韩国的多目的雨水管理
因为地处季风带,韩国一直饱受频繁发生的水、旱灾害之苦。由于近年来气候的变化并伴随着城市化所引起的地表径流量的增加,使得水旱灾害的程度更加严重,不但造成了大量人员伤亡和财产损失,而且使下水道系统和河流系统的安全维护成本显著提高。
雨水管理新范例的提出是基于分散、就近和结合当地活动的原则,“多目的雨水管理”理念的目的就是为了提出一种更有效的管理系统。
有两种多目的雨水管理的实例正在韩国被广泛讨论,一个是新建的“星城”大厦项目中雨水罐的设计理念,这种雨水罐被分成三个不同的部分:一部分用于防洪,一部分用于储水,还有一部分作为应急使用。
第二个例子首尔市政府制定的一个新规定,规定要求所有新建大厦安装雨水罐用以防洪和储水,首尔市防灾委员会通过信息与控制技术能够控制多目的雨水罐。当大雨将至时,市政府可以命令大厦所有者腾空这些雨水罐以防止下水道的雨污洪水。在其它时间,被储存的雨水可以作为节水措施之一用于非饮用目的。
许多面临意外水污染威胁的韩国城市也可以采纳这里提出的“多目的雨水管理”理念。
2、气候变化引起的降水特征改变
首尔市有600年的历史和1000万人口,近5年和近30年的平均降水对比说明了气候变化的影响作用,虽然整体上降水是增加的,但夏季较多而春季较少,结果是每年都有大量的人员伤亡和财产损失发生,同时人们为了防治洪水灾害不得不投入巨资。
问题出现了:现有的下水道、河道等水传输系统的容量是否足够,如果不足那么如何来提高?传统的思想是增大下水道的管径、拓宽河道或者在输送能力不够时提高泵的功率。但是由于近来降水的特性,水传输系统将会达到其极限,系统升级的费用很高并且在本已拥挤的城市中建设路上或路下的新设施又受到空间的限制。
对循环下水管道的水力分析显示:当流量接近峰值时,少量的水量增加将会引起流量容量的突然锐减,这将引起突发的城市洪水。因此,在下水管道快要达到饱和容量时,把少量的转移到雨水罐中能够有效的降低在局部地区发生城市洪水的危险。
3、雨水管理新范例
应对城市洪水的传统办法是把一定范围内的雨洪输送到下水道和河道中。而新近出现的新概念是在雨水的汇水区域对其进行管理,也就是说,在当地储存和管理雨水。通过在大量的小雨水罐中储存雨水,可以有效地消减洪峰并延缓洪峰流量的到来时间。而且罐中储存的结净水还可以用于非饮用目的,这就是对水资源的节约。然而这种方法要求当地群众的理解和合作,因为他们得建造许多水罐,还得按照有关规定运行管理他们。
一个雨水利用新范例能够开发出多目的的雨水管理设施。比如,更有效地同时应对洪水和干旱。
3.1 多目的雨水管理的概念
韩国有许多水问题,例如洪水、干旱、水污染、河流干涸以及山火等。正如下面所说的那样,这些问题存在也许正是由于过去每个问题都是被单独对待的。
洪水灌溉 修水库、筑河堤等大型工程都是用来防洪的,但是它们并不能防止当地的洪水甚至小规模的下水道涌溢。而且这些构筑物在大部分时间内没有充分利用效能。
抵御旱灾 由于在春季等雨水不丰沛期的抽取,已经引起了地下水的枯竭,而且因为没有足够的补给,又造成了河流水质的恶化。
断流河道的修复 城市中的许多河流出现了断流,主要是由于地下水位的下降,而地下水下降的原因则是不透水地面造成的雨水快速流失和入渗减缓。如果注入处理厂退水或从下游调水,又要耗费大量的能源并引起水污染问题。
森林火灾 春季常常发生森林火灾,虽然能够用水控制,都是消防部门可用的水却少得可怜。结果非常不幸,2005年3月的一场森林火灾烧毁了一座有千年历史的寺庙和全部珍藏。
有不同利益和权限的部门都在各自地解决水问题,但从全国范围来看,解决的办法往往都是短视和效果欠佳的。简单的花瓣图中描述了这种不能办法,每种法规都被概念性的表示出来,用红色画出的河流法规显示:其主要目的是为了防洪而不太关注干旱问题。供水法规仅仅适用于水资源管理,很少涉及其它主要领域。
一个理想的管理模式应该是涵盖了所有方面,韩国当前最关心的是洪水、旱灾和消防。
首尔市政府现在正致力于第一个多目的雨水管理的实例。因为城市化和不透水路面,使首尔深受频繁爆发的洪灾之苦。
3.2 多目的雨水管理实例
1) 在新建工程中设计多功能雨水罐
在首尔市光州区“星城”一个新近建成的大厦中已经设计了一套完善的雨水系统。在其地下室中安装了一个3000m3的雨水罐,这个雨水罐有三个容积均为1000 m3的区,第一区用来收集非铺装路面的雨水,所以除了下大雨外,在大部分时间里它都要保持空置。第二个1000 m3的部分用以收集屋顶雨水,收集到的水可以用作冲厕和灌溉绿地等目的。最后一个1000 m3的部分充满自来水作为消防或救灾等紧急状况的水源供应。
2)首尔市的雨水管理
2004年12月,首尔市公布了一个新的法规,强制要求安装雨水利用系统。主要目的是为了减轻城市雨洪,另外一个目的是涵养水资源,以期达到确保城市安全和提高市民福祉的目的。这也要求市民根据防灾署的指导进行充满和排空雨水罐等志愿合作。
这套新系统的一个特征是在中心防灾署设置了一个监测全部雨水罐水位的网络,根据降雨预报,中心防灾署将向大厦所有者发布全部或者部分排空雨水罐的命令,服从命令者将受到奖励,不服从者会被惩罚。暴雨过后,储存的雨水可以用于诸如消防和冲厕等杂用目的。
该法规中涉及的建筑如下:
——所有的公共建筑:对新建筑采取强制方式实施,对有可能的现存建筑采取推荐方式实施。
——新建公共设施比如公园、学校等充分利用条件实施。
——私人建筑:根据新建建筑物的具体条件推荐实施(占地面积大于3000m2)。
——大型开发区计划:比如新城建设等,雨水管理系统的安装是必备条件。
4、 结论
由于气候的变化使韩国的洪水灾害频增,雨水管理新范例的提出是为了降低抗洪的费用。这个概念是利用分散的雨水罐作为多目的的雨水管理系统。在新建大厦中配置多目的雨水管理系统以及首尔市的有关法规等防洪和提高水源涵养的事例都是很有希望的。随着信息和控制技术的发展以及市民的理解和合作程度的提高,使结合天气信息运行和控制多用途雨水罐成为可能。基于多目的雨水管理的其它革新理念和工程项目正在不断涌现。
作者介绍:韩慕雨 韩国首尔国立大学民用、城市和地理系统工程学院教授
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