浅谈城市雨洪水资源化利用

分类：水利论文发表 时间：2011-04-01 08:49 关注：(1)

浅谈城市雨洪水资源化利用
唐雪迪1 赵福喜2 朱江林3

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摘要 在城市水资源短缺和洪灾并存的情况下，雨洪资源的利用已成为城市可持续发展的重中之重。对城市水管网、小区集水系统以及蓄滞洪区的利用等进行介绍，以达到让更多的雨洪资源为我所用，减少市内洪涝灾害的效果。
关键词 雨洪资源 排水管网 蓄滞洪区 小区集水
我国600多个城市中有400多个城市存在水量型或水质型缺水问题，且大部分集中在我国北方及西北地区，其中华北地区水资源紧缺最为严重。多数城市水资源供应的主体为天然降水和地下水，而地下水主要依靠包括雨洪在内的天然降水来补充。但是随着城市化进程的加快，原本的林地绿草被一幢幢高楼大厦所取代，原本透水性强的地面被不透水材料覆盖，阻断了天然降水的地下渗透，增大了地表径流量，不仅容易造成城市内涝，大大增加防洪费用，造成一定的经济损失，更是白白浪费了大量的宝贵的水资源。同时也阻碍了城市的可持续发展。面对缺水与洪涝并存的情况，实现雨洪水资源化，缓解城市的供水压力，已成为加快城市发展的重中之重。
城市雨洪资源的利用在发达国家已经有几十年的历史了，尤其德国、日本、美国、英国和丹麦等国家，这方面的理论已经比较成熟，取得了显著的成绩，对我国城市雨洪资源的利用有重要的借鉴意义。国内城市雨洪资源的利用起步较晚，真正意义上的雨洪资源利用开始于20世纪80年代，发展于90年代，目前主要在西部干旱半干旱地区应用较多，但大部分主要用于集雨灌溉农田和解决居民生活用水，如甘肃的“121雨水集流工程”，山西的“甘露工程”等，基本上没有形成产业化、规模化，在综合考虑雨洪水处理、回用和回灌地下水技术上还需要进行深入的研究。城市雨洪资源利用的发展方向应该是在建立健全法律法规的基础上，对城市排水管网、小区集水系统以及蓄滞洪区的利用等进行总体规划，以达到让更多的雨洪资源为我所用，减少市内洪涝灾害的效果。
1 利用城市排水管网收集雨洪水资源
城市雨洪产生的过程是上下游小区雨水过程、河道调蓄过程、过境雨洪过程综合的结果。洪水汇流时间短，洪峰流量大，又由于地面的渗透性不够，导致径流量增加。所以，为了实现对雨洪的利用，首先要实现对雨洪的收集。在新建、改建、扩建的道路中，铺设雨水管道采用下渗管道，人行道面采用透水砖铺设，一可下渗补充地下水，二则可以减少泄洪径流、减轻管道压力，一举有多得。无污染(轻污染)型的雨水可不经预处理在未饱和区直接渗透至地下；中度污染型雨水可进行适当的预处理或通过一定的净化过程后渗透至地下；重度污染型雨水则可以排入污水处理系统。城市排水管网系统的结构和设施以及其排污处理等一系列配套设施，是为了一定强度和历时的暴雨而设计的，可利用其作为城市雨洪水收集的配套设施。
2 利用雨洪涵养地下水
由于水资源的短缺，很多城市无节制的开采地下水，造成地下水位下降，形成地下漏斗，导致地面下沉、裂缝、海水倒灌。由于雨洪水渗入地下，可回补地下水，所以应该好好利用“地下水库”，涵养地下水。具体措施有：
（1）结合透水砖的使用，加强地面绿化面积；采用多孔沥青或多孔混凝土路面，减小地面径流系数，增加渗水量。在城市建设过程中预留绿地，通过城市绿地接收和利用雨水；在城市广场、停车场、街道两侧等地面硬化过程中预留透水孔，增加雨水渗透量，灌溉四旁树木、植物或补给城市地下水。
（2）广泛利用城市低洼地。我国大部分地区尤其北方，降雨量的70％主要集中在汛期，甚至集中在汛期的几场大雨。对于这样降雨时间集中的城市，为了避免暴雨径流的增加和道路积水导致交通瘫痪，需要利用低洼地在短时间内将雨洪水暂时蓄存起来，如渗沟、渗塘的利用。可以在低洼地修建运动场，在运动场下面修建“地下水库”，汛期用来蓄洪。
蓄存于“地下水库”的水资源，也要就地加以利用，为下一次的雨水收集提供空间。如搞好配套水处理设施，将该水资源用于绿化用水、环卫用水、居民清洁用水以及应急用水。
3 发展小区集水系统
小区集水系统的发展需要完善相应的法律规定，需要有政策和资金的扶持。比如德国在法律方面要求新建或改建开发区开发后的径流量不得高于开发前的径流量，因此土地开发者必须采取雨洪利用措施。对于未采取措施的开发区需要征收一定的节水费用。而我国目前小区雨洪水的利用还缺乏系统性，缺少法律法规保障体系。在大中城市，小区雨洪水的利用基本处于探索与研究阶段。如北京市2003年4月起实行《关于加强建设工程用地内雨洪资源利用的暂行规定》，要求凡在本市行政区域内新建、改建、扩建工程均应进行雨洪利用工程设计和建设，明确雨洪利用的基本原则是“保证开发建设项目建成后降雨径流系数不能增加”。小区收集利用雨水，是由城市居民小区的物业公司投资购置雨水收集和利用设施，收集和利用雨水，利用方式往往也是综合利用。例如，济南东郊林景山庄居民小区，停车场由花砖式的透水型地面取代了传统的水泥硬化地面，停车场下建有贮水池，用于贮存雨水，同时楼顶雨水也通过改造后的落水管汇入贮水池，所收集的雨水主要用来浇灌花草树木、清洗车辆、建设水景景观等。北京市海淀区的双紫园小区，建有1120平方米的透水地面及兼具收集、储雨、过滤、沉淀和输送等多功能于一体、容积为850立方米的地下储雨池，所收雨水用于综合利用（灌溉、冲洗等）。因此，只有制定了具体的法律规定，城市雨洪水的利用才会更快的发展，才会系统化和产业化。对于具有一定条件的小区，可以考虑屋顶绿化集水系统，还可改善空气质量和生活环境。
4 利用蓄滞洪区蓄存雨洪水
对于汇流时间短、洪峰流量大的雨洪水，应考虑设置蓄滞洪区作为临时蓄洪的场所，也可利用城市河道两旁的坑、塘等自然洼地，将其作为临时蓄存洪水的场所，既可以缓解防洪压力，又可以改善城市生态环境，调节气候，增加地下水回补的入渗量，还可以将这些洼地建成自然景观，甚至可以开发为旅游资源。或人工挖掘建设城市集雨湖（塘），收集利用雨水，建设城市水域景观，美化城市环境、面貌；在城市大型公共建筑设施上配套建设雨水收集利用系统，收集利用雨水。
5 结语
城市雨洪资源的利用意义体现在许多方面，其中既包括生态环境意义，又包括社会经济意义。从生态环境意义来看，城市雨洪资源的利用，能够涵养和补给城市地下水、缓解地面沉降、调节气候、净化空气、增进城市绿化、防治雨洪灾害，还能减轻城市排水和处理系统的负荷、减轻防汛压力、减少雨水径流污染，利用城市河湖和各种人工与自然水体、沼泽、湿地，调节气候、遏制城市热岛效应，改善城市生态环境；从经济社会意义来看，可以有效增加城市水资源供给，缓解城市水资源紧缺的局面，促进经济社会发展，节省市政和居民用水开支。简单地说，城市雨洪资源的利用，具有增利和除弊的双重作用。因此将城市雨洪的利用与城市防洪、生态环境的改善相结合，有利于促进城市水资源和水环境的可持续发展。