張少杰 游洋

雨水綜合利用與海綿城市淺析

張少杰 游洋

我國是一個(gè)缺水嚴(yán)重的國家，人均水資源量?jī)H為世界平均水平的1/4，缺水城市約有400個(gè)，其中嚴(yán)重缺水城市近50個(gè)。另一方面，汛期暴雨所形成的雨水資源白白流失，造成生命和財(cái)產(chǎn)損失，過去3年全國有超過360個(gè)城市遭遇過內(nèi)澇，2012年7月的北京暴雨至今仍歷歷在目。如何讓雨水變害為用，如何對(duì)暴雨趨利避害，解決的重要途徑就是雨水綜合利用。雨水綜合利用不僅是提高水資源利用率、節(jié)約水資源的有效途徑，也是建設(shè)海綿城市的重要手段之一。

一、基本內(nèi)涵

雨水綜合利用就是以低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過收集回用、調(diào)控排放、有效保護(hù)等多種技術(shù)措施，強(qiáng)化雨水下滲補(bǔ)充地下水，延長(zhǎng)產(chǎn)匯流時(shí)間，消減洪峰、洪量，并對(duì)雨水進(jìn)行資源化利用。

1.雨水綜合利用是改善生態(tài)環(huán)境的重要措施

我國地下水開發(fā)程度較高，地下水位不斷下降。同時(shí)城市內(nèi)地面硬化率不斷升高，造成下滲水量變少，進(jìn)一步加劇地下水位降低，引發(fā)地面沉降、海水倒灌及生態(tài)環(huán)境惡化等問題。通過雨水綜合利用，逐步恢復(fù)自然界水循環(huán)系統(tǒng)，對(duì)補(bǔ)充地下水資源和恢復(fù)生態(tài)環(huán)境起著極為關(guān)鍵的作用。

2.雨水綜合利用是全面建設(shè)節(jié)水型社會(huì)的有效途徑

國家節(jié)水型城市、最嚴(yán)格水資源管理制度考核、節(jié)水型企業(yè)建設(shè)都明確把包括雨水收集利用在內(nèi)的非常規(guī)水資源利用率作為考核的重要指標(biāo)之一，節(jié)水型城市考核甚至又增加“城市雨水收集利用”作為考核的技術(shù)考核評(píng)分項(xiàng)目。因此，雨水綜合利用對(duì)于提高水資源利用率、有效節(jié)約水資源有著重要意義。

3.雨水綜合利用是建設(shè)海綿城市的必然舉措

海綿城市是充分發(fā)揮城市綠地、水系等對(duì)雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，使城市具有良好的“彈性”，并具備自然積存、自然滲透、自然凈化功能?；诘陀绊戦_發(fā)雨水系統(tǒng)海綿城市建設(shè)的核心為維持場(chǎng)地開發(fā)前后水文特征不變，包括徑流總量、峰值流量、峰現(xiàn)時(shí)間等。

二、利用思路

不同下墊面差別很大，徑流系數(shù)越大，下滲水量越小，地表徑流量越大。城市化后大部分地面變成了道路、建筑等不透水面，阻止雨水滲入地下，增大徑流系數(shù)，增加了地表暴雨水的徑流量?？筛鶕?jù)下墊面不透水程度和地面特點(diǎn)分為建筑屋頂、城市道路、廣場(chǎng)綠地、水系水面、大型區(qū)域等，并針對(duì)不同下墊面類型提出雨水利用措施。

1.建筑屋頂

這里所指建筑物屋頂及道路為規(guī)模以下建筑物（不包括成片居民小區(qū)、學(xué)校、大型商業(yè)廣場(chǎng)等），實(shí)施集中式的雨水收集、利用較為困難，對(duì)于新建建筑物，應(yīng)進(jìn)行屋面雨水收集利用系統(tǒng)的綠色屋頂設(shè)計(jì)；對(duì)于已建建筑物，可實(shí)施雨養(yǎng)型屋頂綠地，也可在保證足夠承載和防滲能力的屋面上，設(shè)立集水箱配合限流措施，將雨水臨時(shí)滯留屋面，需要時(shí)進(jìn)行引流利用。該部分由于體量小，不宜設(shè)立凈水設(shè)施，因此主要以補(bǔ)充綠化用水為主。

2.城市道路

這里所指道路解決城市交通的快速路、主干路、次干路、支路，不包括居民小區(qū)內(nèi)道路及廠區(qū)、園區(qū)、小區(qū)內(nèi)的一般道路。此類道路一般機(jī)動(dòng)車通行率高，含有少量污染物，且地域相對(duì)較小，宜通過有組織的引流進(jìn)入道路綠地內(nèi)補(bǔ)充綠化用水，并利用植物、土壤的截留、截污作用，向下層進(jìn)一步滲透，補(bǔ)充地下生態(tài)用水。主要為下沉式綠地、透水鋪裝及生態(tài)排水為主，必要時(shí)進(jìn)行棄流。

3.廣場(chǎng)綠地

綠地一般面積較大，宜在綠地內(nèi)有計(jì)劃地設(shè)立下凹式綠地、水塘、人工湖等，作為收集設(shè)施及沉淀、植物截留等水質(zhì)預(yù)處理措施，必要時(shí)建立雨水、中水回用處理系統(tǒng)。綠地內(nèi)道路采用透水鋪裝，排水溝設(shè)計(jì)也應(yīng)以生態(tài)性為主，溝內(nèi)布置生物滯留措施。綠地內(nèi)匯集雨水一般用于綠化、滲透回補(bǔ)地下水和綠地內(nèi)水體補(bǔ)水。

4.水系水面

主要為一切具有調(diào)蓄功能水體，如河道、湖泊、水塘等水系水面。該部分可以通過河床、湖面儲(chǔ)存雨水，又可以利用其水土結(jié)合面下滲補(bǔ)給地下水，也可以發(fā)揮河網(wǎng)水系作用進(jìn)行調(diào)蓄雨水，可以有效改善生態(tài)環(huán)境、提高防洪能力，因此城市中必須保證有一定的水面率。該部分可采用植物緩沖帶消減徑流流速和污染物。

5.大型區(qū)域

主要為大型商業(yè)區(qū)、學(xué)校校區(qū)、成規(guī)模小區(qū)、工廠廠區(qū)等，大型區(qū)域內(nèi)都有建筑屋面、城市道路、廣場(chǎng)綠地、水系水面等上述四種形式，可以看作綜合體，但不同的是大型區(qū)域內(nèi)一般只有一個(gè)權(quán)屬人，進(jìn)行雨水利用綜合設(shè)計(jì)較為方便，進(jìn)行收集后通過集水管道進(jìn)入人工湖、集水池等收集設(shè)施，再經(jīng)過水質(zhì)預(yù)處理后，可用于綠化用水、消防用水，甚至可以用作沖廁用水等。廠區(qū)內(nèi)如有剩余雨水，深度處理后可用于工業(yè)生產(chǎn)用水。

三、集雨量計(jì)算

雨水綜合利用的關(guān)鍵問題是區(qū)域可收集雨水量大小以及人工湖、集水箱等蓄水池收集能力的確定。蓄水池容量過大，需要實(shí)施工程量大，造成蒸發(fā)量變大和不必要的經(jīng)濟(jì)損失；蓄水池容量過小，一次暴雨產(chǎn)生的雨水無法得到有效利用，形成地表徑流后，仍然造成雨水資源的浪費(fèi)，造成防洪影響。蓄水池容量的確定，需要對(duì)一定重現(xiàn)期暴雨進(jìn)行降雨產(chǎn)流分析，根據(jù)設(shè)計(jì)暴雨求得有效需水量。

1.設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算

設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度可以由暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算某一降雨歷時(shí)為t的暴雨降雨強(qiáng)度：

式中，P為設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期，A、B、C、n是參數(shù)，可由當(dāng)?shù)乇┯旯绞謨?cè)查得。設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期，一般地區(qū)1～3年，重要地區(qū)3～5年，特別重要地區(qū)10年。

2.設(shè)計(jì)暴雨產(chǎn)流量計(jì)算

某一面積為S區(qū)域的暴雨產(chǎn)流量V（m3）為：

式中，α為徑流系數(shù)，h為初期棄流量，一般取2.0～2.5mm。

不同地表覆蓋的徑流系數(shù)也不同，見表1。區(qū)域內(nèi)徑流系數(shù)可根據(jù)不同地表覆蓋的面積，采用加權(quán)平均法求出區(qū)域的綜合徑流系數(shù)。

3.時(shí)段暴雨集水量

表1　不同地表覆蓋的徑流系數(shù)表

部分地區(qū)在汛期可能連續(xù)降雨，可在相應(yīng)時(shí)段內(nèi)用同倍比法或同頻率法求出時(shí)段內(nèi)暴雨雨量，進(jìn)而求出產(chǎn)流量：

E為蒸發(fā)量，如果是人工湖、水塘等還需考慮下滲量。

四、保障措施

1.組織保障

雨水綜合利用及海綿城市建設(shè)是一項(xiàng)需要政府各部門乃至全社會(huì)共同參與的綜合性工程。國家相關(guān)部委已發(fā)文支持海綿城市建設(shè)，要成立地方政府為領(lǐng)導(dǎo)，住建、水利、環(huán)保、市政、發(fā)改、規(guī)劃等相應(yīng)部門參加的領(lǐng)導(dǎo)小組，各部門各負(fù)其責(zé)、群策群力、共抓共管，建立運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、信息共享的工作機(jī)制，加強(qiáng)部門間協(xié)作，必要時(shí)制定聯(lián)席會(huì)議制度，共同協(xié)調(diào)處理出現(xiàn)的問題，全面推進(jìn)雨水綜合利用及海綿城市建設(shè)工作。

2.體制機(jī)制

要在法律、法規(guī)等規(guī)范性法律文件中，明確應(yīng)進(jìn)行雨水綜合利用設(shè)計(jì)實(shí)施的范圍，如《江蘇省城鄉(xiāng)供水管理?xiàng)l例》及《南京市城市供水和節(jié)約用水管理?xiàng)l例》中明確規(guī)定，規(guī)劃用地面積20000m2以上的新建建筑物應(yīng)當(dāng)配套建設(shè)雨水收集利用系統(tǒng)。加強(qiáng)最嚴(yán)格水資源管理制度考核及節(jié)水型載體建設(shè)中雨水替代率的相關(guān)考核工作，同時(shí)深化水資源管理體制改革，整合涉水事務(wù)管理職能，推進(jìn)水務(wù)一體化。

3.資金保障

2014年12月31日，水利部等國家三部委下發(fā)通知，決定開展中央財(cái)政支持海綿城市建設(shè)試點(diǎn)工作。各級(jí)地方政府也應(yīng)制定相關(guān)財(cái)政政策支持雨水綜合利用及海綿城市建設(shè)，建立多層次、多渠道、多元化的資金體制，推進(jìn)雨水綜合利用設(shè)施設(shè)計(jì)、施工和投產(chǎn)使用過程中的資金補(bǔ)貼。同時(shí)，研究制定雨水綜合利用的優(yōu)惠政策，對(duì)大量使用雨水的企業(yè)和個(gè)人，在城建稅、污水處理費(fèi)等稅費(fèi)方面提供優(yōu)惠政策。

4.技術(shù)保障

開展雨水綜合利用新措施、新思路、新技術(shù)的研究實(shí)驗(yàn)和推廣應(yīng)用工作，各地方政府應(yīng)建立職能部門、科研院所、社會(huì)企業(yè)等組成的專家?guī)?，為總體規(guī)劃、政策措施進(jìn)行技術(shù)支持和指導(dǎo)，并對(duì)關(guān)鍵性的技術(shù)問題開展科學(xué)研究、進(jìn)行科技攻關(guān)，加快相關(guān)專利的成果轉(zhuǎn)化，更好地服務(wù)于雨水綜合利用及海綿城市的建設(shè)工作。

五、結(jié)束語

雨水綜合利用是系統(tǒng)工程，涉及面廣，需要全面分析、因地制宜地進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施。通過各項(xiàng)保障措施，形成體制健全、技術(shù)成熟的一系列綜合利用措施和技術(shù)，并應(yīng)用到城市市政工程、住宅小區(qū)、大型商業(yè)區(qū)、校區(qū)廠區(qū)的建設(shè)中，在減少利用新鮮水資源量、減輕城市防洪壓力、改善生態(tài)環(huán)境等多方面發(fā)揮重要作用，有利于節(jié)水型社會(huì)和海綿城市建設(shè)

（作者單位：南京市長(zhǎng)江河道管理處210011江蘇省水利廳210029）