關鍵詞:雨水綜合利用水資源海綿城市

1引言

河南省會鄭州市作為國家中心城市，重要的交通樞紐近年來發(fā)展迅速，隨著大量人口的流入，鄭州市水資源不足和城市內(nèi)濕問題越來越嚴重。文章結合2021年鄭州市水資源現(xiàn)狀，分析雨水收集利用的必要性和措施，認為鄭州市應加大雨水綜合利用，推進海綿城市建設發(fā)展。

2鄭州市水資源現(xiàn)狀

1956-2012年鄭州市多年平均降水量為640.00mm，且降雨量年際變化不均，1964年降雨量最大為1046.00mm，1997年降雨量最小為371.80mm。同時降雨量年內(nèi)分布不均勻，夏季汛期降雨量約占全年降雨量的60%。鄭州市人均水資源量僅為178m3，不足全國平均水平的1/10，相當于全球人均水資源占有量的1/40，是典型的水源型缺水城市。鄭州市水資源公報(2021年度)顯示，2021年鄭州市平均降雨量648.40mm，2021年鄭州市水資源總量不包括地外水量8.85億m3，其中地表水資源4.45億m3，地下水資源7.04億m3，地表水和地下水的重復計算量2.64億m3。但是，2021年鄭州市各種水源用水總量為18.00億m3，鄭州市地下水開采過度，鄭州市區(qū)水位逐年下降，形成160km2，形成了持續(xù)增大的落下漏斗，嚴重破壞了生態(tài)環(huán)境。另外，鄭州市面臨著城市內(nèi)濕災害，遇雨必濕問題非常嚴重。更嚴重的是鄭州市大部分河流已經(jīng)受到或多或少的污染，水功能區(qū)達標率低，屬于典型的水源型和水質型并存的缺水區(qū)。因此，建設海綿城市對收集和利用非常規(guī)的水資源，尤其是雨水具有非常重要的現(xiàn)實意義。

3鄭州市雨水收集利用的可行性和方法

3.1鄭州市雨水收集利用的可行性。相關資料顯示，不透水地面雨水的50%~60%可以形成地表徑流。透水地(城市綠地和專用透水建筑)雨水通過透水地下滲透到地下的水量，其中一部分形成地下水，可通過挖掘利用的其馀雨水可以澆灌草秤、樹木。透水地面60%截留降雨量，截至2021年鄭州市建設區(qū)面積達830.97km2，多年平均降雨量640.00mm，每年可截留約3.19億m3的水資源。根據(jù)我國《生活雜用水水質標準》，簡單處理收集的雨水后，完全可以應用于城市綠化用水和汽車用水、工業(yè)循環(huán)冷卻水、景觀用水等。城市雨水收集利用系統(tǒng)工程完善利用這些雨水可以節(jié)約大量城市水，緩解水資源不足具有重要意義。3.2鄭州市雨水收集利用的方法。發(fā)達國家的雨水采集和利用技術已經(jīng)逐漸發(fā)展成熟，進入產(chǎn)業(yè)化階段，從雨水采集到回收各個環(huán)節(jié)都有一套設備高效合理利用雨水。雖然我國的雨水搜集利用技術還不夠成熟，但近年來各地都在這方面進行了相應的研究和實踐，并與國外合作建立了雨水利用示范區(qū)，呈現(xiàn)了良好的發(fā)展勢頭。通過研究和實踐應用，探索了可行的雨水收集利用系統(tǒng)，可以綜合利用雨水資源。根據(jù)其采集利用方式可分為直接利用、間接利用和綜合利用

3.2.1城市雨水直接利用。通過管網(wǎng)收集的雨水，直接作為低標準水源再利用。雨水直接利用的一般模式是雨水的收集利用，可作為廁所、景觀用水、冷卻循環(huán)用水等，簡單有效地緩和水資源不足的問題，是開源節(jié)流的有效途徑。

3.2.2城市雨水間接利用。處理后的雨水，通過設施滲透或回到地下，補充地下水資源。雨水間接利用滲透地面、滲透管溝、滲透井、滲透池、綜合滲透等方式，各種滲透方式組合成滲透系統(tǒng)，可根據(jù)現(xiàn)場條件取長補短，效果更加明顯。間接利用對地方生態(tài)環(huán)境有顯著改善作用，可補救地下水過度開采，緩解地面沉降，減輕暴雨對城市的洪水災害，適用于降雨量少、分布不均勻的城市。

3.2.3城市雨水的綜合利用。是直接利用和間接利用綜合起來，依照具體地區(qū)的水資源現(xiàn)狀的具體條件，將雨水集蓄、滲透結合起來建立生態(tài)化的雨水利用系統(tǒng)，對雨水進行利用，最大程度發(fā)揮雨水資源的效應，達到經(jīng)濟效益、環(huán)境效益的最大化。在推進海綿城市建設節(jié)約型社會的理念指導下，加大對城區(qū)雨水的綜合利用，減輕水資源供需矛盾及內(nèi)澇災害的影響，根據(jù)不同現(xiàn)場條件具體分為：

3.2.3.1建筑與小區(qū)類。主要建設下凹50~100mm的下沉綠地、生物滯留設施、透水鋪裝、雨水儲蓄設施和硬化面積減少等，提高雨水滲透能力，減少雨水地表徑流排出。3.2.3.2公園和綠地類。主要以建設凹陷50~100mm可吸收雨中碳氮有機要素的沉降式綠地雨水園、雨水調節(jié)設施等方式增加雨水調節(jié)容積，凈化初期雨水污染，同時承擔周邊匯流范圍內(nèi)部分地區(qū)的雨水減少和凈化。

3.2.3.3道路工程類。主要采取下凹綠地、生物滯留帶、透水磚等措施，充分發(fā)揮道路對雨水的吸收、滲透和緩釋作用。3.2.3.4水系綜合整治類。主要采取修復生態(tài)岸線、良性連通水系等措施，在保障水安全的前提下，恢復水域生態(tài)岸線，提高水體凈化和自凈化能力，改善水生態(tài)和水環(huán)境。

3.2.3.5管網(wǎng)和廠站類。主要通過建設雨、污水管網(wǎng)和污水處理廠，完善排水管網(wǎng)收集、轉輸和處理系統(tǒng)，提升區(qū)域排水能力，實現(xiàn)低影響開發(fā)系統(tǒng)與傳統(tǒng)市政排水系統(tǒng)的有機結合。

3.2.3.6監(jiān)測和控制能力建設。主要是提高海綿設施體系建設水平，加強海綿設施管理力度，協(xié)助維護運營，提高實時在線監(jiān)測和應急管理能力。目前正在開展前期調查。

4鄭州市雨水利用典型工程分析

鄭州市雨水綜合利用項目起步較早，從2005年開始的鄭州市動物園、鄭州市濕地公園、龍子湖高校園區(qū)內(nèi)華北水利水電大學、河南中醫(yī)藥大學等高校、鄭州一中等多家單位通過政策資金等各方面支持先后建設了雨水利用工程。2021年鄭州市規(guī)劃將市民公共文化服務區(qū)、鄭東新區(qū)龍湖區(qū)域作為河南省海綿城市建設試點區(qū)，試點區(qū)申報42個項目包，涉及500個工程項目。鄭州市每年都積極開展許多雨水收集利用項目如公園、綠地等下凹式雨水利用、綠色屋頂?shù)龋��?jīng)工程化收集與處理后達到相應水質標準的回用雨水年利用量約500萬m3。鄭州市第一中學位于鄭州市中原區(qū)中原西路182號，占地面積22.07hm2，其中綠化面積110.25m2，硬化面積852.80m2。鄭州市第一中學雨水綜合利用項目工程，是在國家創(chuàng)建節(jié)水型社會的大形勢下，由市節(jié)水辦牽線扶持和學校籌資，共同興建的一項利國利民的節(jié)水型工程，主要用于景觀用水補水和綠化。該工程于2008年投資建設，總投資金約296443元，工程建設池2個，其中(滴水池)占地面積3300m2，池深2.80，有效容積9240m3，可擴大容積8000m3。兄弟湖占地1300m3，池深1m鋪設雨水收集管道4500m，用于收集全校雨水。北側雨水匯入滴水潭，南側雨水匯入兄弟湖，滴水潭與兄弟湖由暗管連接，調整兩湖雨水的儲存量。貯藏的雨水用于灌溉綠地，校內(nèi)綠地鋪設灌溉管1984m，配置灌溉頭128個，復蓋綠地灌溉面積50000m2。年平均可收集雨量的計算公式為:Q=αβ(1A1+2A2)H/100(1)其中:Q-計劃區(qū)平均年可收集雨量1、2-平均徑流系數(shù)、硬化面積徑流系數(shù)1為0.90的綠地面積徑流系數(shù)2為0.15的α-季節(jié)折減系數(shù)、β=汛期平均降雨量/年平均降雨量、鄭州市取值為0.60的β-初期棄流系數(shù)、β-初期棄流系數(shù)、1-初期棄流量×年平均降雨量/年平均降雨量、β-集雨量(m2)、硬化面積A=800m2、20m2、20m2、40m2、年平均降雨量。計算:Q=0.60×0.94×(0.90×82000+0.15×105000)×640÷1000=32324m3。該工程實施，每年可收集利用雨水總量達32324m3，經(jīng)濟效益達13.58萬元，利潤投資比達45.8%，經(jīng)濟效益好，保護水資源，減輕鄭州市防洪壓力，社會效益和生態(tài)效益顯著，為節(jié)水型社會和海綿城市建設奠定了良好基礎。

5雨水綜合利用意義

鄭州市雨水綜合利用工程有著巨大的發(fā)展前景，對節(jié)約用水、有效緩解甚至解決城市水資源短缺、改善城市水環(huán)境，提高城市水資源的承載能力、減輕城市防洪壓力及海綿城市建設等方面有著積極的影響，對推動其他城市雨水綜合利用及海綿城市建設積極作用，對同等規(guī)模城市的生態(tài)文明建設具有參考價值。