论文部分内容阅读
【摘 要】 就目前的情况来看，充分的利用城市雨洪资源能够在很大程度上提高城市抵御暴雨灾害的科学技术水平，因此加强对城市雨洪资源的研究是非常有必要的，对此本文结合我国城市雨洪资源利用现状和存在问题进行了分析，从而能够进一步的促进城市雨洪资源利用。
【关键词】 城市雨水；雨洪资源；利用
1、城市雨洪资源利用的意义
由于受季风气候影响，降水的时空分布不均，汛期降雨占全年降雨的70%，次降雨量不大，但降雨強度大，加之城市的热岛效应，汛期城区降水增大。随着城区道路拓宽、广场硬化和小区扩建等，地表硬化面积不断增大，降雨很难直接入渗。在同样降雨条件下，产流速度加快，产流量加大，城区容易发生内涝灾害。一方面是使用庞大的雨水排放系统将日益增长的雨水径流排出城区；另一方面却是城区地下水补给的严重不足。
城市雨洪利用可减少城区地表径流，降低城市洪水压力和排水管网负荷。旧城区雨水排放系统大多是在上世纪四五十年代建成，设计标准偏低，雨污合流排放。当遇暴雨时就会超标运行，从而导致地面积水，道路堵塞；城市雨水与污水合流排放，加大了污水处理厂负荷，降低了污水处理厂运行效率。若将雨洪水就地收集利用或回灌地下，一方面可减轻城区防洪压力；另一方面可降低污水处理成本，既增加了当地水资源可供量，又可大大节省市政设施投资，而且还大大降低发生洪涝灾害的可能性。
2、城市雨洪利用的主要模式
2.1、国际上雨洪资源利用的工程模式
雨洪资源利用的工程模式主要有下渗工程、贮存工程和调控工程。其中，下渗工程主要通过透水地、渗透沟、渗透管、渗透池和渗井（包括回灌）等多渠道加大对雨水的就地下渗量；贮存工程分为地面蓄水和地下蓄水，地面蓄水包括建筑物屋顶、城市绿地、湿地等，地下蓄水包括地下蓄水池、管道蓄水池、地下水库等；调控工程主要包括流量控制井、控制闸等。
德国是欧洲开展雨洪利用工程最好的国家之一，典型的生态小区雨洪利用系统当属德国下萨克森州首府汉诺威市东南的康斯柏格城区[1]。小区在开发时，利用人工森林涵养水源，在每一幢房屋屋顶都设计有雨水收集系统，通过导排将雨水引入小区内的梯级蓄水池，这些蓄水池在雨季可储存雨水或延缓雨水的流速，平时则成为绿地景观；除机动车道外，小区内其他路面一般采用通透性好的土层和砖石路面，以保持对雨水的渗透能力。1993年大洪水之后，美国兴建地下隧道蓄水系统，建立屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统，让洪水迂回滞留于曾经被堤防保护的土地中，既利用了洪水的生态环境功能，又减轻了其他重要地区的防洪压力。英国的雨洪利用已达到世界先进水平，其中最为著名的便是英国世纪穹顶中雨洪工程的应用。
2.2、国际上城市雨洪资源利用的非工程措施
城市雨洪资源利用的非工程措施是指通过管理、市场、立法、宣传等，提高城市雨洪资源的利用效率。德国一方面通过一系列有关雨水利用的法律法规来促进对雨洪资源的利用，如1993年黑森州颁布了新的建筑法规，给市政当局或地方团体以权利来强制性地推行雨洪利用；另一方面还通过补贴和征收雨水排放费用来推进雨洪资源的利用。
欧美国家除了利用法律、市场的手段对雨洪资源进行管理，还利用一些管理手段如对雨洪资源的利用进行合理规划、开展雨洪风险管理。目前，欧美一些发达国家（如美国、英国）已经实行了洪水保险，通过政府、非营利组织、企业等多方的共同努力，推进雨洪资源的持续利用。
3、城市防洪工作中存在的问题
3.1、排水系统不配套，城市雨洪调节能力减弱
随着城市化步伐的加快，对于城市的原有雨污排水设施规划不具有前瞻性，已无法适应当前急剧增加的排水量，加上城市不断的修建，城市排水管网与河道排水不配套，排水系统不协调，加之人为破坏排水系统，使得城市调节雨洪的能力越来越低，遇到降雨，街道到处污水横流，砂石满地，致使排水矛盾十分突出。
3.2、、城市规划缺乏系统性，雨洪资源不能合理利用
提起洪水人们首先想到的是灾害，其实洪水也是资源，更是有效的可利用水资源。目前，城市防洪工程建设，一般只考虑到防洪任务，对洪水利用考虑较少。多数采取疏浚河道，修筑堤防，把洪水迅速输送到下游，减少洪峰流量、洪水历时，减轻洪水可能带来的灾害。由于没有规划建设防洪与洪水利用工程，洪水都流向下游，很难再被城区利用。城市防洪与洪水再利用工程是一项复杂的系统工程，水利部门只考虑防洪工程的建设，城建部门只考虑城市地下排水工程建设，环保部门只考虑绿化建设，各部门互不沟通，独自为营，当洪水来袭时各种问题随之而来。
3.3、城市河道破坏严重，防洪功能受到影响
河流是城市发展的关键，在城市的形成和发展中，河流作为最关键的资源和环境载体，它不仅仅是具有一般的防洪、排污功能，更是影响城市风格和美化城市环境的重要因素。随着城市经济迅猛发展，河道两岸土地被开发利用，城市化步伐加快，城市河道功能遭到破坏，尤其是大水头沙河，成了垃圾处理厂，大量的生活、工业污水及生活、建筑垃圾严重污染和侵占河道。在河道治理中没有进行全局长远的规划，只停留在修修补补上，管理上更没有一套行之有效的方法，责任不明确，机构不健全，制度不完善。
4、城市适应性雨洪管理行动应对
4.1、防患型雨洪管理
中国在雨洪管理方面仍需提高危机意识，首先，应意识到雨洪灾害对于城市地区的严重损害，为了能够有效的解决城市雨洪灾害的问题必须要采取综合性的管理措施。其次，要广泛的宣传雨洪灾害的威胁性以及雨洪灾害的应对措施，从而使得群众的雨洪管理意识大大增强。再次，要改进传统的防洪方法，树立新型可持续的雨洪管理理念，并且不断的引进新的雨洪管理技术，使得城市的雨洪调节能力大大提高。
4.2、技术型雨洪管理 （1）灰色基础设施升级。要升级改造设计标准非常低、设施老化的原有防洪工程、给排水设施，从而能够满足相应的要求。对于一些设施不科学的传统基础设施，例如道路交通设施、排水设施等要进行一系列的改造，使得少河渠管道淤塞率大大降低。同时增加城市排水设施，最大程度运用雨水的资源，建设水资源回收利用设施。在受到由于气候變化导致的海平面上升威胁的沿海地区建设堤坝。
（2）绿色防洪建筑设计。包括原有建筑的升级改造、建筑防洪设计、绿色屋顶、绿色外墙设计等等，还包括建筑的雨水收集、存储、利用设施的设计。
（3）低影响开发技术（LID）。主要是包括2个方面，即结构性措施和非结构性措施，，加大这两个方面的开发，能够使得城市绿化覆盖绿大大提高，同时扩大城市可透水地面率，从而确保城市的自然水文循环模式正常运行，使雨水在降落到地面的第一时间渗入地下，使得暴雨径流降低，从源头降低城市的内涝风险。设置雨水收集桶和蓄水池，既实现雨水的资源化利用，也减少暴雨径流。
4.3、自然型雨洪管理
（1）保护及合理利用水资源。保护城市自然水体不受城市建设侵蚀，还可利用城市建设的填挖方工程，在城市中开挖人工湖，在抬高建设用地高程的同时，扩大城市汇水面。树立雨水资源化利用意识，加强雨水的蓄留措施，拓宽雨水利用渠道。加强中水回用，节约水资源。
（2）恢复及保护生态空间。对城市内部以及城市周边的自然生态空间，如河湖水系、湿地系统、自然风景区、水源保护区、农田等进行恢复和保护，有助于从根本上缓解雨洪灾害，恢复自然水文循环系统。
5、国际上城市雨洪资源利用的发展趋势
5.1、雨洪资源利用技术向集成化和国际化发展
全球化进程的加快、互联网技术的快速发展使得雨洪资源利用的国际交流和合作领域日益宽广和迅捷，各种雨洪资源利用技术的集成是未来雨洪资源利用技术发展的一个趋势。国际雨水收集利用协会（IRCSA）1991年正式成立以来，不断地促进国际间的交流与合作，两年一次的交流大会使各国之间的雨水利用技术和信息很快传播。网络技术的发展也为雨水利用技术的国际化提供了很好的平台。德国“第三代”雨水利用技术的特征就是设备的集成化，从屋面雨水的收集、截污、储存、过滤、渗透、提升、回用到控制都有一系列的定型产品和组装式成套设备。
5.2、雨洪资源利用向综合性和多目标性发展
雨洪资源利用是人与自然和谐相处的一环，城市雨洪资源利用需要综合考虑城市水资源短缺、城市防洪和城市水环境改善等多个目标，并与城市规划、建筑、生态、文化、景观等密切相关，未来雨洪资源利用必将体现出综合性和多目标性。在过去的十多年中，世界上许多发达国家逐步建立了新的雨洪管理模式，被称为生态洪水管理模式，将雨洪拦蓄、水质净化、生态调节等多目标综合在一起，实现对雨洪资源的优化利用。
5.3、雨洪资源利用技术向模型化与数字化发展
随着雨洪资源利用研究的不断深入，雨洪资源利用的模型化和数字化趋势进一步显现。美国陆军工程兵团水文工程中心提出了应用于城市和非城市集水区域的降雨-汇流-水质模型STORM（StorageTreatment，OverflowRunoffModel）、英国环境部及全国水资源委员会设计了沃林福特程序（WallingfordProcedure）、美国环境保护署编制了暴雨雨水管理模型SWMM（StormWaterManagementModel）、丹麦水利研究所开发了MOUSE模型、日本开发了PWRI（PrecipitationWaterRoutingandInundation），这些模型为雨洪利用系统的计算和设计提供了有效的工具。此外，随着数字城市建设的发展，基于GIS技术的城市雨洪预报、暴雨积水计算、城市防洪、防汛抢险救灾、灾情评估等也是未来雨洪资源利用的发展趋势之一。
雨洪资源对城市而言是一种十分重要的水资源，利用价值较高有效的利用可以为城市带来更多的经济效益和社会、生态效益等，所以，积极利用雨洪资源势在必行。
参考文献：
[1]胥卫平，李括.城市雨洪资源利用经济价值评价研究[J].环境科学与技术，2009，07：190-194.
[2]孙德威.城市雨洪利用技术综述[J].中国防汛抗旱，2010，01：32-36.
[3]周铖.集对分析在城市雨洪利用中的应用研究[D].合肥工业大学，2010.
【关键词】 城市雨水；雨洪资源；利用
1、城市雨洪资源利用的意义
由于受季风气候影响，降水的时空分布不均，汛期降雨占全年降雨的70%，次降雨量不大，但降雨強度大，加之城市的热岛效应，汛期城区降水增大。随着城区道路拓宽、广场硬化和小区扩建等，地表硬化面积不断增大，降雨很难直接入渗。在同样降雨条件下，产流速度加快，产流量加大，城区容易发生内涝灾害。一方面是使用庞大的雨水排放系统将日益增长的雨水径流排出城区；另一方面却是城区地下水补给的严重不足。
城市雨洪利用可减少城区地表径流，降低城市洪水压力和排水管网负荷。旧城区雨水排放系统大多是在上世纪四五十年代建成，设计标准偏低，雨污合流排放。当遇暴雨时就会超标运行，从而导致地面积水，道路堵塞；城市雨水与污水合流排放，加大了污水处理厂负荷，降低了污水处理厂运行效率。若将雨洪水就地收集利用或回灌地下，一方面可减轻城区防洪压力；另一方面可降低污水处理成本，既增加了当地水资源可供量，又可大大节省市政设施投资，而且还大大降低发生洪涝灾害的可能性。
2、城市雨洪利用的主要模式
2.1、国际上雨洪资源利用的工程模式
雨洪资源利用的工程模式主要有下渗工程、贮存工程和调控工程。其中，下渗工程主要通过透水地、渗透沟、渗透管、渗透池和渗井（包括回灌）等多渠道加大对雨水的就地下渗量；贮存工程分为地面蓄水和地下蓄水，地面蓄水包括建筑物屋顶、城市绿地、湿地等，地下蓄水包括地下蓄水池、管道蓄水池、地下水库等；调控工程主要包括流量控制井、控制闸等。
德国是欧洲开展雨洪利用工程最好的国家之一，典型的生态小区雨洪利用系统当属德国下萨克森州首府汉诺威市东南的康斯柏格城区[1]。小区在开发时，利用人工森林涵养水源，在每一幢房屋屋顶都设计有雨水收集系统，通过导排将雨水引入小区内的梯级蓄水池，这些蓄水池在雨季可储存雨水或延缓雨水的流速，平时则成为绿地景观；除机动车道外，小区内其他路面一般采用通透性好的土层和砖石路面，以保持对雨水的渗透能力。1993年大洪水之后，美国兴建地下隧道蓄水系统，建立屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统，让洪水迂回滞留于曾经被堤防保护的土地中，既利用了洪水的生态环境功能，又减轻了其他重要地区的防洪压力。英国的雨洪利用已达到世界先进水平，其中最为著名的便是英国世纪穹顶中雨洪工程的应用。
2.2、国际上城市雨洪资源利用的非工程措施
城市雨洪资源利用的非工程措施是指通过管理、市场、立法、宣传等，提高城市雨洪资源的利用效率。德国一方面通过一系列有关雨水利用的法律法规来促进对雨洪资源的利用，如1993年黑森州颁布了新的建筑法规，给市政当局或地方团体以权利来强制性地推行雨洪利用；另一方面还通过补贴和征收雨水排放费用来推进雨洪资源的利用。
欧美国家除了利用法律、市场的手段对雨洪资源进行管理，还利用一些管理手段如对雨洪资源的利用进行合理规划、开展雨洪风险管理。目前，欧美一些发达国家（如美国、英国）已经实行了洪水保险，通过政府、非营利组织、企业等多方的共同努力，推进雨洪资源的持续利用。
3、城市防洪工作中存在的问题
3.1、排水系统不配套，城市雨洪调节能力减弱
随着城市化步伐的加快，对于城市的原有雨污排水设施规划不具有前瞻性，已无法适应当前急剧增加的排水量，加上城市不断的修建，城市排水管网与河道排水不配套，排水系统不协调，加之人为破坏排水系统，使得城市调节雨洪的能力越来越低，遇到降雨，街道到处污水横流，砂石满地，致使排水矛盾十分突出。
3.2、、城市规划缺乏系统性，雨洪资源不能合理利用
提起洪水人们首先想到的是灾害，其实洪水也是资源，更是有效的可利用水资源。目前，城市防洪工程建设，一般只考虑到防洪任务，对洪水利用考虑较少。多数采取疏浚河道，修筑堤防，把洪水迅速输送到下游，减少洪峰流量、洪水历时，减轻洪水可能带来的灾害。由于没有规划建设防洪与洪水利用工程，洪水都流向下游，很难再被城区利用。城市防洪与洪水再利用工程是一项复杂的系统工程，水利部门只考虑防洪工程的建设，城建部门只考虑城市地下排水工程建设，环保部门只考虑绿化建设，各部门互不沟通，独自为营，当洪水来袭时各种问题随之而来。
3.3、城市河道破坏严重，防洪功能受到影响
河流是城市发展的关键，在城市的形成和发展中，河流作为最关键的资源和环境载体，它不仅仅是具有一般的防洪、排污功能，更是影响城市风格和美化城市环境的重要因素。随着城市经济迅猛发展，河道两岸土地被开发利用，城市化步伐加快，城市河道功能遭到破坏，尤其是大水头沙河，成了垃圾处理厂，大量的生活、工业污水及生活、建筑垃圾严重污染和侵占河道。在河道治理中没有进行全局长远的规划，只停留在修修补补上，管理上更没有一套行之有效的方法，责任不明确，机构不健全，制度不完善。
4、城市适应性雨洪管理行动应对
4.1、防患型雨洪管理
中国在雨洪管理方面仍需提高危机意识，首先，应意识到雨洪灾害对于城市地区的严重损害，为了能够有效的解决城市雨洪灾害的问题必须要采取综合性的管理措施。其次，要广泛的宣传雨洪灾害的威胁性以及雨洪灾害的应对措施，从而使得群众的雨洪管理意识大大增强。再次，要改进传统的防洪方法，树立新型可持续的雨洪管理理念，并且不断的引进新的雨洪管理技术，使得城市的雨洪调节能力大大提高。
4.2、技术型雨洪管理 （1）灰色基础设施升级。要升级改造设计标准非常低、设施老化的原有防洪工程、给排水设施，从而能够满足相应的要求。对于一些设施不科学的传统基础设施，例如道路交通设施、排水设施等要进行一系列的改造，使得少河渠管道淤塞率大大降低。同时增加城市排水设施，最大程度运用雨水的资源，建设水资源回收利用设施。在受到由于气候變化导致的海平面上升威胁的沿海地区建设堤坝。
（2）绿色防洪建筑设计。包括原有建筑的升级改造、建筑防洪设计、绿色屋顶、绿色外墙设计等等，还包括建筑的雨水收集、存储、利用设施的设计。
（3）低影响开发技术（LID）。主要是包括2个方面，即结构性措施和非结构性措施，，加大这两个方面的开发，能够使得城市绿化覆盖绿大大提高，同时扩大城市可透水地面率，从而确保城市的自然水文循环模式正常运行，使雨水在降落到地面的第一时间渗入地下，使得暴雨径流降低，从源头降低城市的内涝风险。设置雨水收集桶和蓄水池，既实现雨水的资源化利用，也减少暴雨径流。
4.3、自然型雨洪管理
（1）保护及合理利用水资源。保护城市自然水体不受城市建设侵蚀，还可利用城市建设的填挖方工程，在城市中开挖人工湖，在抬高建设用地高程的同时，扩大城市汇水面。树立雨水资源化利用意识，加强雨水的蓄留措施，拓宽雨水利用渠道。加强中水回用，节约水资源。
（2）恢复及保护生态空间。对城市内部以及城市周边的自然生态空间，如河湖水系、湿地系统、自然风景区、水源保护区、农田等进行恢复和保护，有助于从根本上缓解雨洪灾害，恢复自然水文循环系统。
5、国际上城市雨洪资源利用的发展趋势
5.1、雨洪资源利用技术向集成化和国际化发展
全球化进程的加快、互联网技术的快速发展使得雨洪资源利用的国际交流和合作领域日益宽广和迅捷，各种雨洪资源利用技术的集成是未来雨洪资源利用技术发展的一个趋势。国际雨水收集利用协会（IRCSA）1991年正式成立以来，不断地促进国际间的交流与合作，两年一次的交流大会使各国之间的雨水利用技术和信息很快传播。网络技术的发展也为雨水利用技术的国际化提供了很好的平台。德国“第三代”雨水利用技术的特征就是设备的集成化，从屋面雨水的收集、截污、储存、过滤、渗透、提升、回用到控制都有一系列的定型产品和组装式成套设备。
5.2、雨洪资源利用向综合性和多目标性发展
雨洪资源利用是人与自然和谐相处的一环，城市雨洪资源利用需要综合考虑城市水资源短缺、城市防洪和城市水环境改善等多个目标，并与城市规划、建筑、生态、文化、景观等密切相关，未来雨洪资源利用必将体现出综合性和多目标性。在过去的十多年中，世界上许多发达国家逐步建立了新的雨洪管理模式，被称为生态洪水管理模式，将雨洪拦蓄、水质净化、生态调节等多目标综合在一起，实现对雨洪资源的优化利用。
5.3、雨洪资源利用技术向模型化与数字化发展
随着雨洪资源利用研究的不断深入，雨洪资源利用的模型化和数字化趋势进一步显现。美国陆军工程兵团水文工程中心提出了应用于城市和非城市集水区域的降雨-汇流-水质模型STORM（StorageTreatment，OverflowRunoffModel）、英国环境部及全国水资源委员会设计了沃林福特程序（WallingfordProcedure）、美国环境保护署编制了暴雨雨水管理模型SWMM（StormWaterManagementModel）、丹麦水利研究所开发了MOUSE模型、日本开发了PWRI（PrecipitationWaterRoutingandInundation），这些模型为雨洪利用系统的计算和设计提供了有效的工具。此外，随着数字城市建设的发展，基于GIS技术的城市雨洪预报、暴雨积水计算、城市防洪、防汛抢险救灾、灾情评估等也是未来雨洪资源利用的发展趋势之一。
雨洪资源对城市而言是一种十分重要的水资源，利用价值较高有效的利用可以为城市带来更多的经济效益和社会、生态效益等，所以，积极利用雨洪资源势在必行。
参考文献：
[1]胥卫平，李括.城市雨洪资源利用经济价值评价研究[J].环境科学与技术，2009，07：190-194.
[2]孙德威.城市雨洪利用技术综述[J].中国防汛抗旱，2010，01：32-36.
[3]周铖.集对分析在城市雨洪利用中的应用研究[D].合肥工业大学，2010.