实现城市雨水资源化的基本途径

赵廷红1，牛争鸣2
(1.西安理工大学水力学所，陕西西安 710048；2.西安理工大学科研处，陕西西安 710048)

　　摘　要： 在城市水利学的基础上，分析了国内外雨水资源利用的现状，并简述了城市雨水资源化的提出及其内涵，提出了实现城市雨水资源化的基本途径，为城市进行雨水的高效利用提供了依据。?
　　关键词：城市雨水资源化；汛期雨水；防洪排涝?
　　中图分类号：TU991.11
　　文献标识码：C
　　文章编号 ：1000-4602(2001)10-0056-03

1　雨水资源利用的现状

　　近几十年来，随着世界人口的增长、城市化进程的加快，以及众多城市水资源问题的接踵而至，人们对于雨水资源利用的兴趣又逐渐增加。从1970年以来，雨水资源利用技术从孤立小块地区迅速传播到世界各地。20世纪80年代初期，国际雨水收集系统协会 (IRCSA)应运而生；德国从80年代后期开始，修建了大量的雨水调节池来处理和利用雨水；日本在雨水利用、防灾等方面也作了不少的研究并卓有成效。我国在雨水资源利用方面也取得了一些成绩，如北京1988年以来修建了50多座橡胶坝拦截雨水，甘肃水利部门利用雨水集流水窖抗旱效果明显，南方有些地区进行有效雨水拦截以减少水稻灌溉，舟山群岛、南海诸群岛的雨水集流，湖南、江西、浙江等地区雨水蓄积，湖北、安徽等地的埂塘田生态系统，黄、淮海的节水农业等都是我国雨水资源化和有效利用的成果。

2　城市雨水资源化的内涵

2.1　问题的提出
　　目前，由于许多大中型城市排涝设施不足，或年久失修，导致城市雨水排泄不畅和洪涝灾害的发生，造成了严重的经济损失。而另一方面，因缺乏对城市雨水收集及综合利用系统的研究，缺乏系统的规划设计和工程设施，使雨季径流白白流走，而到了旱季却缺水严重，这使得许多城市不仅面临着防洪排涝的艰巨任务，同时又不得不想方设法解决水资源短缺的问题。?
　　为此，城市雨水资源化作为防洪和缓解水资源危机的一种措施被提了出来。所谓城市雨水资源化就是通过规划和设计，采取相应的工程措施，将汛期雨水蓄积起来并作为一种可用水源的过程。它不仅可以增加城市水源，在一定程度上缓解水资源的供需矛盾，同时还可以有效地减小城市径流量，延滞汇流时间，减轻城市排洪设施的压力，减少防洪投资和洪灾损失。?
2.2　城市雨水资源化的内涵
　　城市雨水资源化作为水资源化的一种特殊方式，其概念具有以下几个内涵：①强调合理的规划和设计，而不可盲目地进行；②强调通过工程设施对大气降水加以充分利用；③ 突出通过人工方式将雨水资源向其他形态水资源的转化与调蓄；④强调以最大、最优利用雨水资源为主，同时兼顾雨洪控制；⑤在区域上，城市雨水资源化最重要的地区是那些缺乏地表水和地下水的城市，例如缺乏淡水的沿海城市；⑥降雨较多的地区，非常适合开展城市雨 水资源化。由于降雨量大，对于蓄水工程设施的容积、储存时间等都要求不高，这样的工程设施容易建成，并且投资少，而对于少雨地区，更应该进行城市雨水资源化，对来之不易的汛期雨水尽可能多地进行蓄积，以补充可用水源。?

3　城市雨水资源化的基本途径

3.1　加大雨水就地入渗量
　　在进行城区建设规划时，一般要求城市绿化覆盖面积应大于市区用地的30%。研究表明，随着植物覆盖率的增加，不同时段的累计入渗量呈指数增加，从而可知绿地一般具有较好的入 渗性。若将城区内的公园、苗圃、草坪等现有绿地，改造成良好的入渗场地来接纳居民区和 道路上的雨水径流，即可加大入渗量。由于规划的绿地一般高于路面，并且边坎很低，有些几乎没有边坎，这不仅不能接纳路面雨水，减少对其灌溉量，而且由于过低的边坎，使得其 中降落的雨水也往外流失，遇到干旱时，又不得不大量地使用可供居民生活饮用的洁净自来水进行灌溉，人为地加剧了本已十分紧张的居民生活用水供需矛盾。北京市科学研究所和园林所曾联合开展过高、平、低于路面不同形式草坪的蓄雨入渗试验和常用观赏草种的耐淹试验，结果表明：城区土质入渗能力一般较好，遇雨强超过150 mm的暴雨时，基本上不积水或积水时间很短。所以，可以接纳一些路面雨水，加大入渗，提高抗旱能力，同时允许短期淹没植物，提倡较为耐淹的早熟禾、野牛草等10多个草种。由此可知，合理降低绿地高程，加大坎高，选种较耐淹的草种，就可以使绿地尽可能多地滞蓄汛期雨水。?
　　在城区内，可以将有些不透水地面改换成透水地面。譬如，许多城市都在人行道上铺设了透水方砖，步道以下设置回填砂石、砾料的渗沟、渗井等，可增加入渗量，同时可减低暴雨径 流的流速、流量，延长滞时。公路建设方面，如美国加利福尼亚、内华达、新墨西哥等地采 用透水性路面技术(透水性沥青路面、混凝土透水路面)，通过渗透增大地下水补充量，并且减少暴雨期间流量和高峰流速，延长滞时，防止河堤被冲刷。采用该项技术铺设的路面，物理性能好，并且由于不需再建雨水管沟，还具有成本低的好处。因此，道路经过改造，在城 区内将增加可观的地下水资源。?
3.2　加大雨水的贮留量
　　市区内一般都分布有一定面积的低洼地，有些是其下垫面入渗性较好的坑、塘之类的设施，而有些则是其下垫面已被“水泥化”了的停车场等大型场所。在以往的排洪过程中，这些低 洼地仅仅起到暂时积水的作用，当洪水减少时，就将其中的积水排泄掉，而若将低洼地作为 一种向地下蓄水池或是地下水回灌的一个水源，不仅可以减轻排洪负担，而且可以增加水源。对低洼地进行优化改造，并配以适当的引水设施，譬如对具有入渗性的低洼地可将其表层 敷设土层更换成透水性较强的土层，就可以直接引渗地下，补充地下水；而对于“水泥化”的低洼地，则可以在其与地下蓄水池之间修建输水沟、渠或输水管，将水直接引入地下蓄水池。为了能使这些低洼地尽可能多地贮留汛期雨水，在规划设计时应尽可能进行综合考虑，使这些场所在雨期与无雨期的功用发挥到最优，而避免发生利用功能上的冲突。?
3.3　兴建拦截和蓄存雨水的新设施
　　一般而言，大气降水水质较好，不需要处理即可作为初级水源或补充水源加以利用。泰国的有关研究表明，雨水可能是最安全和最经济的饮用水源，虽然雨水集流系统提供的水源仅有40%符合世界卫生组织饮用水水质的标准，但调查水样中细菌、病毒和重金属等污染物质很少，不仅可以作为喷洒路面、工业冷却、绿地灌溉等城市杂用水，而且在发生水荒时，还可以进一步处理后用于生活用水补充供水。城市在规划建设蓄水设施时，应尽量考虑将其建在容易集水，且水质相对较好的地方，并且尽可能建在地下，既可以减少占地，又可以减少人为污染。在这方面，欧美和日本等发达国家已建了许多地下蓄水池，如名古屋的若宫大通调节池，建在城市的街道下面(与地面仅有一层混凝土板相隔)，长约316m，宽度为47 ～50 m，深约10 m，最大贮留量约为10×10⁴m³。此类拦截和蓄积雨水的工程设施，既控制了汛期多余的雨洪径流，减少了城市排水设施的压力，又为城市增加了新的供水水源，从而缓解了城市水资源的供需矛盾。?
3.4 利用雨水回灌
　　 在大多数城市，由于地下水过量开采，导致沉降漏斗范围不断扩大，不少地区甚至出现了严重的地面沉降和断裂带。如果地下水长期得不到补充，地面沉降和断裂幅度将不断增大，从而导致建筑物倾斜甚至倒塌，造成严重的损失。所以，采取有效措施，利用汛期雨水进行合理的地下回灌，势在必行。影响地下水人工回灌的因素很多，必须进行综合考虑，可以对现有的两用井、渗井等加以充分利用，在地下水库所在位置扩建回灌井、渗井等设施，从而可以有效地补充地下水，防止地质环境的恶化。据资料显示，国外人工补给地下水量占 地下水总开采量的比例西德为30%，瑞士为25%，美国为24%，荷兰为22%，瑞典为15%，英国为12%。而在我国，虽说有部分地区推行这项技术，然而都是利用地表水来补充地下水，利用雨水进行地下水人工回灌的很少。作为补充地下水的一个有效途径，人工回灌是非常必要的，如果利用汛期雨水来进行回灌，不仅可以增加地下水的存储量，而且可以减少洪水径流量，起到防洪排涝的作用。所以，利用汛期雨水进行地下水人工回灌是一举两得的事情。?

4　结语

　　城市雨水资源化是一个复杂的过程，不是一朝一夕就能实现的，但其确实既能缓解水资源的供需矛盾，又能有效地减轻防洪排涝的负担，并且是一项切实可行的措施。

参考文献：

　　［1］陈卫，孙文全，孙慧.城市雨水资源利用途径及其生态保护［J］.中国给水 排水，2000，16(6)：26-27.

---

　　电　话：(029)3239700?
　　传　真：(029)3235545?
　　E-mail:[email protected]
　　收稿日期：2001-06-22