甘肅黃土高原區城市雨洪利用途徑

李元紅，胡想全，金彥兆，孫棟元，王軍德，鄧建偉

（甘肅省水利科學研究院，730000，蘭州）

甘肅黃土高原區城市雨洪利用途徑

李元紅，胡想全，金彥兆，孫棟元，王軍德，鄧建偉

（甘肅省水利科學研究院，730000，蘭州）

黃土高原；城市；雨洪利用

一、雨洪資源利用現狀

甘肅省雨洪資源利用起步比較早，主要是用于集雨灌溉農田和農村居民生活飲水。但城市雨洪利用起步很晚，應用范圍有限，2004年慶陽市西峰區建成庫容13.88萬m3的人工湖，攔蓄城市新區產生的雨洪，集蓄的雨水既可灌溉城郊農田，又為城市綠地、街道灑水、城市抗旱提供了部分水源，減輕了城市抗旱防災壓力，是甘肅省黃土高原區城市雨洪利用的一個成功典范。

隨著經濟社會快速發展，甘肅黃土高原區城鎮化程度逐年提高，城鎮規模急劇擴大，城市化進程的加快引發了兩個突出問題：一是城市自然景觀被大量建筑物所取代，不透水面積的增加使原有的水循環系統遭到阻礙，地下水水位急速下降，城市防洪壓力加大，水環境遭到一定程度的破壞；二是因人口增加、經濟發展和城市規模的擴大而導致用水矛盾突出。雨洪利用技術的研究與推廣在一定程度上可緩解城市水資源的供需矛盾，減輕城市防洪壓力，有效改善區域生態環境，寓資源利用于災害防范之中，具有較好的經濟、生態和社會效益。城市雨洪利用早已得到美國、德國、日本等發達國家的高度重視。國內的北京、上海、深圳等發達城市因為具有資金和技術優勢，城市的雨洪利用技術也走在了全國的前列，如奧運會、世博會場館的設計與建設等都充分考慮了雨洪利用的理念。但在甘肅黃土高原區，雖然城市缺水現象十分嚴重，但由于經濟欠發達，投入雨洪利用技術研究與推廣的資金有限，目前還處在剛剛起步階段。因此，借鑒發達國家的經驗，仿照北京、上海等發達地區的做法，探討黃土高原區城市雨洪利用方式與途徑非常必要。

二、雨洪資源利用途徑

1.回補地下水

就甘肅省黃土高原區的大部分城市來說，普遍存在地下水超采、水位下降的問題。概括起來主要有三方面的原因：一是黃土高原區的天然降雨偏小，對地下水的補給非常有限；二是這些城市普遍缺水，為了生存和發展不得不大量抽取地下水，迫使地下水水位不斷下降；三是城市化進程加快，城區內硬化面積大量增加，十分有限的雨洪資源也被很快排出城外，地下水不能得到及時補充，一定程度上破壞了自然水循環系統，城市生態有所惡化。因此，應充分利用城市綠地、透水路面的鋪裝、建筑屋頂面集水等手段增加雨水入滲或進行人工回灌，補充日益匱乏的地下水資源，同時減輕城市排水工程的負擔。

2.作為城市雜用水的補充水源

城市用水范圍非常廣，包括工業用水和城市生活用水等，不同的用途對水質的要求不同，甚至差別很大。但就現狀而言，黃土高原區大部分城市的各類用水水源基本都以城市自來水為主，甚至包括城市綠化、洗車、環境衛生、沖廁、人工湖等等，不僅用水的成本很高，還對水資源造成極大浪費。因此，可采取必要措施收集和利用雨洪資源，將其作為城市雜用水的重要補充水源。

3.用于生活用水

在甘肅中東部廣大農村地區，特別是在邊遠山區，由于沒有其他水源，雨水是主要的飲用水水源，并一直沿用至今。也有個別縣城、鄉鎮機關所在地的群眾生活用水和鄉鎮企業生產用水不得已使用雨水的情況，對群眾的健康和工農業生產都具有一定的影響。今后應進一步加強相關研究，切實解決諸如收集、儲存、水質處理等方面存在的技術問題，保護群眾健康。

三、需要重點研究的問題

1.城市雨洪集蓄技術

（1）城市雨洪收集技術

根據城市不同下墊面特點，分析城市雨洪資源分布、徑流產生和匯集特點，在綜合考慮降雨量、降雨強度、集流面積、坡度、集雨面材料的基礎上，研究城市雨洪資源收集技術，提出適合黃土高原區城市特點的雨洪資源高效利用集成技術。

（2）城市雨洪蓄存技術

針對甘肅黃土高原區雨洪資源年內分配不均、與需求嚴重錯位的突出問題，并充分考慮傳統蓄存方式、利用方式以及工程實施難易程度，開展城鎮雨洪蓄存技術研究，解決黃土高原區城市雨洪資源蓄存方式單一、集蓄成本普遍偏高以及與利用技術銜接不科學等問題。

（3）城市雨洪資源潛力分析

在城市雨洪資源收集與蓄存研究基礎上，根據區域氣象、水文系列觀測資料，結合區域未來城市化發展水平以及對雨洪資源可能的利用程度和水平，分析黃土高原區城市雨洪資源開發利用潛力，對未來雨洪資源利用進行分析預測，從而為雨洪資源的有效管理、合理配置和保護利用提供技術支撐，為雨洪資源的深層次開發利用提供依據。

2.城市生態景觀雨洪資源利用技術

（1）城市下凹式綠地生態系統雨洪利用技術

根據現有城市道路和綠地景觀分布格局，結合城市綠地生態系統分布特征，分析現有城市道路與綠地生態系統布局不能充分利用雨洪資源的問題，建立城鎮下凹式綠地生態景觀系統，實現城市雨洪資源的充分、有效利用，并提出下凹式綠地生態景觀雨洪資源利用設計思路與方法，形成滿足黃土高原區氣候特點的城市下凹式綠地生態景觀雨洪資源推廣利用模式。

（2）城市園林式生態景觀系統雨洪利用技術

充分利用城市居民小區、道路、廣場和停車場等基礎設施分布范圍廣、數量大、集流效率高等特點，探討包括雨洪資源收集、人工湖建造、園林設計以及循環式噴泉等集雨洪利用、生態景觀、人文景觀于一體的城市園林式生態景觀系統建設思路與方法，從而實現在城鎮大范圍收集雨洪資源，為建設城市園林式生態景觀系統提供技術支撐。

（3）城市雨洪復合入滲系統與生態效應

根據城市地面硬化所帶來的透水性差、地下水補給量減少等問題，研究地下水超采嚴重的城鎮不同透水材料的雨洪資源入滲途徑，提出適合黃土高原區城鎮雨洪資源利用的透水材料與地下水補給方式，并提出相應的技術措施，綜合分析不同透水設施下城市的地面生態景觀、地下水動態變化情況，研究城市雨洪復合入滲系統，分析對城市生態系統的保護效應和生態作用。

3.城市雨洪資源農業灌溉技術

（1）特色農作物雨洪灌溉技術

分析區域降水的年際與年內變化規律，研究土豆、玉米等適合黃土高原區種植的主要特色農作物需水規律、灌溉制度及節水灌溉技術，結合城市雨洪水質特點，通過田間試驗研究，提出適合黃土高原區特色農作物品種的城市雨洪灌溉技術。

（2）設施農業雨洪高效利用技術

設施農業在黃土高原區的城郊發展很快，且規模越來越大。設施農業種植以蔬菜、育種、特色養殖等高附加值的農產品為主，對灌溉用水保證程度要求較高。應該研究設施農業的雨洪集蓄利用成本、產品結構、水資源利用效率及水分生產率，提出設施農業高效利用雨洪資源技術模式。

（3）城郊觀光農業雨洪灌溉技術

甘肅黃土高原區經濟結構單一，觀光農業是發展的一條新途徑。城郊型觀光農業園由于其得天獨厚的區位優勢和資源優勢，已成為人們外出休閑的首選。但在黃土高原區由于雨水稀少，灌溉設施缺乏，一定程度上影響了觀光農業的發展，無法很好地滿足人們對休閑的需求。如何利用雨洪進行灌溉，發展城郊灌溉農業，在黃土高原區顯得非常迫切和必要。

4.城市雨洪資源利用綜合效應

（1）雨洪資源水文效應與產匯流規律

研究不同降雨頻率下、不同不透水面積下單次或者一個雨季的雨洪資源徑流過程，計算降雨的徑流量和洪峰量。研究城鄉雨洪收集系統，提高雨洪收集效率；分析雨洪收集系統與高效利用的耦合關系。

（2）雨洪資源利用水土保持效應

黃土高原區的許多城鎮處在黃土塬區，塬邊因水土流失而引起的溯源沖刷對城市發展構成了很大威脅，雨洪利用必將產生良好的水土保持效應。通過監測單次或者一個雨季降雨條件下，雨洪收集系統的蓄水保土效益，評價雨洪資源收集系統在城鄉水土保持方面的貢獻率。

（3）雨洪資源利用生態效益評價

研究城鎮地區雨洪資源利用量、可利用量、利用潛力等指標及其內涵，建立相應的計算模型，提出城鎮雨洪資源高效利用模式，包括庭院利用模式、綠地利用模式、地面滲透及蓄水池蓄水等模式，綜合考慮區域雨洪利用對整個流域水資源的影響，提出雨洪資源利用評價指標，建立廣義評價體系，并進行雨洪資源利用的外延式生態效益評價。

四、結 語

通過積極開展甘肅省黃土高原區城市雨洪資源收集與蓄存技術、雨洪生態景觀利用技術、雨洪資源農業灌溉技術等研究，可最大程度地利用城鎮雨洪資源，緩解黃土高原區城市缺水狀況，減輕城市防洪壓力，改善城市生態環境，控制當地水土流失，從而為黃土高原區雨洪資源的有效利用提供技術支撐，為黃土高原區城市化的快速發展提供基礎保障。

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[2]車伍，周曉兵.城市風景園林設計中的新型雨洪控制利用 [J].中國園林，2008（11）.

[3]張曉鵬，王美榮.城市雨洪利用的研究現狀與發展方向[J].北京水務，2006（3）.

[4]呂治湖.西峰區利用雨洪資源破解城市缺水難題[J].中國水利，2006（15）.

責任編輯 張金慧

TV213

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1000-1123（2011）11-0010-02

2010-12-15

李元紅，教授級高級工程師，院長。

甘肅省水資源高效利用創新團隊項目（項目編號：098TTCA006）。