在城市水资源管理与内涝防治领域,浅层调蓄模块作为一种创新性技术解决方案,正逐渐展现出其重要的工程价值与发展潜力。这种利用高分子材料制成的模块化设施,为应对城市化进程中面临的水资源挑战提供了新思路。
1.技术特点与性能优势
该模块是一种采用聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)塑料制成的模块化箱体组合设施,具有高孔隙率特性,专为在降雨期间临时储存来不及排放的雨水而设计。其标准尺寸通常为600*300*300mm,采用环保塑料材料制造,既保证了结构稳定性,又兼顾了生态环境友好性。
1.1结构性能特点
模块的核心优势在于其独特的结构设计。单个模块内部中空,有效储水空间高达95%以上,远超传统混凝土水池。模块化设计使其能够像积木一样灵活组合,根据场地条件和需求拼装成不同大小和形状的蓄水池。这种设计不仅提升了空间利用率,还大幅简化了施工流程。
模块的结构强度同样值得称道。优质高分子材料赋予其抗压性能,部分产品抗压强度可达300kPa以上,甚至能够承受450kPa以上的压缩载荷。这意味着即使在覆土较深或上方为停车场、行车道等承重要求高的场景下,调蓄模块也能保持结构稳定,不发生变形或损坏。
1.2水文性能优势
从水文性能角度看,能有效削减降雨峰值排放水量,延长排放时间,从而提高现有排水系统的能力。
与传统排水方式相比,浅层调蓄模块实现了从“快速排走”到“有效管理”的转变。它可以在降雨高峰期临时储存雨水,待雨势减小后再缓慢释放至市政管网,既缓解了管网压力,又为雨水资源化利用创造了条件。
1.3施工与维护优势
模块化设计使施工变得快捷高效。标准单元可批量生产,现场直接组装,大幅缩短施工周期(通常1-2天即可完成主体组装),节省大量人力和时间成本。同时,其轻量化特点降低了运输难度和成本。
在维护方面,调蓄模块设计了多种清淤方式。当设有内置清洗检查通道时,可采用机器人、高压洗净车、污泥吸引车等冲洗;若无内置通道,则可设置水力清洗装置,采用潜水排污泵或鼓风机设冲洗管自动冲洗。这种设计降低了长期运维难度和成本。
2.应用场景与系统配置
多功能特性使其能够适应多种应用场景,并通过不同的系统配置发挥最佳效能。
2.1多样化应用场景
在城市水体调蓄中表现优异,适用于小区雨水湿塘调蓄和河湖调蓄工程。在小区水体调蓄应用中,进水段需设置消能设施,入口设置拦污净化设施,采用前置塘作为拦截净化设施时,还需设置清淤通道和防护设施。
在绿地广场调蓄方面,浅层调蓄模块可结合城镇道路、广场、停车场和滨河空间等周边绿地空间建设。生物滞留设施可设置于停车场、街心花园、道路两侧或小区绿地等位置,成为城市雨水管理网络的有机组成部分。
该模块还特别适合用于空间受限区域。一种面层透水的浅层雨水调蓄结构,包含透水层、找平层、无砂大孔透水混凝土层、调蓄层等多层结构,可布置于地表面积小、地下空间紧张的区域,减少灰色设施的使用。
2.2系统配置要点
一个完整的浅层调蓄系统需要合理配置进水、清淤和出水方式。进水方面,应设有进水井保证雨水均匀进入池内,进水管的进口需安装截污罩。清淤方面,需根据模块设计选择适当的清洗方式。出水方面,应采用水泵放空,并设有出水井保证雨水均匀排出池外。
对于有雨水回用需求的系统,还需配套相应的处理设备,如弃流装置(排除初期污染较严重的雨水)、雨水过滤器(去除树叶、泥沙等杂质),以及回用水泵与消毒设备。
3.浅层调蓄模块在城市雨水管理中的前景
随着海绵城市建设的推进,浅层调蓄模块已在多个城市雨水管理项目中成功应用,展现出广阔的发展前景。
未来应用前景
随着城市化进程加快和气候变化影响加剧,城市雨水管理面临更大挑战。浅层调蓄模块作为一种灵活、高效、经济的解决方案,在未来城市雨水管理中有广阔应用前景。
在技术发展方面,浅层调蓄模块正与智能化技术深度融合。通过植入传感器和物联网技术,实现调蓄设施的实时监测和智能调控,发挥系统效能。如合肥市的节能错峰智慧供水系统,通过人工智能算法静默运行,智慧匹配区域各管网合理水量,大幅提升系统调蓄潜能。
在政策支持层面,中国已将海绵城市建设作为城市发展的重要方向。到2030年,许多城市计划使建成区80%以上的面积达到将75%的降雨就地消纳和利用的目标。这一政策导向为浅层调蓄技术的推广应用提供了有力支持。
浅层调蓄模块在构建绿色低碳城市方面同样潜力巨大。它不仅能有效管理雨水,还能与城市景观、生态环境建设相结合,实现水资源管理、生态环境改善和城市景观提升的多元目标。如新沂市钟吾壹号“微水环”海绵工程,通过设置生物滞留池、生态浅溪、旱溪、雨水调蓄池等海绵设施,增加雨水滞留、缓释、净化、调蓄、回用等功能,同时保证景观品质。
4.挑战与对策
尽管浅层调蓄模块技术具有显著优势,但在推广应用过程中仍面临一些挑战,需采取相应对策。
首要挑战是初期投资问题。虽然浅层调蓄模块全生命周期成本较低,但初始投资高于传统排水设施。可通过创新投融资模式,如政府与社会资本合作(PPP)等方式缓解资金压力。同时,综合考虑其在降低内涝损失、减少管网投资、提供替代水源等方面的综合效益,其经济性更具优势。
另一个挑战是专业人才缺乏。浅层调蓄模块的设计、安装和维护需要专业知识。应加强专业人才培养和技术培训,提升行业整体水平。同时,推动设计标准化和施工规范化,降低技术门槛。
公众认知不足也是推广障碍之一。许多公众对浅层调蓄技术了解有限,可能对项目建设存在疑虑。应加强宣传教育,通过示范项目展示技术成效,提高公众接受度和参与度。
