我國城市雨洪資源化利用前景分析

張軍紅 王文鑫 徐義萍 常允艷

摘 要： 城市雨洪是導致城市洪水災害的罪魁禍首，然而，如果利用得當，則城市雨洪是緩解城市水危機的重要途徑。本文在分析我國城市雨洪資源利用的必要性和可行性的基礎上，結合國內外城市雨洪資源利用的現狀，對我國城市雨洪資源利用的前景進行了分析。

關鍵詞： 雨洪資源化利用 城市水危機 水污染 節(jié)水型城市建設

雨洪資源是指大氣中的降水降落到地面以后，超過地表自然消化能力的雨水。城市化導致城市區(qū)域不斷擴大和人口、建筑高度集中，城市化的發(fā)展直接或間接改變了水環(huán)境，加劇了洪水對城市的威脅[1]。近年來，我國城市雨洪災害呈現多發(fā)趨勢，越是大型城市，暴雨引起的內澇問題就越突出，造成的損失就越嚴重[2]。

一、我國城市雨資源利用的必要性

1.城市水危機嚴重

隨著城市人口的持續(xù)增長和經濟的高速發(fā)展，工農業(yè)和居民生活用水持續(xù)增加，使城市水資源供求矛盾日趨激化。其主要表現為供求總量更加不平衡、供水狀況趨于惡化、地域性水資源供求矛盾日趨惡化[3]。我國城市在面臨嚴重內澇的同時，面臨十分嚴峻的水資源危機，據統計，我國600多個城市中，400多個城市存在資源型或水質型缺水，100多個城市嚴重缺水，其中西北、華北地區(qū)的水資源短缺已嚴重制約當地經濟、社會的發(fā)展。

2.城市雨洪災害加劇

每年進入汛期以后，全國各地因暴雨引起的城市內澇，造成人員傷亡和財產損失的報道絡繹不絕。城市化進程極大地改變了區(qū)域地表徑流條件，也是造成城市雨洪災害多發(fā)的重要原因。城市下墊面的建筑物和構筑物材料比郊區(qū)自然下墊面的熱容量大，導熱率高，白天城市下墊面吸收的輻射能比郊區(qū)多，日落后城市下墊面降溫比郊區(qū)慢，形成明顯的城市熱島效應[4]。同時城區(qū)由于人多、車輛多，工業(yè)企業(yè)多，向大氣中排放的固體顆粒物多，導致城市凝結效應比郊區(qū)顯著，加上城市高層建筑對空氣流動的阻礙效應，導致城區(qū)水汽凝結降雨的可能性顯著增加[5]。

3.雨洪徑流污染嚴重

城市里廣泛使用的瀝青油氈屋面、瀝青混凝土道路、磨損的輪胎、融雪劑、殺蟲劑、農藥、建筑工地上的淤泥和沉淀物、動植物的有機廢棄物，等等，會使徑流中含有大量污染物：油劑、重金屬、病原體、有機物、懸浮固體等。這些物質隨降雨徑流進入城市水體，對城市居民的飲水安全造成了嚴重威脅。此外，城市雨洪口普遍被當做垃圾和污水口，排水井口充塞垃圾的現象非常嚴重，經常出現暴雨過后，道路雨洪淤積、交通堵塞的現象。例如山東省2010年城市污水排放量約為35.78億t，2013年上升到48.217億t，同比增長了35%以上，生活污水COD排放量約占總排放量的1/3[6]。

4.地下水位下降、地面沉降

伴隨城市化的推進，城市下墊面硬化、排水管網化，原來天然的水循環(huán)途徑被阻斷，原本滲入土壤的降雨大部分轉化為地表徑流。例如多年平均降雨量50mm的降雨通過黏質沙土入滲對地下水的補給系數為0.02～0.07，多年平均降雨量1200 mm的降雨通過黏質沙土入滲對地下水的補給系數為0.13～0.21。一方面城市化進程阻礙了降雨對地下水的有效補給，另一方面人們在超額開采地下水，結果導致地下水位下降、地面沉降問題日益突出。例如海河流域年均超采地下水40多億m3，形成2萬多km2的地下漏斗。

二、我國城市雨洪資源利用的可行性

近年來，在國家制定的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設指導思想下，人們越來越意識到城市的發(fā)展要尊重自然規(guī)律，自覺順應事物發(fā)展的客觀規(guī)律就能變廢為寶，事半功倍，否則就會遭到大自然的懲罰。在城市雨洪資源化方面也是如此，只要我們深入研究城市雨洪產生的根源，就可以有針對性地采取措施，變水害為水利。在城市雨洪資源化利用可行性方面，我們應主要從技術和經濟兩個方面探討。

1.技術可行性

目前一些發(fā)達國家在雨洪資源化利用方面已經取得了一定成效，以色列雨洪資源的利用率已經達到98%以上；日本利用雨洪作為生活用水的技術已經比較成熟，并利用雨洪補給地下水；美國建造了大量滲濾田，用于補充地下水或在暴雨洪水時進行匯集和調節(jié)雨洪[7]。城市雨洪利用的途徑主要包括：屋面雨洪集蓄利用系統、屋頂綠化雨洪利用系統、園區(qū)雨洪集蓄利用系統和各種滲透集雨設施。國內在城市雨洪資源化利用方面尚處于試驗探索階段，如武漢天河機場、上海浦東機場的一些新建建筑采用的雨水收集利用系統等。我國在雨洪資源化利用方面要加大研究力度，同時要制定出完善的規(guī)章制度和激勵措施。

2.經濟可行性

雨洪資源的利用是一項公益事業(yè)，其不僅具有環(huán)境生態(tài)效益和社會效益，而且有直接和間接的經濟效益。小區(qū)雨洪利用可以減少由政府投入建污水處理廠、污水管線和排洪設施的資金。有力將雨洪就近收集，不僅可以減少雨季溢流污水，改善水環(huán)境，而且可以減輕污水處理廠負擔，減輕城市洪水壓力。截止2014年，北京市已建成城鎮(zhèn)雨水利用工程967處，雨水綜合利用能力達2153萬立方米，今年一年即累計收集利用雨水量2781萬立方米，相當于14個昆明湖的蓄水量[8]。

三、結論與討論

城市雨洪具有厲害雙重性，我國城市在面臨嚴重內澇的同時，面臨十分嚴峻的水資源危機，城市雨洪資源的利用，不僅可以有效降低城市洪水災害，而且是解決我國城市水危機的重要途徑之一。我國應總結國內外在雨洪資源化利用方面的成功經驗，同時加大雨洪資源化利用方面的研究，為我國城市消減雨洪災害、實現雨洪資源化提供科學依據[9]。

參考文獻：

[1]王金亭.城市防洪[M].鄭州：黃河水利出版社，2008.

[2]趙凡，趙常軍，蘇筠.北京“7.21”暴雨災害前后公眾的風險認知變化[J].自然災害學報，2014，23（4）：38-45.

[3]李俊文.淺談近年來水與城市發(fā)展相互關系[J].地下水，2008，30（3）：111-112.

[4]陳衛(wèi)國.安慶暴雨澇災成因探析及對策[J].中國水利，2013（11）：42-3.

[5]廖鏡彪，王雪梅，李玉欣，夏北成.城市化對廣州降雨的影響分析[J].氣象科學，2011，31（4）：384-390.

[6]張艷麗.城市水污染的治理對策及建議[J].資源節(jié)約與保護，2014（9）：60-61.

[7]李海燕，梅慧瑞，徐波平.北京城市雨水管道中沉積物的狀況調查與分析[J].中國給水排水，2011，27（6）：36-39.

[8]北京市今年收集利用雨水達2781萬立方米[J].城市問題，2014（12）：103.

[9]菜燿隆，邱奕儒.城市雨洪利用策略及雨洪滯蓄系統容量分析[J].水科學進展，2012，23（3）：341-345.

資助項目：重慶市教委科研項目“水庫庫濱帶植被配置模式及其生態(tài)效應研究”（KJ1403603）；重慶水利電力職業(yè)技術學院人才引進基金項目“生物結皮涵養(yǎng)水源能力及其應用研究”（KRC201403）。