雨水综合利用与海绵城市建设浅析

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摘要：雨水综合利用对推进海绵城市建设及城市的发展和环境的改善有着重要的意义。近年来随着郑州城市化进程的快速发展，水资源短缺、城市内涝、水污染等各种水资源问题比较突出。文章结合郑州市水资源现状，分析了郑州市雨水综合利用的必要性和可行性，对雨水进行综合利用及海绵城市建设具有重要的意义。

关键词：雨水综合利用；水资源；海绵城市

1引言

河南省省会郑州市作为国家的中心城市，重要的交通枢纽，近些年来发展迅速，伴随着大量人口涌入，郑州市水资源短缺及城市内涝问题日益严峻。文章结合2016年郑州市水资源现状，对雨水收集利用的必要性及措施进行分析，认为郑州市应加大对雨水进行综合利用，以推进海绵城市建设发展。

2郑州市水资源现状

1956-2012年郑州市多年平均降水量为640.00mm，并且降雨量年际变化不均，1964年降雨量最大为1046.00mm，1997年降雨量最小为371.80mm。同时降雨量年内分布不均，夏季汛期降雨量约占全年降雨量的60%。郑州市的人均水资源量仅为178m3，不足全国平均水平的1/10，大概相当于世界人均水资源占有量的1/40，是典型的水源型缺水城市。根据郑州市水资源公报（2016年度），2016年郑州市平均降雨量648.40mm，2016年度郑州市水资源总量不包括区外来水量为8.85亿m3，其中地表水资源量为4.45亿m3，地下水资源量为7.04亿m3，地表水与地下水重复计算量为2.64亿m3。然而2016年郑州市各类水源用水总量为18.00亿m3，郑州市地下水开采过度，郑州市区水位逐年下降，已形成方圆160km2且仍不断增大的降落漏斗，严重毁坏生态环境。此外郑州市还面临着城市内涝灾害，“逢雨必涝”问题十分严重。更加严重的是郑州市大多数河流已遭受或多或少的污染，水功能区达标率低，属于典型的水源型和水质型并存的缺水地区。因此建设海绵城市对非常规水资源尤其是雨水进行收集利用具有十分重要的现实意义。

3郑州市雨水收集利用的可行性及方法

3.1郑州市雨水收集利用的可行性。根据有关资料，不透水地面上雨水的50%～60%可形成地表径流。对于透水地面（城市绿地和专门的透水建筑物）雨水通过透水地面下渗到地下的水量，其中一部分形成地下水，可通过钻井抽取利用；其余雨水可供浇灌草秤、树木。若透水地面按60%截留降雨量，截止2017年郑州市建成区面积已达830.97km2，多年平均降雨量为640.00mm，每年大约可截留3.19亿m3的水资源。根据我国《生活杂用水水质标准》，将收集的雨水简单处理后应用于城市绿化用水和汽车用水、工业循环冷却水以及景观用水等都是完全可以的。若城市雨水收集利用系统工程完善能够完全利用这些雨水则可以节约大量城市用水，对缓解水资源短缺具有重要意义。3.2郑州市雨水收集利用的方法。发达国家的雨水收集和利用技术已经逐渐发展成熟进入了产业化阶段，从雨水的收集到回用各个环节都有了成套的设备高效合理利用雨水。虽然我国的雨水收集利用技术还不成熟，但近年来各地在这方面开展进行了相应的研究和实践，并与国外合作建立雨水利用示范区，呈现出良好的发展势头。通过研究和实践应用，已探索出一套可行的雨水收集利用系统，因此对雨水资源进行综合利用是可以实现的。根据其收集利用的方式可分为直接利用、间接利用和综合利用。3.2.1城市雨水的直接利用。通过管网汇聚收集后的雨水，直接作为低标准水源进行再次使用的方式。雨水直接利用的一般模式是雨水的集蓄利用，可用作冲厕、景观用水、冷却循环用水等，简单有效缓解水资源短缺的问题，是一种开源节流的有效途径。3.2.2城市雨水的间接利用。是将处理过后的雨水，通过设施渗入或回灌至地下，补充地下水资源。雨水间接利用有渗透地面、渗透管沟、渗透井、渗透池、综合渗透等方式，各种渗透方式组合成一个渗透系统可根据现场条件，取长补短，效果更加明显。间接利用对地方的生态环境有显著的改善作用，可补救地下水过度开采，缓解地面沉降，减轻暴雨对城市的洪涝灾害，适用于降雨量较小且分布不均的城市。3.2.3城市雨水的综合利用。是直接利用和间接利用综合起来，依照具体地区的水资源现状的具体条件，将雨水集蓄、渗透结合起来建立生态化的雨水利用系统，对雨水进行利用，最大程度发挥雨水资源的效应，达到经济效益、环境效益的最大化。在推进海绵城市建设节约型社会的理念指导下，加大对城区雨水的综合利用，减轻水资源供需矛盾及内涝灾害的影响，根据不同现场条件具体分为：3.2.3.1建筑与小区类。主要采取建设下凹50～100mm的下沉式绿地、生物滞留设施、透水铺装、雨水储蓄设施和减少硬化面积等，增强雨水下渗能力，减少雨水地表径流外排。3.2.3.2公园与绿地类。主要用建设下凹50～100mm可吸收雨中碳氮有机元素的下沉式绿地雨水花园、雨水调蓄设施等方式增加雨水蓄调容积并净化初期雨水污染，同时承担周边汇水范围内部分地块的雨水消减和净化。3.2.3.3道路工程类。主要采取下凹式绿地、生物滞留带以及透水砖等措施，充分发挥道路对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用。3.2.3.4水系综合整治类。主要采取修复生态岸线、良性连通水系等措施，在保障水安全的前提下，恢复水域生态岸线，提升受纳水体净化及自净能力，改善水生态和水环境。3.2.3.5管网和厂站类。主要通过建设雨、污水管网和污水处理厂，完善排水管网收集、转输和处理系统，提升区域排水能力，实现低影响开发系统与传统市政排水系统的有机结合。3.2.3.6监测与管控能力建设。主要是为了提升海绵设施体系构建水平，加强对海绵设施的管控力度，协助维护运营，提高实时在线监测与应急管理能力。现正在开展前期调研工作。

4郑州市雨水利用典型工程分析

郑州市雨水综合利用项目起步较早，从2005年开始的郑州市动物园、郑州市湿地公园、龙子湖高校园区内华北水利水电大学、河南中医药大学等高校、郑州一中等多家单位通过政策资金等各方面支持先后建设了雨水利用工程。2016年郑州市规划将市民公共文化服务区、郑东新区龙湖区域作为河南省海绵城市建设试点区，试点区申报42个项目包，涉及500个工程项目。郑州市每年都积极开展许多雨水收集利用项目如公园、绿地等下凹式雨水利用、绿色屋顶等，经工程化收集与处理后达到相应水质标准的回用雨水年利用量约500万m3。郑州市第一中学位于郑州市中原区中原西路182号，占地面积22.07hm2，其中绿化面积110.25m2，硬化面积852.80m2。郑州市第一中学雨水综合利用项目工程，是在国家创建节水型社会的大形势下，由市节水办牵线扶持和学校筹资，共同兴建的一项利国利民的节水型工程，主要用于景观用水补水和绿化。该工程于2008年投资建设,总投资金约296443元，工程建设集水池2个，其中（滴水潭）占地面积3300m2，池深2.80，有效容积9240m3，可扩展容积8000m3。兄弟湖占地面积1300m3，池深1m敷设雨水收集管道4500m，用于收集全校范围内的雨水。北侧雨水汇入滴水潭，南侧雨水汇入兄弟湖，滴水潭和兄弟湖由暗管相连，以调整两湖雨水的储量。储存的雨水用于浇灌绿地，同时在校内绿地敷设浇灌管道1984m，布置喷灌头128个，覆盖绿地灌溉面积50000m2。年均可收集雨量的计算公式为：Q=αβ（ψ1A1+ψ2A2）H/100（1）其中：Q—规划区平均年可收集雨量；ψ1、ψ2—平均径流系数，硬化面积径流系数ψ1为0.90；绿地面积径流系数ψ2为0.15；α—季节折减系数，α=汛期平均降雨量/年平均降雨量，郑州市的取值为0.60；β—初期弃流系数，β=1-初期弃流雨量×年平均降雨次数/年平均降雨量，β取为0.94；A—集雨面积（m2），硬化面积A1=82000m2，绿地面积A2=105000m2；H—多年平均降雨量，640mm。经计算：Q=0.60×0.94×（0.90×82000+0.15×105000）×640÷1000=32324m3。该工程的实施，每年可以收集利用的雨水总量达32324m3，经济效益达到13.58万元，效益投资比达到了45.8%，经济效益好，既保护了水资源，又减轻了郑州市的防洪压力，社会效益及生态效益显著，为创建节水型社会及海绵城市建设奠定了良好的基础。

5雨水综合利用意义

郑州市雨水综合利用工程有着巨大的发展前景，对节约用水、有效缓解甚至解决城市水资源短缺、改善城市水环境，提高城市水资源的承载能力、减轻城市防洪压力及海绵城市建设等方面有着积极的影响，对推动其他城市雨水综合利用及海绵城市建设积极作用，对同等规模城市的生态文明建设具有参考价值。

参考文献：

［1］杨阳，林广思.海绵城市概念与思想［J］.南方建筑，2015（3）：59-64.

［2］许洋.基于集对分析法的郑州城区供水安全评价［D］.［硕士学位论文］.郑州：郑州大学，2017.

［3］高申.郑州市城区跨流域调水工程与调蓄水库联合调度研究［D］.［硕士学位论文］.郑州：郑州大学，2017.

作者:李云 单位:郑州市供水节水技术中心