對(duì)鄭州市雨水資源化利用的思考

董永立 繆曉涓

(1.鄭州市水利建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)院，河南 鄭州 450006；2.鄭州市引黃灌溉工程管理處，河南 鄭州 450000)

1 雨水利用現(xiàn)狀

雨水集蓄利用可分為農(nóng)業(yè)空間、城鎮(zhèn)空間和生態(tài)空間雨水集蓄利用3種模式。鄭州市農(nóng)業(yè)空間雨水集蓄利用模式研究較早，主要集中于西南部山丘區(qū)的集雨灌溉上，盡管西南山丘區(qū)的雨水集蓄利用試點(diǎn)工作取得了良好的成效，但因?yàn)橥度氩蛔?，發(fā)展速度仍相當(dāng)緩慢，且項(xiàng)目零散，還不足以從根本上改變區(qū)域整體經(jīng)濟(jì)狀況，雨水集蓄利用的任務(wù)仍相當(dāng)艱巨；城鎮(zhèn)空間雨水集蓄利用主要是結(jié)合鄭州市海綿城市建設(shè)進(jìn)行布置，還處于起步階段；生態(tài)空間雨水集蓄主要是利用河湖自身調(diào)蓄能力，調(diào)蓄汛期雨洪水，目前鄭州市正在進(jìn)行現(xiàn)狀河流、湖泊調(diào)蓄雨洪水方面的研究，尚未挖掘河流、湖泊調(diào)蓄雨洪水的能力。

1.1 農(nóng)業(yè)空間雨水集蓄利用現(xiàn)狀

鄭州市農(nóng)村雨水集蓄利用工程全部分布在西部山區(qū)及山區(qū)向平原的過(guò)渡地帶。該區(qū)域雨水集蓄利用的措施是將集流工程、蓄水工程以及供水和節(jié)水灌溉設(shè)施統(tǒng)一布置，采用的主要工程形式為水窖，在地形滿(mǎn)足的地方輔以塘、壩等蓄水工程。

2005—2007年，鄭州市政府連續(xù)3年把在西南部山丘區(qū)建設(shè)水窖作為向全市人民承諾的“十件實(shí)事”之一。2013年以來(lái)，鄭州市根據(jù)規(guī)劃安排相繼建成各類(lèi)集雨設(shè)施4.1萬(wàn)個(gè)，目前完好率46%，總?cè)莘e為387.10萬(wàn)m3，年蓄水量774.20萬(wàn)m3，發(fā)展補(bǔ)灌面積17.2萬(wàn)畝，見(jiàn)表1。

表1 雨水集蓄利用灌溉工程現(xiàn)狀調(diào)查

1.2 城鎮(zhèn)空間雨水集蓄利用現(xiàn)狀

1.2.1 城鎮(zhèn)空間雨水集蓄利用

鄭州市從2013年開(kāi)始摸索如何收集利用城市雨水，2016年獲批全省海綿城市試點(diǎn)，通過(guò)政府資金扶持、政策支持，主要在小區(qū)、學(xué)校等推進(jìn)雨水利用示范工程建設(shè)，開(kāi)展鋪設(shè)滲水磚，開(kāi)挖蓄水池、人工集雨塘等雨水利用項(xiàng)目。鄭州市2014年、2015年城區(qū)機(jī)關(guān)團(tuán)體、高校等30多個(gè)單位相繼建設(shè)了雨水利用工程，利用量分別為1217萬(wàn)m3、1486萬(wàn)m3。

1.2.2 城市空間海綿體建設(shè)

為加快推進(jìn)鄭州市海綿城市建設(shè)，有效修復(fù)城市水生態(tài)、涵養(yǎng)水資源、增強(qiáng)城市防澇能力、擴(kuò)大公共產(chǎn)品有效投資、提高新型城鎮(zhèn)化質(zhì)量，根據(jù)《鄭州市海綿城市專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃(2017—2030年)》《鄭州市海綿城市示范區(qū)建設(shè)規(guī)劃》，2022年前完成9個(gè)區(qū)域海綿城市建設(shè)示范區(qū)建設(shè)，共計(jì)150km2，新增雨水調(diào)蓄設(shè)施150萬(wàn)m3，主要用于片區(qū)綠化灌溉。

1.3 生態(tài)空間雨水利用現(xiàn)狀

鄭州市降水量年內(nèi)分布不均勻，連續(xù)最大4個(gè)月降水量發(fā)生在汛期6—9月，現(xiàn)狀河湖為保證運(yùn)行安全，汛期雨水基本全部下泄，非汛期河湖生態(tài)用水主要靠再生水、黃河水。目前鄭州市正在進(jìn)行現(xiàn)狀河流、湖泊調(diào)蓄雨水方面的研究，尚未挖掘河流、湖泊調(diào)蓄雨水的能力。

2 雨水利用潛力分析

雨水利用潛力指未加收集處理的雨水量，主要指由降雨產(chǎn)生的雨洪量，雨水利用主要集中在汛期。雨水利用潛力、雨水總量與雨水可利用量三者之間的關(guān)系為雨水總量>雨水利用潛力>雨水可利用量。結(jié)合鄭州市實(shí)際情況，雨水集蓄利用量估算主要考慮西南山丘區(qū)農(nóng)村集雨補(bǔ)充灌溉工程供水量和城市集雨工程(海綿城市)供水量?jī)刹糠?，雨水集蓄分別用于城市雜用水和農(nóng)業(yè)補(bǔ)充灌溉用水。

2.1 西南山丘區(qū)農(nóng)村集雨可利用量分析

鄭州市現(xiàn)有水庫(kù)143座，其中中型水庫(kù)14座，小型水庫(kù)129座，塘壩547 座，窖池18859 處，大部分集中在西南部山丘區(qū)，總庫(kù)容為53733.3萬(wàn)m3，興利庫(kù)容為24460.1萬(wàn)m3，控制流域面積2665.2km2。

根據(jù)鄭州市中小型水庫(kù)建設(shè)規(guī)劃，在鄭州市西部新建大潭嘴、佛灣、水磨灣3座中型水庫(kù)。大潭嘴水庫(kù)位于新密茍?zhí)面?zhèn)，在淮河流域潁河支流澤河上，控制流域面積為47.0km2，規(guī)劃總庫(kù)容為2756.72萬(wàn)m3，興利庫(kù)容為1497.6萬(wàn)m3；佛灣水庫(kù)位于河南省鞏義市東南部山區(qū)14km處，在黃河流域伊洛河水系后寺河中下游，控制流域面積為49.8km2，規(guī)劃總庫(kù)容為1016.81萬(wàn)m3，興利庫(kù)容為752.2萬(wàn)m3；水磨灣水庫(kù)位于登封市石道鄉(xiāng)后河村，在淮河流域穎河支流后河上，控制流域面積為23.5km2，規(guī)劃總庫(kù)容為1374.15萬(wàn)m3，興利庫(kù)容450.4萬(wàn)m3；3座規(guī)劃中型水庫(kù)總庫(kù)容共計(jì)5147.68萬(wàn)m3，興利庫(kù)容共計(jì)2700.2萬(wàn)m3。

結(jié)合鞏義市、新密市和登封市水庫(kù)庫(kù)容，全年供水量，蓄水工程蒸發(fā)、滲漏損失和容積系數(shù)，測(cè)算3市農(nóng)村集雨利用量，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 鄭州市西南山丘區(qū)農(nóng)村集雨年可供水量

2.2 城市集雨工程可利用量分析

根據(jù)《鄭州市海綿城市專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃(2017—2030年)》要求，結(jié)合城市規(guī)劃分期實(shí)施，鄭州市規(guī)劃范圍內(nèi)設(shè)計(jì)降雨量為22mm，控制率為75%；雨水可回用量扣除自用水量，并扣除初期棄流量，按雨水徑流總量的85%計(jì)算；回用系統(tǒng)的最高日設(shè)計(jì)用水量不宜小于集水面雨水徑流總量的40%。鄭州市雨水可供水量結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，2025年海綿城市建設(shè)達(dá)標(biāo)區(qū)面積約1247.33km2，雨水利用量為3818.43萬(wàn)m3；2035年海綿城市建設(shè)達(dá)標(biāo)區(qū)面積約1701.20km2，雨水利用量為4667.25萬(wàn)m3。

表3 鄭州市雨水可供水量

3 雨水利用思路與布局

以《關(guān)于非常規(guī)水源納入水資源統(tǒng)一配置的指導(dǎo)意見(jiàn)》為指導(dǎo)，圍繞鄭州市國(guó)家中心城市建設(shè)規(guī)劃，通過(guò)采取“滲、滯、蓄、凈、用、排”綜合治理措施，構(gòu)建起雨洪水收集、蓄滯、凈化、供給、利用全鏈條路徑，并結(jié)合管理措施，切實(shí)推進(jìn)全市雨水控制和利用工作，提升全市供水安全保障能力。

雨水集蓄利用工程布置分為西南山丘區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉部分和城市部分，西南山丘區(qū)農(nóng)村集雨補(bǔ)充灌溉工程根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況和發(fā)展需求，結(jié)合現(xiàn)狀經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平，統(tǒng)籌考慮，制定相應(yīng)發(fā)展目標(biāo)，分期建設(shè)實(shí)施。在有效利用現(xiàn)狀河、湖、庫(kù)等水生態(tài)敏感區(qū)水源的基礎(chǔ)上，結(jié)合水窖、雨水池等調(diào)蓄設(shè)施建設(shè)，將雨水貯存并加以利用，向水系、景觀水體、道路澆灑等提供補(bǔ)充用水，緩解鄭州市用水緊張的現(xiàn)狀。

3.1 西南山丘區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉工程布置

近期工程建設(shè)以當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有可利用的集流面為主，遠(yuǎn)期結(jié)合新建集流面統(tǒng)籌考慮；發(fā)展適度規(guī)模集中的雨水集蓄利用工程；輸水主干管線的布置應(yīng)優(yōu)先利用地形條件，盡量采用重力自壓供水；工程形式應(yīng)簡(jiǎn)單、實(shí)用、便于操作，適合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況。

該區(qū)集蓄雨水用于農(nóng)作物補(bǔ)充灌溉，采取小型集雨設(shè)施分散布置，集流工程的集流能力應(yīng)與蓄水工程容量相一致，不得布置集流量不足或沒(méi)有水源的蓄水工程。擬采用的主要工程形式為水窖、水池、塘壩，優(yōu)先發(fā)展缺水嚴(yán)重的地區(qū)，有條件時(shí)蓄水工程的布置應(yīng)盡量利用其他水源作為補(bǔ)充水源。

3.2 城市集雨工程布置

雨水利用的選擇形式為：?屋面雨水采用收集回用、排入綠地下滲、屋頂綠化或屋面滯蓄排放等形式；?小區(qū)的人行道、非機(jī)動(dòng)車(chē)道采用透水鋪裝地面，將雨水滲入地下或下滲后收集回用；?道路采取相應(yīng)雨水利用措施：紅線內(nèi)綠化帶采用下凹式綠地；人行步道采用透水地面，并應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足承載力和凍脹要求；道路雨水口采用環(huán)保雨水口，雨水口可設(shè)于綠地內(nèi)，但進(jìn)入綠地前應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)處理；道路雨水管道接入河道前設(shè)置調(diào)控排放設(shè)施；?高架立交橋面雨水應(yīng)利用高程關(guān)系收集利用，立交橋區(qū)其他道路雨水應(yīng)結(jié)合綠地進(jìn)行收集和綜合利用；?城市公共排水系統(tǒng)在適當(dāng)位置布設(shè)雨洪調(diào)蓄池和流量控制井，采用調(diào)控排放的形式進(jìn)行雨水利用，城市公共雨水管接入河道前設(shè)置污物分離設(shè)施，并適當(dāng)設(shè)置雨水利用設(shè)施；?城市河道雨洪就近引入公共綠地滯蓄下滲，不具備條件時(shí)在保障防洪安全的前提下通過(guò)閘、壩、堰等進(jìn)行調(diào)控利用。

4 雨水利用工程與措施

4.1 萬(wàn)窖集雨工程

雨水集蓄利用是缺水山區(qū)解決人畜用水困難、進(jìn)行農(nóng)作物補(bǔ)充灌溉、促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定豐產(chǎn)的有效措施，將為農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和生態(tài)環(huán)境建設(shè)創(chuàng)造有利條件。

至2025年規(guī)劃集流面共計(jì)1505.00萬(wàn)m2，增加可供水量280.90萬(wàn)m3，規(guī)劃建設(shè)各類(lèi)小型集雨設(shè)施共12635處，蓄水容積共計(jì)124.84萬(wàn)m3，增加補(bǔ)充灌溉面積共計(jì)約4.76萬(wàn)畝。至2035年規(guī)劃集流面共計(jì)2305.67萬(wàn)m2，增加可供水量449.06萬(wàn)m3，規(guī)劃建設(shè)各類(lèi)小型集雨設(shè)施2萬(wàn)處，蓄水容積共計(jì)199.58萬(wàn)m3，增加補(bǔ)充灌溉面積共計(jì)約7.61萬(wàn)畝，見(jiàn)表4。

表4 西南山丘區(qū)農(nóng)村雨水工程規(guī)劃

4.2 千平增滲工程

在規(guī)劃新建和改造居住小區(qū)、新建和改造商業(yè)項(xiàng)目、新建和改造公共設(shè)施項(xiàng)目、新建工業(yè)項(xiàng)目中，需配套建設(shè)綠化屋頂、下凹式綠地、透水鋪裝等低影響開(kāi)發(fā)措施，同時(shí)可建設(shè)淺溝、洼地、滲透池(塘)等雨水滯留、滲透設(shè)施，并配套相應(yīng)雨水集蓄設(shè)施，集蓄規(guī)模為15～20m3/km2。城市廣場(chǎng)需配套建設(shè)透水鋪裝等低影響開(kāi)發(fā)措施，并配套相應(yīng)雨水集蓄設(shè)施，集蓄規(guī)模為25m3/km2。雨水控制流程見(jiàn)圖1。

圖1 雨水控制流程

4.3 百池集雨工程

根據(jù)地形地勢(shì)、災(zāi)害程度、水系布局與澇水總量來(lái)平衡地表徑流系統(tǒng)“泄”與“蓄”的相對(duì)關(guān)系，新開(kāi)發(fā)地區(qū)盡量保留利用原有地表泄水通道。道路綠化帶設(shè)計(jì)成“下凹式”，并取消周邊側(cè)石，增加道路綠化帶蓄水下滲能力；有條件的地方可在路旁設(shè)置植草邊溝，作為澇水通道；而地表徑流水深、流速不滿(mǎn)足內(nèi)澇控制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)沿程或在低凹處設(shè)置滯蓄設(shè)施，滯流與臨時(shí)調(diào)蓄超標(biāo)雨水。雨水調(diào)蓄設(shè)施宜優(yōu)先利用天然洼地或池塘、公園水池等作為雨水調(diào)節(jié)池，也可結(jié)合下凹式綠地和下凹式廣場(chǎng)等，合理布局臨時(shí)性的雨水調(diào)蓄空間。

結(jié)合《鄭州都市區(qū)排水(雨水)防澇綜合規(guī)劃》，中心城區(qū)共規(guī)劃建設(shè)雨水調(diào)蓄池73座，其中結(jié)合公園綠地建設(shè)綠色生態(tài)調(diào)蓄池55處，結(jié)合廣場(chǎng)、體育場(chǎng)建設(shè)灰色調(diào)蓄池7處，建設(shè)河湖藍(lán)色調(diào)蓄池11處，規(guī)劃有效調(diào)蓄總?cè)莘e82萬(wàn)m3。

5 結(jié) 語(yǔ)

雨水資源化關(guān)鍵在于落實(shí)增量利用，雨水利用設(shè)施建設(shè)應(yīng)納入到鄉(xiāng)村振興建設(shè)、灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造、現(xiàn)代化灌區(qū)改造、海綿城市建設(shè)等范疇，同步推進(jìn)。同時(shí)，應(yīng)結(jié)合雨水收集和調(diào)蓄設(shè)施，在雨季優(yōu)先使用雨水作為綠地澆灌、河道補(bǔ)水水源。對(duì)于雨水利用，城市雨水作為市政管理內(nèi)容，應(yīng)納入市政統(tǒng)一管理，農(nóng)村雨水作為農(nóng)田水利建設(shè)內(nèi)容，應(yīng)納入農(nóng)田水利統(tǒng)一管理。