太原市城市雨洪利用探討

摘 要：城市雨洪是一種災害，更是重要的水資源。水資源短缺與水環境惡化是太原市面臨的主要問題。而城市雨洪資源又被直接排放，未能充分利用。借鑒國內外城市雨洪資源利用的經驗，控制城市雨洪、充分利用汛期雨水、開拓城市雨洪利用途經可改善城市水資源供需矛盾，改善城市生態環境，提高城市防洪減災能力，具有明顯的經濟效益、社會效益和環境效益，是實現人水和諧的有效途徑。

關鍵詞：城市；雨洪；徑流；利用；太原

城市雨洪是一種災害，更是重要的水資源。長期以來，只重視城市排水和防洪設施建設，忽視雨洪資源的綜合利用，這既浪費了水資源，又增加了城市防洪設施的壓力。隨著太原市城市化的快速發展，各類建筑物及道路的興建等使城區不透水地面面積急劇增長，城區地面徑流隨之也在不斷增大。利用有限的市政排水管網排泄雨洪水，很容易形成澇時排不出，用時又無水的現象。借鑒國內外城市雨洪資源利用的經驗，將城區防洪與雨洪綜合利用相結合，可改善城市水資源供需緊張矛盾，改善城市生態環境，提高城市防洪減災能力等，具有明顯的經濟效益、社會效益和環境效益。

1 城市雨洪資源利用的意義

太原市受季風氣候影響，降水的時空分布不均，汛期降雨占全年降雨的70%，次降雨量不大，但降雨強度大，加之城市的熱島效應，汛期城區降水增大。隨著城區道路拓寬、廣場硬化和小區擴建等，地表硬化面積不斷增大，降雨很難直接入滲。在同樣降雨條件下，產流速度加快，產流量加大，城區容易發生內澇災害。一方面是使用龐大的雨水排放系統將日益增長的雨水徑流排出城區；另一方面卻是城區地下水補給的嚴重不足。近幾十年來，由于城區地下水的集中開采，使地下水水量急劇減少，地下水位逐年下降，形成近400km2的地下水降落漏斗，累計超采地下水20億m3。所以，采取有效的技術措施把雨水回收利用，既充分利用了寶貴的雨水資源，又減少了城區排水投資，是緩解太原市水資源嚴重短缺的有效措施之一。

城市雨洪利用可減少城區地表徑流，降低城市洪水壓力和排水管網負荷。太原市舊城區雨水排放系統大多是在上世紀四五十年代建成，設計標準偏低，雨污合流排放。當遇暴雨時就會超標運行，從而導致地面積水，道路堵塞；城市雨水與污水合流排放，加大了污水處理廠負荷，降低了污水處理廠運行效率。若將雨洪水就地收集利用或回灌地下，一方面可減輕城區防洪壓力；另一方面可降低污水處理成本，既增加了當地水資源可供量，又可大大節省市政設施投資，而且還大大降低發生洪澇災害的可能性[1]。

太原市主城區面積約180km2，多年（1950-2003）平均降雨量443.6mm，城區降雨資源總量為7984.8萬m3，五年一遇（P=20%）降雨量528.4mm，城區降雨資源總量為9511.2萬m3，徑流系數主城區按50%計，主城區五年一遇（P=20%）年徑流總量為4755.6萬m3，這些降雨量都被白白排放掉。因此，雨洪利用具有很大的水資源開發潛力。

2 城市雨洪利用的發展

城市雨洪利用在國內外已有成功實踐。如北京市政府2000年明確提出要建設市區雨水利用工程，目前已進入示范實踐階段。2003年上海出現了具有雨水利用功能的生態住宅；天津建成投產了第一座節水型水利科技大廈，將雨水作為第二水源用來綠化灌溉、沖廁、清潔或涵養地下水。在國外日本為解決“因抽取地下水而引起地基下沉”等問題，于80年代初期推行“雨水滲透計劃”，先后開發應用了透水性鋪裝材料，應用于公園廣場、停車場、運動場及城市道路。德國城市鋪設透水性地面的區域包括：人行道、步行街、自行車道、郊區道路和郊游步行路、露天停車場、房舍周邊庭院街巷地面、特殊車道及公共廣場等。國際上流行使用如透水瀝青路面、透水性混凝土路面、透水性地磚等透水路面覆蓋城市地面。

從國內外城市雨水利用發展的技術角度來看，城市雨水利用技術正從研究與示范工程向標準化、產業化發展；從單一設施向集成化方向發展，向多目標和綜合性技術發展[2]。

①城市雨水利用是從20世紀80年代到90年代發展起來的，城市雨水利用首先在發達國家逐步進入到標準化和產業化的階段，1989年德國就出臺了雨水利用設施（DIN1989），對住宅、商業和工業領域雨水利用設施的設計、施工和運行管理，過濾，儲存，控制與監測4個方面制定了標準，并一直在發展完善。

②城市雨水利用技術發展的一個突出特點就是它的集成化，德國“第三代”雨水利用技術的特征就是設備的集成化。從屋面雨水的收集、儲存、過濾、滲透到回用都有一系列的定型產品和組裝式成套設備。

③與農村雨水收集利用工程不同，城市雨水利用不是狹義的利用雨水資源和節約用水，它還包括減緩城區雨水洪澇和地下水位的下降、控制雨水徑流污染、改善城市生態環境及促進城市水土保持等廣泛的意義。因此，城市雨水利用是一種多目標、技術綜合性的工程[3]。

3 城市雨洪資源綜合利用的主要途徑

城市雨洪利用是指通過工程性和非工程性措施，分散實施、就地攔蓄、儲存和利用城市雨洪，避免洪澇災害，增辟城市可利用水資源，改善城市居住環境，提高城市水土保持能力。借鑒國內外城市雨洪資源綜合利用的成功經驗，結合太原市實際，太原市城市雨洪利用主要包括以下途徑[4]。

3.1 雨水收集、儲存、利用系統

利用城區范圍內的建筑屋頂、廣場、運動場、道路等不透水面收集雨水，收集的雨水可匯集于建于地下的蓄水池，也可利用地面湖泊、池塘、緩洪池等貯存雨水。匯集貯存雨水用作城市非飲用水的直接水源，如用于沖廁、道路灑水、洗車和綠化用水等，可在一定程度上緩解城市供水的壓力。

3.2 雨水就地入滲系統

盡可能減少城區硬化面積，擴大透水材料鋪裝面積或綠化面積，增加雨水就地入滲通道。盡管地面硬化對改善城市衛生環境起到了一定作用，但因其而造成的城市雨水徑流和生態環境惡化問題已經引起廣泛關注。

雨水就地入滲后依靠土壤、植物、微生物組成的生態系統凈化，減少了人工處理雨水帶來的資金、資源、能源消耗，降低了城市發展對自然系統的破壞，恢復了雨水自然循環的本來面貌。

3.3 雨水回灌系統

太原市由于過量開采地下水，已形成近400km2的地下水降落漏斗，甚至出現了嚴重的地面沉降。雨水通過一定的凈化、滲漏裝置，回灌地下，一方面補充了地下水資源，另一方面可調控地下水位，可起到阻止、緩解和逐漸恢復地面沉降的作用。

雨水回灌可利用水的自重進行，也可采用壓力或真空技術進行回灌。通過現有的溝、渠、塘等蓄水建筑物，利用水的重力作用將收集的雨水透過土壤補充地下水；也可利用廢棄機井實現雨水回灌，將收集的雨水經凈化處理后導入滲井，通過井壁、井底向四周滲透，實現雨水回灌[5]。

4 城市雨洪綜合利用的效益

城市雨洪綜合利用作為公益事業，不僅具有直接經濟效益，更重要的是具有生態效益和社會效益。它不但可以增加城市水源，在一定程度上緩解水資源的供需矛盾，同時可以有效地減小城市雨期徑流量，延滯匯流時間，減輕城市排洪設施的壓力，減少防洪投資和洪災損失。具體地講，雨水利用有四大益處：

一是可以增辟水源，提高水資源利用效率。太原市主城區面積180km2，太原市多年（1950-2003）平均降雨量443.6mm，城區降雨資源總量為7984.8萬m3，徑流系數主城區按50%計，年徑流總量為3992.4萬m3，因此，雨洪利用具有可觀的水資源開發潛力。二是可以有效改善區域生態環境。將雨水就地收集、利用或回灌地下，可減輕城市河湖的防洪壓力，防止城市排澇設施不足導致的城市雨水排泄不暢和洪澇災害的發生；削減雨季洪峰流量，維持河川水量，增加水分蒸發，改善生態環境；減少或避免馬路及庭院積水，改善小區水環境，提高居民生活質量。三是涵養地下水。地下水一般利用雨水、自來水或中水補充，其中后兩種方法造價偏高，且中水補充還有污染地下水的可能。利用雨水補充地下水資源是最經濟的方法。四是減輕城市防洪和排水系統壓力。多個單元的雨水利用，可以蓄到大雨的前中期水量，還可起到洪水錯峰的作用，會從總量上減少排入市政管網和邊山支河的雨洪流量。

5 存在的問題

5.1 缺乏鼓勵、扶持雨洪利用的相關法律法規和配套政策，使雨洪利用的推廣缺乏力度，因而實施進度緩慢。

5.2 城區雨洪利用缺乏技術標準體系和專門的定型產品及成套設備，使城區雨洪利用規劃、設計無據可依，實施難度加大。

5.3 公眾參與意識不強。城區雨洪利用須有市民的廣泛參與和支持，必須通過雨洪利用相關知識的教育，提高市民對雨洪利用的認識，引導市民自覺參與這項工作。

參考文獻

[1]王軍平.淺議城市雨水利用[J].山西科技，2004.2.

[2]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.

[3]陳衛.城市雨水資源利用途徑及其生態保護[J].中國給水排水，2000.6.

[4]趙延紅，牛爭鳴.實現城市雨水資源化的基本途徑[J].中國給水排水，2001.10.

[5]車武，李俊奇.城市雨水利用技術與管理[M].中國建筑工業出版社，2006.

作者簡介：師妍（1985-），女，山西汾西縣人，助理工程師，山西農業大學畢業，太原理工大學在讀工程碩士研究生，主要從事水土保持、節水、水資源等工作。