關(guān)鍵詞:雨水綜合利用水資源海綿城市

1引言

河南省會(huì)鄭州市作為國(guó)家中心城市，重要的交通樞紐近年來(lái)發(fā)展迅速，隨著大量人口的流入，鄭州市水資源不足和城市內(nèi)濕問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。文章結(jié)合2021年鄭州市水資源現(xiàn)狀，分析雨水收集利用的必要性和措施，認(rèn)為鄭州市應(yīng)加大雨水綜合利用，推進(jìn)海綿城市建設(shè)發(fā)展。

2鄭州市水資源現(xiàn)狀

1956-2012年鄭州市多年平均降水量為640.00mm，且降雨量年際變化不均，1964年降雨量最大為1046.00mm，1997年降雨量最小為371.80mm。同時(shí)降雨量年內(nèi)分布不均勻，夏季汛期降雨量約占全年降雨量的60%。鄭州市人均水資源量?jī)H為178m3，不足全國(guó)平均水平的1/10，相當(dāng)于全球人均水資源占有量的1/40，是典型的水源型缺水城市。鄭州市水資源公報(bào)(2021年度)顯示，2021年鄭州市平均降雨量648.40mm，2021年鄭州市水資源總量不包括地外水量8.85億m3，其中地表水資源4.45億m3，地下水資源7.04億m3，地表水和地下水的重復(fù)計(jì)算量2.64億m3。但是，2021年鄭州市各種水源用水總量為18.00億m3，鄭州市地下水開(kāi)采過(guò)度，鄭州市區(qū)水位逐年下降，形成160km2，形成了持續(xù)增大的落下漏斗，嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境。另外，鄭州市面臨著城市內(nèi)濕災(zāi)害，遇雨必濕問(wèn)題非常嚴(yán)重。更嚴(yán)重的是鄭州市大部分河流已經(jīng)受到或多或少的污染，水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率低，屬于典型的水源型和水質(zhì)型并存的缺水區(qū)。因此，建設(shè)海綿城市對(duì)收集和利用非常規(guī)的水資源，尤其是雨水具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3鄭州市雨水收集利用的可行性和方法

3.1鄭州市雨水收集利用的可行性。相關(guān)資料顯示，不透水地面雨水的50%~60%可以形成地表徑流。透水地(城市綠地和專用透水建筑)雨水通過(guò)透水地下滲透到地下的水量，其中一部分形成地下水，可通過(guò)挖掘利用的其馀雨水可以澆灌草秤、樹(shù)木。透水地面60%截留降雨量，截至2021年鄭州市建設(shè)區(qū)面積達(dá)830.97km2，多年平均降雨量640.00mm，每年可截留約3.19億m3的水資源。根據(jù)我國(guó)《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，簡(jiǎn)單處理收集的雨水后，完全可以應(yīng)用于城市綠化用水和汽車用水、工業(yè)循環(huán)冷卻水、景觀用水等。城市雨水收集利用系統(tǒng)工程完善利用這些雨水可以節(jié)約大量城市水，緩解水資源不足具有重要意義。3.2鄭州市雨水收集利用的方法。發(fā)達(dá)國(guó)家的雨水采集和利用技術(shù)已經(jīng)逐漸發(fā)展成熟，進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，從雨水采集到回收各個(gè)環(huán)節(jié)都有一套設(shè)備高效合理利用雨水。雖然我國(guó)的雨水搜集利用技術(shù)還不夠成熟，但近年來(lái)各地都在這方面進(jìn)行了相應(yīng)的研究和實(shí)踐，并與國(guó)外合作建立了雨水利用示范區(qū)，呈現(xiàn)了良好的發(fā)展勢(shì)頭。通過(guò)研究和實(shí)踐應(yīng)用，探索了可行的雨水收集利用系統(tǒng)，可以綜合利用雨水資源。根據(jù)其采集利用方式可分為直接利用、間接利用和綜合利用

3.2.1城市雨水直接利用。通過(guò)管網(wǎng)收集的雨水，直接作為低標(biāo)準(zhǔn)水源再利用。雨水直接利用的一般模式是雨水的收集利用，可作為廁所、景觀用水、冷卻循環(huán)用水等，簡(jiǎn)單有效地緩和水資源不足的問(wèn)題，是開(kāi)源節(jié)流的有效途徑。

3.2.2城市雨水間接利用。處理后的雨水，通過(guò)設(shè)施滲透或回到地下，補(bǔ)充地下水資源。雨水間接利用滲透地面、滲透管溝、滲透井、滲透池、綜合滲透等方式，各種滲透方式組合成滲透系統(tǒng)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件取長(zhǎng)補(bǔ)短，效果更加明顯。間接利用對(duì)地方生態(tài)環(huán)境有顯著改善作用，可補(bǔ)救地下水過(guò)度開(kāi)采，緩解地面沉降，減輕暴雨對(duì)城市的洪水災(zāi)害，適用于降雨量少、分布不均勻的城市。

3.2.3城市雨水的綜合利用。是直接利用和間接利用綜合起來(lái)，依照具體地區(qū)的水資源現(xiàn)狀的具體條件，將雨水集蓄、滲透結(jié)合起來(lái)建立生態(tài)化的雨水利用系統(tǒng)，對(duì)雨水進(jìn)行利用，最大程度發(fā)揮雨水資源的效應(yīng)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益的最大化。在推進(jìn)海綿城市建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的理念指導(dǎo)下，加大對(duì)城區(qū)雨水的綜合利用，減輕水資源供需矛盾及內(nèi)澇災(zāi)害的影響，根據(jù)不同現(xiàn)場(chǎng)條件具體分為：

3.2.3.1建筑與小區(qū)類。主要建設(shè)下凹50~100mm的下沉綠地、生物滯留設(shè)施、透水鋪裝、雨水儲(chǔ)蓄設(shè)施和硬化面積減少等，提高雨水滲透能力，減少雨水地表徑流排出。3.2.3.2公園和綠地類。主要以建設(shè)凹陷50~100mm可吸收雨中碳氮有機(jī)要素的沉降式綠地雨水園、雨水調(diào)節(jié)設(shè)施等方式增加雨水調(diào)節(jié)容積，凈化初期雨水污染，同時(shí)承擔(dān)周邊匯流范圍內(nèi)部分地區(qū)的雨水減少和凈化。

3.2.3.3道路工程類。主要采取下凹綠地、生物滯留帶、透水磚等措施，充分發(fā)揮道路對(duì)雨水的吸收、滲透和緩釋作用。3.2.3.4水系綜合整治類。主要采取修復(fù)生態(tài)岸線、良性連通水系等措施，在保障水安全的前提下，恢復(fù)水域生態(tài)岸線，提高水體凈化和自凈化能力，改善水生態(tài)和水環(huán)境。

3.2.3.5管網(wǎng)和廠站類。主要通過(guò)建設(shè)雨、污水管網(wǎng)和污水處理廠，完善排水管網(wǎng)收集、轉(zhuǎn)輸和處理系統(tǒng)，提升區(qū)域排水能力，實(shí)現(xiàn)低影響開(kāi)發(fā)系統(tǒng)與傳統(tǒng)市政排水系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合。

3.2.3.6監(jiān)測(cè)和控制能力建設(shè)。主要是提高海綿設(shè)施體系建設(shè)水平，加強(qiáng)海綿設(shè)施管理力度，協(xié)助維護(hù)運(yùn)營(yíng)，提高實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)和應(yīng)急管理能力。目前正在開(kāi)展前期調(diào)查。

4鄭州市雨水利用典型工程分析

鄭州市雨水綜合利用項(xiàng)目起步較早，從2005年開(kāi)始的鄭州市動(dòng)物園、鄭州市濕地公園、龍子湖高校園區(qū)內(nèi)華北水利水電大學(xué)、河南中醫(yī)藥大學(xué)等高校、鄭州一中等多家單位通過(guò)政策資金等各方面支持先后建設(shè)了雨水利用工程。2021年鄭州市規(guī)劃將市民公共文化服務(wù)區(qū)、鄭東新區(qū)龍湖區(qū)域作為河南省海綿城市建設(shè)試點(diǎn)區(qū)，試點(diǎn)區(qū)申報(bào)42個(gè)項(xiàng)目包，涉及500個(gè)工程項(xiàng)目。鄭州市每年都積極開(kāi)展許多雨水收集利用項(xiàng)目如公園、綠地等下凹式雨水利用、綠色屋頂?shù)�，�?jīng)工程化收集與處理后達(dá)到相應(yīng)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的回用雨水年利用量約500萬(wàn)m3。鄭州市第一中學(xué)位于鄭州市中原區(qū)中原西路182號(hào)，占地面積22.07hm2，其中綠化面積110.25m2，硬化面積852.80m2。鄭州市第一中學(xué)雨水綜合利用項(xiàng)目工程，是在國(guó)家創(chuàng)建節(jié)水型社會(huì)的大形勢(shì)下，由市節(jié)水辦牽線扶持和學(xué)�；I資，共同興建的一項(xiàng)利國(guó)利民的節(jié)水型工程，主要用于景觀用水補(bǔ)水和綠化。該工程于2008年投資建設(shè)，總投資金約296443元，工程建設(shè)池2個(gè)，其中(滴水池)占地面積3300m2，池深2.80，有效容積9240m3，可擴(kuò)大容積8000m3。兄弟湖占地1300m3，池深1m鋪設(shè)雨水收集管道4500m，用于收集全校雨水。北側(cè)雨水匯入滴水潭，南側(cè)雨水匯入兄弟湖，滴水潭與兄弟湖由暗管連接，調(diào)整兩湖雨水的儲(chǔ)存量。貯藏的雨水用于灌溉綠地，校內(nèi)綠地鋪設(shè)灌溉管1984m，配置灌溉頭128個(gè)，復(fù)蓋綠地灌溉面積50000m2。年平均可收集雨量的計(jì)算公式為:Q=αβ(1A1+2A2)H/100(1)其中:Q-計(jì)劃區(qū)平均年可收集雨量1、2-平均徑流系數(shù)、硬化面積徑流系數(shù)1為0.90的綠地面積徑流系數(shù)2為0.15的α-季節(jié)折減系數(shù)、β=汛期平均降雨量/年平均降雨量、鄭州市取值為0.60的β-初期棄流系數(shù)、β-初期棄流系數(shù)、1-初期棄流量×年平均降雨量/年平均降雨量、β-集雨量(m2)、硬化面積A=800m2、20m2、20m2、40m2、年平均降雨量。計(jì)算:Q=0.60×0.94×(0.90×82000+0.15×105000)×640÷1000=32324m3。該工程實(shí)施，每年可收集利用雨水總量達(dá)32324m3，經(jīng)濟(jì)效益達(dá)13.58萬(wàn)元，利潤(rùn)投資比達(dá)45.8%，經(jīng)濟(jì)效益好，保護(hù)水資源，減輕鄭州市防洪壓力，社會(huì)效益和生態(tài)效益顯著，為節(jié)水型社會(huì)和海綿城市建設(shè)奠定了良好基礎(chǔ)。

5雨水綜合利用意義

鄭州市雨水綜合利用工程有著巨大的發(fā)展前景，對(duì)節(jié)約用水、有效緩解甚至解決城市水資源短缺、改善城市水環(huán)境，提高城市水資源的承載能力、減輕城市防洪壓力及海綿城市建設(shè)等方面有著積極的影響，對(duì)推動(dòng)其他城市雨水綜合利用及海綿城市建設(shè)積極作用，對(duì)同等規(guī)模城市的生態(tài)文明建設(shè)具有參考價(jià)值。