生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目雨水蓄滲工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與示范

魏 颯，郭永晨，王育新

(1.河北省水利科學(xué)研究院，石家莊 050057；2.河北省水土保持工作總站，石家莊 050051)

河北省受季風(fēng)氣候影響，降水時(shí)空分布嚴(yán)重不均，雨季往往水土流失嚴(yán)重。近年來隨著生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的擴(kuò)張，地面硬化面積增加，滲水面減少，同樣強(qiáng)度的降雨，現(xiàn)在形成的地面徑流比原來增加了40%至60%[1]，50%左右的雨水資源形成地表徑流而白白流失。同時(shí)若排水措施跟不上，易造成水蝕、沖蝕，水土流失加劇，對(duì)項(xiàng)目區(qū)或工程建設(shè)區(qū)域防洪易形成壓力。為全面落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，實(shí)現(xiàn)雨水資源的綜合利用，兼以改善生態(tài)環(huán)境，圍繞河北省政府倡導(dǎo)的“海綿城市”建設(shè)，開展雨水資源利用具有十分重要的意義[2]。

合理利用雨水資源作為緩解干旱和水資源短缺等問題的一項(xiàng)重要措施正日益受到重視。目前圍繞山區(qū)、城市雨水資源化河北省已經(jīng)展開了許多相關(guān)研究，石家莊、邯鄲、滄州、秦皇島等相繼出現(xiàn)了許多雨水綜合利用的精品工程，為總結(jié)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目雨水蓄滲工程建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供了很好的樣板[3-5]。鑒于此，本研究在總結(jié)、提煉雨水利用工程建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，分析了不同類型區(qū)雨水利用措施在空間配置上的結(jié)構(gòu)、功能和效益。

1 雨水蓄滲工程建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

適合于雨水集蓄利用的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目類型和區(qū)域包括：①城鎮(zhèn)居民小區(qū)、機(jī)關(guān)、部隊(duì)營(yíng)區(qū)、學(xué)校、廠礦等點(diǎn)型工程建設(shè)項(xiàng)目；②線型工程地表硬化面積比較集中，且成井困難的區(qū)域；③高等級(jí)公路收費(fèi)站區(qū)及其沿線有灌溉用水需求的區(qū)域；④風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電建設(shè)項(xiàng)目的變電站及生活區(qū)；⑤海港區(qū)開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目有淡水需求的區(qū)域。

1.1 工程規(guī)劃

根據(jù)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目占地類型以及項(xiàng)目所在地的氣象、水文地質(zhì)和下墊面條件可選擇以下雨水集蓄利用或雨水入滲模式：①雨水集蓄利用模式主要有：屋面雨水集蓄利用模式和道路、小區(qū)、廣場(chǎng)雨水集蓄利用模式；②雨水入滲模式主要有：土壤入滲模式、工程設(shè)施入滲模式和下凹式綠地雨水利用模式。

雨水集蓄利用工程主要包括集流工程、輸水管渠、雨水池、水質(zhì)處理、雨水回用等設(shè)施。

雨水入滲工程主要包括透水性鋪裝地面、下凹式綠地、滲溝、滲井、地下滲透管溝等設(shè)施。

1.2 工程設(shè)計(jì)

生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目工程竣工后，建設(shè)區(qū)域內(nèi)的雨水徑流量和外排水總量不應(yīng)大于項(xiàng)目建設(shè)前徑流量和外排水總量的25%。

(1)雨水收集工程。城鎮(zhèn)居民小區(qū)、機(jī)關(guān)、部隊(duì)、學(xué)校等建設(shè)用地內(nèi)地面雨水收集時(shí)，集雨面應(yīng)有一定的縱向坡度；雨水口宜設(shè)在匯水面的低洼處，頂面標(biāo)高宜低于地面1～2 cm；雨水口所擔(dān)負(fù)的匯水面積不應(yīng)超過其收水能力，一般最大間距不超過40 m；雨水收集宜采用具有攔污截污功能的商品雨水口。

城鎮(zhèn)道路雨水收集可設(shè)計(jì)為以下3種模式：“透水人行道+下凹式綠地+環(huán)保型道路雨水口”模式；“透水人行道+下凹式綠地+綠地雨水口”模式；“道路雨水調(diào)控排放”模式。

(2)雨水池工程。雨水收集回用宜設(shè)置雨水池，雨水池規(guī)模不應(yīng)小于重現(xiàn)期1a的日最大降雨產(chǎn)流量；雨水可回用水量宜按雨水收集水量的90%計(jì)算。雨水池的有效蓄水容積可根據(jù)逐日降雨量和逐日用水量經(jīng)模擬計(jì)算確定。

道路雨水集流一般可選擇5年一遇或2年一遇設(shè)計(jì)暴雨作為雨水池容積確定的依據(jù)；公路雨水蓄存設(shè)施主要有水窖和蓄水池等。

(3)雨水水質(zhì)處理?；赜糜晁畬?duì)初期徑流應(yīng)采取棄除、沉淀、過濾、消毒等處理措施達(dá)到回用對(duì)象所要求的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。雨水處理工藝應(yīng)依據(jù)原水水質(zhì)狀況和回用目標(biāo)水質(zhì)要求確定，可參照下列流程選擇：①雨水收集→棄除初期徑流→滯蓄→入滲地下；②雨水收集→棄除初期徑流→滯蓄→過濾→清水蓄存→回用；③雨水收集→棄除初期徑流→滯蓄→過濾→清水蓄存→消毒→回用。

(4)雨水入滲工程。雨水入滲可采用人工透水地面、滲透管溝、滲透井(池)、洼地入滲及下凹式綠地等工程形式，雨水入滲設(shè)施應(yīng)優(yōu)先采用綠地、透水地面等地面入滲方式，當(dāng)?shù)孛嫒霛B方式不能滿足要求時(shí)，可采用其他入滲方式或組合入滲方式。

透水鋪裝地面應(yīng)設(shè)透水面層、找平層和透水墊層。透水面層可采用透水混凝土、透水面磚、草坪磚等；透水墊層可采用無砂混凝土、礫石、砂、沙礫料或其組合；面層厚度不少于6 cm，孔隙率不小于20%；找平層厚度宜為3 cm；透水墊層厚度不小于15 cm，孔隙率不小于30%；透水地面面層的滲透系數(shù)均應(yīng)大于1×10-4m/s，找平層和墊層的滲透系數(shù)必須大于面層的滲透系數(shù)。透水地面的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不宜低于重現(xiàn)期為2 a的60 min降雨量。

滲透管宜采用穿孔塑料管、無砂混凝土管等透水材料。滲透層宜采用砂礫石，外層應(yīng)采用土工布包覆。

入滲洼地或池塘應(yīng)種植抗旱耐澇植物，且適應(yīng)洼地內(nèi)水位的變化。

入滲池可采用鋼筋混凝土、塑料等材質(zhì)。塑料入滲池強(qiáng)度應(yīng)滿足相應(yīng)地面承載力的要求，并設(shè)沉砂設(shè)施，方便清洗和維護(hù)管理。

公共綠地應(yīng)因地制宜采取雨水利用措施，使2 a一遇24 h降雨的自產(chǎn)雨水不外排，同時(shí)宜設(shè)置下凹區(qū)域，消納外來雨水；小區(qū)綠地宜布置在建筑物周圍，并低于散水和周圍地面5～10 cm；綠地低洼處的植物宜選擇耐淹品種，并設(shè)置雨水口，其頂面標(biāo)高應(yīng)高于綠地2～5 cm；宜將入河雨水管內(nèi)雨水或河道雨水引入相鄰較大面積公共綠地進(jìn)行滯蓄下滲；地下水埋深小于3 m的綠地區(qū)域不宜設(shè)置雨水入滲設(shè)施。地下水源保護(hù)區(qū)不宜直接將雨水引入透水層下滲。

2 不同類型區(qū)的雨水利用措施配置結(jié)構(gòu)及效果分析

雨水利用工程開展實(shí)施多年來，河北省不同類型區(qū)雨水利用措施配置結(jié)構(gòu)略有差異(表1)。應(yīng)結(jié)合各典型區(qū)自然環(huán)境的特點(diǎn)，選取適宜的雨水利用措施，在保證安全的前提下，重點(diǎn)加強(qiáng)雨水資源的收集，兼以改善生態(tài)環(huán)境。通過研究[6]可知，山區(qū)雨水利用應(yīng)掌握以入滲為主的原則，在干旱缺水的太行山區(qū)應(yīng)采取蓄滲并重的雨水利用措施，特別是綠地灌溉應(yīng)以蓄集雨水利用為主；平原區(qū)(包括山前平原)雨水利用應(yīng)體現(xiàn)蓄滲結(jié)合的理念，在現(xiàn)狀水資源供需矛盾突出的背景下，集蓄雨水利用是緩解區(qū)域水資源短缺的主要措施。有水系工程條件的城區(qū)，應(yīng)在確保雨水水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放的前提下，考慮與城區(qū)水系聯(lián)合調(diào)控的雨水管理措施；濱海平原區(qū)一般淡水資源嚴(yán)重短缺，地下水一般為含鹽量較高的礦化水。本區(qū)城市雨水利用應(yīng)體現(xiàn)蓄滲結(jié)合，以蓄用為主的雨水資源化利用思路。總之，需結(jié)合不同地區(qū)的自然特點(diǎn)，在不同位置合理配置雨水利用措施。

鹿泉城區(qū)位于河北省西部太行山東麓，地形特點(diǎn)為西高東低。水務(wù)局為典型機(jī)關(guān)事業(yè)單位，雨水利用工程建設(shè)前存在的主要問題是，一方面綠地旱季灌溉需依靠自來水；另一方面雨季地面積水，環(huán)境問題突出。結(jié)合河北省水土保持生態(tài)建設(shè)工作，雨水利用方式為：蓄滲結(jié)合，以滲透間接利用為主。2009年降雨量698.9 mm，年累計(jì)利用雨水量308 m3，最終實(shí)現(xiàn)了小雨不產(chǎn)流，中雨不出院，大雨無澇災(zāi)的目標(biāo)，有效地減輕了城市防洪壓力，改善了小區(qū)生態(tài)環(huán)境，提高居民生活質(zhì)量，社會(huì)生態(tài)效益十分顯著。

河北省水科院位于河北省石家莊市新華區(qū)西北部，屬于機(jī)關(guān)事業(yè)單位。雨水利用方式為蓄滲結(jié)合，以利用為主，利用模式為：院區(qū)雨水-簡(jiǎn)單水質(zhì)處理-蓄水池-雨水利用(沖洗車輛、綠地灌溉和地面噴灑等)。2007-2009年累計(jì)年降水量分別為430.4、707.7和698.9 mm，三年累計(jì)集雨利用量分別為612、884和796 m3，累計(jì)入滲蒸發(fā)量分別為192.0、421.7和407.7 m3，三年平均雨水蓄存利用率為64.5%，雨水排出率僅為7.1%。透水磚地面鋪裝降雨入滲系數(shù)達(dá)到0.29～0.30，既減少了降雨徑流量，又補(bǔ)充涵養(yǎng)了地下水資源，促進(jìn)了雨水、地表水、土壤水及地下水之間的“四水”轉(zhuǎn)化，對(duì)維持城市水循環(huán)系統(tǒng)平衡，減輕城區(qū)水澇危害和水體污染等發(fā)揮了重要作用。

表1 河北省不同類型區(qū)雨水利用工程技術(shù)配置結(jié)構(gòu)

秦皇島市“在水一方”舊城改造項(xiàng)目位于秦皇島市海港區(qū)西部，屬于典型城市居民小區(qū)。雨水利用方式為蓄滲結(jié)合，以集蓄利用為主。通過修建屋頂雨水收集系統(tǒng)、地下雨水收集池、滲透式(非滲透式)下凹綠地和人工湖雨水收集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)2008年總降雨量532.7 mm情景下小區(qū)集雨利用量5 750 m3，其中生活雜用450 m3，綠地澆灌1 300 m3，補(bǔ)充水系4 000 m3；2009年總降雨量562.7 mm情景下，小區(qū)集雨利用量6 014 m3，其中生活雜用480 m3，綠地澆灌1 334 m3，補(bǔ)充水系4 200 m3。2008年和2009年利用透水性地面鋪裝和綠地增滲系統(tǒng)，增加雨水入滲量分別為7 920和26 117 m3。大大改善了居住環(huán)境，減少雨水徑流，緩解了雨季城市管網(wǎng)壓力。

3 結(jié) 語

通過近幾年實(shí)施雨水利用工程，河北省科學(xué)總結(jié)了雨水利用的成功經(jīng)驗(yàn)，形成了河北省地方標(biāo)準(zhǔn)----《生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目雨水蓄滲工程技術(shù)規(guī)范》。實(shí)踐證明雨水利用工程建設(shè)模式在河北省是合理可行的，生態(tài)效益明顯，具有很好的推廣價(jià)值。

典型雨水利用工程在實(shí)施后生態(tài)效益明顯，有效改善了區(qū)域生態(tài)環(huán)境。將雨水就地收集、就地利用或回補(bǔ)地下水，既可減輕防洪壓力，又可防止排澇設(shè)施不足導(dǎo)致的雨水排泄不暢和洪澇災(zāi)害的發(fā)生；削減雨季峰流量，增加水分蒸發(fā)，改善生態(tài)環(huán)境；減少或避免馬路及庭院積水，改善小區(qū)水環(huán)境，提高居民生活質(zhì)量。

[1] 姜德文.城市化進(jìn)程中的水土保持生態(tài)保護(hù)戰(zhàn)略對(duì)策[M]. 北京:中國(guó)水利水電出版社,2013:17-21.

[2] 董淑秋,韓志剛.基于“生態(tài)海綿城市”構(gòu)建的雨水利用規(guī)劃研究[J].城市發(fā)展研究,2011,18(12):37-41.

[3] 黃群賢,劉紅梅,李海燕,等.石家莊市多年降水分析及雨水利用研究[J].河北科技大學(xué)學(xué)報(bào),2006,27(4):332-336.

[4] 孫建偉.邯鄲市雨水利用及入滲補(bǔ)給地下水的研究[D].河北邯鄲:河北工程大學(xué)，2007:47-66.

[5] 哈建強(qiáng),付學(xué)功.滄州城市雨水利用潛力分析及應(yīng)用發(fā)展對(duì)策研究[J].水科學(xué)與工程技術(shù),2010,(S1):16-18.

[6] 郭永晨.城市雨水資源化利用技術(shù)研究與示范[R].石家莊:河北省水利科學(xué)研究院,2010.