雨水綜合利用與海綿城市淺析

張少杰 游洋

雨水綜合利用與海綿城市淺析

張少杰 游洋

我國是一個缺水嚴重的國家，人均水資源量僅為世界平均水平的1/4，缺水城市約有400個，其中嚴重缺水城市近50個。另一方面，汛期暴雨所形成的雨水資源白白流失，造成生命和財產損失，過去3年全國有超過360個城市遭遇過內澇，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、節約水資源的有效途徑，也是建設海綿城市的重要手段之一。

一、基本內涵

雨水綜合利用就是以低影響開發雨水系統為基礎，通過收集回用、調控排放、有效保護等多種技術措施，強化雨水下滲補充地下水，延長產匯流時間，消減洪峰、洪量，并對雨水進行資源化利用。

1.雨水綜合利用是改善生態環境的重要措施

我國地下水開發程度較高，地下水位不斷下降。同時城市內地面硬化率不斷升高，造成下滲水量變少，進一步加劇地下水位降低，引發地面沉降、海水倒灌及生態環境惡化等問題。通過雨水綜合利用，逐步恢復自然界水循環系統，對補充地下水資源和恢復生態環境起著極為關鍵的作用。

2.雨水綜合利用是全面建設節水型社會的有效途徑

國家節水型城市、最嚴格水資源管理制度考核、節水型企業建設都明確把包括雨水收集利用在內的非常規水資源利用率作為考核的重要指標之一，節水型城市考核甚至又增加“城市雨水收集利用”作為考核的技術考核評分項目。因此，雨水綜合利用對于提高水資源利用率、有效節約水資源有著重要意義。

3.雨水綜合利用是建設海綿城市的必然舉措

海綿城市是充分發揮城市綠地、水系等對雨水的吸納、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。基于低影響開發雨水系統海綿城市建設的核心為維持場地開發前后水文特征不變，包括徑流總量、峰值流量、峰現時間等。

二、利用思路

不同下墊面差別很大，徑流系數越大，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，增加了地表暴雨水的徑流量。可根據下墊面不透水程度和地面特點分為建筑屋頂、城市道路、廣場綠地、水系水面、大型區域等，并針對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模以下建筑物（不包括成片居民小區、學校、大型商業廣場等），實施集中式的雨水收集、利用較為困難，對于新建建筑物，應進行屋面雨水收集利用系統的綠色屋頂設計；對于已建建筑物，可實施雨養型屋頂綠地，也可在保證足夠承載和防滲能力的屋面上，設立集水箱配合限流措施，將雨水臨時滯留屋面，需要時進行引流利用。該部分由于體量小，不宜設立凈水設施，因此主要以補充綠化用水為主。

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，不包括居民小區內道路及廠區、園區、小區內的一般道路。此類道路一般機動車通行率高，含有少量污染物，且地域相對較小，宜通過有組織的引流進入道路綠地內補充綠化用水，并利用植物、土壤的截留、截污作用，向下層進一步滲透，補充地下生態用水。主要為下沉式綠地、透水鋪裝及生態排水為主，必要時進行棄流。

3.廣場綠地

綠地一般面積較大，宜在綠地內有計劃地設立下凹式綠地、水塘、人工湖等，作為收集設施及沉淀、植物截留等水質預處理措施，必要時建立雨水、中水回用處理系統。綠地內道路采用透水鋪裝，排水溝設計也應以生態性為主，溝內布置生物滯留措施。綠地內匯集雨水一般用于綠化、滲透回補地下水和綠地內水體補水。

4.水系水面

主要為一切具有調蓄功能水體，如河道、湖泊、水塘等水系水面。該部分可以通過河床、湖面儲存雨水，又可以利用其水土結合面下滲補給地下水，也可以發揮河網水系作用進行調蓄雨水，可以有效改善生態環境、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.大型區域

主要為大型商業區、學校校區、成規模小區、工廠廠區等，大型區域內都有建筑屋面、城市道路、廣場綠地、水系水面等上述四種形式，可以看作綜合體，但不同的是大型區域內一般只有一個權屬人，進行雨水利用綜合設計較為方便，進行收集后通過集水管道進入人工湖、集水池等收集設施，再經過水質預處理后，可用于綠化用水、消防用水，甚至可以用作沖廁用水等。廠區內如有剩余雨水，深度處理后可用于工業生產用水。

三、集雨量計算

雨水綜合利用的關鍵問題是區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，需要實施工程量大，造成蒸發量變大和不必要的經濟損失；蓄水池容量過小，一次暴雨產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，造成防洪影響。蓄水池容量的確定，需要對一定重現期暴雨進行降雨產流分析，根據設計暴雨求得有效需水量。

1.設計暴雨計算

設計暴雨強度可以由暴雨強度公式計算某一降雨歷時為t的暴雨降雨強度：

式中，P為設計暴雨重現期，A、B、C、n是參數，可由當地暴雨公式手冊查得。設計暴雨重現期，一般地區1～3年，重要地區3～5年，特別重要地區10年。

2.設計暴雨產流量計算

某一面積為S區域的暴雨產流量V（m3）為：

式中，α為徑流系數，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也不同，見表1。區域內徑流系數可根據不同地表覆蓋的面積，采用加權平均法求出區域的綜合徑流系數。

3.時段暴雨集水量

表1　不同地表覆蓋的徑流系數表

部分地區在汛期可能連續降雨，可在相應時段內用同倍比法或同頻率法求出時段內暴雨雨量，進而求出產流量：

E為蒸發量，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是一項需要政府各部門乃至全社會共同參與的綜合性工程。國家相關部委已發文支持海綿城市建設，要成立地方政府為領導，住建、水利、環保、市政、發改、規劃等相應部門參加的領導小組，各部門各負其責、群策群力、共抓共管，建立運轉靈活、信息共享的工作機制，加強部門間協作，必要時制定聯席會議制度，共同協調處理出現的問題，全面推進雨水綜合利用及海綿城市建設工作。

2.體制機制

要在法律、法規等規范性法律文件中，明確應進行雨水綜合利用設計實施的范圍，如《江蘇省城鄉供水管理條例》及《南京市城市供水和節約用水管理條例》中明確規定，規劃用地面積20000m2以上的新建建筑物應當配套建設雨水收集利用系統。加強最嚴格水資源管理制度考核及節水型載體建設中雨水替代率的相關考核工作，同時深化水資源管理體制改革，整合涉水事務管理職能，推進水務一體化。

3.資金保障

2014年12月31日，水利部等國家三部委下發通知，決定開展中央財政支持海綿城市建設試點工作。各級地方政府也應制定相關財政政策支持雨水綜合利用及海綿城市建設，建立多層次、多渠道、多元化的資金體制，推進雨水綜合利用設施設計、施工和投產使用過程中的資金補貼。同時，研究制定雨水綜合利用的優惠政策，對大量使用雨水的企業和個人，在城建稅、污水處理費等稅費方面提供優惠政策。

4.技術保障

開展雨水綜合利用新措施、新思路、新技術的研究實驗和推廣應用工作，各地方政府應建立職能部門、科研院所、社會企業等組成的專家庫，為總體規劃、政策措施進行技術支持和指導，并對關鍵性的技術問題開展科學研究、進行科技攻關，加快相關專利的成果轉化，更好地服務于雨水綜合利用及海綿城市的建設工作。

五、結束語

雨水綜合利用是系統工程，涉及面廣，需要全面分析、因地制宜地進行規劃、設計、實施。通過各項保障措施，形成體制健全、技術成熟的一系列綜合利用措施和技術，并應用到城市市政工程、住宅小區、大型商業區、校區廠區的建設中，在減少利用新鮮水資源量、減輕城市防洪壓力、改善生態環境等多方面發揮重要作用，有利于節水型社會和海綿城市建設

（作者單位：南京市長江河道管理處210011江蘇省水利廳210029）