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屋頂綠化對城市雨水回用的作用
屋頂綠化對城市雨水回用的作用
- 作者：深圳市海綿雨水利用科技有限公司
- 來源：www.hr7k.com
- 發布時間：2019-03-02 00:00
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摘要：從屋頂綠化的去除污染、消減屋面雨水徑流量、儲存雨水等三個方面闡述了屋頂綠化對城市雨水回用的作用，同時介紹了小區居住環境屋頂綠化雨水回用系統的設計實例，認為屋頂綠化為城市雨水回用開辟了一條生態的、可行的途徑。
隨著城市建設的發展，人們對居住環境的要求越來越高，作為城市的屋頂綠化，在美化生態環境方面，起著重要的作用。然而，屋頂綠化以前僅僅局限于排水設計，很少考慮到雨水回用的問題。現今城市的地面日益稀少，雨水很少能滲到地下，從而使城市的地下水位日益降低。
深圳“海綿雨水”公司認為屋頂綠化在雨水回用中，應發揮更大的作用。本文結合設計實例談點體會。
一、屋頂綠化在雨水回用中的作用
屋頂綠化的生態價值，已經越來越被人們所認同。這可以從許多城市，正積極地投入屋頂綠化中看出。毫無疑問，屋頂綠化隊涵養水土、增加空氣濕度、隔聲、抗污染、清新空氣、形成生物氣候緩沖層以及對地面綠化的延伸等方面，都發揮著重要的作用。其中一個重要點，應為生態作用，即屋頂綠化的雨水回用。
1.1屋頂綠化具有去除污染的功能
屋頂雨水污染主要包括兩個方面，一是雨水降落前，屋頂所含有污染物，另一個是雨水降落后，屋頂被再次污染。屋頂綠化主要從3個方面消減屋頂雨水污染。
（1）通過屋頂綠化層截留、吸納部分天然雨水，并逐漸利用植物和人工種植土層中微生物的作用。
（2）利用土壤滲透過程凈化天然雨水中的部分污染物質。據實驗證明，當金水濃度為160mg/L左右時，COD的去除率可達50％以上。
（3）杜絕了瀝青等屋面材料對徑流雨水的污染。屋頂綠化幾乎可100％消減這部分污染負荷，還可大幅度消減屋面雨水中的SS。
1.2屋頂綠化可以有效地消減屋面雨水徑流量。
屋頂綠化可使屋面徑流系數顯著減小，可以達到0.3（見表1），屋頂被植被覆蓋后，屋面排水可以大量減少，減輕了城市排水系統壓力。
1.3屋頂綠化可以蓄存部分雨水
屋頂綠化本身就想要用水，可以通過種植層與蓄排水層而達到蓄存部分雨水的功能。據相關實驗表明，屋頂綠化蓄存雨水的能力與種植層、蓄水層的厚度和材料是密切相關的，蓄存雨水的能力也是因材料而異。
二、屋頂綠化雨水回用設計
2.1屋頂綠化排水設施與基質材料的選擇
就屋頂綠化本身而言，需要解決本身的防水與排水，以免發生漏水現象。一方面屋頂綠化需要水，植物的生長離不開誰，同時又不能有太多的水，防止植物澇死和超過屋頂的荷載限制。這個問題很多人員已經研究的非常滲入，結合實際操作，總結出了比較合適的屋頂綠化材料的取材和注意事項（圖1）。
護根層，一般由直徑為6~12mm的松木、紅木或杉木碎塊構成，目的是為了保持種植層的濕度，減少土壤對熱量的吸收。同時又起著防止植物根莖收到霜凍的危害，防止雜草生長以及持續提供腐殖質，從而保證植層始終為疏松狀態。
種植層，直接影響著屋頂荷重與排水防水、飽肥的性能。最理想的種植層為多孔頁巖、多孔板巖、多孔黏土，然后再加入經過挑選的細沙，混合一定比例的腐殖質，這樣的材料既能保證土壤有一定的重量，又比自然土輕，而且在屋頂多風下，能確保土壤和植物的穩固性。
過濾層，防止土壤隨著雨水流失，保持土壤不流失和防止堵塞蓄排水層的空隙。
蓄排水層，原先一般由塊石、卵石組成，但隨著科技發展，現今出現了許多輕質材料，比如聚苯乙與卵石。
隔根層，保護屋頂的結構不受植物根系的破壞，保證生態綠化的同時，滿足最根本的居住安全問題。
防水層，要在保證屋頂不漏水的前提下，開展屋頂綠化。因此，防水層一般做得十分講究，厚度達到10cm。
屋頂綠化的排水設施與基質材料的選擇、雨水水質處理的效果有密切關系，因此，這些材料的合適選擇直接影響著雨水回用的水質。
2.2雨水回用整體方案設計
在屋頂設置一個調蓄池，通過手機較多的雨水后，經過土壤凈化預處理的雨水，作為屋頂綠化的澆灌與園路等沖洗只用，對于過多的雨水，可以通過調蓄池的溢水管而通往地面，再次，要考慮到地面如何造景，對雨水的凈化設施的設置，也得充分考慮，使出來的水在進入景觀前，已經達到景觀用水的標準。這里就小區居住環境的屋頂綠化雨水回用系統作一簡介，見圖2，圖3。
該方案中，屋頂多余雨水的收集是通過設置在過濾層下方的蓄排水層內的排水管收集雨水，開口處設置的收集管不僅頂頭開口，同時側面也開口，這有利于上方雨水與蓄排水層側方雨水的收集。這里的過濾層就顯得十分重要了，以防止土壤顆粒進入管道而形成堵塞。
在居住建筑下層建設適合本地區強降雨的蓄水池，從屋頂排水管下來的雨水先蓄存在蓄水池中，如果降雨強度過大，可以通過蓄水池池壁上的溢水管，把雨水排放到建筑外的土地上，從而使雨水回滲到地下，以補充地下之水，在蓄水池邊設置泵房，通過泵房，把蓄水池收集到的雨水進行兩部分利用，一部分是上提到屋頂，存入調蓄池，供屋頂綠化和屋頂沖洗，另一部分是利用蓄水池中的多余雨水，輸送到小區中的水景設施處，以供水景用水。蓄水池中的雨水一旦超過容量后，就可以通過位于池壁上的溢水管排出，從而回滲到小區內的地面上，或者連接到小區里大型的人工濕地，使多余的雨水得到更大的利用。
2.3設計實例計算
以單體住宅為例，屋頂可用頂平面面積為50mX40m，即A=2000m²。
（1）計算標準。
該地區暴雨時間為60min，降雨強度為：100mm/h，即i=0.1m/3600s，屋頂徑流吸水為0.3.
（2）計算雨水的流量Q。
根據公式Q=CiA，可以得出Q=0.1m/3600sX2000m²X0.3=0.017m³/s。
（3）計算蓄水池所需體積V。
根據實際情況，我們需要將實際體積比理論體積放大0.15倍，從而收集跟多的雨水，即：
V=0.017m³/sX60minX1.15=70mm³。
（4）計算調蓄池的容量V。
根據屋頂綠化的用水量進行計算，按每平米綠地的用水量1.5L，一天噴灌兩次計算，則屋頂綠化用水量Q=1.5L/m²次X2次/天X200m²=6000L/天。
調蓄池按一天屋頂綠化用水量計算，同樣類同蓄水池將實際體積放大0.15倍，則調蓄池所需體積V=6000L/天X1天X1.15=6.9m³，再根據屋頂荷載限制，調整屋頂蓄水池的底面積，盡量靠近承重墻或支撐柱，以滿足水的重量對屋頂荷載的增加。
最后，按照水景設計的需要，計算水景的管徑以及選定水泵，這里尤其要注意的是，設計后的水景水的需要不得大于蓄水池的儲水量。
按此種方法，多種建筑單體可以聯合形成更多的雨水利用形式，從而形成小區的湖泊濕地，大型噴泉水景等等。這樣有利于小區水景的營造，凈化水質，使雨水回滲到地下。
三、結語
屋頂綠化經過計算改造后，不僅僅起到排水，而且起到去除雨水的污染、蓄積雨水、緩慢排除雨水、雨水水質凈化等一系列作用，從而為城市雨水回用開辟了一條生態的、可行的途徑。
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住宅小區雨水回用技術及產品種類
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