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城市雨水补给地下水的相关问题研究


水世界-中国城镇水网 发布时间:2006-12-05  【进入论坛】

1 引言

自古以来,人类将水视为取之不尽的廉价商品,对水资源的不合理利用导致全球性缺水问题越来越严重,缺水已经成为危及世界粮食安全、人类健康和自然生态系统的最大问题。

据资料统计[1],在我国600多座城市中,有一半的城市缺水,其中108座城市严重缺水。同时,由于地面水源污染,过量开采地下水,导致地下水位逐年降低,全国已形成区域地下水降落漏斗149个。华北平原深层地下水已形成了跨冀、京、津、鲁的区域地下水降落漏斗,有近7万km2面积的地下水位低于海平面。目前,北京市南郊的地下水位正以1m/a的速度下降,而沈阳市目前每天超量开采地下水近20万m3,严重地破坏了地下水资源的采补平衡规律,致使枯水期全市地下水漏斗区总面积达249km2。地下水超采导致了区域性地下水位下降以及随之而来的海水入侵、耕地盐碱化、植被干枯和荒漠化。另外,城市区域硬地化也改变了自然水循环的方式,导致区域土壤的含水量发生永久性的变化,使自然循环形成的地下水量大大减少。

近年来,由于我国城市化建设的快速发展,城区汇集的大量雨水所带来的问题日益突出。城区不透水面积逐年增加,使雨水径流峰值明显增大,流出时间缩短,加大了排水系统的负担[2]。许多城市雨季水涝现象严重,一些城区雨后积水时间长达数小时,对城市造成极大的影响,并带来巨大的经济损失。城区雨水带来的另一个严重的问题是对受纳水体的污染和对生态环境的破坏[3]。在太湖、滇湖等重要湖泊,非点源污染已成为水质恶化的主要原因之一。雨水径流携带大量污染物排入城市水系也造成严重污染。初步的保守估算[4],城区雨水径流污染占水体污染负荷的比例,目前在北京和上海约占10%左右。

我国水资源短缺,地下水问题日趋严重;同时城市雨水资源由于没有好的利用措施而白白浪费掉,并且加重了受纳水体的污染。特别是在城市化快速发展的地区,雨水资源浪费与地下水短缺这一矛盾日益突出。利用雨水补充地下水资源即地下水回灌是最经济的方法,它不仅可以提高地下水水位、阻止或延缓地面下沉,还可以改善生态环境。为此最大限度的利用雨水来补给土壤含水层,地下水回灌包括天然入渗补给和人工回灌,其根本区别在于人工回灌建立回灌措施,加快了渗滤速度。

现将雨水利用所涉及到的问题作阐述,雨水回灌地下涉及到的问题介绍。雨水水质以及如何利用的。

2  城市径流水质及其污染物来源

掌握城市雨水径流水质及其主要的影响因素是有效地利用城市雨水资源和控制城市非点源污染的基础。

暴雨径流可能包含有种类很多的污染物,这些污染物可以分为以下几大类:悬浮固体、好氧物质、重金属、富营养化物质、细菌和病毒、油脂类物质、酸类物质、有毒有机物和腐殖质。交通对于城市或邻近公路地区污染物的沉积率影响很大。许多有毒金属,特别是Pb,经常是由于汽车废气以及零件和轮胎与地表的磨损造成。路面的污染物还与城市的工业种类以及附近地区的地址条件有关。街道垃圾中的微粒大多来自附近土壤和工业粉尘,并通过空气传输到路面上来。而在多数处于快速发展中的城市,使水质降级的主要污染源来自市区施工的泥沙负荷。

上述污染物质随径流进入水体后对水体水质的影响很大,水体的许多物理、化学性质随之而改变。据Bellis的研究表明[5],受纳水体中金属含量的35%~75%来自公路路面径流,其中来自公路路面径流的Cd、Cu、Pb、Zn的含量分别占水体总含量的46%、78%、47%、13%;香港环保部门已经认定路面径流是维多利亚港的潜在污染源。可见,受纳水体的化学性质有时被排入的路面径流所主导。

车武等(2001)[6]对北京城区雨水径流水质及其主要影响因素进行的相关研究表明,城市降雨径流中的污染物来自三个方面:降雨、土地表面和下水道系统。尤其是降雨初期径流中的污染物主要由被污染的大气层、地面和屋面直接带来。以北京为例,按1998年城区道路和建筑物屋面所占面积(未计算绿地等)初步估算,一场降雨就可能直接带入环境的COD总量达上百吨。此外,由于我国城市合流制排水管系占很大比例,一些分流制管系混接、错接与乱接问题严重,雨季有大量城市污水溢入水体,也造成很大的污染。

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张传雷 深圳市水务工程质量监督站

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