太原市城市雨洪利用探討

摘 要：城市雨洪是一種災害，更是重要的水資源。水資源短缺與水環(huán)境惡化是太原市面臨的主要問題。而城市雨洪資源又被直接排放，未能充分利用。借鑒國內外城市雨洪資源利用的經驗，控制城市雨洪、充分利用汛期雨水、開拓城市雨洪利用途經可改善城市水資源供需矛盾，改善城市生態(tài)環(huán)境，提高城市防洪減災能力，具有明顯的經濟效益、社會效益和環(huán)境效益，是實現人水和諧的有效途徑。

關鍵詞：城市；雨洪；徑流；利用；太原

城市雨洪是一種災害，更是重要的水資源。長期以來，只重視城市排水和防洪設施建設，忽視雨洪資源的綜合利用，這既浪費了水資源，又增加了城市防洪設施的壓力。隨著太原市城市化的快速發(fā)展，各類建筑物及道路的興建等使城區(qū)不透水地面面積急劇增長，城區(qū)地面徑流隨之也在不斷增大。利用有限的市政排水管網排泄雨洪水，很容易形成澇時排不出，用時又無水的現象。借鑒國內外城市雨洪資源利用的經驗，將城區(qū)防洪與雨洪綜合利用相結合，可改善城市水資源供需緊張矛盾，改善城市生態(tài)環(huán)境，提高城市防洪減災能力等，具有明顯的經濟效益、社會效益和環(huán)境效益。

1 城市雨洪資源利用的意義

太原市受季風氣候影響，降水的時空分布不均，汛期降雨占全年降雨的70%，次降雨量不大，但降雨強度大，加之城市的熱島效應，汛期城區(qū)降水增大。隨著城區(qū)道路拓寬、廣場硬化和小區(qū)擴建等，地表硬化面積不斷增大，降雨很難直接入滲。在同樣降雨條件下，產流速度加快，產流量加大，城區(qū)容易發(fā)生內澇災害。一方面是使用龐大的雨水排放系統(tǒng)將日益增長的雨水徑流排出城區(qū)；另一方面卻是城區(qū)地下水補給的嚴重不足。近幾十年來，由于城區(qū)地下水的集中開采，使地下水水量急劇減少，地下水位逐年下降，形成近400km2的地下水降落漏斗，累計超采地下水20億m3。所以，采取有效的技術措施把雨水回收利用，既充分利用了寶貴的雨水資源，又減少了城區(qū)排水投資，是緩解太原市水資源嚴重短缺的有效措施之一。

城市雨洪利用可減少城區(qū)地表徑流，降低城市洪水壓力和排水管網負荷。太原市舊城區(qū)雨水排放系統(tǒng)大多是在上世紀四五十年代建成，設計標準偏低，雨污合流排放。當遇暴雨時就會超標運行，從而導致地面積水，道路堵塞；城市雨水與污水合流排放，加大了污水處理廠負荷，降低了污水處理廠運行效率。若將雨洪水就地收集利用或回灌地下，一方面可減輕城區(qū)防洪壓力；另一方面可降低污水處理成本，既增加了當地水資源可供量，又可大大節(jié)省市政設施投資，而且還大大降低發(fā)生洪澇災害的可能性[1]。

太原市主城區(qū)面積約180km2，多年（1950-2003）平均降雨量443.6mm，城區(qū)降雨資源總量為7984.8萬m3，五年一遇（P=20%）降雨量528.4mm，城區(qū)降雨資源總量為9511.2萬m3，徑流系數主城區(qū)按50%計，主城區(qū)五年一遇（P=20%）年徑流總量為4755.6萬m3，這些降雨量都被白白排放掉。因此，雨洪利用具有很大的水資源開發(fā)潛力。

2 城市雨洪利用的發(fā)展

城市雨洪利用在國內外已有成功實踐。如北京市政府2000年明確提出要建設市區(qū)雨水利用工程，目前已進入示范實踐階段。2003年上海出現了具有雨水利用功能的生態(tài)住宅；天津建成投產了第一座節(jié)水型水利科技大廈，將雨水作為第二水源用來綠化灌溉、沖廁、清潔或涵養(yǎng)地下水。在國外日本為解決“因抽取地下水而引起地基下沉”等問題，于80年代初期推行“雨水滲透計劃”，先后開發(fā)應用了透水性鋪裝材料，應用于公園廣場、停車場、運動場及城市道路。德國城市鋪設透水性地面的區(qū)域包括：人行道、步行街、自行車道、郊區(qū)道路和郊游步行路、露天停車場、房舍周邊庭院街巷地面、特殊車道及公共廣場等。國際上流行使用如透水瀝青路面、透水性混凝土路面、透水性地磚等透水路面覆蓋城市地面。

從國內外城市雨水利用發(fā)展的技術角度來看，城市雨水利用技術正從研究與示范工程向標準化、產業(yè)化發(fā)展；從單一設施向集成化方向發(fā)展，向多目標和綜合性技術發(fā)展[2]。

①城市雨水利用是從20世紀80年代到90年代發(fā)展起來的，城市雨水利用首先在發(fā)達國家逐步進入到標準化和產業(yè)化的階段，1989年德國就出臺了雨水利用設施（DIN1989），對住宅、商業(yè)和工業(yè)領域雨水利用設施的設計、施工和運行管理，過濾，儲存，控制與監(jiān)測4個方面制定了標準，并一直在發(fā)展完善。

②城市雨水利用技術發(fā)展的一個突出特點就是它的集成化，德國“第三代”雨水利用技術的特征就是設備的集成化。從屋面雨水的收集、儲存、過濾、滲透到回用都有一系列的定型產品和組裝式成套設備。

③與農村雨水收集利用工程不同，城市雨水利用不是狹義的利用雨水資源和節(jié)約用水，它還包括減緩城區(qū)雨水洪澇和地下水位的下降、控制雨水徑流污染、改善城市生態(tài)環(huán)境及促進城市水土保持等廣泛的意義。因此，城市雨水利用是一種多目標、技術綜合性的工程[3]。

3 城市雨洪資源綜合利用的主要途徑

城市雨洪利用是指通過工程性和非工程性措施，分散實施、就地攔蓄、儲存和利用城市雨洪，避免洪澇災害，增辟城市可利用水資源，改善城市居住環(huán)境，提高城市水土保持能力。借鑒國內外城市雨洪資源綜合利用的成功經驗，結合太原市實際，太原市城市雨洪利用主要包括以下途徑[4]。

3.1 雨水收集、儲存、利用系統(tǒng)

利用城區(qū)范圍內的建筑屋頂、廣場、運動場、道路等不透水面收集雨水，收集的雨水可匯集于建于地下的蓄水池，也可利用地面湖泊、池塘、緩洪池等貯存雨水。匯集貯存雨水用作城市非飲用水的直接水源，如用于沖廁、道路灑水、洗車和綠化用水等，可在一定程度上緩解城市供水的壓力。

3.2 雨水就地入滲系統(tǒng)

盡可能減少城區(qū)硬化面積，擴大透水材料鋪裝面積或綠化面積，增加雨水就地入滲通道。盡管地面硬化對改善城市衛(wèi)生環(huán)境起到了一定作用，但因其而造成的城市雨水徑流和生態(tài)環(huán)境惡化問題已經引起廣泛關注。

雨水就地入滲后依靠土壤、植物、微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)凈化，減少了人工處理雨水帶來的資金、資源、能源消耗，降低了城市發(fā)展對自然系統(tǒng)的破壞，恢復了雨水自然循環(huán)的本來面貌。

3.3 雨水回灌系統(tǒng)

太原市由于過量開采地下水，已形成近400km2的地下水降落漏斗，甚至出現了嚴重的地面沉降。雨水通過一定的凈化、滲漏裝置，回灌地下，一方面補充了地下水資源，另一方面可調控地下水位，可起到阻止、緩解和逐漸恢復地面沉降的作用。

雨水回灌可利用水的自重進行，也可采用壓力或真空技術進行回灌。通過現有的溝、渠、塘等蓄水建筑物，利用水的重力作用將收集的雨水透過土壤補充地下水；也可利用廢棄機井實現雨水回灌，將收集的雨水經凈化處理后導入滲井，通過井壁、井底向四周滲透，實現雨水回灌[5]。

4 城市雨洪綜合利用的效益

城市雨洪綜合利用作為公益事業(yè)，不僅具有直接經濟效益，更重要的是具有生態(tài)效益和社會效益。它不但可以增加城市水源，在一定程度上緩解水資源的供需矛盾，同時可以有效地減小城市雨期徑流量，延滯匯流時間，減輕城市排洪設施的壓力，減少防洪投資和洪災損失。具體地講，雨水利用有四大益處：

一是可以增辟水源，提高水資源利用效率。太原市主城區(qū)面積180km2，太原市多年（1950-2003）平均降雨量443.6mm，城區(qū)降雨資源總量為7984.8萬m3，徑流系數主城區(qū)按50%計，年徑流總量為3992.4萬m3，因此，雨洪利用具有可觀的水資源開發(fā)潛力。二是可以有效改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境。將雨水就地收集、利用或回灌地下，可減輕城市河湖的防洪壓力，防止城市排澇設施不足導致的城市雨水排泄不暢和洪澇災害的發(fā)生；削減雨季洪峰流量，維持河川水量，增加水分蒸發(fā)，改善生態(tài)環(huán)境；減少或避免馬路及庭院積水，改善小區(qū)水環(huán)境，提高居民生活質量。三是涵養(yǎng)地下水。地下水一般利用雨水、自來水或中水補充，其中后兩種方法造價偏高，且中水補充還有污染地下水的可能。利用雨水補充地下水資源是最經濟的方法。四是減輕城市防洪和排水系統(tǒng)壓力。多個單元的雨水利用，可以蓄到大雨的前中期水量，還可起到洪水錯峰的作用，會從總量上減少排入市政管網和邊山支河的雨洪流量。

5 存在的問題

5.1 缺乏鼓勵、扶持雨洪利用的相關法律法規(guī)和配套政策，使雨洪利用的推廣缺乏力度，因而實施進度緩慢。

5.2 城區(qū)雨洪利用缺乏技術標準體系和專門的定型產品及成套設備，使城區(qū)雨洪利用規(guī)劃、設計無據可依，實施難度加大。

5.3 公眾參與意識不強。城區(qū)雨洪利用須有市民的廣泛參與和支持，必須通過雨洪利用相關知識的教育，提高市民對雨洪利用的認識，引導市民自覺參與這項工作。

參考文獻

[1]王軍平.淺議城市雨水利用[J].山西科技，2004.2.

[2]張曉鵬，王美榮.城市雨洪利用的研究現狀與發(fā)展方向[J].北京水務，2006.3.

[3]陳衛(wèi).城市雨水資源利用途徑及其生態(tài)保護[J].中國給水排水，2000.6.

[4]趙延紅，牛爭鳴.實現城市雨水資源化的基本途徑[J].中國給水排水，2001.10.

[5]車武，李俊奇.城市雨水利用技術與管理[M].中國建筑工業(yè)出版社，2006.

作者簡介：師妍（1985-），女，山西汾西縣人，助理工程師，山西農業(yè)大學畢業(yè)，太原理工大學在讀工程碩士研究生，主要從事水土保持、節(jié)水、水資源等工作。