缺水城市建设海绵城市的思路——以西充县为例

吴洪伟

(泛华建设集团有限公司，四川成都 610021)



缺水城市建设海绵城市的思路
——以西充县为例

吴洪伟

(泛华建设集团有限公司，四川成都 610021)

针对我国城市普遍存在的城市水问题,国家大力倡导建设海绵城市，海绵城市建设以解决城市内涝、水体黑臭等问题为导向，以雨水综合管理为核心，涉及到城市水生态、水环境、水安全、水资源等多方面的内容[1]。文章以西充县为例,简要探讨海绵城市理念在解决城市水资源短缺中的应用,旨在为川东北缺水地区海绵城市建设提供参考。

海绵城市； 水资源； 规划； 思路； 建设策略

近些年来，由于气候变化及环境承载能力的原因，使得我国城市水问题面临着两个极端，一方面是城市内涝严重，雨洪管理成为影响城市发展的安全隐患；另一方面则是大部分城市缺水严重，水资源供应严重不足。因此，要保持城市健康持续发展，必须解决目前城市存在的水安全以及水资源短缺两极问题。无疑，“海绵城市”建设能够解决我国城市面临的上述两极。海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用[2]。本文通过四川省西充县一个川东北典型缺水城市的海绵城市规划建设来探讨海绵城市在解决城市水资源短缺方面的规划设计思路。

1 规划背景

西充县位于四川盆地中偏北部、嘉陵江与涪江的分水岭地带。 海绵城市专项规划的规划范围包含规划区范围和中心城区范围。规划区范围主要为西充县城(包括常林乡、永清镇、莲池乡和多扶镇)的全部行政区划范围，总面积为96.8 km2。中心城区范围主要为县城建设用地范围，面积为26 km2(图1)。

图1 西充县规划范围

2 现状概况及存在的问题

2.1 水资源状况

西充县地势略呈斗笠形，西北高、东南低，由西北向东南缓倾，山脉呈南北走向，地形为丘陵地状、属沟谷纵横的浅丘地貌。西充地处嘉陵江和涪江的分水岭上，境内无大江大河，无外来水源，区域水资源贫乏。全县长度在10 km 以上的河溪共14 条，总长312 km，分属两大水系，流域面积大于100 km2的河流4 条，全属嘉陵江水系。所有这些河流都是源短水缺，河流平缓，县内水资源总量9.04×108m3，径流量2.86×108m3/a，河流径流量小，水资源匮乏，城区及附近乡镇无大的河流经过，人均径流量为444.2 m3，仅为全省平均水平的15.3 %，全国平均水平的18.5 %。

2.2 水源状况

(1)南(充)—西(充)输水管。这项工程由南充市水厂输水，经过潆溪、多扶两级泵站加压才能输水到西充县城，输水距离19.7 km，年最大供水量912 ×104m3(2.5×104m3/d)。但由于提水高程102.3 m，运行成本高，每1 m3约8.8 元。

(2)九龙潭水库水源。该水库为升钟水库灌区的囤积水库，水库枢纽位于西充县晋城区境内，大坝在西充县城至方向2.5 km处晋城镇龙门桥村，离国道212线约150 m，坝址位于多扶河上游右岸支流。九龙潭水库每年可向城镇生活工业供水(供水保证率达到95 %)1 633×104m3。

2.3 存在的问题

(1)本地水资源短缺。西充县2020年预计总需水总量为2.5×108m3，总供水量2.23×108m3，缺水0.27×108m3，缺水率为11 %。西充县2030年预计总需水总量为2.836×108m3，总供水量2.51×108m3，缺水0.326×108m3，缺水率为12 %。

(2)水资源供需矛盾突出。一方面需水量大，另一方面供水不足。表现在现状蓄水能力差，境内降雨径流低；主要河流等水源在水量上可用但不可靠，水位无保证,不但农田灌溉用水紧张，而且局部地区人畜饮水都相当困难。

(3)城市水体污染。随着国民经济的发展和人口的增长，城镇工业废水和生活污水排放量增长迅猛，多数河流湖泊遭受污染，多数为Ⅳ、Ⅴ类水质，水的生态环境总体状况没有根本好转。

3 规划思路和策略

从海绵城市建设四大关键目标(水安全、水资源、水环境、水生态)着手，分析西充县的特点，水资源、水生态和水环境是西充县的重点建设目标。

对西充县海绵城市建设提出以下策略。

(1)重点对城市水资源利用设施进行建设，解决城市水资源短缺问题。西充县地处四川盆地中偏北部,位于嘉陵江与涪江交界的脊骨地带,地貌呈“斗笠”型。由于地形的独特性，境内大多数季节性河流在境内发源，然后向四周流出县境。西充县独有的“斗笠”型地貌特点导致了城市对地表水的收集和利用变得极其困难，目前城市居民用水主要来源为从南充嘉陵江通过3级取水和南部县升钟水库定期放水来保障生产和生活，县城用水成本高达8.8元/m3，水资源的短缺严重制约西充县经济的发展。因此，本次西充县海绵城市建设应着重对城市水源保护、雨水资源化利用、污水再生水利用方面进行建设来缓解城市水资源短缺问题。

(2)加强对城区黑臭水体的治理，改善城区水环境质量。 西充县位于南充市上游，县城距离南充市区仅20 km，因此西充县水环境的污染不仅危害自身，更加危害到整个南充市用水的安全。目前西充县城区面临较为严重的内河污染问题，试点区域主要内河——虹溪河、象溪河，内湖——莲花湖等河流水质为劣V类，未经净化处理的初期雨水更加加剧了水环境的恶化。因此，本次西充县海绵城市应加大对城区黑臭水体的治理，采用雨污分流、污水截流、污水厂建设等点源污染控制措施，并采用下凹绿地、透水铺装、植草沟、雨水净化湿地等海绵措施来控制面源污染，全面提升规划区内的水环境质量。

(3)采用内涝防治与低影响开发设施相结合的方式来解决旧城区的内涝问题。旧城区由于建筑密度大，雨水管网建设标准低、地下管网错综复杂，再加上历史原因形成的洼地，造成内涝问题特别突出，针对西充县内涝的具体成因，可考虑采用传统的雨水管网建设和低影响开发设施建设(渗透铺装、绿色屋顶和调蓄设施建设等)相结合的方式来解决内涝。

4 海绵城市建设任务

海绵城市建设是通过城市规划建设管控系统解决城市水问题，主要通过水生态、水安全、水环境、水资源四个方面进行管控建设(图2)。各城市基础条件不同，建设侧重也有所不同，本次针对西充县城市水问题特点着重介绍西充县在水资源方面建设的思路和内容。

图2 海绵城市建设任务架构

4.1 水资源供需分析

4.1.1 用水量预测

(1)综合生活用水量。西充县2020年规划人口20万人，2030年规划人口26万人，综合生活用水指标取200 L/(人·d)，则近期用水量为4×104m3/d,远期生活用水量为5.2×104m3/d。

(2)工业用水量。西充县近期工业用地规划面积2.5 km2，远期规划面积2.7 km2，工业用水指标取1×104m3/km2，则工业近期用水量为2.5×104m3/d,远期用水量为2.7×104m3/d。

(3)浇洒道路和绿化用水。西充县近期道路用地规划面积2.87 km2，远期规划面积为4 km2，浇洒道路用水指标取2.0 L/(m2·d)，则浇洒道路近期用水量为0.6×104m3/d, 远期用水量为0.8×104m3/d。

西充县近期绿地规划面积3 km2，远期规划面积为3.93 km2，浇洒绿地用水指标取1.0 L/(m2·d)，则浇洒绿地近期用水量为0.3×104m3/d, 远期用水量为0.4×104m3/d。

(4)管网漏损水量。管网漏损水量取1～3款水量之和的10 %。

(5)未预见水量。未预见水量取1～4款之和的8 %。

(6)用水量计算(表1)：

表1 西充县用水量预测表 t/d

4.1.2 供水量分析

目前西充县供水主要靠两方面解决：

(1)南(充)—西(充)输水管。这项工程由南充市水厂输水，经过潆溪、多扶两级泵站加压才能输水到西充县城，输水距离19.7 km，年最大供水量912×104m3(2.5×104m3/d)。但由于提水高程达102.3 m，运行成本高，每1 m3水价约8.8 元。

(2)城区鹤鸣庵自来水厂。目前城区自来水厂一期规模3×104m3/d已建成运行，是西充县主要供水水源。该水厂水源取自九龙潭水库。九龙潭水库为升钟水库灌区的囤积水库，其水源依靠升钟湖输送，九龙潭水库每年可向城镇生活工业供水(供水保证率达到95 %)1 633×104m3(4.5×104m3/d)。

4.1.3 水量平衡分析

2020年西充县用水量预计为8.8×104m3/d，2030年用水量预计为10.8×104m3/d，而西充县现状供水设施能达到的规模为7×104m3/d,2020年预计缺水1.8×104m3/d，2030年预计缺水3.8×104m3/d。

对于缺少的这部分水量本次通过海绵城市建设措施来补充。

4.2 雨水资源化利用

本次西充县雨水资源化利用根据雨水收集利用的区域范围和处理利用方式的不同通过两个方面来实现。

4.2.1 市政雨水利用系统

市政蓄水池是城市利用已有的池塘、洼地或人工开挖建造的湖泊水库。地面蓄水池可以增加水域面积，美化城市环境，更重要的意义是可以调蓄雨水，回补地下水，减缓当前城市的地面沉降问题。

目前，西充县在县城建造了莲花湖水库，面积为45 hm2，总库容约为135×104m3，主要水源为城市降雨和灌溉渠的输水，该水库在枯水期仅能维持自身景观用水需求，但在丰水期可提供给城市市政杂用水0.5×104m3/d。

4.2.2 小区雨水利用系统

建筑小区雨水利用系统是指在小区内设置集中的雨水调蓄设施并配置相应的处理设施，雨水经收集和简单处理后，用于小区景观环境、绿化、洗车场用水、道路冲洗等小区的杂用水。

西充县海绵城市规划年径流总量控制率为75 %，将其分解至城市各片区，在结合各片区的径流系数可计算得出各片区需要建设的调蓄容积(表2)。

表2 西充县各片区年径流总量控制率及调蓄容积配建一览表

由此可见，通过小区调蓄设施的配建可保证西充县年降雨量(960 mm)的75 %不外排，根据综合雨量径流系数0.48，因此可调蓄雨水量为(年均降雨量×(75 %-(1-综合雨量径流系数)×汇水面积)378×104m3/a。扣除20 %的初期雨水弃流量，则可利用的雨水量为300×104m3/a。

2020年西充县规划建筑与小区的面积为8 km2，则绿化用地面积约为2.4 km2，道路广场面积为1.2 km2，用水标准浇洒绿地取0.1×104m3/(km2·d)，浇洒道路取0.2×104m3/(km2·d)，则小区内浇洒道路和绿地用水量为0.48×104m3/d，即175×104m3/a。

2030年西充县规划建筑与小区的面积为12 km2，则绿化用地面积约为4 km2，道路广场面积为2 km2，用水标准浇洒绿地取0.1×104m3/(km2·d)，浇洒道路取0.2×104m3/(km2·d)，则小区内浇洒道路和绿地用水量为0.8×104m3/d，即292×104m3/a。

综上所述，通过建筑小区内配建的雨水利用系统收集的雨水量能够满足小区内浇洒道路和绿地用水需求，能够将居民综合用水指标降低约20 %，近期节约用水量约0.48×104m3/d，远期节约用水量为0.8×104m3/d。

4.3 污水再生水利用

西充县中水回用主要用于环境用水以及市政杂用水，结合城市污水处理厂的布局，本次规划将县城污水处理厂尾水做深度处理，用于主城区市政杂用水以及环境用水。将多扶污水处理厂尾水作深度处理用于多扶片区市政杂用水、工业冷却水和多扶河的生态补水。

规划建设城南污水厂再生水厂一座，近期规模为1×104m3/d，远期规模为2×104m3/d。

多扶污水处理厂再生水厂一座，近期规模为0.5×104m3/d，远期规模为1×104m3/d。

结合城区用水量预测分析可知，近期再生水利用规模1.5×104m3/d，可满足城区1.2×104m3/d的道路和绿化浇洒量，还可提供工业补充水0.3×104m3/d。

远期再生水利用规模3×104m3/d，可满足城区1.6×104m3/d的道路和绿化浇洒量，还可提供工业补充水1.4×104m3/d。

4.4 水资源利用目标可达性分析

表3 西充县缺水量与补水量统计一览 ×104 m3/d

根据表3分析可知，近期2020年城市缺水1.8×104m3/d，通过建筑小区雨水以及污水再生水补充的水量总和为1.98×104m3/d，补充水量能够满足城市的缺水。2030年城市缺水3.8×104m3/d，水资源利用补充总量为3.8×104m3/d，补充水量能够满足城市远期发展的需求。

5 结束语

(1)根据《四川省缺水分析报告》可知，四川省目前严重缺水的城市有成都市、自贡市、攀枝花市、德阳市、遂宁市、内江市、南充市、宜宾市、广安市、达州市、巴中市、资阳市等12个、其中自贡市、内江市2市既是资源型缺水也是工程型缺水；成都市、德阳市、遂宁市、南充市、广安市、资阳市等6个市属资源型缺水；宜宾市、广安市、巴中市、攀枝花市等4市是工程型缺水，缺水特别严重的是自贡市，其次是内江市、遂宁市和资阳市等4个市[3]。由此可见，四川盆地缺水现象非常普遍，水资源的利用建设十分必要和紧迫。

(2)缓解水资源短缺应进行多方面的统筹和建设，除了进行水资源利用建设，还应进行水源地保护建设、提高水资源利用率、改善水环境质量、并大力提倡节约用水。

(3)在城市水资源利用建设方面，污水再生水利用、市政与小区的雨水资源利用以及小区中水回用是城市解决水资源短缺的有效途径，其中污水再生水利用水量稳定，水质有保障是建设的首选水源，市政与小区的雨水资源利用是海绵城市主要任务，有条件的地区还可选择小区中水回用等措施。

[1] 中国城市规划设计研究院，深圳市城市规划设计研究院有限公司，北京清控人居环境研究院有限公司，等. 对海绵城市专项规划的若干认识[G/OL].北极星节能环保网.http://huanbao.bix.com.cn/news/20160918/773202.shtml.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)[S].2014.

[3] 张丽萍.四川省水资源短缺程度及缺水类型综合研究[D].四川农业大学，2004.

吴洪伟(1984～)， 男，学士，工程师，从事市政规划设计工作。

TU984.11+3

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[定稿日期]2016-10-17