太原市城市雨洪利用探讨

摘 要：城市雨洪是一种灾害，更是重要的水资源。水资源短缺与水环境恶化是太原市面临的主要问题。而城市雨洪资源又被直接排放，未能充分利用。借鉴国内外城市雨洪资源利用的经验，控制城市雨洪、充分利用汛期雨水、开拓城市雨洪利用途经可改善城市水资源供需矛盾，改善城市生态环境，提高城市防洪减灾能力，具有明显的经济效益、社会效益和环境效益，是实现人水和谐的有效途径。

关键词：城市；雨洪；径流；利用；太原

城市雨洪是一种灾害，更是重要的水资源。长期以来，只重视城市排水和防洪设施建设，忽视雨洪资源的综合利用，这既浪费了水资源，又增加了城市防洪设施的压力。随着太原市城市化的快速发展，各类建筑物及道路的兴建等使城区不透水地面面积急剧增长，城区地面径流随之也在不断增大。利用有限的市政排水管网排泄雨洪水，很容易形成涝时排不出，用时又无水的现象。借鉴国内外城市雨洪资源利用的经验，将城区防洪与雨洪综合利用相结合，可改善城市水资源供需紧张矛盾，改善城市生态环境，提高城市防洪减灾能力等，具有明显的经济效益、社会效益和环境效益。

1 城市雨洪资源利用的意义

太原市受季风气候影响，降水的时空分布不均，汛期降雨占全年降雨的70%，次降雨量不大，但降雨强度大，加之城市的热岛效应，汛期城区降水增大。随着城区道路拓宽、广场硬化和小区扩建等，地表硬化面积不断增大，降雨很难直接入渗。在同样降雨条件下，产流速度加快，产流量加大，城区容易发生内涝灾害。一方面是使用庞大的雨水排放系统将日益增长的雨水径流排出城区；另一方面却是城区地下水补给的严重不足。近几十年来，由于城区地下水的集中开采，使地下水水量急剧减少，地下水位逐年下降，形成近400km2的地下水降落漏斗，累计超采地下水20亿m3。所以，采取有效的技术措施把雨水回收利用，既充分利用了宝贵的雨水资源，又减少了城区排水投资，是缓解太原市水资源严重短缺的有效措施之一。

城市雨洪利用可减少城区地表径流，降低城市洪水压力和排水管网负荷。太原市旧城区雨水排放系统大多是在上世纪四五十年代建成，设计标准偏低，雨污合流排放。当遇暴雨时就会超标运行，从而导致地面积水，道路堵塞；城市雨水与污水合流排放，加大了污水处理厂负荷，降低了污水处理厂运行效率。若将雨洪水就地收集利用或回灌地下，一方面可减轻城区防洪压力；另一方面可降低污水处理成本，既增加了当地水资源可供量，又可大大节省市政设施投资，而且还大大降低发生洪涝灾害的可能性[1]。

太原市主城区面积约180km2，多年（1950-2003）平均降雨量443.6mm，城区降雨资源总量为7984.8万m3，五年一遇（P=20%）降雨量528.4mm，城区降雨资源总量为9511.2万m3，径流系数主城区按50%计，主城区五年一遇（P=20%）年径流总量为4755.6万m3，这些降雨量都被白白排放掉。因此，雨洪利用具有很大的水资源开发潜力。

2 城市雨洪利用的发展

城市雨洪利用在国内外已有成功实践。如北京市政府2000年明确提出要建设市区雨水利用工程，目前已进入示范实践阶段。2003年上海出现了具有雨水利用功能的生态住宅；天津建成投产了第一座节水型水利科技大厦，将雨水作为第二水源用来绿化灌溉、冲厕、清洁或涵养地下水。在国外日本为解决“因抽取地下水而引起地基下沉”等问题，于80年代初期推行“雨水渗透计划”，先后开发应用了透水性铺装材料，应用于公园广场、停车场、运动场及城市道路。德国城市铺设透水性地面的区域包括：人行道、步行街、自行车道、郊区道路和郊游步行路、露天停车场、房舍周边庭院街巷地面、特殊车道及公共广场等。国际上流行使用如透水沥青路面、透水性混凝土路面、透水性地砖等透水路面覆盖城市地面。

从国内外城市雨水利用发展的技术角度来看，城市雨水利用技术正从研究与示范工程向标准化、产业化发展；从单一设施向集成化方向发展，向多目标和综合性技术发展[2]。

①城市雨水利用是从20世纪80年代到90年代发展起来的，城市雨水利用首先在发达国家逐步进入到标准化和产业化的阶段，1989年德国就出台了雨水利用设施（DIN1989），对住宅、商业和工业领域雨水利用设施的设计、施工和运行管理，过滤，储存，控制与监测4个方面制定了标准，并一直在发展完善。

②城市雨水利用技术发展的一个突出特点就是它的集成化，德国“第三代”雨水利用技术的特征就是设备的集成化。从屋面雨水的收集、储存、过滤、渗透到回用都有一系列的定型产品和组装式成套设备。

③与农村雨水收集利用工程不同，城市雨水利用不是狭义的利用雨水资源和节约用水，它还包括减缓城区雨水洪涝和地下水位的下降、控制雨水径流污染、改善城市生态环境及促进城市水土保持等广泛的意义。因此，城市雨水利用是一种多目标、技术综合性的工程[3]。

3 城市雨洪资源综合利用的主要途径

城市雨洪利用是指通过工程性和非工程性措施，分散实施、就地拦蓄、储存和利用城市雨洪，避免洪涝灾害，增辟城市可利用水资源，改善城市居住环境，提高城市水土保持能力。借鉴国内外城市雨洪资源综合利用的成功经验，结合太原市实际，太原市城市雨洪利用主要包括以下途径[4]。

3.1 雨水收集、储存、利用系统

利用城区范围内的建筑屋顶、广场、运动场、道路等不透水面收集雨水，收集的雨水可汇集于建于地下的蓄水池，也可利用地面湖泊、池塘、缓洪池等贮存雨水。汇集贮存雨水用作城市非饮用水的直接水源，如用于冲厕、道路洒水、洗车和绿化用水等，可在一定程度上缓解城市供水的压力。

3.2 雨水就地入渗系统

尽可能减少城区硬化面积，扩大透水材料铺装面积或绿化面积，增加雨水就地入渗通道。尽管地面硬化对改善城市卫生环境起到了一定作用，但因其而造成的城市雨水径流和生态环境恶化问题已经引起广泛关注。

雨水就地入渗后依靠土壤、植物、微生物组成的生态系统净化，减少了人工处理雨水带来的资金、资源、能源消耗，降低了城市发展对自然系统的破坏，恢复了雨水自然循环的本来面貌。

3.3 雨水回灌系统

太原市由于过量开采地下水，已形成近400km2的地下水降落漏斗，甚至出现了严重的地面沉降。雨水通过一定的净化、渗漏装置，回灌地下，一方面补充了地下水资源，另一方面可调控地下水位，可起到阻止、缓解和逐渐恢复地面沉降的作用。

雨水回灌可利用水的自重进行，也可采用压力或真空技术进行回灌。通过现有的沟、渠、塘等蓄水建筑物，利用水的重力作用将收集的雨水透过土壤补充地下水；也可利用废弃机井实现雨水回灌，将收集的雨水经净化处理后导入渗井，通过井壁、井底向四周渗透，实现雨水回灌[5]。

4 城市雨洪综合利用的效益

城市雨洪综合利用作为公益事业，不仅具有直接经济效益，更重要的是具有生态效益和社会效益。它不但可以增加城市水源，在一定程度上缓解水资源的供需矛盾，同时可以有效地减小城市雨期径流量，延滞汇流时间，减轻城市排洪设施的压力，减少防洪投资和洪灾损失。具体地讲，雨水利用有四大益处：

一是可以增辟水源，提高水资源利用效率。太原市主城区面积180km2，太原市多年（1950-2003）平均降雨量443.6mm，城区降雨资源总量为7984.8万m3，径流系数主城区按50%计，年径流总量为3992.4万m3，因此，雨洪利用具有可观的水资源开发潜力。二是可以有效改善区域生态环境。将雨水就地收集、利用或回灌地下，可减轻城市河湖的防洪压力，防止城市排涝设施不足导致的城市雨水排泄不畅和洪涝灾害的发生；削减雨季洪峰流量，维持河川水量，增加水分蒸发，改善生态环境；减少或避免马路及庭院积水，改善小区水环境，提高居民生活质量。三是涵养地下水。地下水一般利用雨水、自来水或中水补充，其中后两种方法造价偏高，且中水补充还有污染地下水的可能。利用雨水补充地下水资源是最经济的方法。四是减轻城市防洪和排水系统压力。多个单元的雨水利用，可以蓄到大雨的前中期水量，还可起到洪水错峰的作用，会从总量上减少排入市政管网和边山支河的雨洪流量。

5 存在的问题

5.1 缺乏鼓励、扶持雨洪利用的相关法律法规和配套政策，使雨洪利用的推广缺乏力度，因而实施进度缓慢。

5.2 城区雨洪利用缺乏技术标准体系和专门的定型产品及成套设备，使城区雨洪利用规划、设计无据可依，实施难度加大。

5.3 公众参与意识不强。城区雨洪利用须有市民的广泛参与和支持，必须通过雨洪利用相关知识的教育，提高市民对雨洪利用的认识，引导市民自觉参与这项工作。

参考文献

[1]王军平.浅议城市雨水利用[J].山西科技，2004.2.

[2]张晓鹏，王美荣.城市雨洪利用的研究现状与发展方向[J].北京水务，2006.3.

[3]陈卫.城市雨水资源利用途径及其生态保护[J].中国给水排水，2000.6.

[4]赵延红，牛争鸣.实现城市雨水资源化的基本途径[J].中国给水排水，2001.10.

[5]车武，李俊奇.城市雨水利用技术与管理[M].中国建筑工业出版社，2006.

作者简介：师妍（1985-），女，山西汾西县人，助理工程师，山西农业大学毕业，太原理工大学在读工程硕士研究生，主要从事水土保持、节水、水资源等工作。