慶陽市雨洪徑流集蓄利用的實踐

賈興義，范正印，李林虎

(慶陽市西峰區(qū)水保局，甘肅 西峰 745000)

1 慶陽市雨洪徑流集蓄利用現(xiàn)狀及存在問題

慶陽市區(qū)位于甘肅省東部的董志塬上，為黃土高塬溝壑區(qū)地貌，氣候干旱，年內(nèi)降水分布不均，且降水多以暴雨形式出現(xiàn)，導(dǎo)致水土流失嚴重。為保持水土，人們在長期的生產(chǎn)實踐中總結(jié)出了一系列行之有效的防止雨洪徑流沖刷、侵蝕表層土壤的方法，并廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，取得了顯著成效。慶陽市的雨洪徑流集蓄利用方式主要有兩種:一是通過大面積的梯田建設(shè)有效攔截地表徑流，促使其就地入滲;二是利用局部有利地形修建多種形式的小型攔蓄工程，對難以就地入滲的地表徑流先集蓄再利用。雨洪徑流集蓄利用的主要措施包括在塬面上的房前屋后、道路兩側(cè)、田間地頭修建水窖，在街道兩側(cè)、村莊周邊、溝頭附近修建澇池，在塬面較大胡同、集流槽末端和溝頭以埂代路修建溝頭防護措施，在坡面建設(shè)水平階、水平溝、魚鱗坑等，在支毛溝修建谷坊、淤地壩工程等。

近年來慶陽市社會經(jīng)濟快速發(fā)展，城市不斷增容擴建，給水土保持工作帶來了新的難題。首先，城市建設(shè)區(qū)硬化面積不斷增加，原來的水保措施逐漸喪失了滲蓄功能，增加了城市防洪壓力;其次，雨洪徑流集中排放造成溝頭溯源侵蝕活躍，破壞了生態(tài)環(huán)境和塬面的完整性;再次，雨洪徑流攜帶大量泥沙流向下游，造成上游水土流失嚴重，下游防洪壓力加大?？傊?，雨洪徑流沖刷表層土壤造成的水土流失導(dǎo)致城市周邊生態(tài)環(huán)境惡化、社會矛盾突出，嚴重制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟社會的和諧、健康、可持續(xù)發(fā)展。

2 雨洪徑流集蓄利用實踐

針對慶陽市城區(qū)雨洪徑流無序排放、土壤侵蝕嚴重的現(xiàn)狀，從 2003年開始水利水保部門總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，努力轉(zhuǎn)變治水思路，改變過去傳統(tǒng)靠排的簡單思路和單一做法，變以排為主為以集蓄、利用為主，充分利用城市硬化地面相對集中、集蓄效率高的特點，因勢而為，趨利避害，采用雨污分流的方法進行了較大規(guī)模的城市天然雨洪徑流收集利用實踐，變雨洪危害為雨洪資源，逐步從控制雨洪向利用雨洪轉(zhuǎn)變，提出了雨洪資源集蓄利用的途徑與方法，加大了對城市雨洪徑流危害的治理力度，實施了較大規(guī)模的旨在實現(xiàn)雨洪徑流集蓄利用的保塬生態(tài)試驗工程——天湖工程。

天湖工程占地11.3 hm2，以慶陽市西峰新城區(qū)世紀(jì)大道和世紀(jì)廣場共1.22km2硬化區(qū)域為集流場[1]，利用城市雨水管網(wǎng)和污水管網(wǎng)分離的有利條件，自新城區(qū)雨水管網(wǎng)末端起埋設(shè)引水管至蓄水人工湖，對雨洪資源進行收集利用。該工程于 2003年初開工建設(shè)，2004年 4月12日竣工交付使用。人工湖水面面積 4hm2，成湖后平均水深約3m，總體由城市硬化集雨區(qū)、雨水管網(wǎng)、沉沙池、人工湖、尾水渠等構(gòu)成，總?cè)萘?3.28萬m3，年復(fù)蓄水量38.8萬m3。天湖工程作為慶陽市第一個利用城市較大面積公共硬化區(qū)域開展的城市雨洪徑流集蓄利用工程，不但能有效遏制城區(qū)雨洪徑流下溝造成的水土流失危害，保護和治理城區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境，而且很好地減輕了城市防洪壓力，緩解了旱塬城市水資源短缺壓力，為綠地養(yǎng)護、街道灑水、城市抗旱、城郊高效農(nóng)業(yè)灌溉提供了補充水源，其做法得到了水利部的肯定。

為徹底解決城市發(fā)展過程中雨洪徑流下溝造成的城市水土流失問題，改善和美化城區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境，最大限度地集蓄利用寶貴的天然雨洪資源，2007年慶陽市西峰區(qū)水務(wù)局委托中國水利水電科學(xué)研究院編制完成了《甘肅省慶陽市新城南區(qū)雨洪集蓄保塬生態(tài)工程可行性研究報告》，并通過了有關(guān)部門的技術(shù)審查。該報告初步將慶陽市市區(qū)劃分為南部集雨區(qū)、中部集雨區(qū)和北部集雨區(qū)，總體計劃布置 5個人工蓄水湖(包括已建成的天湖)，并已逐步實施。預(yù)計 5個人工湖總集雨區(qū)域面積可達 25.74km2，總庫容約316.28萬m3，年復(fù)蓄水量近468.8萬m3。同時，在市政府的支持下，市水務(wù)局對慶陽市的雨洪資源控制與開發(fā)利用進行了全面規(guī)劃，提出11年內(nèi)將在全市范圍內(nèi)建成3799處徑流集蓄利用工程，實現(xiàn)控制和集蓄利用雨洪水資源 24878.43萬m3的奮斗目標(biāo)，為旱塬城市有效控制水土流失、綜合利用雨洪資源提供了科學(xué)的決策依據(jù)。

3 雨洪徑流集蓄利用工程建設(shè)取得的成效

(1)有效控制了城市水土流失，生態(tài)效益顯著。據(jù)調(diào)查，已建成的天湖工程，每年可直接攔蓄雨洪徑流38.8萬m3，可避免或減少因雨洪下溝產(chǎn)生的溝頭崩塌、坡面滑坡、溝岸瀉溜、溝道沖蝕等造成泥沙流失量約3.33萬t。規(guī)劃實施的五湖工程如果全部建成，預(yù)計每年可直接攔蓄雨洪徑流 468.8萬m3，相當(dāng)于慶陽市城區(qū)近1年的用水量;可減少向下游輸送泥沙 60多萬t，相當(dāng)于 50多個中型淤地壩一年的泥沙攔蓄量;攔蓄徑流效益達 66.19%，減沙效益達 70.87%，能有效控制城市土壤侵蝕，形成了以雨污分流為特點的從源頭治理旱塬城市水土流失的特有模式。

(2)改善了發(fā)展環(huán)境，提升了城市品位，取得了良好的社會效益。近年來慶陽市在城區(qū)天然雨洪徑流集蓄利用方面的實踐和經(jīng)驗是從區(qū)域經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展著眼，集解決城區(qū)雨洪排放、雨洪利用、改善生態(tài)環(huán)境、防治水土流失和回灌地下水等功能于一體，變害為利，走資源節(jié)約和生態(tài)保護的路子，增強了區(qū)域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的能力，符合黨的十七大提出的“建設(shè)生態(tài)文明，基本形成節(jié)約資源和保護生態(tài)環(huán)境的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增長方式、消費模式”和“加強資源節(jié)約和生態(tài)保護，增強可持續(xù)發(fā)展能力”的總體要求。五湖工程及城區(qū)雨污分流管網(wǎng)的全面建成，將有利于解決新老城區(qū)排洪不足、內(nèi)澇不斷的被動局面，最大限度地減輕城區(qū)雨季內(nèi)澇災(zāi)害的發(fā)生與危害;年均集蓄 468.8萬m3雨洪徑流不下溝，有助于徹底結(jié)束城區(qū)周邊溝頭向城市中心延伸、破壞城市完整性、限制城市建設(shè)規(guī)模、惡化城市生態(tài)環(huán)境的被動局面;為市民提供了一個休閑、觀光、娛樂的好去處，形成了黃土高原特色的水文化，提升了城市品位，取得了良好的社會效益。

(3)為旱塬城市提供了補充水源，經(jīng)濟效益明顯。慶陽市是一座黃土高原區(qū)旱塬城市，四面臨溝，水資源匱乏，一直以巴家嘴水庫為城市供水主要水源，提水揚程近 400m，利用困難，成本較高?，F(xiàn)已分步實施的五湖工程設(shè)計年復(fù)蓄水量近 468.8萬m3，可基本滿足目前城區(qū)用水需求，按現(xiàn)有巴家嘴水庫提水成本1.1元/m3計算，每年可節(jié)約用水成本 515.7萬元;按慶陽市城市生活用水單價3.5元/m3計算，每年可節(jié)約用水成本1640.8萬元;按現(xiàn)有商業(yè)、基建用水單價 7.5元/m3計算，每年可節(jié)約用水成本3516.0萬元。由此可見，徑流集蓄利用工程的實施將有效緩解慶陽市水資源短缺矛盾，降低水資源利用成本，為城市發(fā)展提供重要的補充水源。

(4)提升了城市水保工作的科技含量。慶陽市在城市雨洪徑流集蓄利用實踐中，一是通過分設(shè)城市雨水管網(wǎng)和污水管網(wǎng)，實現(xiàn)了集蓄利用中雨洪資源的清潔化;二是借助城市硬化區(qū)域面積大、集流效率高的特點，既成功破解了建設(shè)專用徑流場占地面積大、投入成本高的難題，節(jié)約了土地，降低了成本，又實現(xiàn)了雨洪徑流的高效收集;三是在工程建設(shè)中成功利用三七灰土、混凝土、土工膜等工藝克服了黃土的易濕陷性、滲透性等難題，取得了技術(shù)手段上的創(chuàng)新與突破，提升了慶陽市城市水保工作的科技含量，為進一步開展旱塬城市人工湖建設(shè)積累了經(jīng)驗。

(5)創(chuàng)新了治理思路，在水保工作中實現(xiàn)了五個轉(zhuǎn)變。慶陽市在天然雨洪徑流集蓄利用方面的實踐創(chuàng)新，一是實現(xiàn)了城市天然雨洪徑流由排到蓄、由害到利的轉(zhuǎn)變;二是實現(xiàn)了由控制洪水到利用洪水的轉(zhuǎn)變;三是實現(xiàn)了天然雨洪集蓄利用工程由農(nóng)村向城市的轉(zhuǎn)變;四是實現(xiàn)了水土保持由坡面治理、溝頭防護到源頭治理的轉(zhuǎn)變;五是實現(xiàn)了天然雨洪徑流集蓄利用工程由農(nóng)村分散小工程向城市集中大工程的轉(zhuǎn)變。

4 結(jié) 語

近年來慶陽市在天然雨洪徑流集蓄利用方面的主要做法:一是綜合利用城市硬化地面巧妙解決了修建專用徑流場占地面積大、投入成本高的難題;二是通過雨污管道分流，實現(xiàn)了天然雨洪資源的清潔利用;三是集蓄成湖、變害為利，實現(xiàn)了雨洪徑流資源化，既緩解了旱塬城市水資源短缺的矛盾，又減輕了城市防洪壓力和塬邊溝頭劇烈侵蝕危害，既保持了水土，改善了生態(tài)環(huán)境和發(fā)展環(huán)境，又增強了經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的活力;四是城市硬化面積大、徑流(產(chǎn)流、集水)系數(shù)高，有利于提高降雨資源的利用率。在農(nóng)村徑流利用工程布設(shè)中利用較多的鄉(xiāng)間土路年均徑流系數(shù)為0.29，土莊院的年均徑流系數(shù)為0.30[2];在同等降水量和保證率下，城市主要產(chǎn)流區(qū)瀝青路面年均徑流系數(shù)為0.72，混凝土路面為0.81[3]。相比之下，瀝青路面徑流系數(shù)是鄉(xiāng)間土路的 2.48倍，是鄉(xiāng)村土莊院的 2.40倍;混凝土路面徑流系數(shù)是鄉(xiāng)間土路的 2.79倍，是鄉(xiāng)村土莊院的2.70倍。由此可見，城市瀝青路面和混凝土路面徑流利用效率遠遠高于鄉(xiāng)村的土路面和土莊院。

綜上所述，在西北黃土高原旱塬城市大力發(fā)展徑流集蓄利用工程，一是可以有效控制城市水土流失，提高度汛能力，改善生態(tài)環(huán)境，有效調(diào)節(jié)區(qū)域小氣候，增強城市水系綠地生態(tài)系統(tǒng)功能;二是可以實現(xiàn)雨洪資源的高效集蓄和清潔利用，以有效緩解城市水資源短缺的矛盾;三是可以為城市居民提供綠色環(huán)保的休閑場所，提升城市品位。

[1]賈興義，呂治湖.城市雨洪水資源集蓄利用的探索與實踐[J].水利建設(shè)與管理，2006(1):71-74.

[2]趙安成，李懷有，宋孝玉，等.黃土高塬溝壑區(qū)水資源調(diào)控利用技術(shù)研究[M].鄭州:黃河水利出版社，2006:38-43.

[3]李懷有，趙安成，郭永樂.黃土高塬溝壑區(qū)集雨節(jié)水灌溉技術(shù)[M].鄭州:黃河水利出版社，2002:1-34.