“海绵城市”理念下衡水市雨水资源开发利用探究

谷 黎 明

(河北省衡水水文水资源勘测局，河北 衡水 053000)

“海绵城市”理念下衡水市雨水资源开发利用探究

谷 黎 明

(河北省衡水水文水资源勘测局，河北 衡水 053000)

雨水资源作为解决衡水市水资源短缺的重要途径，应合理有效的进行开发利用.文章通过引入“海绵城市”理念及对国内外先进案例研究的，根据衡水市近几年雨水资源现状及年际变化大、时空分布不均匀的特点，分析了雨水资源利用的必要性与可行性，为城市雨水资源管理提供了依据，并且提出了“海绵城市”建设过程中雨水收集利用的对策和建议.

海绵城市；雨水资源；开发利用；吸收渗透；衡水市

0 引 言

对于衡水市这种降水量时空分布不均的城市而言，雨水是把双刃剑.降水量少时，会造成粮食减产甚至颗粒无收，地下水水位下降.而有时突然而至的暴雨也会造成地表径流、河湖水位上升，引发城市积水，甚至内涝.[1]

住建部对全国351个城市的内涝情况进行调研，结果显示高达62%的城市曾经发生过不同程度的内涝.为了解决这种日益严重的城市病，国务院引入了“海绵城市”这一概念.2015年10月，国务院办公厅印发《关于推进海绵城市建设的指导意见》，从城市节水、蓄水等环节入手，旨在改变目前城市雨水资源收集利用问题.

1 海绵城市理念

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.

海绵城市体现了城镇化与环境资源的协调发展，即自然积存、自然渗透、自然净化，要求城市建设与环境相适应，最大限度的实现降水的吸收、渗透、蓄存、净化，并充分加以开发利用，从而提升生态质量.

2 衡水市雨水资源现状

衡水市地处河北冲积平原，地势平坦，气候属于暖温带大陆性半湿润半干旱季风气候，四季分明，冬季夏季较长、春季秋季较短，冷暖干湿度差异大.夏季受太平洋副高边缘的偏南气流影响，潮湿闷热，降水集中；冬季受西北季风影响，气候干冷，雨雪稀少；春季干旱少雨多风增温快；秋季多秋高气爽天气，有时有连阴雨天气发生.多年平均降水量509.7 mm，多年平均蒸发量1209.5 mm，干旱指数在2.36-2.76之间.降水主要发生在7-8月份，降水量年际变化大，时间、空间分布不均是其主要特征.[2]

2.1 降水量年际变化大

根据衡水市2010年至2014年水文资料，分别对衡水地区共计68个降水量监测点各年份降水总量进行分析计算，这五年衡水市年平均降水量为447.8 mm，平均降水天数47.2天，降水量年际变化大.各监测点年度总降水量最大的为910.7 mm(2013年郑口站)，最小的为145.4 mm(2014年西蒲疃站).年降水天数最多的为75天(2012年安陵站)，最少的为25天(2014年大子文站)以衡水市区为例，近五年年降水总量变化见图1.

图1 2010—2014年衡水市年平均降水量情况

2.2 降水时间上分布不均匀

衡水市年内降水量分配很不均匀，2010-2014年各站点全年降水量的60%～90%集中在汛期6～9月份，其中又以7-8两月为甚.非汛期降水量较小有时甚至一个月或几个月毫无降水，这五年衡水市区逐月降水量占全年降水量百分比见表1.

表1 2010—2014年衡水市区逐月降水量占全年降水量百分率统计表

以年度降水量较大的2013年衡水市区为例，汛期降水量占全年降水量的87.2%，仅7、8两个月份的降水量就占到年降水总量的62.7%，衡水市区2013年逐月降水量情况见图2.

图2 2013年衡水市区逐月降水量情况

2.3 降水空间分布不均

以年降水量较小的2014年为例，各监测点年度最大降水量为421.4 mm，最小仅为145.4 mm，其中年降水总量在100-200之间的站点8个，200-300之间的41个，300-400之间的18个，400-500之间的1个，不同程度降水量站点占站点总数百分比见图3.

图3 2014年衡水市各站点年降水情况

3 城市雨水资源开发利用必要性

3.1 衡水市用水量分析

衡水市水源类型分为地表水和地下水，通过对衡水市2001-2010年用水量资料进行分析，可知衡水市多年平均用水量约为163194万m3，其中地表水用水量约为20067万m3，占城市总用水量的12.3%；地下水用水量约为143127万m3，占城市总用水量的87.7%.[3]

由以上分析可知衡水市用水水源以开采地下水为主.但是长期大量的开采地下水，使得地面沉降，高层建筑倾斜，而且增加了城市防洪排涝负担.

3.2 水量供需平衡分析

平水年我市可供水量为142562.30万m3，需水量为177043.46万m3，缺水34481.16万m3，供需比为80.52%.11个县市区均缺水.其中缺水量最大的是冀州市和深州市，缺水量分别为5714.60万m3和4985.99万m3，缺水量最小的故城县缺水量也达1408.72万m3，供需矛盾相当突出.

由于长期超采，2014年安平县、饶阳县西北部、深州市北部被地下水埋深30 m等值线包围，漏斗区面积780 km2，形成严重超采区.深州县北半部、枣强县南半部、安平县、饶阳县被地下水埋深14 m等值线包围，漏斗区面积2010 km2.

由此可见衡水市水资源短缺问题日益显著，地下水资源日益紧缺，水资源供需矛盾日益严峻，迫切需要寻找其他途径解决城市用水问题.

4 “海绵城市”先进案例研究

4.1 新加坡的雨水收集与利用

以“花园城市”闻名于全世界的新加坡其实是一个极度缺水的国家，其人均水资源拥有量仅为211 m3，是世界倒数第二位，而且由于地质条件的影响，新加坡禁止开采地下水，因而收集每一滴雨水成为这个国家获取水资源的主要途径.[4]

新加坡降水充足，年均降水量在2400 mm，为了能够有效且尽可能多的收集这些珍贵的雨水资源，新加坡建立了多种类型的集水区来收集城市雨水，甚至几乎每栋楼顶都有专门的蓄水池，据统计，集水区面积占到全国国土总面积的一半.

新加坡也是一个采取雨污分流的国家，分别设立雨水沟与排水沟，使雨水和废水分开排放，有效的避免了交叉污染，减轻城市排水压力.

4.2 浙江金华燕尾洲公园

金华燕尾洲公园作为国内海绵城市的新作，曾在2015年世界建筑节上获得“年度最佳景观奖”，并在今年汛期经受住了暴雨的考验.金华江金华站2016年29日03时至08时6个小时降雨量达108.5 mm，暴雨频率接近50年一遇标准，城区内多条道路被淹.在这场暴雨中，燕尾洲公园的海绵功效得到完美发挥.暴雨过后，公园内没有一处雨水积存，基本服务未受影响，步行桥在恶劣天气下仍安全畅通.这一切都得益于公园内百分百的透水铺装、下凹式绿地、富有弹性的生态防洪堤等一系列亲水设计.

由此可见，“海绵城市”理念对于城市安全起到重要作用，通过一系列的弹性设计，让城市与雨水为友、和谐共生.

5 引入“海绵城市”理念可行性分析

由以上分析可知，衡水市是一个水资源短缺、需求大于供应的城市，亟待引入新的水资源途径，而雨水资源是比较直接的水资源补充途径.但是衡水市降水量年际、时空分布极其不均匀，不通过一系列方式方法难以将其有效利用，因而我们引入了“海绵城市”这一理念，以期通过其“渗、滞、蓄、净、用、排”来解决城市雨水利用这一重大问题.[5]

5.1 渗——源头吸收

我们都知道，土壤对降水有涵养缓冲作用，然而由于城市的不断发展与建设，裸露的土壤面积越来越少，雨水无法渗入土壤而形成了雨水径流甚至城市内涝，因而我们想要对雨水进行开发利用，必须要在源头上对其进行吸收与控制.

首先，可以在建筑顶部种植低矮植物形成“屋顶花园”，在道路两侧树木下面建造树池盖板，在小区内部和城市广场内修建下沉式绿地“雨水花园”，改原有水泥、柏油等硬式停车位为镂空植草式生态草坪停车场，从而通过植物滞留与土壤渗透，吸收雨水，减少雨水的污染与径流.

其次，道路可多采用以碎石、水泥为主要原料，经成型工艺处理后制成的具有较强渗透性能的混凝土透水砖，促进雨水下渗.还可以在屋顶落水处放置收集雨水的“集水桶”等.

5.2 滞——中途滞留

在道路两旁打造一系列透水性好、植栽多样化的低洼区域“生态草沟”，在小区内部设立渗透管渠和生态排水沟，河湖水系的防洪堤可建为在台地上种植保水性强的花草树木的生态防洪堤.通过这一系列的措施，使吸收的雨水能够滞留下来，逐步渗透到地下，涵养地下水.

5.3 蓄——末端蓄存

扩建或新建城市水系，建造人工湿地，在小区、城市广场内营造景观水体，接纳雨水，在暴雨时也可增加蓄洪空间，增大蓄水量，将雨水长期积存起来，为之后的雨水利用创造条件.

5.4 净——后期净化

对于土壤中吸纳的雨水，可以通过土壤自身的净化作用进行处理.湖泊、人工湿地自然吸收的雨水可以通过生态系统的植物吸收、微生物分解、自然沉淀及其他的物理、化学方式协同作用，实现对雨水的净化.对于地表和屋面径流汇集的初期雨水应通过渗透溢流井等方法进行弃流处理，达标后再排放.

5.5 用——释放使用

处理以后的雨水可释放出来，派以不同用途.如冲洗厕所、灌溉绿地、构造城市景观水系等，这样使得雨水成为可利用资源，减少用水压力和地面沉降的同时营造城市景观.

5.6 排——慢排缓释

目前衡水市对待雨水的做法是尽快排出去，而这种做法很容易导致地表径流量短时间内急剧猛增，造成城市内涝，影响人们工作生活.因而我们应该改变思路，在城市雨水管理中，通过上述屋顶花园、生态草沟、透水性铺装等一系列措施抑制雨水的排放，延滞流速，并且通过河流与排水管网的共同作用将雨水引流，使其向湖泊、湿地聚集，转化为地下水，实现以雨水涵养地下水的目标.

6 结 语

在“海绵城市”理念下，我们要转变传统的“让雨水排出去”为“让雨水留下来”.通过一系列措施，在城市雨水的管理过程中最大限度的发挥城市的“海绵”作用，从源头上吸收分流雨水，使其能够渗透到地下并蓄存起来，以涵养地下水，实现良性的水循环，逐步解决城市缺水问题，将衡水市建为自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”.

[1]韩燕，李海涛.衡水市雨水资源环境及利用前景分析[J].地下水.2015(2),115～118

[2]徐佳.衡水市城区雨水资源利用研究[J].水生态文明建设研究与实践.2013,178～181

[3]吴景峰，郝跃颖.近50年衡水市浅层地下水位动态特征分析[J].地下水.2016(2),78～80

[4]廖朝轩，高爱国，黄恩浩.国外雨水管理对我国海绵城市建设的启示[J].水资源保护.2016(1)：42～45+50

[5]张世喜.城市雨水资源减排与资源化利用现状浅析[J].城乡与环境，2010，35：66～67

Research of Development and Utilization of Rainwater Resources in Hengshui with the Concept of“Sponge City”

GULi-ming

(Hengshui Hydrology and Water Resources Survey Bureau,Hebei Province,Hebei 053000,China)

As an important way to solve the shortage of water resources in Hengshui City,rainwater resources should be reasonably and effectively developed and utilized.By introducing the concept of“sponge city”and the advanced case studies at home and abroad,according to the current situation of rain water resources in Hengshui city in recent years and the characteristics of the uneven distribution in terms of time and space,the necessity and feasibility of utilization of rainwater resources are analyzed,which provides the basis for the management of urban rainwater resources.Then,the countermeasures and suggestions are given in terms of collecting and utilizing rainwater in the construction of“sponge city”.

sponge city;rainwater resources;exploitation and utilization;absorption and permeation;Hengshui City

2016-11-13

谷黎明(1988-)，女，助理工程师，主要从事水文监测与水资源研究工作.

10.3969/j.issn.1008-4185.2017.01.032

TV 211.1+1

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