水庫公園沿湖斜坡雨水收集和利用技術(shù)研究

郁德鉆，鄧志華

（西南林業(yè)大學(xué)，昆明 650000）

西湖水庫位于雷州市西湖大道附近，始建于1958年1月，原屬小型水庫，1963年，雷州青年運(yùn)河?xùn)|運(yùn)河通水以后，它成為青年運(yùn)河的結(jié)瓜水庫，距離鶴地水庫約128 km，后經(jīng)1964年、1968年及1975年三次擴(kuò)建而成現(xiàn)在的中型水庫，1998年12月完成庫區(qū)除險加固。洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，抗震烈度為7 度。設(shè)計灌溉面積為2 000 hm2，捍衛(wèi)城市人口約20 萬人。西湖水庫是一座以灌溉為主，結(jié)合工業(yè)供水、防洪、發(fā)電和養(yǎng)殖等綜合利用的中型水庫，水庫集雨面積為8.23 km2，正常蓄水位為19.557 m，相應(yīng)庫容為1 394 萬m3；設(shè)計洪水位為20.287 m，相應(yīng)庫容為1 590 萬m3；校核洪水位為20.807 m，總庫容為1 765 萬m3；死水位為9.757 m，相應(yīng)庫容為40 萬m3；汛期限制水位為18.557 m，相應(yīng)庫容為1 150 萬m3，水庫發(fā)證高程為19.057 m，它是雷州市城區(qū)生活用水的儲備水源。

1 研究背景

1999年5月，廣東省政府批準(zhǔn)西湖水庫為湛江市地表飲用水水源地，并劃定一級保護(hù)區(qū)與二級保護(hù)區(qū)的范圍。2011年1月，《廣東省地表水環(huán)境功能區(qū)劃》出臺，確定西湖水庫為水功能一級保護(hù)區(qū)。但由于管理工作不力，相關(guān)部門監(jiān)管缺位，西湖水庫水域面積減小，水污染日益嚴(yán)重，水質(zhì)日趨惡化，部分環(huán)境影響因子超標(biāo)，致使庫區(qū)周邊產(chǎn)生大量水浮蓮，它屬于富營養(yǎng)化水體。為此，急需對西湖水庫進(jìn)行綜合整治。

2015年以來，雷州市政府啟動水庫整治工程，規(guī)劃綠道9.34 km。經(jīng)過一、二期工程建設(shè)，目前已累計完成綠道建設(shè)9.34 km，完成水庫區(qū)域內(nèi)照明工程、綠化工程、入口親水平臺及格賓網(wǎng)工程等建設(shè)內(nèi)容。水庫整體面貌得到提升，它具備一定服務(wù)功能，吸引不少市民到此休閑游憩。但是，市民到水庫邊游泳、垂釣、水上游覽、傾倒垃圾等行為對水源保護(hù)區(qū)造成再次污染，破壞整治效果。同時，隨著城市化進(jìn)程的加快，西湖水庫作為城市中心，不僅是中心城區(qū)的主要水源，也是城市排水系統(tǒng)的末端匯集點(diǎn)，它對城市水資源持續(xù)供給和防止城市內(nèi)澇起到關(guān)鍵作用。因此，有必要完善碧道、文化體育運(yùn)動區(qū)、濕地公園、文化藝術(shù)區(qū)、停車場、棧橋、濱水走廊及護(hù)欄等建設(shè)工程，保護(hù)水庫飲用水源，保護(hù)國家一級水源地，雷州市西湖水庫公園項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生。

本項(xiàng)目以海綿城市理論為基礎(chǔ)，下雨時吸水、蓄水、滲水并凈水，需要時將蓄存的水釋放并加以利用，以提升城市生態(tài)系統(tǒng)功能，減少城市洪澇災(zāi)害，其對滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求、優(yōu)化環(huán)境和生態(tài)恢復(fù)均有重要意義。在滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求方面，結(jié)合全國水資源分布和存量現(xiàn)狀[1]，可以明顯看出我國水資源極端匱乏，但浪費(fèi)非常嚴(yán)重。如何更好地、高效地利用水資源，減少水資源浪費(fèi)，增加水資源存量是世界需要解決的重要任務(wù)。在水資源供需矛盾日益加劇的情況下，越來越多的國家開始認(rèn)識到雨水資源的價值[2]，通過研究制定各項(xiàng)雨水綜合利用措施，更好地發(fā)揮雨水的經(jīng)濟(jì)效益。在優(yōu)化環(huán)境方面，雨水收集利用是人民安居樂業(yè)的重要保障，西湖水庫的環(huán)境與人們的生產(chǎn)生活直接相關(guān)，本工程通過綠色植物種植，調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)，改善生態(tài)環(huán)境。三期工程的實(shí)施對環(huán)境起到整體美化作用，滿足人們的精神生活需求，創(chuàng)造出形、色、質(zhì)更為協(xié)調(diào)的環(huán)境。其間開展水土保持[3]，恢復(fù)水庫周邊生態(tài)環(huán)境，減少水土流失，提升水庫服務(wù)功能。三期工程對西湖水庫進(jìn)行綜合整治，將為廣大市民提供休閑、觀光的靚麗場所，創(chuàng)造良好的城市景觀界面，它是促進(jìn)城市提質(zhì)擴(kuò)容的一項(xiàng)重要公益性民生工程。

2 項(xiàng)目概況

雷州市西湖水庫公園是西湖水庫綜合整治工程的最終成果，該項(xiàng)目的實(shí)施是為了更好地盤活西湖水庫，建設(shè)內(nèi)容包括碧道、文化體育運(yùn)動區(qū)、濕地公園、文化藝術(shù)區(qū)、停車場、棧橋、濱水走廊及護(hù)欄?；谖骱畮熘苓呁恋乩矛F(xiàn)狀，結(jié)合各段庫岸的多樣性，本項(xiàng)目進(jìn)行庫岸、道路的統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計，并從水源保護(hù)和景觀設(shè)計的角度研究整體景觀體系，而整體項(xiàng)目能否成功的關(guān)鍵有3 點(diǎn)。一是打造西湖水庫北岸景觀系統(tǒng)，結(jié)合現(xiàn)有地形和保護(hù)水源、水土保持的要求，對庫岸植被進(jìn)行提升，注重生態(tài)保護(hù)。二是充分利用現(xiàn)有地形高差及水位高差變化，因地制宜打造彈性濱水濕地景觀公園，用休閑散步道路串聯(lián)各地形高差空間，盡量減少土方量。三是大部分地塊存在明顯高差，安全隱患較大，在空曠地塊加裝護(hù)欄，滿足造型要求，同時與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)。

3 沿湖斜坡雨水收集和利用的必要性

按照賦存條件、含水層的水理性質(zhì)和水力特征，雷州市西湖水庫周邊地區(qū)的地下水屬于第四系松散孔隙潛水及微承壓水。出露地表的松散空隙和孔洞是良好的透水介質(zhì)，地下水以大氣降水和水庫補(bǔ)給為主，兼有地表水下滲補(bǔ)給，地下水徑流強(qiáng)烈，依地勢由高往低流動，以泉或滲流形式排泄于溪溝中[4]。目前，水庫沿湖周邊多為斜坡，總長約為9 km，水庫沿岸平地與水庫水面的平均高差約為5 m，現(xiàn)狀水土流失比較嚴(yán)重，水庫周邊土地耕性良好，但存在土層薄和結(jié)構(gòu)力差等問題，再加上周邊人畜活動頻繁，缺乏水土保持設(shè)施，在暴雨的侵蝕下，水庫南北兩側(cè)水土流失日益加重。本項(xiàng)目從水源保護(hù)和景觀設(shè)計的角度研究整體景觀體系，以生態(tài)性原則為落腳點(diǎn)抓建設(shè)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)保護(hù)與提升，結(jié)合景觀功能，采用本土植物，構(gòu)建城市海綿系統(tǒng)，打造雨水收集系統(tǒng)。

項(xiàng)目建設(shè)可能造成新的水土流失，特別是主體工程設(shè)施及管理區(qū)、保護(hù)區(qū)輔助設(shè)施與生態(tài)示范區(qū)建設(shè)，另外還有料場開采、廢棄物堆放、臨時施工占地等。因此，有必要基于沿湖斜坡進(jìn)行雨水收集和利用。一是充分發(fā)揮城市濕地公園基本建設(shè)開發(fā)的巨大潛力。城市濕地公園的雨水收集系統(tǒng)不僅可以凈化園林景觀，優(yōu)化環(huán)境，還具有蓄水防洪、水質(zhì)凈化、水分補(bǔ)給等功能。因此，要充分發(fā)揮城市濕地公園的基本建設(shè)和發(fā)展?jié)摿Γ玫匕l(fā)揮城市“腎功能”。二是構(gòu)建形象化城市，完成城市濕地功能。簡單來說，在城市小斜坡、低洼地等建立立體濕地系統(tǒng)[5]，形成濕地公園，通過管道排放雨水，同時利用城市雨水收集系統(tǒng)儲存和回收雨水，對水進(jìn)行過濾。三是采取雨水收集利用措施，很好地預(yù)防各類活動和惡劣天氣帶來的不利影響，特別是暴雨對區(qū)域的危害，從而改善水庫區(qū)域的小氣候，增大空氣濕度，促進(jìn)植物生長，水庫周邊生態(tài)環(huán)境得到有效恢復(fù)[6]。

4 沿湖斜坡雨水收集和利用的技術(shù)措施

雷州市西湖水庫公園設(shè)置多種雨水收集與利用設(shè)施，如圖1所示。一是設(shè)置下沉式綠地生物滯留帶草溝；二是人行道鋪裝；三是設(shè)置雨水花園；四是設(shè)置工程雨水收集與利用系統(tǒng)。

圖1 西湖水庫公園設(shè)置的雨水收集與利用設(shè)施

4.1 設(shè)置下沉式綠地生物滯留帶草溝

下沉式綠地生物滯留帶草溝是低勢綠地結(jié)合滯留帶設(shè)置的一種以本土草本植物為主的長條形公共綠地[7]，其高程低于周圍路面，不管其路緣石設(shè)計的高度與地表平齊還是高于周圍地表，可在路緣石上設(shè)置20～60 cm 的寬度，并且在集中入水口鋪設(shè)卵石等消能設(shè)施，使得雨水徑流以分散式進(jìn)入下沉式綠地，或通過溢流口排入雨水管道。與線狀的植被淺溝相比，面狀的下沉式綠地能夠承接更多的雨水，在地勢較低的區(qū)域利用開放空間承接和儲存雨水，然后通過植物、土壤和微生物系統(tǒng)蓄滲、凈化徑流雨水，進(jìn)而減少徑流外排作用。本項(xiàng)目根據(jù)沿湖斜坡現(xiàn)場實(shí)際情況，高效地設(shè)置綠化隔離帶，達(dá)到凈化、輸送道路徑流和營造景觀的多重目的。

4.2 人行道鋪裝

普通人行道大部分采用花崗巖面磚，這種磚不但成本高、不環(huán)保、不透水，而且存在不耐用、強(qiáng)度低、極易破碎等問題。本工程以“固廢利用、循環(huán)經(jīng)濟(jì)”為目標(biāo)，通過多次試驗(yàn)，最終選定瓷質(zhì)透水花崗巖。作為新型人行道鋪裝材料，它主要利用陶瓷廢料、礦山尾礦、工業(yè)廢渣等材料二次復(fù)合而成，成本低、防滑穩(wěn)定、透水性好，也解決不耐用、強(qiáng)度低、極易破碎等問題，相比普通人行道透水磚鋪裝材料，其更美觀、更環(huán)保，使用體驗(yàn)也有明顯的提升。降雨時，雨水能夠通過材料復(fù)合顆粒間的空隙快速滲入地下，打造出“雨天干燥路面”，實(shí)現(xiàn)“小雨不見水，大雨不積水”，從而提高路面抗滑能力，降低事故發(fā)生率，保障通行安全。

4.3 設(shè)置雨水花園

本項(xiàng)目主要借鑒美國波特蘭雨水花園設(shè)計理念，包括石材體系設(shè)計和植物體系設(shè)計。一方面，根據(jù)不同景觀需求，設(shè)置不同石材，湖邊底部的石材能使雨水在上面自由流淌，邊緣的鵝卵石又能夠使多余雨水很快地滲入地下，被土壤吸收；另一方面，為了營造人工濕地的自然生態(tài)環(huán)境，在沿湖水岸邊分布種植許多水生植物，使雨水花園增添綠色，植物可以吸收多種污染物，根系可以將碎石和沙土牢牢地固定，防止因長時間水流沖刷而引起水土流失和地基層松動。

4.4 設(shè)置工程雨水收集與利用系統(tǒng)

西湖水庫公園雨水收集與利用系統(tǒng)如圖2所示。雨水收集與利用系統(tǒng)可以提高雨水的利用價值，緩解水庫水污染面臨的困境。該系統(tǒng)采用開拓性技術(shù)，可以很好地回收雨水。西湖水庫公園主要利用雨水滲透補(bǔ)充地下水資源，減少地面塌陷和污水入侵對城市發(fā)展的威脅。雨水收集與利用系統(tǒng)可以儲存雨水，減少城市內(nèi)澇[8]。該系統(tǒng)使用截污掛籃裝置和棄流過濾裝置對雨水進(jìn)行收集和預(yù)處理，確保收集的雨水水質(zhì)符合要求；建設(shè)雨水收集池，配套使用蓄水系統(tǒng)和凈化系統(tǒng)進(jìn)行雨水儲蓄和凈化；最后通過壓力控制泵和雨水控制器將雨水送至用水點(diǎn)，雨水控制器可以實(shí)時顯示雨水蓄水池的水位。整個工程施工簡單，既不占用空間，還環(huán)保安全。

圖2 西湖水庫公園雨水收集與利用系統(tǒng)

5 結(jié)語

作為備用飲用水水源地，近年來，雷州市西湖水庫面臨諸多威脅，水域面積逐年減少，水污染日益嚴(yán)重，水質(zhì)日趨惡化。西湖水庫沿湖斜坡較多且密集，沿湖斜坡可設(shè)置雨水收集與利用措施。本研究設(shè)計下沉式綠地生物滯留帶草溝，現(xiàn)場試驗(yàn)后確定人行道鋪裝材料和方法，參考經(jīng)典案例設(shè)計雨水花園，結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計工程雨水收集與利用系統(tǒng)，形成沿湖斜坡雨水收集、處理及利用的成套技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)對雨水的收集、處理和利用，提高水資源回收利用率，從而加強(qiáng)水源保障，加快城市建設(shè)，完善城市功能，優(yōu)化城市形象，促進(jìn)區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。