效益也將會(huì)進(jìn)一步提高。