邢臺(tái)市城市雨洪資源利用探析

郎子龍 王兵兵

（河北省邢臺(tái)水文水資源勘測(cè)局 河北 邢臺(tái) 054000）

水是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要資源和環(huán)境要素，而水資源的供給則是城市的生命線。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程的加劇，使邢臺(tái)市市區(qū)水資源短缺問(wèn)題日益突出。我國(guó)人均水資源占有量為2200m3，邢臺(tái)市人均水資源占有量?jī)H為193m3，不足全國(guó)平均水平的1/10，低于國(guó)際公認(rèn)的500m3極度缺水線。水資源問(wèn)題已經(jīng)成為制約邢臺(tái)市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要因素。隨著近年城市化進(jìn)程的加快，城區(qū)面積不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致城市不透水面積大幅度增加，于是城市降水形成的徑流系數(shù)增大，洪量增大，對(duì)城市排水和河道行洪構(gòu)成巨大的壓力，也對(duì)邢臺(tái)市市區(qū)交通產(chǎn)生巨大壓力，威脅著的城市安全。2009年5月9日，邢臺(tái)市驟降175.5mm暴雨，降雨量創(chuàng)55年來(lái)歷史同期之最。積水一度導(dǎo)致市區(qū)交通“癱瘓”，6座地道橋被淹，129輛車拋錨。一方面是城市發(fā)展中面臨的水資源危機(jī)，另一方面是城市雨水資源得不到有效利用。因此，建立實(shí)用的雨洪控制與利用技術(shù)體系和推廣應(yīng)用體系，以充分利用雨水，緩解水資源危機(jī)，削減洪峰流量，確保城市防洪安全，成為擺在邢臺(tái)市城市發(fā)展面前的一項(xiàng)重要工作。隨著建設(shè)節(jié)水型社會(huì)進(jìn)程的加快，雨水資源化問(wèn)題是建設(shè)節(jié)水型社會(huì)的有效途徑之一。

1 雨水利用必要性與可行性分析

1.1 必要性分析

邢臺(tái)市位于河北省南部，位于北緯36°50′～37°47′，東經(jīng) 113°52′～115°49′之間，總面積12456km2，市區(qū)面積為127km2，是我國(guó)北方地區(qū)水資源最為緊缺的地區(qū)之一。隨著城市進(jìn)程的加快，水資源供給與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求的矛盾越發(fā)突出。城市水資源一方面嚴(yán)重不足，另一方面雨水資源被白白當(dāng)做棄水排放，甚至造成洪災(zāi)，水資源短缺與浪費(fèi)共存。如果將城區(qū)雨洪資源收集并加以利用，其生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益將十分明顯。一是可以緩解水資源短缺的壓力，增加經(jīng)濟(jì)生活發(fā)展所需水資源量；二是可以降低城市排水管網(wǎng)負(fù)荷，節(jié)約市政建設(shè)投資。傳統(tǒng)的處理方法單純考慮將雨水徑流快速排出，所需雨水管道、雨水泵站等設(shè)施的容量、輸送能力必須隨之增大，這對(duì)于城市建設(shè)是一個(gè)沉重的包袱，也會(huì)制約城市進(jìn)程的步伐。雨水利用是增加城市水資源量，減輕城市排水和河道行洪壓力，保證城市防洪安全和回補(bǔ)地下水的重要措施。

1.2 可行性分析

邢臺(tái)市多年平均年降水量為516.6mm，全年降水量的70%～80%集中在6月～9月份，通過(guò)城區(qū)雨水利用設(shè)施可將90%的雨水轉(zhuǎn)化為可利用水。這就意味著在現(xiàn)有取水量不變的情況下，使城市供水量相對(duì)增加。城市可利用雨水量可采用下式計(jì)算：

式中，A——城區(qū)面積；

α——城區(qū)不透水面積比；

β——多年平均降雨量（mm）；

σ——為徑流系數(shù)，混凝土和瀝青路面等不透水表面一般取0.9。

以邢臺(tái)市為例，多年平均降雨量為516.6mm，城區(qū)面積為127 km2，城區(qū)不透水面積按0.7計(jì)算則：

如果邢臺(tái)市雨水利用率為60%，那么每年可利用的雨水量將近2500萬(wàn)m3。

國(guó)內(nèi)外的雨水資源化實(shí)踐表明：城市雨水資源化是開(kāi)源節(jié)流，改善生態(tài)環(huán)境，解決城市缺水問(wèn)題和創(chuàng)建節(jié)約型社會(huì)的重要途徑，也是增強(qiáng)水資源自立能力和安全保障程度的一項(xiàng)重要選擇。

2 雨水利用的現(xiàn)狀和存在問(wèn)題

現(xiàn)階段，雨洪收集利用還未形成一套完整、實(shí)用的理論和技術(shù)體系，也缺少法律法規(guī)的支持，有一些地方已開(kāi)始探索雨水利用體系。邢臺(tái)市雨水利用方面還未形成意識(shí)，缺乏對(duì)雨水資源利用的經(jīng)驗(yàn)。雨水雖作為世界公認(rèn)的水資源的新財(cái)富，但邢臺(tái)市與其他嚴(yán)重缺水城市一樣，在城市規(guī)劃、改造、建設(shè)時(shí)沒(méi)能對(duì)雨水利用引起足夠的重視，還是把解決普遍存在的城市缺水問(wèn)題寄希望于外部調(diào)水或超采地下水。雨水回收利用需要在城市建設(shè)規(guī)劃之初，就考慮雨水資源的回收利用。城市的迅速發(fā)展和人口高度集中決定了城市需要大量的水資源，而城市雨水利用本身就是一種節(jié)水措施?？衫糜晁髦兴蛑兴a(bǔ)充水，也可用作城市消防或非常時(shí)期的補(bǔ)充水源，節(jié)約城市水資源。

3 雨水回收利用措施

3.1 雨水的收集及儲(chǔ)存技術(shù)措施

3.1.1 綠地雨水收集

園林行業(yè)是水資源消耗的大戶，邢臺(tái)市又是嚴(yán)重缺水的城市，如果能將流失的雨水進(jìn)行有效收集和利用，必將成為解決城市水資源短缺的有效措施之一。雨水經(jīng)過(guò)綠地后，會(huì)有相當(dāng)一部分被截留在綠地土壤中，但仍有一部分多余的雨水會(huì)以地面徑流的方式浪費(fèi)掉，而這部分水經(jīng)過(guò)綠地后，得到大幅度的凈化，有很高的利用價(jià)值，因此可以考慮收集起來(lái)加以利用。

綠地的雨水收集可以采取建造雨水貯留設(shè)施的方法，雨水貯留設(shè)施分為地面蓄水和地下蓄水兩種。地面蓄水設(shè)施可以是蓄水池、也可以是塘壩。直接的也是最經(jīng)濟(jì)的辦法是利用城市低洼地進(jìn)行優(yōu)化改造，并配以適當(dāng)?shù)囊O(shè)施，能很好地蓄存雨水徑流。

對(duì)于收集后的雨水，可采取直接利用和間接利用的方法。直接利用是將雨水徑流收集起來(lái)，根據(jù)用途的不同進(jìn)行不同程度處理后，用于綠化、洗車、道路噴灑、廁所沖洗等。間接利用是使用多種措施強(qiáng)化雨水就地入滲，使更多雨水留在城市境內(nèi)并滲入地下以補(bǔ)充地下水。

3.1.2 雨水滲透措施

可根據(jù)具體工程的不同情況，將各種滲透裝置進(jìn)行組合。例如在一個(gè)小區(qū)內(nèi)可將滲透地面、綠地、滲透池、滲透井和滲透管等組合成一個(gè)滲透系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件的多變選用適宜的滲透裝置，取長(zhǎng)補(bǔ)短，效果顯著。如滲透地面和綠地可截留凈化部分雜質(zhì)，超出其滲透能力的雨水進(jìn)入滲透池（塘），起到滲透、調(diào)節(jié)和一定凈化作用，滲透池的溢流雨水再通過(guò)滲井和濾管下滲，可以提高系統(tǒng)效率并保證安全運(yùn)行。缺點(diǎn)是裝置間可能相互影響，如水力計(jì)算和高程要求；占地面積大等等。

邢臺(tái)市的水源主要以開(kāi)采使用地下水為主。所以一方面，應(yīng)盡可能減少封閉路面，增加城市綠化植被面積。采用在綠色植被與土壤之間增設(shè)貯水層、透水層等辦法，充分利用植物以及土壤的凈化作用以及滲濾作用，減少雨水對(duì)城市地下水的污染，并可有效補(bǔ)償?shù)叵滤倪^(guò)度開(kāi)采。另一方面，在排放雨水徑流時(shí)，將傳統(tǒng)的非滲透雨水管改為滲透管或穿孔管，管周圍回填礫石。滲透管溝兼有滲透和排放兩種功能，可以有效地涵養(yǎng)地下水。

采用各種雨水滲透設(shè)施，讓雨水回灌地下，補(bǔ)充涵養(yǎng)地下水資源，是一種間接的雨水利用技術(shù)。還有緩解地面沉降、減少水澇改善生態(tài)環(huán)境等多種效益。

3.2 雨水回收利用推廣手段

3.2.1 小區(qū)示范工程

在將要開(kāi)發(fā)建設(shè)的區(qū)域，將雨水利用理念融入到規(guī)劃設(shè)計(jì)中去，并與小區(qū)建設(shè)同步進(jìn)行雨洪利用工程建設(shè)。

工程內(nèi)容包括：將屋頂和部分道路的雨水收集、處理后用于景觀補(bǔ)水和回灌地下水；將部分車行道和人行道鋪裝為透水地面；建設(shè)有入滲設(shè)施的下凹或平綠地。

基本流程：工程收集屋頂和樓前透水地面與部分不透水道路的雨水，經(jīng)去除初雨、沉淀過(guò)濾后進(jìn)入回灌井回補(bǔ)地下，同時(shí)在沉淀池內(nèi)安裝水泵，抽取沉淀后的雨水補(bǔ)充人工湖的耗水。超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的降雨徑流，通過(guò)溢流堰溢流到外部的市政雨水管道。見(jiàn)圖1。

3.3.2 公園示范工程

公園雨洪利用。雨洪利用內(nèi)容包括：屋頂和道路的雨水收集后，經(jīng)處理，回灌地下，同時(shí)綠地內(nèi)采用滲井、滲溝等設(shè)施增加入滲能力。

公園的建筑物集中在廣場(chǎng)周圍，因此結(jié)合實(shí)際情況，在廣場(chǎng)西側(cè)現(xiàn)有空地建設(shè)一套雨水處理與貯存系統(tǒng)，廣場(chǎng)及周圍建筑物所產(chǎn)生的徑流通過(guò)雨水口進(jìn)入雨水利用系統(tǒng)，然后匯入雨水處理與貯存系統(tǒng)。超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的雨水將排入市政管網(wǎng)。

在公園的綠地內(nèi)，根據(jù)實(shí)際情況因地制宜地設(shè)置起伏地形，在豎向上營(yíng)造低洼面，結(jié)合園路建設(shè)，適當(dāng)建設(shè)滲透管溝，使雨水盡可能入滲。

4 雨水利用污染控制

4.1 雨水污染源控制

污染源的控制包括相關(guān)的政策、法規(guī)，管理及技術(shù)等各種措施。如合理地規(guī)劃與設(shè)計(jì)城市用地，減少城區(qū)土壤的侵蝕，加強(qiáng)對(duì)建筑工地的管理，加大對(duì)市民的宣傳與教育力度，配合嚴(yán)格的法規(guī)和管理，最大限度地減少城市地面垃圾與污染物，保持市區(qū)地面的清潔等。

這方面，我國(guó)許多城市還存在不少問(wèn)題。城區(qū)地面污染嚴(yán)重，垃圾、裸露地面的泥沙侵蝕，施工工地等都是比較突出的污染源。把雨水口和雨水井當(dāng)做垃圾筒，隨意傾倒污水和垃圾現(xiàn)象也非常普遍，雨季嚴(yán)重地污染水體并影響下水道的正常運(yùn)行，造成路面積水。

4.2 輸送途中或終端控制

除源頭控制措施外，還可以在徑流的輸送途中或終端采用雨水滯留沉淀、過(guò)濾、吸附、穩(wěn)定塘及人工濕地等處理技術(shù)。需要注意雨水的水質(zhì)特性，如顆粒分布與沉淀性能、水質(zhì)與流量的變化、污染物種類和含量等。我國(guó)對(duì)城市雨水水質(zhì)特性和相應(yīng)處理技術(shù)的研究尚處于初級(jí)階段，沒(méi)有相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范和要求。隨著城市雨水利用技術(shù)的推廣和城市非點(diǎn)源污染控制的開(kāi)展，雨水的凈化處理技術(shù)也將越來(lái)越重要。

5 效益分析

5.1 社會(huì)效益

邢臺(tái)市作為一個(gè)嚴(yán)重缺水的城市，為滿足城市的發(fā)展不斷的超采地下水，造成地下水位不斷下降。興建雨水集蓄工程后，可充分利用汛期雨量較為充沛的有利條件，蓄積雨水，提高雨水利用水平，對(duì)邢臺(tái)市區(qū)防洪減災(zāi)，保持水土、保護(hù)生態(tài)平衡都具有積極的推動(dòng)作用。有利于當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、快速、健康發(fā)展，為建設(shè)人水和諧的城市奠定基礎(chǔ)。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益

雨水集蓄利用工程適合邢臺(tái)市集水工程分散的特點(diǎn)，維護(hù)費(fèi)用低，使用時(shí)間較長(zhǎng)，能發(fā)揮最大的效益。工程項(xiàng)目實(shí)施后，城市及小區(qū)綠地用水得到解決，可降低城市用水消耗，提高水資源利用效率，有利于推進(jìn)和諧城市的建設(shè)步伐。

5.3 生態(tài)效益

雨水集蓄工程有利于改善邢臺(tái)的生態(tài)環(huán)境。修建蓄水池等節(jié)水工程之后，提高了水資源的使用效率，促進(jìn)了人與自然和諧發(fā)展。蓄水池等節(jié)水工程有效地?cái)r蓄徑流，削減了集中降雨形成的洪峰，減少了因洪水而對(duì)城市造成的危害，是城市水土保持的一項(xiàng)有效措施。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著城市化進(jìn)程的加快，城市水資源緊張，城市防洪壓力增大嚴(yán)重影響著城市的可持續(xù)發(fā)展。城市雨水資源的利用的理念與實(shí)施是改善城市水資源危機(jī)的有效手段。實(shí)施雨水集蓄利用工程，不僅充分利用了雨水，緩解水資源危機(jī)，還削減了雨水流量，為城市防洪減輕了壓力。不僅為后代留下了寶貴的地下水資源，而且為節(jié)水型社會(huì)建設(shè)，為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了條件，雨水資源利用社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。陜西水利

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