談城市化對市區(qū)降雨徑流的影響★

仝 彤 趙宏杰

(1.河北省邯鄲市峰峰供水責(zé)任有限公司，河北 邯鄲 056200； 2.邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 邯鄲 056001)

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談城市化對市區(qū)降雨徑流的影響★

仝 彤1趙宏杰2*

(1.河北省邯鄲市峰峰供水責(zé)任有限公司，河北 邯鄲 056200； 2.邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 邯鄲 056001)

介紹了雨水資源化利用的意義，通過分析城市化對降雨徑流量及水質(zhì)的影響，得出城市化發(fā)展會減少雨水滲透，增加徑流量，使降雨徑流受到嚴(yán)重污染，提出了通過雨水滲透的涵養(yǎng)地下水技術(shù)、對降雨徑流進(jìn)行收集—處理—利用技術(shù)和雨水的生態(tài)利用技術(shù)緩解城市排水管道和防洪設(shè)施的壓力，同時提高水資源利用率，緩解城市水資源短缺壓力的措施。

雨水，資源化，徑流，水質(zhì)

1 雨水資源化利用的意義

我國的水資源在時空上分配極不均勻，加之人類對水資源的不合理開發(fā)和利用，嚴(yán)重的浪費，人類發(fā)展和工業(yè)化進(jìn)程加速等因素，使得水資源短缺的矛盾加劇，大部分城市都面臨著缺水的問題。水資源的短缺已經(jīng)成為影響城市健康發(fā)展的重要因素，制約了城市化的進(jìn)程。城市的雨水資源化，既可以有效的控制雨水產(chǎn)生的徑流污染，又可以改善城市水環(huán)境和城市的生態(tài)系統(tǒng)，并能夠緩解我國水資源出現(xiàn)的季節(jié)性短缺現(xiàn)象，同時會減輕城市內(nèi)澇和防洪壓力。加快城市雨水資源化，對建立節(jié)水型城市，實現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)有著重要的推動作用。

2 城市化對降雨徑流量的影響分析

城市化在很大程度上改變了土地原有的利用方式，道路、廣場和建筑物等硬化了城市的下墊面，同時減少了綠地和農(nóng)田，縮小了水域面積，擠占了城市的水系空間。從表1中可以看出，各種地面形式對降水徑流系數(shù)的影響非常大，混凝土和瀝青路面徑流系數(shù)可高達(dá)0.95，也就是說降水基本上都會轉(zhuǎn)化成徑流，而不能被土壤層吸收。而公園和綠地的徑流系數(shù)僅為0.10，可見，這些地方的降水基本上都能夠被土壤吸收，轉(zhuǎn)化成地下水。這種城市化的土地利用形式，不僅會影響到城區(qū)的降水，也會影響到城市下墊面層的產(chǎn)匯流以及造成城市的洪災(zāi)。因為，下墊面被硬化后，不透水面積被增加，在很大程度上影響了降水向土壤內(nèi)部的滲透，消弱甚至切斷了地下水以及城市水系的基本補(bǔ)給來源。同時，隨著城市下墊面的硬化，使得城市暴雨時的地面徑流量增大，給市政管道帶來了巨大的壓力，也增加了城市防洪排澇的困難。

表1 各種地面的徑流系數(shù)

3 城市化對降雨徑流水質(zhì)的影響分析

城市雨水徑流中的污染物性質(zhì)和含量會隨著城市土地利用類型、城市交通量、城市化程度、空氣污染程度和人口密度等多種因素變化。污染物的來源主要是三個方面：一是降水過程中攜帶的空氣中的污染物；二是在形成徑流后沖刷的土地表面的污染物；三是流經(jīng)地下管道過程中攜帶的污染物質(zhì)。1981年美國做過一項研究，表明在129種重點污染物中，城市雨水徑流中出現(xiàn)過約50%，可見其所含污染物種類之多。一般城市降雨徑流中的污染物有以下幾大類：懸浮固體、重金屬、氮、磷、細(xì)菌及病毒、好氧物質(zhì)、酸類物質(zhì)、腐殖質(zhì)、油脂類物質(zhì)和有毒有機(jī)物等。接下來通過兩個參數(shù)COD和SS的變化，來說明一下雨水徑流水質(zhì)的變化。

3.1 降雨歷時對城市雨水徑流水質(zhì)的影響

對于城市雨水徑流，COD和SS都呈現(xiàn)了徑流初期污染物含量較高，隨著降雨歷時的增長，濃度逐漸降低，最后趨于穩(wěn)定值的規(guī)律。對于城市屋面雨水徑流，COD和SS隨著降雨歷時的增加，其含量很快降低，并趨于穩(wěn)定值，可是對于城市道路，COD和SS濃度變化幅度不大，呈現(xiàn)逐漸遞減的態(tài)勢。

3.2 降雨間隔時間對城市雨水徑流水質(zhì)的影響

如果兩場雨的時間間隔越短，由于前一場雨將屋面和路面沉積物都進(jìn)行了溶解并沖刷，減輕了后一場雨的壓力，使后一場雨的初期水質(zhì)較好；若兩次降雨時間間隔較長，則兩次降雨徑流水質(zhì)無太大變化。對于城市建筑物屋面，這一規(guī)律尤為明顯，對于城市道路路面，影響較小，因為屋面的污染物主要由于沉積所致，而道路路面的污染物主要由行人和交通量來決定。

3.3 降雨強(qiáng)度對城市雨水徑流水質(zhì)的影響

降雨強(qiáng)度的變化也會對雨水徑流水質(zhì)產(chǎn)生影響。若降雨強(qiáng)度較大，則降雨過程中對屋面和路面的沖刷作用較強(qiáng)，降雨徑流初期的污染物濃度會明顯升高，但隨著降雨歷時的增長，污染物含量會急速下降，最終水質(zhì)濃度也會趨于穩(wěn)定。若降雨強(qiáng)度不大，降雨的沖刷能力不強(qiáng)，則降雨徑流中COD和SS的起始濃度較低，隨著降雨歷時的增長，濃度變化不明顯，最終趨于穩(wěn)定值。

3.4 不同性質(zhì)的區(qū)域?qū)Τ鞘杏晁畯搅魉|(zhì)的影響

采樣點的設(shè)置情況對徑流水質(zhì)的影響，工業(yè)區(qū)由于生產(chǎn)過程中對周圍環(huán)境污染較為嚴(yán)重，尤其是對大氣的污染，使得降雨徑流中污染物濃度最高。其次是商業(yè)區(qū)，由于商業(yè)區(qū)人員密集程度大，車流量大，受人為因素影響較大，路面較臟，所以徑流水質(zhì)較差。最后是居住區(qū)，如果對生活垃圾進(jìn)行妥善收集和處理，那么居住區(qū)的污染因素就會較少，對周圍環(huán)境的影響不大，使得降雨徑流水質(zhì)較好。

3.5 屋面路面的材料對城市雨水徑流水質(zhì)的影響

屋面防水材料的影響，石油瀝青屋面對降雨徑流產(chǎn)生的污染最為嚴(yán)重，因為，瀝青屬于石油的副產(chǎn)品，其化學(xué)成分組成非常復(fù)雜。而且，瀝青屋面在太陽的暴曬下容易老化并分解出有機(jī)物質(zhì)，所以，在降雨沖刷的作用下，會把這些有機(jī)物質(zhì)攜帶走。

4 城市雨水利用理論及方法

1)人工暗河蓄排系統(tǒng)技術(shù)。由于水資源短缺，加大了對地下水的開采和利用，使得地下水水位不斷降低，在多個城市形成了不同規(guī)模的地下漏斗，導(dǎo)致城市地面下沉?？梢酝ㄟ^人工暗河蓄排技術(shù)增加雨水的滲透，來實現(xiàn)涵養(yǎng)地下水，充分的利用雨水來補(bǔ)充地下水的含量。具體做法，比如通過采用帶有滲透功能的雨水管道，鋪設(shè)透水地面，增加下凹式綠地等。2)對雨水徑流進(jìn)行收集—處理—利用。可以經(jīng)初期雨水徑流棄流后，把雨水進(jìn)行收集，經(jīng)簡單處理即可回收利用。用途包括：城市綠化，澆灑道路，雜用甚至用于工業(yè)。這樣一來，可以減少對自來水的使用量，減輕城市水壓力，實現(xiàn)水資源的重復(fù)利用。3)雨水生態(tài)利用技術(shù)。雨水的生態(tài)利用，興起于20世紀(jì)90年代，由德國最先開始。它是一項綜合性雨水利用技術(shù)，通過人工的精心設(shè)計，利用土壤的自凈能力和水生植物系統(tǒng)的凈化作用，將雨水的利用與景觀設(shè)計相結(jié)合，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會效益和環(huán)境的統(tǒng)一和諧。最近幾年，被大家重視的濕地建設(shè)就是生態(tài)利用技術(shù)的一種，把濕地建設(shè)和雨水利用相結(jié)合，避免了人工處理雨水的資源和能源的消耗，也降低了城市化發(fā)展對自熱系統(tǒng)的破壞，并創(chuàng)造了良好的自熱景觀，還可通過建設(shè)城市屋頂花園、城市景觀水的方法實現(xiàn)雨水的生態(tài)利用。

5 結(jié)語

雨水資源化利用具有重大的意義，通過分析，城市化對降雨徑流量的影響非常嚴(yán)重，分析得出城市化發(fā)展會減少雨水滲透，增加徑流量，給城市排水管網(wǎng)和防洪設(shè)施帶來巨大壓力。通過城市化對降雨徑流水質(zhì)的影響分析得出城市化發(fā)展會使降雨徑流受到嚴(yán)重污染。所以，可以通過雨水滲透的涵養(yǎng)地下水技術(shù)對降雨徑流進(jìn)行收集—處理—利用技術(shù)和雨水的生態(tài)利用技術(shù)緩解城市排水管道和防洪設(shè)施的壓力，同時提高水資源利用率，緩解城市水資源短缺的壓力。

[1] 車 武，李俊奇.從第十屆國際雨水利用大會看城市雨水利用的現(xiàn)狀和趨勢[J].給水排水，2002(3)：109-110.

[2] 朱達(dá)力，孟 智.論城市雨水資源的影響和利用[J].資源管理，2001(771)：13.

[3] 趙廷紅，牛爭鳴.實現(xiàn)城市雨水資源化的基本途徑[J].中國給水排水，2001(10)：56-58.

On influence of urbanization on rainfall runoff in cities★

Tong Tong1Zhao Hongjie2*

(1.HandanFengfengWater-supplyCo.,Ltd,Handan056200,China; 2.HandanPolytechnicCollege,Handan056001,China)

The paper introduces the meanings of the utility of rainfall resources, concludes the urbanization will reduce the rainfall seepage and increase the runoff volume which are tended to have the rainfall runoff polluted, according to the analysis of the influence of the urbanization on the rainfall runoff volume, and points out the collection-treatment-utility of the rainfall runoff and the ecological use of rainwater will relieve the pressure on urban drainage pipelines and flood control installation, improve the use ratio of rainwater, and lower the pressure of being short of water resources in cities by conserving groundwater technique of the rain seepage.

rainwater, resource recycling, runoff, water quality

2014-12-12 ★:邯鄲市科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計劃項目(項目編號：1423109061)

仝 彤(1981- )，男，工程師

趙宏杰(1979- )，女，講師

1009-6825(2015)06-0111-02

TU991.114

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