雨水滲透系統（深圳市雨博士雨水利用設備有限公司）提供雨水滲透系統，PP模組水池雨水綜合利用國家建築標準設計圖集）是一種綜合考慮雨水徑流污染控制、城市防洪以及生態環境的改善等要求。建立包括屋面雨水集蓄系統、雨水截污與滲透系統、生態小區雨水利用系統等。將雨水用作噴灑路面、灌溉綠地、蓄水沖廁等城市雜用水的技術手段。
基本介紹
- 中文名：雨水滲透系統
- 外文名：The rain infiltration system
- 規模計算：水量平衡法和估算法
- 定義：雨水處理後回補到地下的系統
- 組成：滲透雨水口、滲透雨水井等
- 類型：滲透系統
雨水滲透系統的定義,基於水量的規模計算,水量平衡法,估算法,基於水質的規模計算,最佳化組合套用,存在的主要問題,滲透設施的堵塞,對地下水的影響,滲透設施的要求,雨水滲透系統的組成,
雨水滲透系統的定義
雨水滲透系統流程一般比較簡單，主要包括截污或預處理、滲透設施和溢流設施。滲透設施可以是一種或者多種的組合。
基於水量的規模計算
水量平衡法
根據水量平衡的原理，雨水滲透設施的有效存儲容積為設施服務匯水面所產生的降雨徑流量、雨水棄流量以及通過設施底部或側壁滲入下層土壤的滲透雨水量之間的差值。要使得滲透量達到最大值，一般採用以下幾種常用的計算方法：美國Urbonas Ben提出的圖解法、德國Geiger提出的經驗公式法(以滲透溝為例)和汪慧貞等提出的最大值法。
式中：
q——對應於設計重現期的暴雨強度，L/(s·hm2)；
A——設施服務面積，hm2；
t——降雨歷時，h；
K——土壤滲透係數，m/s；
J——水力坡降；
L——滲透溝長，m；
b——滲透溝寬，HI；
h——滲透溝有效高度，m；
S——存儲係數，為溝記憶體儲空間與溝的總容積之比；
d——溝內滲透管內徑，m；
Geiger經驗公式法的具體計算是一個試算過程，以滲透溝為例，先設定b和h值，根據不同降雨歷時：求得一系列L值，從中選取最大值，從而最終確定滲透設施的規模。而最大值法是在Urbonas Ben圖解法基礎上提出的計算方法，先確定滲透設施的長、寬、高，計算出所對應的
，並令
，解方程得設計存儲空間
為最大時所對應的降雨歷時t，將t代入即可得 的值。將 與 進行比較，若兩者相差較大則需調整長、寬、高重新試算，直至 與 相等或前者略大即可。
Urbonas Ben圖解法和Geiger經驗公式法計算原理一致，都是先確定滲透設施的尺寸，再進行試算。只是它們在參數選擇上有所不同，即土壤滲透係數K，分別採用(0．3～0．5)K實和0．5K實；有效滲透面積分別採用(1/2側面積)和(底面積+1/4側面積)；設計進水量分別為
和qtA。汪慧貞等的研究表明，Urbonas Ben圖解法的參數更適宜於北京地區使用，同時在此基礎上提出了最大值法，它採用數學法快捷、準確地解得最大值，計算過程更為簡練。上述三種方法均基於水量平衡，用於保證水質基礎上的水量調節。其中圖解法以其通用性及較準確性最為常見，《建築與小區雨水利用工程技術規範》中滲透設施的設計即採用了這種算法。
估算法
當暴雨強度公式未知時，可根據不同暴雨重現期下的最大日降雨量結合Darcy入滲公式對滲透設施的規模進行估算：
式中
——設計重現期下的最大日降雨量，mm；
其他符號含義同前。
若最大日降雨量也未知，則可根據匯水面積及修正係數對滲透設施的面積進行粗略估算：
式中
——修正係數，取0．05～0．1；
其他符號含義同前。
基於水質的規模計算
採用基於水量的方法計算出的滲透設施面積往往偏大，當對雨水滲透量要求不太高時，可採用水質體積(WQV，Water Quality Volume)法進行計算，在滿足雨水水質的基礎上進行適量滲透。該方法在美國、紐西蘭和英國均有套用，但在計算過程中需已知污染物隨雨水徑流的變化過程線，目前在中國相關數據較為缺乏，因此仍處於研究階段。
式中WQV——水質體積，m3；
其他符號含義同前。
其中，WQV指蓄積並處理服務面積內年平均降雨量90%徑流量的雨水所需滲透設施容積，主要是為了使滲透設施達到控制水污染、保證入滲雨水水質的目的所需處理雨水的體積。美國《城市BMP的套用》中規定用下式計算：
式中H——設計雨量，mm；
其他符號含義同前。
《城市BMP的套用》中規定美國東部地區H取25．4 mm(1．0 in)；兩部地區H取22．9 mm(0．9 in)。我國的降雨特點與美國不同，降雨季節性強，各城市由於地區間差異大，城市降雨特點也不同，因此需根據我國城市降雨特點來分析確定設計雨量。
最佳化組合套用
雨水滲透系統的設計與套用過程中，有時僅採取單一的滲透設施很難達到既能回灌地下、緩解洪澇，又能有效淨化雨水水質的效果，需要多種雨水滲透設施或技術進行最佳化組合，常用的有以下幾種：
(1)下凹式綠地一滲透渠。
該工藝是德國典型的雨水滲透技術MR系統(Mulden Rigolen system)，如處理效果好，可延緩匯流時間，便於雨水就地處理，且布置靈活，得到廣泛套用，主要套用於城市公共建築及道路附近，該工藝後可接滲透管繼續對雨水進行下滲。
(2)初期棄流一滲透井一管道一滲透渠。
具有占地少、滲透量大的特點，在用地較緊張時可採用此工藝。但由於滲透井對雨水水質的要求相對較高，因此對初期棄流措施的污染物去除效果要求較高。
(3)高位花壇一低勢綠地一植被淺溝(滲透溝)。
該工藝通常首先通過高位花壇完成屋面雨水的滲透淨化，然後與路面雨水一起通過低於路面的綠地、植被淺溝、無砂混凝土滲透溝等滲透沒施，最終將淨化後的雨水滲入地下。該工藝完全採用生態處理方法對雨水水質進行控制，採用植物及土壤截留雨水中的污染物，處理效果好，同時也可對水量進行控制。
(4)初期棄流一雨水池一滲透渠(滲透池)。
在雨水水質較好時(如某些屋面雨水)，可採用該工藝將雨水收集技術與滲透技術進行結合。初期棄流去除初期污染物的雨水進人雨水池收集，部分溢流雨水進入滲透設施進行滲透。
存在的主要問題
滲透設施的堵塞
南於徑流雨水中含有各種污染物質，如未經必要的預處理或預處理不夠，滲透設施在運行過程中會造成堵塞，堵塞問題嚴重時甚至可導致雨水滲透設施的失效。
經研究證實，在雨水滲透系統中，堵塞主要來源於懸浮物、污染物、微生物等系統中的沉積物。Siriwardene的一維垂直流試驗將滲透介質分為上下兩層(0．9 m的礫石層和0．7m的土壤層)，通過對雨水滲透設施滲透層的模擬，發現固體顆粒在土壤層與礫石層交界處易發生堵塞，此處大多數顆粒粒徑均小於
，且以小於
的顆粒為主。鄭興等的試驗研究結果表明，當滲透設施上層種植有植物時，由於種植層孔隙率小於下層濾床，顆粒污染物可更多地被截留在土壤孔隙內，堵塞首先發生在種植層，因此種植土的選擇是防止滲透設施堵塞的關鍵。可見，不同的雨水滲透系統其發生堵塞的部位不同，需進行系統的理論分析與試驗研究，有針對性地對堵塞層採取相應的防堵措施，保障滲透系統的有效性。
不僅堵塞層的結構要進行防堵設計，而且雨水滲透設施本身也應當進行周期性的清理與維護。例如，為了保持設施的水力有效性，多孔鋪裝中截留的固體通常採用表層清洗技術(如真空水射器)進行清理；低勢綠地的設計中則可通過加強濾料層的通風作用來緩解其堵塞，促進滲濾性能的良性恢復。
對地下水的影響
雨水滲透技術是一種低成本的污染控制方法，但對地下水存在潛在威脅。近年來的研究發現，徑流雨水中含有不同種類的重金屬，可隨下滲雨水的移動而發生遷移，最後進入地下水，從而威脅人類的健康與其他生物的繁衍生息，如來自城市工業區的徑流雨水中含有大量的氰、砷、汞、鉻等有害物質，是地下水污染的主要來源之一，由於其在地下水中難以有效去除而對地下水產生長期影響。美國在制定系列條款對滲透設施的設計標準進行檢驗時，也特彆強調對部分溶解性重金屬(如Cu和Zn)的檢驗。徑流雨水中的無機物也會對地下水產生一定的影響，當滲透雨水中含有大量融雪劑時，導致土壤鹽化，對地下水產生一定的污染，因此受到廣泛關注。另外，雨水中含有的各種難降解有機污染物質如進入地下水環境，也會由於其難降解性及持久性而產生不可逆的環境影響。
因此，在雨水滲透技術中，需設定相應的回灌指標對人滲雨水水質進行限制，如MS4(Mu-nicipal separate storm sewer system)項目禁止污染嚴重的道路(此處規定大於25 000輛/d的交通量時為污染嚴重)徑流雨水下滲。此外，也可在滲透設施前增加預處理措施，或在滲透設施中填充淨化雨水的濾料對水質進行淨化處理後再進行下滲。如可在雨水集中收集口設定截污掛籃、初期棄流裝置等進行截污；還可在滲透設施中填充濾料，如活性炭、石英砂、無煙煤等淨化水質。
滲透設施的要求
透水地面面層的滲透係數均應大於1*0.0001m/s。
根據不 的材料孔隙率不宜小於百分之二十，找平層厚度宜為20-500mm，透水墊層厚度不宜小於150mm，孔隙率不應小於百分之三十。
雨水滲透系統的組成
雨水滲透系統是根據受雨面的不同，結合相關的設備來完成的一組系統，相關設備包括：滲透雨水口、滲透雨水井、滲透雨水管、滲透雨水結構來完成雨水滲透。
