基于生態(tài)水網(wǎng)工程的邯鄲市雨洪資源化利用模式

李保敏，牛元芳

（1.河北省邯鄲水文水資源勘測(cè)局，056001，邯鄲；2.河北省邯鄲市涉縣水利局，056400，涉縣）

城市雨洪資源的利用有集雨儲(chǔ)存水池式蓄水，溝渠、河道和湖泊截流蓄水，增加雨水就地入滲量和小區(qū)綠地及草坪蓄納雨水等途徑，利用技術(shù)較為成熟。但是現(xiàn)有雨洪利用技術(shù)要在舊城區(qū)得到大范圍推廣，需要規(guī)劃、城建、水利、環(huán)保、建筑等多部門的協(xié)調(diào)配合，實(shí)施難度較大。近年，河北省邯鄲市實(shí)施了生態(tài)水網(wǎng)工程，廣闊的生態(tài)水面不僅營(yíng)造了秀美的水景，而且依托“生態(tài)水網(wǎng)”工程探索研究城區(qū)“五河四湖”模式下的雨洪資源利用技術(shù)，也成為邯鄲城區(qū)雨洪資源利用的有效途徑。

一、城區(qū)雨洪資源利用條件

1.水資源條件

邯鄲市多年平均汛期 （6—9月）降水量為376.8 mm，屬資源性缺水城市。城區(qū)生產(chǎn)生活用水水源主要靠跨區(qū)域引水，一是來(lái)自漳河岳城水庫(kù)和滏陽(yáng)河?xùn)|武仕水庫(kù)的地表水，二是來(lái)自峰峰礦區(qū)羊角鋪水源地的地下水。

隨著城市化迅速發(fā)展，不透水面積急劇擴(kuò)大，徑流系數(shù)大大提高，同等量級(jí)的降雨產(chǎn)生的地表徑流量急劇增加。通過對(duì)城區(qū)雨洪資源量估算，邯鄲市城區(qū)汛期多年平均雨洪資源量為1 129.9萬(wàn)m3，如果能將這部分雨水資源通過工程和非工程措施加以利用，不但能增加城區(qū)的供水水源，還能減少城區(qū)洪澇災(zāi)害的發(fā)生，同時(shí)也有益于水生態(tài)文明城市建設(shè)。

2.下墊面及現(xiàn)狀雨洪利用條件

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，城區(qū)下墊面條件也隨之發(fā)生較大變化，原有的農(nóng)田、草地、林地逐漸被建筑物及硬化地面取代，原有疏松、透氣、透水的地表被不透水材料覆蓋，雨水自然下滲減少、徑流增加，從而導(dǎo)致水循環(huán)系統(tǒng)失衡和地面產(chǎn)流條件改變。

近年，為減輕城區(qū)雨水洪澇，控制地下水水位下降，邯鄲市在城市建設(shè)上采取了一些措施。例如在人行道、廣場(chǎng)、停車場(chǎng)等地方鋪裝滲透性較好的滲水磚，使雨水自然蓄滲；新建或改建道路的雨污水管道全部實(shí)行雨污分流，增加雨水排泄量；逐步擴(kuò)大游園、廣場(chǎng)、小區(qū)內(nèi)的綠地面積覆蓋率；在公園內(nèi)修建人工湖泊，增大雨洪資源存儲(chǔ)量等。受政策、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等因素影響，這些措施并沒有使城區(qū)雨洪資源得以充分利用，大部分雨水都被當(dāng)作廢水白白通過排水系統(tǒng)流入周邊河流，城區(qū)雨水缺乏綜合利用，洪澇災(zāi)害依然存在。為此，必須尋求更加行之有效的措施，使城區(qū)雨洪資源效益最大化。

二、城區(qū)雨洪資源利用技術(shù)

1.城區(qū)生態(tài)水網(wǎng)工程簡(jiǎn)介

邯鄲市城區(qū)生態(tài)水網(wǎng)主要是通過實(shí)施“引漳入滏”和“引水入沁”工程，將漳河岳城水庫(kù)和滏陽(yáng)河?xùn)|武仕水庫(kù)的兩大水源分別調(diào)入邯鄲市內(nèi)，為城區(qū)的“五河”“四湖”等生態(tài)景觀建設(shè)提供水源保障。

“五河”包括滏陽(yáng)河、支漳河、沁河、輸元河和渚河，其城區(qū)段已進(jìn)行綜合治理，河流水面面積200hm2?！八暮卑虾?、北湖、東湖和西湖。其中利用渚河、支漳河分洪道梯級(jí)攔蓄造“南湖”，水面面積 60hm2；利用齊村大壩造“西湖”，水面面積 50hm2；修復(fù)黃梁夢(mèng)圍堤造 “北湖”，水面面積100 hm2；利用王安堡橡膠壩攔蓄支漳河水，規(guī)劃營(yíng)造“東湖”?！八暮焙汀拔搴印睂⒆罱K互通互聯(lián)，使湖水和河水活起來(lái)、流起來(lái)，營(yíng)造出“四湖疊影、五河繞城、河湖相通、碧水縈回”的水景。另外趙苑、龍湖、叢臺(tái)、滏陽(yáng)公園內(nèi)水面景觀面積為28.6 hm2。這些河流湖泊不但對(duì)改善城區(qū)環(huán)境發(fā)揮了重要作用，而且對(duì)城區(qū)的防洪排澇也發(fā)揮著舉足輕重的作用。邯鄲市城區(qū)雨洪資源通過雨水管網(wǎng)進(jìn)入河流、湖泊后，不但可緩解城區(qū)防洪排澇壓力，還可補(bǔ)充其生態(tài)需水，減少?gòu)奈鞑可絽^(qū)的調(diào)水量。

2.城區(qū)河湖需水量

根據(jù)城市河湖水體功能，將城區(qū)雨洪資源集中用于河湖生態(tài)需水量，主要包括水面蒸發(fā)需水量、維持水體自凈能力的換水量、湖底滲漏需水量和景觀功能需水量等。各項(xiàng)水量計(jì)算方法如下。

（1）河湖水面蒸發(fā)需水量

依據(jù)水面蒸發(fā)能力和水面面積計(jì)算湖泊和河流水面蒸發(fā)量。計(jì)算公式如下：

式中，We為河湖水面蒸發(fā)量（億 m3），A為河湖水面面積（hm2），E為水面蒸發(fā)能力（mm）。

根據(jù)水資源評(píng)價(jià)成果，邯鄲市城區(qū)多年平均汛期水面蒸發(fā)能力為534.6mm，由此可計(jì)算，邯鄲市城市河流湖泊多年平均汛期水面蒸發(fā)量為227.5萬(wàn)m3。其中，“五河”汛期年均水面蒸發(fā)量為106.9萬(wàn)m3，南湖、西湖、北湖汛期年均水面蒸發(fā)量分別為32.1 萬(wàn) m3、26.7 萬(wàn) m3、53.5 萬(wàn) m3，城區(qū)內(nèi)公園水面蒸發(fā)量為15.3萬(wàn)m3。

（2）湖泊自身需水量

為保證城市湖泊正常需要的自凈能力，應(yīng)進(jìn)行人工換水，促進(jìn)水體流動(dòng)，保持湖泊的功能正常發(fā)揮。換水量與換水周期由相關(guān)部門確定。每年換水的需水量：

式中，Wc為湖泊在第t種換水周期下的需水量（萬(wàn) m3），h為湖泊水深（m），A為河湖水面面積（hm2）；T為換水系數(shù)。

邯鄲市城區(qū)現(xiàn)有湖泊主要包括南湖、西湖、北湖以及市內(nèi)公園景觀水面，湖泊面積238.6 hm2，湖泊水深按平均2 m計(jì)，年換水1次，則湖泊換水每年需水量為477.2萬(wàn)m3。其中南湖、西湖、北湖年換水需水量分別為120 萬(wàn) m3、100 萬(wàn) m3、200 萬(wàn) m3， 市內(nèi)公園年換水需水量為57.2萬(wàn)m3。

（3）河湖滲漏需水量

邯鄲市城區(qū)公園內(nèi)的小型湖泊湖底都做了防滲漏層，滲漏需水量可忽略不計(jì)。城區(qū)周圍的南湖、西湖、北湖及河道沒有做防滲漏層，則應(yīng)考慮滲漏需水量：

式中，Wg為河湖滲漏需水量（萬(wàn) m3），K為剖面位置的滲漏系數(shù) （m/d，取1.2），A為河湖水面面積（km2），μ 為給水度 （取0.07）；t為河湖過水或滲漏時(shí)間（d，取汛期 6—9月共 122天）。

經(jīng)計(jì)算，邯鄲市城區(qū)“五河”及南湖、西湖、北湖汛期滲漏量為420.2萬(wàn)m3。其中，“五河”汛期滲漏量為205萬(wàn)m3，南湖、西湖、北湖滲漏量分別為61.5 萬(wàn) m3、51.2 萬(wàn) m3和 102.5 萬(wàn) m3。

（4）景觀、娛樂需水量

城市湖泊一般都具有景觀、娛樂的功能，在城市湖泊設(shè)計(jì)中，其湖泊水深不能低于發(fā)揮景觀功能的最小水深。

3.城區(qū)“五河四湖”雨洪資源利用模式

（1）河道雨洪控制工程

邯鄲市生態(tài)水網(wǎng)工程實(shí)施以來(lái)，城區(qū)內(nèi)的滏陽(yáng)河、沁河、輸元河、支漳河、渚河都得到了治理。治理工程實(shí)施后，不僅使市區(qū)段水質(zhì)得到改善，滿足了邯鄲市工農(nóng)業(yè)用水需求，改善了流域生態(tài)環(huán)境，同時(shí)加大了河道行洪、排澇能力，美化了城市環(huán)境。

滏陽(yáng)河城區(qū)段自上而下建有張莊橋節(jié)制閘、柳林閘、電廠閘、蘇里閘和賀莊橡膠壩，在張莊橋節(jié)制閘上游形成南湖水面景觀，在蘇里閘上游形成北湖水面。滏陽(yáng)河已治理的市區(qū)段，還形成了羅城頭、滏陽(yáng)、龍湖、蘇曹等4個(gè)滏陽(yáng)河帶狀公園，成為邯鄲市城區(qū)一大景觀。

支漳河城區(qū)段除現(xiàn)有的張莊橋分洪閘、左西閘、邯大路橡膠壩、小北堡閘外，還規(guī)劃修建王安堡橡膠壩，并且在王安堡橡膠壩上游形成東湖水面景觀。

沁河上建有8座溢流堰式攔河壩，水面平均深度為1m。在攔河壩的一側(cè)建有提升閘門，便于在防洪、清淤時(shí)泄水。河岸上還設(shè)有觀賞亭和親水平臺(tái)。趙苑和叢臺(tái)兩座公園位于沁河沿岸。

輸元河因其流程較短，沒有建節(jié)制閘和橡膠壩，僅在與滏陽(yáng)河交匯處形成了北湖水面景觀。在沁河和輸元河上游依托齊村大壩形成了西湖水面景觀。

渚河規(guī)劃修建南十里鋪橡膠壩和王灣橡膠壩。

（2）城區(qū)雨水匯集分區(qū)

根據(jù)邯鄲市城區(qū)地貌特征和行政區(qū)劃，將城區(qū)分為趙王城-邯鋼區(qū)、邯山區(qū)、復(fù)興區(qū)、叢臺(tái)區(qū)、東部新區(qū)等5個(gè)雨水匯集區(qū)。其中趙王城-邯鋼區(qū)雨水匯入渚河和沁河，邯山區(qū)雨水匯入滏陽(yáng)河和支漳河，復(fù)興區(qū)雨水匯入沁河和輸元河，叢臺(tái)區(qū)雨水匯入滏陽(yáng)河和沁河，東部新區(qū)雨水匯入支漳河。

（3）“五河四湖”雨洪資源利用技術(shù)

根據(jù)城區(qū)雨洪水質(zhì)分析，降雨前期20分鐘內(nèi)的雨水水質(zhì)較差，不能直接利用，可在雨水管道入河口的上游適當(dāng)位置修建截流井，將初期雨水截流至市政污水管網(wǎng)。后期水質(zhì)較好的雨水可直接進(jìn)入河道經(jīng)閘壩和湖泊進(jìn)行調(diào)蓄。經(jīng)分析，根據(jù)降雨強(qiáng)度大小，在降雨0.5～1.0 h后閘壩閉閘蓄水，湖泊提閘滯洪。

由河道閘壩攔蓄形成的水面，可以像水庫(kù)一樣，通過水文分析計(jì)算確定河道特征水位，如防洪限制水位、防洪高水位。當(dāng)城區(qū)發(fā)生暴雨時(shí)，可以根據(jù)河道特征水位利用閘門進(jìn)行洪水調(diào)度。防洪限制水位和防洪高水位間的蓄水量要能容納受水區(qū)內(nèi)的雨水產(chǎn)流量，如果產(chǎn)流量較大，河道水位達(dá)到防洪高水位時(shí)，要及時(shí)開啟閘門，充分利用公園內(nèi)湖泊和 “四湖”的調(diào)蓄功能，蓄積雨水，降低河道水位。

邯鄲市城區(qū)大部分雨洪資源通過雨水管網(wǎng)匯集排入“五河”，受城區(qū)河湖地理位置及流向影響，經(jīng)閘門、攔河壩調(diào)蓄后的雨水主要補(bǔ)給北湖、東湖以及城區(qū)內(nèi)公園，只有少部分能進(jìn)入西湖和南湖。根據(jù)河湖需水量計(jì)算，除去西湖和南湖外，現(xiàn)狀城區(qū)內(nèi)的河湖水面汛期年均蒸發(fā)和滲漏需水量分別為 175.7萬(wàn)m3、307.4萬(wàn) m3，湖泊換水年需水量為257.2萬(wàn)m3，共計(jì)740.3萬(wàn)m3。邯鄲市城區(qū)汛期多年平均雨洪資源量為1 129.9萬(wàn)m3，完全可以保證城區(qū)河湖生態(tài)需水量。在滿足了城市湖泊正常運(yùn)行所需的水量之后，可將剩余部分水量作為城市雨洪回用資源，用于一些水質(zhì)要求較低的市政或公共用水，包括綠化灌溉、道路沖刷、沖廁等。

三、結(jié) 論

①城區(qū)生態(tài)水網(wǎng)工程中的 “四湖”是邯鄲城區(qū)內(nèi)的海綿系統(tǒng)，“五河”是連接該海綿系統(tǒng)的紐帶?！拔搴铀暮弊鳛楹愂械木坝^工程，也是生態(tài)雨洪滯蓄和凈化設(shè)施，用來(lái)消納城市雨澇，實(shí)現(xiàn)城市對(duì)雨水的彈性管理，并可形成地下水補(bǔ)充、濕地修復(fù)與保護(hù)等多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，符合水生態(tài)文明城市的建設(shè)理念。

②經(jīng)初期雨水截流后的可利用雨洪資源，可通過雨水管網(wǎng)匯集直接進(jìn)入“五河”，經(jīng)河道上修建的閘壩攔蓄調(diào)進(jìn)后，補(bǔ)充“四湖”和公園湖泊生態(tài)需水量。根據(jù)降雨強(qiáng)度大小，在降雨0.5～1.0 h后閘壩閉閘蓄水，湖泊提閘滯洪。

③由河道閘壩攔蓄形成的水面，可以像水庫(kù)一樣通過水文分析計(jì)算確定河道特征水位，如防洪限制水位、防洪高水位。當(dāng)城區(qū)發(fā)生暴雨時(shí)，根據(jù)河道特征水位利用閘門進(jìn)行洪水調(diào)度。

④據(jù)計(jì)算，邯鄲市城區(qū)汛期多年平均雨洪資源量完全可以滿足城區(qū)河湖生態(tài)需水量。

[1]邯鄲市人民政府.邯鄲市中心城區(qū)防洪排瀝規(guī)劃[R].2010.

[2]李根生，劉鳳霞.城市雨洪若干問題的探討[J].水科學(xué)與工程技術(shù)，2006（1）.

[3]王玨.城市雨水資源化及其策略探討——以上海市為例[J].給水排水，2010（7）.

[4]王立軍.邯鄲市生態(tài)水網(wǎng)建設(shè)芻議[J].河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2007（3）.

[5]胡新鎖，喬光建，邢威洲.邯鄲生態(tài)水網(wǎng)建設(shè)與水環(huán)境修復(fù)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2013.

[6]邯鄲市水利局.河北省邯鄲市水資源評(píng)價(jià)[M].北京：學(xué)苑出版社，2008.

[7]陳銳，張志軍.邯鄲市沁河退污還清工程介紹[J].給水排水，2007（2）.