“海綿城市”理念下衡水市雨水資源開(kāi)發(fā)利用探究

谷 黎 明

(河北省衡水水文水資源勘測(cè)局，河北 衡水 053000)

“海綿城市”理念下衡水市雨水資源開(kāi)發(fā)利用探究

谷 黎 明

(河北省衡水水文水資源勘測(cè)局，河北 衡水 053000)

雨水資源作為解決衡水市水資源短缺的重要途徑，應(yīng)合理有效的進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用.文章通過(guò)引入“海綿城市”理念及對(duì)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)案例研究的，根據(jù)衡水市近幾年雨水資源現(xiàn)狀及年際變化大、時(shí)空分布不均勻的特點(diǎn)，分析了雨水資源利用的必要性與可行性，為城市雨水資源管理提供了依據(jù)，并且提出了“海綿城市”建設(shè)過(guò)程中雨水收集利用的對(duì)策和建議.

海綿城市；雨水資源；開(kāi)發(fā)利用；吸收滲透；衡水市

0 引 言

對(duì)于衡水市這種降水量時(shí)空分布不均的城市而言，雨水是把雙刃劍.降水量少時(shí)，會(huì)造成糧食減產(chǎn)甚至顆粒無(wú)收，地下水水位下降.而有時(shí)突然而至的暴雨也會(huì)造成地表徑流、河湖水位上升，引發(fā)城市積水，甚至內(nèi)澇.[1]

住建部對(duì)全國(guó)351個(gè)城市的內(nèi)澇情況進(jìn)行調(diào)研，結(jié)果顯示高達(dá)62%的城市曾經(jīng)發(fā)生過(guò)不同程度的內(nèi)澇.為了解決這種日益嚴(yán)重的城市病，國(guó)務(wù)院引入了“海綿城市”這一概念.2015年10月，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，從城市節(jié)水、蓄水等環(huán)節(jié)入手，旨在改變目前城市雨水資源收集利用問(wèn)題.

1 海綿城市理念

海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用.

海綿城市體現(xiàn)了城鎮(zhèn)化與環(huán)境資源的協(xié)調(diào)發(fā)展，即自然積存、自然滲透、自然凈化，要求城市建設(shè)與環(huán)境相適應(yīng)，最大限度的實(shí)現(xiàn)降水的吸收、滲透、蓄存、凈化，并充分加以開(kāi)發(fā)利用，從而提升生態(tài)質(zhì)量.

2 衡水市雨水資源現(xiàn)狀

衡水市地處河北沖積平原，地勢(shì)平坦，氣候?qū)儆谂瘻貛Т箨懶园霛駶?rùn)半干旱季風(fēng)氣候，四季分明，冬季夏季較長(zhǎng)、春季秋季較短，冷暖干濕度差異大.夏季受太平洋副高邊緣的偏南氣流影響，潮濕悶熱，降水集中；冬季受西北季風(fēng)影響，氣候干冷，雨雪稀少；春季干旱少雨多風(fēng)增溫快；秋季多秋高氣爽天氣，有時(shí)有連陰雨天氣發(fā)生.多年平均降水量509.7 mm，多年平均蒸發(fā)量1209.5 mm，干旱指數(shù)在2.36-2.76之間.降水主要發(fā)生在7-8月份，降水量年際變化大，時(shí)間、空間分布不均是其主要特征.[2]

2.1 降水量年際變化大

根據(jù)衡水市2010年至2014年水文資料，分別對(duì)衡水地區(qū)共計(jì)68個(gè)降水量監(jiān)測(cè)點(diǎn)各年份降水總量進(jìn)行分析計(jì)算，這五年衡水市年平均降水量為447.8 mm，平均降水天數(shù)47.2天，降水量年際變化大.各監(jiān)測(cè)點(diǎn)年度總降水量最大的為910.7 mm(2013年鄭口站)，最小的為145.4 mm(2014年西蒲疃站).年降水天數(shù)最多的為75天(2012年安陵站)，最少的為25天(2014年大子文站)以衡水市區(qū)為例，近五年年降水總量變化見(jiàn)圖1.

圖1 2010—2014年衡水市年平均降水量情況

2.2 降水時(shí)間上分布不均勻

衡水市年內(nèi)降水量分配很不均勻，2010-2014年各站點(diǎn)全年降水量的60%～90%集中在汛期6～9月份，其中又以7-8兩月為甚.非汛期降水量較小有時(shí)甚至一個(gè)月或幾個(gè)月毫無(wú)降水，這五年衡水市區(qū)逐月降水量占全年降水量百分比見(jiàn)表1.

表1 2010—2014年衡水市區(qū)逐月降水量占全年降水量百分率統(tǒng)計(jì)表

以年度降水量較大的2013年衡水市區(qū)為例，汛期降水量占全年降水量的87.2%，僅7、8兩個(gè)月份的降水量就占到年降水總量的62.7%，衡水市區(qū)2013年逐月降水量情況見(jiàn)圖2.

圖2 2013年衡水市區(qū)逐月降水量情況

2.3 降水空間分布不均

以年降水量較小的2014年為例，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)年度最大降水量為421.4 mm，最小僅為145.4 mm，其中年降水總量在100-200之間的站點(diǎn)8個(gè)，200-300之間的41個(gè)，300-400之間的18個(gè)，400-500之間的1個(gè)，不同程度降水量站點(diǎn)占站點(diǎn)總數(shù)百分比見(jiàn)圖3.

圖3 2014年衡水市各站點(diǎn)年降水情況

3 城市雨水資源開(kāi)發(fā)利用必要性

3.1 衡水市用水量分析

衡水市水源類型分為地表水和地下水，通過(guò)對(duì)衡水市2001-2010年用水量資料進(jìn)行分析，可知衡水市多年平均用水量約為163194萬(wàn)m3，其中地表水用水量約為20067萬(wàn)m3，占城市總用水量的12.3%；地下水用水量約為143127萬(wàn)m3，占城市總用水量的87.7%.[3]

由以上分析可知衡水市用水水源以開(kāi)采地下水為主.但是長(zhǎng)期大量的開(kāi)采地下水，使得地面沉降，高層建筑傾斜，而且增加了城市防洪排澇負(fù)擔(dān).

3.2 水量供需平衡分析

平水年我市可供水量為142562.30萬(wàn)m3，需水量為177043.46萬(wàn)m3，缺水34481.16萬(wàn)m3，供需比為80.52%.11個(gè)縣市區(qū)均缺水.其中缺水量最大的是冀州市和深州市，缺水量分別為5714.60萬(wàn)m3和4985.99萬(wàn)m3，缺水量最小的故城縣缺水量也達(dá)1408.72萬(wàn)m3，供需矛盾相當(dāng)突出.

由于長(zhǎng)期超采，2014年安平縣、饒陽(yáng)縣西北部、深州市北部被地下水埋深30 m等值線包圍，漏斗區(qū)面積780 km2，形成嚴(yán)重超采區(qū).深州縣北半部、棗強(qiáng)縣南半部、安平縣、饒陽(yáng)縣被地下水埋深14 m等值線包圍，漏斗區(qū)面積2010 km2.

由此可見(jiàn)衡水市水資源短缺問(wèn)題日益顯著，地下水資源日益緊缺，水資源供需矛盾日益嚴(yán)峻，迫切需要尋找其他途徑解決城市用水問(wèn)題.

4 “海綿城市”先進(jìn)案例研究

4.1 新加坡的雨水收集與利用

以“花園城市”聞名于全世界的新加坡其實(shí)是一個(gè)極度缺水的國(guó)家，其人均水資源擁有量?jī)H為211 m3，是世界倒數(shù)第二位，而且由于地質(zhì)條件的影響，新加坡禁止開(kāi)采地下水，因而收集每一滴雨水成為這個(gè)國(guó)家獲取水資源的主要途徑.[4]

新加坡降水充足，年均降水量在2400 mm，為了能夠有效且盡可能多的收集這些珍貴的雨水資源，新加坡建立了多種類型的集水區(qū)來(lái)收集城市雨水，甚至幾乎每棟樓頂都有專門(mén)的蓄水池，據(jù)統(tǒng)計(jì)，集水區(qū)面積占到全國(guó)國(guó)土總面積的一半.

新加坡也是一個(gè)采取雨污分流的國(guó)家，分別設(shè)立雨水溝與排水溝，使雨水和廢水分開(kāi)排放，有效的避免了交叉污染，減輕城市排水壓力.

4.2 浙江金華燕尾洲公園

金華燕尾洲公園作為國(guó)內(nèi)海綿城市的新作，曾在2015年世界建筑節(jié)上獲得“年度最佳景觀獎(jiǎng)”，并在今年汛期經(jīng)受住了暴雨的考驗(yàn).金華江金華站2016年29日03時(shí)至08時(shí)6個(gè)小時(shí)降雨量達(dá)108.5 mm，暴雨頻率接近50年一遇標(biāo)準(zhǔn)，城區(qū)內(nèi)多條道路被淹.在這場(chǎng)暴雨中，燕尾洲公園的海綿功效得到完美發(fā)揮.暴雨過(guò)后，公園內(nèi)沒(méi)有一處雨水積存，基本服務(wù)未受影響，步行橋在惡劣天氣下仍安全暢通.這一切都得益于公園內(nèi)百分百的透水鋪裝、下凹式綠地、富有彈性的生態(tài)防洪堤等一系列親水設(shè)計(jì).

由此可見(jiàn)，“海綿城市”理念對(duì)于城市安全起到重要作用，通過(guò)一系列的彈性設(shè)計(jì)，讓城市與雨水為友、和諧共生.

5 引入“海綿城市”理念可行性分析

由以上分析可知，衡水市是一個(gè)水資源短缺、需求大于供應(yīng)的城市，亟待引入新的水資源途徑，而雨水資源是比較直接的水資源補(bǔ)充途徑.但是衡水市降水量年際、時(shí)空分布極其不均勻，不通過(guò)一系列方式方法難以將其有效利用，因而我們引入了“海綿城市”這一理念，以期通過(guò)其“滲、滯、蓄、凈、用、排”來(lái)解決城市雨水利用這一重大問(wèn)題.[5]

5.1 滲——源頭吸收

我們都知道，土壤對(duì)降水有涵養(yǎng)緩沖作用，然而由于城市的不斷發(fā)展與建設(shè)，裸露的土壤面積越來(lái)越少，雨水無(wú)法滲入土壤而形成了雨水徑流甚至城市內(nèi)澇，因而我們想要對(duì)雨水進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用，必須要在源頭上對(duì)其進(jìn)行吸收與控制.

首先，可以在建筑頂部種植低矮植物形成“屋頂花園”，在道路兩側(cè)樹(shù)木下面建造樹(shù)池蓋板，在小區(qū)內(nèi)部和城市廣場(chǎng)內(nèi)修建下沉式綠地“雨水花園”，改原有水泥、柏油等硬式停車(chē)位為鏤空植草式生態(tài)草坪停車(chē)場(chǎng)，從而通過(guò)植物滯留與土壤滲透，吸收雨水，減少雨水的污染與徑流.

其次，道路可多采用以碎石、水泥為主要原料，經(jīng)成型工藝處理后制成的具有較強(qiáng)滲透性能的混凝土透水磚，促進(jìn)雨水下滲.還可以在屋頂落水處放置收集雨水的“集水桶”等.

5.2 滯——中途滯留

在道路兩旁打造一系列透水性好、植栽多樣化的低洼區(qū)域“生態(tài)草溝”，在小區(qū)內(nèi)部設(shè)立滲透管渠和生態(tài)排水溝，河湖水系的防洪堤可建為在臺(tái)地上種植保水性強(qiáng)的花草樹(shù)木的生態(tài)防洪堤.通過(guò)這一系列的措施，使吸收的雨水能夠滯留下來(lái)，逐步滲透到地下，涵養(yǎng)地下水.

5.3 蓄——末端蓄存

擴(kuò)建或新建城市水系，建造人工濕地，在小區(qū)、城市廣場(chǎng)內(nèi)營(yíng)造景觀水體，接納雨水，在暴雨時(shí)也可增加蓄洪空間，增大蓄水量，將雨水長(zhǎng)期積存起來(lái)，為之后的雨水利用創(chuàng)造條件.

5.4 凈——后期凈化

對(duì)于土壤中吸納的雨水，可以通過(guò)土壤自身的凈化作用進(jìn)行處理.湖泊、人工濕地自然吸收的雨水可以通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)的植物吸收、微生物分解、自然沉淀及其他的物理、化學(xué)方式協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水的凈化.對(duì)于地表和屋面徑流匯集的初期雨水應(yīng)通過(guò)滲透溢流井等方法進(jìn)行棄流處理，達(dá)標(biāo)后再排放.

5.5 用——釋放使用

處理以后的雨水可釋放出來(lái)，派以不同用途.如沖洗廁所、灌溉綠地、構(gòu)造城市景觀水系等，這樣使得雨水成為可利用資源，減少用水壓力和地面沉降的同時(shí)營(yíng)造城市景觀.

5.6 排——慢排緩釋

目前衡水市對(duì)待雨水的做法是盡快排出去，而這種做法很容易導(dǎo)致地表徑流量短時(shí)間內(nèi)急劇猛增，造成城市內(nèi)澇，影響人們工作生活.因而我們應(yīng)該改變思路，在城市雨水管理中，通過(guò)上述屋頂花園、生態(tài)草溝、透水性鋪裝等一系列措施抑制雨水的排放，延滯流速，并且通過(guò)河流與排水管網(wǎng)的共同作用將雨水引流，使其向湖泊、濕地聚集，轉(zhuǎn)化為地下水，實(shí)現(xiàn)以雨水涵養(yǎng)地下水的目標(biāo).

6 結(jié) 語(yǔ)

在“海綿城市”理念下，我們要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的“讓雨水排出去”為“讓雨水留下來(lái)”.通過(guò)一系列措施，在城市雨水的管理過(guò)程中最大限度的發(fā)揮城市的“海綿”作用，從源頭上吸收分流雨水，使其能夠滲透到地下并蓄存起來(lái)，以涵養(yǎng)地下水，實(shí)現(xiàn)良性的水循環(huán)，逐步解決城市缺水問(wèn)題，將衡水市建為自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”.

[1]韓燕，李海濤.衡水市雨水資源環(huán)境及利用前景分析[J].地下水.2015(2),115～118

[2]徐佳.衡水市城區(qū)雨水資源利用研究[J].水生態(tài)文明建設(shè)研究與實(shí)踐.2013,178～181

[3]吳景峰，郝躍穎.近50年衡水市淺層地下水位動(dòng)態(tài)特征分析[J].地下水.2016(2),78～80

[4]廖朝軒，高愛(ài)國(guó)，黃恩浩.國(guó)外雨水管理對(duì)我國(guó)海綿城市建設(shè)的啟示[J].水資源保護(hù).2016(1)：42～45+50

[5]張世喜.城市雨水資源減排與資源化利用現(xiàn)狀淺析[J].城鄉(xiāng)與環(huán)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，助理工程師，主要從事水文監(jiān)測(cè)與水資源研究工作.

10.3969/j.issn.1008-4185.2017.01.032

TV 211.1+1

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