雨水综合利用与海绵城市浅析

张少杰 游洋

雨水综合利用与海绵城市浅析

张少杰 游洋

我国是一个缺水严重的国家，人均水资源量仅为世界平均水平的1/4，缺水城市约有400个，其中严重缺水城市近50个。另一方面，汛期暴雨所形成的雨水资源白白流失，造成生命和财产损失，过去3年全国有超过360个城市遭遇过内涝，2012年7月的北京暴雨至今仍历历在目。如何让雨水变害为用，如何对暴雨趋利避害，解决的重要途径就是雨水综合利用。雨水综合利用不仅是提高水资源利用率、节约水资源的有效途径，也是建设海绵城市的重要手段之一。

一、基本内涵

雨水综合利用就是以低影响开发雨水系统为基础，通过收集回用、调控排放、有效保护等多种技术措施，强化雨水下渗补充地下水，延长产汇流时间，消减洪峰、洪量，并对雨水进行资源化利用。

1.雨水综合利用是改善生态环境的重要措施

我国地下水开发程度较高，地下水位不断下降。同时城市内地面硬化率不断升高，造成下渗水量变少，进一步加剧地下水位降低，引发地面沉降、海水倒灌及生态环境恶化等问题。通过雨水综合利用，逐步恢复自然界水循环系统，对补充地下水资源和恢复生态环境起着极为关键的作用。

2.雨水综合利用是全面建设节水型社会的有效途径

国家节水型城市、最严格水资源管理制度考核、节水型企业建设都明确把包括雨水收集利用在内的非常规水资源利用率作为考核的重要指标之一，节水型城市考核甚至又增加“城市雨水收集利用”作为考核的技术考核评分项目。因此，雨水综合利用对于提高水资源利用率、有效节约水资源有着重要意义。

3.雨水综合利用是建设海绵城市的必然举措

海绵城市是充分发挥城市绿地、水系等对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，使城市具有良好的“弹性”，并具备自然积存、自然渗透、自然净化功能。基于低影响开发雨水系统海绵城市建设的核心为维持场地开发前后水文特征不变，包括径流总量、峰值流量、峰现时间等。

二、利用思路

不同下垫面差别很大，径流系数越大，下渗水量越小，地表径流量越大。城市化后大部分地面变成了道路、建筑等不透水面，阻止雨水渗入地下，增大径流系数，增加了地表暴雨水的径流量。可根据下垫面不透水程度和地面特点分为建筑屋顶、城市道路、广场绿地、水系水面、大型区域等，并针对不同下垫面类型提出雨水利用措施。

1.建筑屋顶

这里所指建筑物屋顶及道路为规模以下建筑物（不包括成片居民小区、学校、大型商业广场等），实施集中式的雨水收集、利用较为困难，对于新建建筑物，应进行屋面雨水收集利用系统的绿色屋顶设计；对于已建建筑物，可实施雨养型屋顶绿地，也可在保证足够承载和防渗能力的屋面上，设立集水箱配合限流措施，将雨水临时滞留屋面，需要时进行引流利用。该部分由于体量小，不宜设立净水设施，因此主要以补充绿化用水为主。

2.城市道路

这里所指道路解决城市交通的快速路、主干路、次干路、支路，不包括居民小区内道路及厂区、园区、小区内的一般道路。此类道路一般机动车通行率高，含有少量污染物，且地域相对较小，宜通过有组织的引流进入道路绿地内补充绿化用水，并利用植物、土壤的截留、截污作用，向下层进一步渗透，补充地下生态用水。主要为下沉式绿地、透水铺装及生态排水为主，必要时进行弃流。

3.广场绿地

绿地一般面积较大，宜在绿地内有计划地设立下凹式绿地、水塘、人工湖等，作为收集设施及沉淀、植物截留等水质预处理措施，必要时建立雨水、中水回用处理系统。绿地内道路采用透水铺装，排水沟设计也应以生态性为主，沟内布置生物滞留措施。绿地内汇集雨水一般用于绿化、渗透回补地下水和绿地内水体补水。

4.水系水面

主要为一切具有调蓄功能水体，如河道、湖泊、水塘等水系水面。该部分可以通过河床、湖面储存雨水，又可以利用其水土结合面下渗补给地下水，也可以发挥河网水系作用进行调蓄雨水，可以有效改善生态环境、提高防洪能力，因此城市中必须保证有一定的水面率。该部分可采用植物缓冲带消减径流流速和污染物。

5.大型区域

主要为大型商业区、学校校区、成规模小区、工厂厂区等，大型区域内都有建筑屋面、城市道路、广场绿地、水系水面等上述四种形式，可以看作综合体，但不同的是大型区域内一般只有一个权属人，进行雨水利用综合设计较为方便，进行收集后通过集水管道进入人工湖、集水池等收集设施，再经过水质预处理后，可用于绿化用水、消防用水，甚至可以用作冲厕用水等。厂区内如有剩余雨水，深度处理后可用于工业生产用水。

三、集雨量计算

雨水综合利用的关键问题是区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确定。蓄水池容量过大，需要实施工程量大，造成蒸发量变大和不必要的经济损失；蓄水池容量过小，一次暴雨产生的雨水无法得到有效利用，形成地表径流后，仍然造成雨水资源的浪费，造成防洪影响。蓄水池容量的确定，需要对一定重现期暴雨进行降雨产流分析，根据设计暴雨求得有效需水量。

1.设计暴雨计算

设计暴雨强度可以由暴雨强度公式计算某一降雨历时为t的暴雨降雨强度：

式中，P为设计暴雨重现期，A、B、C、n是参数，可由当地暴雨公式手册查得。设计暴雨重现期，一般地区1～3年，重要地区3～5年，特别重要地区10年。

2.设计暴雨产流量计算

某一面积为S区域的暴雨产流量V（m3）为：

式中，α为径流系数，h为初期弃流量，一般取2.0～2.5mm。

不同地表覆盖的径流系数也不同，见表1。区域内径流系数可根据不同地表覆盖的面积，采用加权平均法求出区域的综合径流系数。

3.时段暴雨集水量

表1　不同地表覆盖的径流系数表

部分地区在汛期可能连续降雨，可在相应时段内用同倍比法或同频率法求出时段内暴雨雨量，进而求出产流量：

E为蒸发量，如果是人工湖、水塘等还需考虑下渗量。

四、保障措施

1.组织保障

雨水综合利用及海绵城市建设是一项需要政府各部门乃至全社会共同参与的综合性工程。国家相关部委已发文支持海绵城市建设，要成立地方政府为领导，住建、水利、环保、市政、发改、规划等相应部门参加的领导小组，各部门各负其责、群策群力、共抓共管，建立运转灵活、信息共享的工作机制，加强部门间协作，必要时制定联席会议制度，共同协调处理出现的问题，全面推进雨水综合利用及海绵城市建设工作。

2.体制机制

要在法律、法规等规范性法律文件中，明确应进行雨水综合利用设计实施的范围，如《江苏省城乡供水管理条例》及《南京市城市供水和节约用水管理条例》中明确规定，规划用地面积20000m2以上的新建建筑物应当配套建设雨水收集利用系统。加强最严格水资源管理制度考核及节水型载体建设中雨水替代率的相关考核工作，同时深化水资源管理体制改革，整合涉水事务管理职能，推进水务一体化。

3.资金保障

2014年12月31日，水利部等国家三部委下发通知，决定开展中央财政支持海绵城市建设试点工作。各级地方政府也应制定相关财政政策支持雨水综合利用及海绵城市建设，建立多层次、多渠道、多元化的资金体制，推进雨水综合利用设施设计、施工和投产使用过程中的资金补贴。同时，研究制定雨水综合利用的优惠政策，对大量使用雨水的企业和个人，在城建税、污水处理费等税费方面提供优惠政策。

4.技术保障

开展雨水综合利用新措施、新思路、新技术的研究实验和推广应用工作，各地方政府应建立职能部门、科研院所、社会企业等组成的专家库，为总体规划、政策措施进行技术支持和指导，并对关键性的技术问题开展科学研究、进行科技攻关，加快相关专利的成果转化，更好地服务于雨水综合利用及海绵城市的建设工作。

五、结束语

雨水综合利用是系统工程，涉及面广，需要全面分析、因地制宜地进行规划、设计、实施。通过各项保障措施，形成体制健全、技术成熟的一系列综合利用措施和技术，并应用到城市市政工程、住宅小区、大型商业区、校区厂区的建设中，在减少利用新鲜水资源量、减轻城市防洪压力、改善生态环境等多方面发挥重要作用，有利于节水型社会和海绵城市建设

（作者单位：南京市长江河道管理处210011江苏省水利厅210029）