區(qū)域雨洪資源利用潛力及應(yīng)用模式

孫 偉 嚴(yán) 亞

（貴州省水利科學(xué)研究院）

0 前言

盡管我國(guó)有充足的水資源但人均水資源擁有量卻相對(duì)較低。此外，受到地形影響，我國(guó)的水資源利用還會(huì)受到時(shí)間和空間分布等因素制約，而水污染問(wèn)題加劇則導(dǎo)致水資源變得稀缺。假定全球氣候發(fā)生重大變化則暴雨的強(qiáng)度和頻率將增加城市發(fā)生洪災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)，在這一前提下我國(guó)全國(guó)2/3的城市都將面臨嚴(yán)重的水資源短缺問(wèn)題。其中缺水主要是由水污染、水環(huán)境破壞等問(wèn)題引起的，特別是重金屬污染和細(xì)菌病毒感染等問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致水資源中的有機(jī)污染物含量急劇升高，如果不及時(shí)處理就將其直接排入河流中，則會(huì)在危害水質(zhì)的同時(shí)嚴(yán)重影響人們的生命健康安全。在此基礎(chǔ)上，實(shí)施雨洪資源綜合管理（利用、開(kāi)發(fā)與保護(hù)）就成為了解決城市缺水、洪澇、水污染等問(wèn)題的關(guān)鍵所在。

1 區(qū)域雨洪資源利用潛力簡(jiǎn)析

1.1 具有較高性?xún)r(jià)比

雨洪主要是指由暴風(fēng)雨帶來(lái)的大規(guī)模降水，多為在高降雨強(qiáng)度條件下發(fā)生的洪水，其可能導(dǎo)致河流和湖泊中的水位迅速增加，特別是在低緯度地區(qū)這一情況則更為明顯。我國(guó)目前的降雨和洪水主要是雷暴雨、臺(tái)風(fēng)降水和暴雨所致。考慮到水資源稀缺地區(qū)的洪水將導(dǎo)致洪水災(zāi)害，但是合理利用雨洪資源也將有助于地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。近年來(lái)我國(guó)許多城市在市政規(guī)劃和市政建設(shè)過(guò)程中，其人行道的施工標(biāo)準(zhǔn)是不可滲透的，正是由于人行道的不滲透性則有可能導(dǎo)致在大雨期間洪水泛濫，從而影響城市的穩(wěn)定發(fā)展。如果這一問(wèn)題不能夠得到有效解決，發(fā)生雨洪時(shí)人行道將會(huì)長(zhǎng)時(shí)間浸泡在雨洪中，進(jìn)而縮短路基和路面的使用壽命。因此可以認(rèn)為，雨洪資源的管理應(yīng)當(dāng)針對(duì)不同的雨洪規(guī)模和降雨情況，并通過(guò)綜合、全面、針對(duì)性的解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)雨洪的控制和利用。盡管現(xiàn)階段我國(guó)的雨洪管理技術(shù)尚未得到完全的開(kāi)發(fā)，但是遵循“因地制宜”的原則就能夠有效根據(jù)雨洪資源管理的成本績(jī)效來(lái)選擇管理技術(shù)。

1.2 雨洪收集方式多樣化

雨洪資源的利用和雨洪收集是一項(xiàng)具體性的工作。以雨洪資源為核心的管理工作可以提高飲用水的利用率并在一定程度上避免發(fā)生洪澇災(zāi)害，從而控制水資源污染并改善人們的生活條件。在正常情況下，雨洪收集主要是基于汛期降雨，在這一過(guò)程中供水壓力被雨洪的儲(chǔ)存和使用所抵消。此外，常見(jiàn)的雨洪收集設(shè)施主要包括建筑屋頂、城市廣場(chǎng)、綠地公園和園林庭院、城市街道等，在這些設(shè)施中收集雨洪資源將排入水庫(kù)中。另外，政府機(jī)構(gòu)在加強(qiáng)雨洪滲透通道時(shí)為避免雨洪資源的無(wú)端浪費(fèi)，應(yīng)當(dāng)在城市道路規(guī)劃中預(yù)留雨洪排水孔并在人行道兩側(cè)鋪設(shè)可滲透層和儲(chǔ)水層，才可以有效控制雨洪的流向。

1.3 雨洪利用效益較大

雨洪利用效益與雨水滲透系統(tǒng)間有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。許多情況下滲透設(shè)備被用作管理雨洪深層滲透的專(zhuān)用設(shè)備，并多用于滲漏溝、滲漏井和回填井中。滲漏溝屬于雨洪的淺通道，在這一過(guò)程中地表水可以通過(guò)透水管引入通道，而滲水井為點(diǎn)狀滲流且深度略大于管道溝，通常用于滲入雨洪。此外，進(jìn)入地下連接處時(shí)補(bǔ)給井的深度最大，其底部經(jīng)常與粗砂礫層相連，這使得其入滲能力強(qiáng)并具有容易收集雨洪的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于現(xiàn)代化城市而言，雨洪資源和管理的利用不僅意味著促進(jìn)城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而且還帶來(lái)了客觀的社會(huì)效益和環(huán)境效益，這是因?yàn)樵黾映鞘兴Y源可以減少水資源供需矛盾，因此具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

2 雨洪資源應(yīng)用與管理體系架構(gòu)

2.1 做好專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃工作

合理利用雨洪資源能夠使城市的各個(gè)方面受益，但由于這一工作的復(fù)雜性和繁瑣的管理體系，有關(guān)部門(mén)需要通過(guò)科學(xué)規(guī)劃、改進(jìn)政策、技術(shù)援助和其他手段才能夠達(dá)到上述預(yù)期目標(biāo)。在這一過(guò)程中相關(guān)部門(mén)應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)變城市規(guī)劃觀念，合理設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)總體規(guī)劃方案并明確具體規(guī)劃和施工過(guò)程，在合理利用雨洪資源的同時(shí)實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)平衡。此外，雨洪資源控制還應(yīng)當(dāng)以城市硬指標(biāo)為前提，例如水資源獲取率、綠化覆蓋率和透水性等指標(biāo)都具有重要意義。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)城市雨洪災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)防控要點(diǎn)來(lái)繪制相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)圖，使其成為城市規(guī)劃和雨洪資源管理的前提。另外，政府部門(mén)在住宅小區(qū)、停車(chē)場(chǎng)街道和防洪工程建設(shè)中應(yīng)深入分析雨洪資源的積累與利用規(guī)律，才能夠建設(shè)更為完備的雨洪資源利用體系。

2.2 注重規(guī)范排水標(biāo)準(zhǔn)

在我國(guó)的城市排水計(jì)算中，目前多使用水生產(chǎn)模塊法和元計(jì)算方法來(lái)對(duì)地表雨洪匯聚現(xiàn)狀進(jìn)行真實(shí)的數(shù)據(jù)反饋。而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的雨洪計(jì)算方法逐漸失去了計(jì)算優(yōu)勢(shì)，因此選擇合理、科學(xué)的雨洪計(jì)算方法才可以實(shí)現(xiàn)雨洪資源的高效利用與合理管理。目前我國(guó)大多數(shù)城市通常通過(guò)指定模擬值來(lái)結(jié)合水文學(xué)和水力學(xué)來(lái)計(jì)算降雨和洪水，以準(zhǔn)確計(jì)算降雨點(diǎn)和水位、水面和水深。此外，雨洪資源的廣泛利用可以控制和減少城市地區(qū)深層地下水使用，進(jìn)而避免地下水位逐漸升高導(dǎo)致的過(guò)度使用問(wèn)題，在這一過(guò)程中一系列地質(zhì)災(zāi)害能夠得到遏制，并促使深層地下水環(huán)境得到治理和恢復(fù)，這對(duì)促進(jìn)生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)具有重要促進(jìn)作用。

2.3 改善淺層地下水環(huán)境

通常來(lái)說(shuō)城市地區(qū)的淺層地下水主要是咸水和微咸水，而雨洪資源的大量利用增加了地表水的滲透，進(jìn)而稀釋了淺層地下水并改善了淺層地下水質(zhì)量,達(dá)到了調(diào)節(jié)小氣候環(huán)境的效果。近年來(lái)我國(guó)許多地區(qū)的降雨減少且氣候干燥，雨洪資源的廣泛使用可以大大減少城市地區(qū)的水資源短缺現(xiàn)象，確保農(nóng)村地區(qū)灌溉水供應(yīng)，有效改善人民群眾的生活水平和生活質(zhì)量。此外，雨洪資源的廣泛利用能夠促進(jìn)節(jié)水環(huán)保社會(huì)發(fā)展，不僅可以增加當(dāng)?shù)厮Y源的利用率，還可以減輕汛期的洪水壓力，故具有重要社會(huì)價(jià)值。

3 區(qū)域雨洪資源利用及應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 加強(qiáng)水利設(shè)施管理

加強(qiáng)水利設(shè)施管理有助于社會(huì)穩(wěn)定，而雨洪資源的儲(chǔ)存則能夠控制和減少地下水使用量，考慮到深層地下水中的氟化物含量高而淺層地下水中的鹽分高、污染嚴(yán)重，因此上述措施有助于減輕水資源使用危機(jī)并避免因給供水造成的水資源糾紛，在事實(shí)上達(dá)到了維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定的效果。此外，雨洪資源作為可以在一定周期內(nèi)定期獲取的寶貴水源，可以顯著減少人們對(duì)地下水的開(kāi)采并避免地下水枯竭現(xiàn)象，因此可以認(rèn)為雨洪資源的廣泛使用對(duì)于保護(hù)地區(qū)水資源環(huán)境至關(guān)重要。

3.2 完善技術(shù)支撐體系

為了改善雨洪資源管理的技術(shù)支持體系，相關(guān)工作人員可以從四個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)分析，分別是預(yù)測(cè)技術(shù)、模擬技術(shù)、耦合技術(shù)和管理技術(shù)。預(yù)測(cè)技術(shù)是通過(guò)借助地面氣象站、雷達(dá)雨量測(cè)量等輔助功能，結(jié)合微波預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè)技術(shù)選擇來(lái)提前記錄120h的風(fēng)暴預(yù)報(bào)以及降水強(qiáng)度和距離、持續(xù)時(shí)間、中心和關(guān)鍵范圍等數(shù)據(jù)。模擬技術(shù)則是基于衛(wèi)星遙感技術(shù)、GPS技術(shù)和其他現(xiàn)代手段，評(píng)估城市信息（如建筑物和構(gòu)筑物、地下管線和立交橋），并選擇精美的圖形形狀以反映城市的微觀地形，從而快速檢測(cè)地下輸水管線的位置和高度，有助于雨洪滲透系統(tǒng)的合理構(gòu)建。耦合技術(shù)不僅包括規(guī)模化的交通技術(shù)和雨洪管道流量控制技術(shù)，還基于差異模擬精度的城市供水系統(tǒng)控制技術(shù)，技術(shù)人員可以應(yīng)用這一技術(shù)來(lái)計(jì)算雨洪的流動(dòng)情況。與之相對(duì)的，管理技術(shù)則是根據(jù)雨洪積水現(xiàn)狀，在河流與管道規(guī)劃系統(tǒng)之間建立模型，從而做好風(fēng)險(xiǎn)管理與決策管理等工作，達(dá)到健全雨洪管理體系的目的。

3.3 回補(bǔ)淺層地下水

回補(bǔ)淺層地下水的重要性是不言而喻的。我國(guó)城市地區(qū)的淺層地下水多為第四紀(jì)潛水，且分布在全國(guó)各地區(qū)的不同流域內(nèi)。地下水回補(bǔ)是采用人工措施將地表水或其他水源的水注入地下以補(bǔ)充地下水，以達(dá)到增加地下水資源量、緩解地下水位持續(xù)下降、凈化水質(zhì)、遏制海水入侵和其他生態(tài)環(huán)境效益的目的，又稱(chēng)地下水人工補(bǔ)給、地下水回灌。含水層補(bǔ)給技術(shù)則是有目的地將水儲(chǔ)存到適宜的含水層中的技術(shù)方法，并采用一系列管理措施確保人體健康和環(huán)境安全不受損害，有助于生態(tài)環(huán)境的改善，通過(guò)回采水解決尤其是季節(jié)性水資源短缺，獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié) 語(yǔ)

雨洪資源利用是城市規(guī)劃、發(fā)展和管理的關(guān)鍵與困難部分。只要相關(guān)部門(mén)做好雨洪災(zāi)害防控，則這一過(guò)程中帶來(lái)的雨洪資源就可以有效地控制水資源短缺和城市水資源污染問(wèn)題，從而減少水資源稀缺帶來(lái)的矛盾。因此，現(xiàn)代城市管理應(yīng)當(dāng)以雨洪利用為核心，并依靠系統(tǒng)規(guī)劃和先進(jìn)技術(shù)來(lái)制定雨洪管理系統(tǒng)，在提高防洪意識(shí)的同時(shí)能夠在最大限度上利用水資源，促進(jìn)自然和諧城市創(chuàng)建。