受气旋影响,7月11日,京津冀地区迎来入汛最强降雨。7月12日6时,中央气象台继续发布强对流天气和暴雨黄色预警。预计12日8时至13日8时,内蒙古中东部、黑龙江西部、辽宁南部和西部、河北、北京、天津、山东、河南南部和西部、安徽北部、江苏北部、湖北南部、湖南北部、四川南部、重庆中西部、贵州北部、云南西南部、广西东南部沿海等地的部分地区将有短时强降水天气。
在面对强降水时,城市排水防涝设施建设工作发挥着重要作用。近年来,在国务院《关于加强城市基础设施建设的意见》和国务院办公厅《关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》的指导下,各大城市积极贯彻水安全战略有关要求,有序推进海绵城市建设,以减少强降水不利影响的同时,让雨水资源得到充分利用。
海绵城市
海绵城市指的是城市能够像海绵一样,在适应环境变化以及应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水释放并加以利用。其与传统城市的区别在于,海绵城市遵循的是顺应自然、人与自然和谐相处的低影响发展模式,能够保护原有水生态,建成后地表径流量保持不变。海绵城市建设的技术措施可归结为“渗、滞、蓄、净、用、排”六大要点。
土工合成材料在海绵城市中的应用
土工合成材料作为低影响开发设施的重要组成部分,针对海绵城市建设中的“渗、滞”措施,能够起到下渗、反滤的功能,保证雨水有效渗入到土体中,尽量减少排入管道系统的雨量;针对海绵城市建设中的“蓄、净”措施,能够起到蓄水、净水的作用,尽量保证雨水的有效留存,并与砂石共同作用,储存有效雨水;针对海绵城市建设中的“用、排”措施,能够保证排水通畅,有良好的水力条件和反滤条件,不易淤堵,达到雨水综合利用的目标。因此,随着我国海绵城市建设的不断推进,土工合成材料在其中的应用潜力巨大,未来具有非常广阔的市场。
(1)透水铺装
目前透水铺装系统已相对成熟,被广泛应用于城市中的公园、停车场、人行道、广场、轻载道路等,但其应用最多的是透水砖、透水水泥等材料,这些透水铺装材料存在忽略排水问题及透水造成路面承载能力不足等问题。良好的透水铺装既要满足“降雨 — 径流 — 下渗 — 回用或循环”的良性循环,又要满足地基承载力的要求。
针对基层积水问题,宏祥新材料股份有限公司在北京市海绵绿道建设中试用了“排防一体”的网膜复合结构,使透过去的水迅速水平排到道路两边的集水沟,同时其防水层又避免了水对路基的侵蚀破坏。布过滤、网排水、膜防渗,“排防一体”的网膜复合结构彻底解决了积水问题;在路基加筋方面,在半刚性基层和透水铺装面层之间铺设超强锁扣连接的蜂巢网格室有效提高基层的抗疲劳能力,减少透水面层的温度收缩和反射裂缝。
“排防一体”的网膜复合结构材料
锁扣加强型土工格室
(2)绿色屋顶
绿色屋顶可以增加绿化面积,起到节能减排的作用。其典型构造包括基质层、防水层、排水层、隔离过滤层、保护层等,其中土工合成材料主要分布在隔离过滤层、排水层和防水层,一般是“土工布+土工网+排水板”的形式。隔离过滤层的作用是不让植物种植层的土壤渗漏到排水层,防止水土流失,同时使土壤的多余水分排到排水层,一般采用荷载小、铺设方便的土工布。排水层的作用是将过多的水分排出,防止植物烂根,同时减轻防水层的负担。在现有的屋顶绿化排水层中,高密度聚乙烯(HDPE)排水板用量较大,因为其耐植物根系穿刺,而且产品性能稳定,具有良好的耐化学腐蚀性及耐久性。在隔离过滤层和排水层之间的支撑层一般采用土工网。例如恒大地产的太原御景的地下车库顶板绿化采用的就是这种结构。
绿色屋顶中的土工合成材料结构
(3)雨水收集
随着我国水资源紧张情况加剧,雨水的收集利用越来越重要,因此雨水收集成为海绵城市建设的重要单元,且发展前景看好。目前雨水收集技术主要有屋面雨水收集、场地雨水收集和道路雨水收集(初期弃流 —— 过滤 —— 储存 —— 回用)系统。屋面雨水收集多采用有组织排水、管道集中的方式收集;下凹式绿地集水通过植草沟等形式收集场地中的径流雨水;道路雨水收集将道路两侧的绿化和雨水收集口相结合,通过绿化过滤道路径流进行雨水收集。在雨水收集中多采用聚丙烯(PP)蓄水模块(构筑储水空间)、土工布、土工膜、复合土工膜等土工合成材料进行防渗和净化储存,经过净化多余的水排入水系,储存的水可用于绿化灌溉、消防等。
用于雨水收集的蓄水模块
(4)生态水系建设
传统的河道治理采用混凝土面板或浆砌块石等材料进行防护,带来的是河道的污染,在多年的工程实践中暴露出不利于原有的生态结构、不利于水体自然净化等弊端。在海绵城市建设中,城市水系常采用生态护坡形式。生态河道治理宜根据河道功能需要刚柔结合,因地制宜,护岸材料应在满足强度要求的情况下,选取具有较好透水性、利于水体交换,同时适宜动植物生长的生态亲和性材料。
河道内坡大都采用石笼网、土工布、复合土工膜或蜂巢格室,这些材料抗冲刷效果好,还能净化水质。宏祥生产的合金石笼网增加了防腐蚀防锈功能,大大提高了其耐久性。外坡为避免雨水冲刷成径流沟,一般采用多层生态防护毯或蜂巢格室,其优点是施工快、效果好。尤其是多层生态防护毯,其顺畅的排水通道和固土植草功能,可替代传统的护坡结构,对径流峰值的控制具有较好的效果。
在全面推进建设海绵城市的当下,土工合成材料作为低影响开发设施的重要组成部分,正体现出不可替代的功能。如何让雨水更有效地“自然积存、自然渗透、自然净化”,土工合成材料技术正不断地从集成、高效、经济等方面入手开展研究,在这一场雨洪控制理念的变革中发挥技术引导的关键作用。