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[摘 要]滨州市属严重缺水城市，水资源的短缺严重制约了社会经济的快速发展，城区雨水利用将是解决沧州市缺水的重要途径之一。通过对国内外城市雨水资源利用现状的研究，滨州市雨水利用现状，可行性研究，提出了城区雨水资源拦蓄的新措施。
[关键词]滨州市；雨水利用；可行性；宏观建议
中图分类号：TD327.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）19-0109-01
前言
我国新时期水利工作的目标是实现两个转变：即“坚持防汛抗旱并举，实现由控制洪水向洪水管理转变，由单一抗旱向全面抗旱转变，为我国经济社会全面、协调、可持续发展提供保障”。雨水资源综合利用是洪水管理中的重要内容。重点是在北方地区尤其是水资源紧缺、开发利用程度高的流域。在流域内重点考虑上、中、下游洪水资源的合理配置，流域间考虑洪水资源的调配。其主要内容是通过现代化的水文气象预报、洪水传播、雨水调蓄和集雨设施建造等手段，利用现有水利工程和湖泊、洼淀、蓄滯洪区的科学管理和调度，增加区域水资源的储蓄量和可利用量，改善水环境。滨州市是山东省水资源最短缺的地区之一，地理位置处在海河流域南系诸河下游，素有九河下稍之称，山东北部地区的洪、沥水大多经沾化县入海。既有雨水资源利用的强烈要求，又有雨水资源潜力，和有利的地理环境，因此沧州是开展雨水资源综合利用的理想区域。
1、国内外城市雨水资源利用现状
城市雨水利用有以下几种方式，如屋面雨水集蓄，以屋顶做集雨面，收集后用于绿地浇灌、冲厕、洗衣、工业冷却循环用水等中水系统；屋顶绿化，可有效利用雨水削减屋顶径流量、减轻污染和城市热岛效应、调节建筑温度和美化城市；园区雨水集蓄，可通过绿地入渗，维护绿地面积，同时回补地下水；雨水回灌，在一些地质条件比较好、入渗快的地方，进行雨水回灌，人工补给地下水。
城市雨水利用有很多成熟的先例。英国2000年在伦敦修建了世纪圆顶示范工程，该工程面积10万m2，相当于12个足球场大小。设计者将从圆顶盖上收集的雨水在芦苇床中进行处理，处理过程包括两个芦苇床（每个的表面积为250m2）和一个坑塘（其容积为300m3），将雨水利用与生态有机地结合起来，体现了人与自然的和谐。德国利用公寓屋顶、周围街道、停车场和通道收集雨水，通过雨水管道输送到地下贮水池，经简单的处理后用于冲厕所和浇洒庭院。丹麦从屋顶收集的降水总量为2290万m3，相当于目前饮用水总量的24%。新加坡水资源短缺，人均水资源为211m3，占世界倒数第二位，该国40%的水主要通过集雨来解决，几乎每栋楼顶都有专门用于收集雨水的蓄水池，经过专门的管道输送到全国18个水库储存，供城市利用。城市雨水利用具有重要的积极作用，主要表现在以下几个方面，（1）雨水渗透能够补充地下水，适当提高地下水位，对于地下水超采城市来说具有更重要的意义。（2）雨水利用，减少了城市街道雨水径流量，减轻城市排水的压力，甚至一些区域不必铺设雨水管道，同时有效降低雨污合流，减轻污水处理的压力。（3）雨水利用用于工农业用水和生活用水，可能性为城市提供新的供给水源，缓节水资源供需矛盾。
2、滨州市雨水利用现状
通过对滨州市降雨资料分析：滨州市降水量具有年内分配集中，年际变化较大，地区分布不均等特点。全年降水量平均80.8%左右集中在6—9月的汛期，非汛期八个月的降水量仅占年降水量的20.0%左右。全市多年平均降水量573.5mm。当前对城市雨水利用几乎没有足够的重视。随着滨州市的建设迅速发展，道路，住宅建筑面积大量增加，不透水面积不断增加，不但减少了雨水地下渗透量，减少了地下水储备，破坏了自然界的水循环，还使地面径流量加大，径流洪峰值升高。目前地面径流只能通过城市排水系统排出，给排水管网造成巨大压力，在雨，污水混合溢流过程中还造成环境污染。以人们的旧观念，为避免造成内涝，只能增加市政排水设施，耗费大量建设资金，却从未想到可以将降雨水资源化为减少雨水灾害。雨水利用在城市建设还属于一个盲点。
3.滨州市雨水利用存在的问题
3.1 城区不透水面积加大
随着城市3年大变样步伐加快，在马路越修越多，主干道越建越宽，楼房越盖越多，市区硬化面积越来越大，雨水入渗越来越少的情况下，有关部门仍执着于排，泄，防的传统理念，忽视储存城市雨水资源，地表径流量也加大了排水管道的负担。
3.2 地下管网系统尚不完善
大部分雨水的设计体系仍是直接排放和疏导的模式，多数直接排入市政生活污水管网，雨水收集管道尚未建设。
3.3 雨水利用基本空白
雨水利用技术还比较落后，缺乏系统性，更缺少法律法规保障体系，尚处于初期发展阶段，还没有将雨水作为一种资源加以利用，也缺乏系统的雨水利用规划和雨水利用工程，雨水的利用率还特别低。
4、 雨水利用可行性研究及其必要性
4.1 雨水量的估算及经济效益
滨州市是一座典型的黄三洲新开发城市，主城区面积40km2，不透水面积比达到0.7—0.8，按多年平均575.2mm的降雨量计算，可产水量为：
式中：A——主城区面积，m2
——多年平均降雨量，mm
——不透水面积比；
——为径流系数，混凝土和沥青路面等不透水面积的径流系数一般取0.9.
如果按50%的收集利用率，则每年可收集雨水810.86万m3。同时，雨水利用运行费用低廉，比较效益十分突出，据资料显示，投入1m3收集雨水的年运行费用不足0.10元。如果用这些雨水置换用于园林浇灌，居民保洁的自来水，经济效益将非常可观，滨州市使用1m3的自来水费用为2.80元，假设雨水的市场价格是0.3元/m3则每年可为市政绿化和居民消费节省资金2027.15万元。 除直接经济效益可观外，间接经济效益也非常可观。雨水资源就地吸纳利用，可减轻城市排水管网负荷，减少需由政府投入的用于大型污水处理厂，收集污水管线和扩建排洪设施的资金。
4.2 雨水水质分析
经研究发现，雨水初期径流污染较为严重，这是因为未下雨前路面沉积的重金属物质较多。但初期径流过后，水中污染物大为下降，有机污染物较少，溶解氧接近饱和，细菌和病毒的污染率低。通过对滨州市城市道路雨水水质与农田灌溉水质标准对比分析的结果看，PH值，氯，锌，COD，BOD，NH3-N，挥发酚等均符合灌溉水质要求，只有悬浮物超标，所以采用相应的措施，控制超标项目的浓度，路面径流完全適合于绿地灌溉，生活杂用水和工业用水。
4.3 雨水利用的必要性
（1）水资源匮乏。据统计，滨州市人均占有量为180m3，不足全国平均水平的8%。（2）源时空分布极不均匀。首先，枯水年和丰水年相差很大，降雨极值比相差达4.64倍；其次，年内分配不平衡，超过3/4的降水量集中在汛期。（3）水资源呈逐年减少趋势。近20年来，由于滨州城区人口激增，城市化与工业化迅速发展，水资源短缺和水质恶化已成为限制滨州市发展的重要因素。为了解决缺水问题，滨州市黄河南大量超采地下水，造成了严重的地下水枯竭，地面沉降，地面裂缝等地下水环境问题。由于超采而形成的地下水漏斗，改变了原有的地下水流向，导致地表污水渗入地下含水层，污染了地下水。同时，由于城市化高速发展，不透水面积大幅增加，造成降雨对地下水入渗补给大量减少，加剧了地下水枯竭的速度和范围，还造成城市洪水增大，洪涝灾害加剧。21世纪沧州市将进入城市化高速发展的时期，城市人口迅速增长，将使城市人均占有水量不断下降，缺水形势更加严重，因此发展雨水利用具有重要的意义。
5、城区雨水资源拦蓄措施
5.1 利用透水性材料铺设道路，增加雨水资源入渗量
根据北京市的城区雨水利用经验，透水砖的透水系数可大于1.0mm/s，遇20年一次暴雨时，铺装透水砖的地面内将不会产生径流。如果按硬化面积的10%可进行改装计算，故约2.0km2硬化面积实现透水。
5.2 建设下凹式绿地，承接硬化地面的径流
如果将绿地高度低于周围硬化地面5-10cm，绿地可承接相应面积的硬化地面所产生的径流，同时径流系数可比高出地面的绿地径流系数减少30%。就沧州城区绿化硬化现状而言，即使不铺设透水砖，所有硬化面积的的降水也可以被绿地接收。
5.3 利用储蓄措施拦蓄雨水
根据雨水利用的目的，可有计划地修建雨水拦蓄设施。拦蓄的雨水可以用于回灌地下水，也可以用于灌溉绿地或做为城市杂用用水。考虑拦蓄5年一遇的最大暴雨，按每公顷占地修建100-150m3蓄水池一座，就可满足本区域面积的灌溉绿地和城市杂用用水的需求。
5.4 改建雨污排水系统
沧州市的排水系统现为雨污同一排放系统，极大的浪费了城市宝贵的雨水资源。为改善这一状况，应将排水系统进行改建，把雨水排放和污水排放分开，两条管道一套排水设备，兼顾备使用。污水排入污水处理厂，雨水排入市内湖泊、洼淀，稍加处理便可使用。
6、利用城区内封停的自备井进行雨水回灌
为了缓解滨州市地面沉降和地裂缝的进一步恶化，可以采取雨水回灌地下水的措施。据滨州水文局资料统计，滨州市城市规划区内有很多工业和生活自备井，近年来滨州水网工程正在建设，建成后，大部分的自备井已被封停，考虑到资源的充分利用，自备井可用作雨水的回灌井来使用。修建蓄水池集蓄屋顶及绿地过滤后的水质较好的雨水径流，采取集中调蓄的方式回灌地下水。与此相关的回灌水量，回灌周期，回灌设备规模以及回灌雨水的预处理等问题有待研究。此外还要对作为雨水收集的集流面成立专门机构依法管理，维持环境卫生，提高收集到的雨水的水质。
[关键词]滨州市；雨水利用；可行性；宏观建议
中图分类号：TD327.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）19-0109-01
前言
我国新时期水利工作的目标是实现两个转变：即“坚持防汛抗旱并举，实现由控制洪水向洪水管理转变，由单一抗旱向全面抗旱转变，为我国经济社会全面、协调、可持续发展提供保障”。雨水资源综合利用是洪水管理中的重要内容。重点是在北方地区尤其是水资源紧缺、开发利用程度高的流域。在流域内重点考虑上、中、下游洪水资源的合理配置，流域间考虑洪水资源的调配。其主要内容是通过现代化的水文气象预报、洪水传播、雨水调蓄和集雨设施建造等手段，利用现有水利工程和湖泊、洼淀、蓄滯洪区的科学管理和调度，增加区域水资源的储蓄量和可利用量，改善水环境。滨州市是山东省水资源最短缺的地区之一，地理位置处在海河流域南系诸河下游，素有九河下稍之称，山东北部地区的洪、沥水大多经沾化县入海。既有雨水资源利用的强烈要求，又有雨水资源潜力，和有利的地理环境，因此沧州是开展雨水资源综合利用的理想区域。
1、国内外城市雨水资源利用现状
城市雨水利用有以下几种方式，如屋面雨水集蓄，以屋顶做集雨面，收集后用于绿地浇灌、冲厕、洗衣、工业冷却循环用水等中水系统；屋顶绿化，可有效利用雨水削减屋顶径流量、减轻污染和城市热岛效应、调节建筑温度和美化城市；园区雨水集蓄，可通过绿地入渗，维护绿地面积，同时回补地下水；雨水回灌，在一些地质条件比较好、入渗快的地方，进行雨水回灌，人工补给地下水。
城市雨水利用有很多成熟的先例。英国2000年在伦敦修建了世纪圆顶示范工程，该工程面积10万m2，相当于12个足球场大小。设计者将从圆顶盖上收集的雨水在芦苇床中进行处理，处理过程包括两个芦苇床（每个的表面积为250m2）和一个坑塘（其容积为300m3），将雨水利用与生态有机地结合起来，体现了人与自然的和谐。德国利用公寓屋顶、周围街道、停车场和通道收集雨水，通过雨水管道输送到地下贮水池，经简单的处理后用于冲厕所和浇洒庭院。丹麦从屋顶收集的降水总量为2290万m3，相当于目前饮用水总量的24%。新加坡水资源短缺，人均水资源为211m3，占世界倒数第二位，该国40%的水主要通过集雨来解决，几乎每栋楼顶都有专门用于收集雨水的蓄水池，经过专门的管道输送到全国18个水库储存，供城市利用。城市雨水利用具有重要的积极作用，主要表现在以下几个方面，（1）雨水渗透能够补充地下水，适当提高地下水位，对于地下水超采城市来说具有更重要的意义。（2）雨水利用，减少了城市街道雨水径流量，减轻城市排水的压力，甚至一些区域不必铺设雨水管道，同时有效降低雨污合流，减轻污水处理的压力。（3）雨水利用用于工农业用水和生活用水，可能性为城市提供新的供给水源，缓节水资源供需矛盾。
2、滨州市雨水利用现状
通过对滨州市降雨资料分析：滨州市降水量具有年内分配集中，年际变化较大，地区分布不均等特点。全年降水量平均80.8%左右集中在6—9月的汛期，非汛期八个月的降水量仅占年降水量的20.0%左右。全市多年平均降水量573.5mm。当前对城市雨水利用几乎没有足够的重视。随着滨州市的建设迅速发展，道路，住宅建筑面积大量增加，不透水面积不断增加，不但减少了雨水地下渗透量，减少了地下水储备，破坏了自然界的水循环，还使地面径流量加大，径流洪峰值升高。目前地面径流只能通过城市排水系统排出，给排水管网造成巨大压力，在雨，污水混合溢流过程中还造成环境污染。以人们的旧观念，为避免造成内涝，只能增加市政排水设施，耗费大量建设资金，却从未想到可以将降雨水资源化为减少雨水灾害。雨水利用在城市建设还属于一个盲点。
3.滨州市雨水利用存在的问题
3.1 城区不透水面积加大
随着城市3年大变样步伐加快，在马路越修越多，主干道越建越宽，楼房越盖越多，市区硬化面积越来越大，雨水入渗越来越少的情况下，有关部门仍执着于排，泄，防的传统理念，忽视储存城市雨水资源，地表径流量也加大了排水管道的负担。
3.2 地下管网系统尚不完善
大部分雨水的设计体系仍是直接排放和疏导的模式，多数直接排入市政生活污水管网，雨水收集管道尚未建设。
3.3 雨水利用基本空白
雨水利用技术还比较落后，缺乏系统性，更缺少法律法规保障体系，尚处于初期发展阶段，还没有将雨水作为一种资源加以利用，也缺乏系统的雨水利用规划和雨水利用工程，雨水的利用率还特别低。
4、 雨水利用可行性研究及其必要性
4.1 雨水量的估算及经济效益
滨州市是一座典型的黄三洲新开发城市，主城区面积40km2，不透水面积比达到0.7—0.8，按多年平均575.2mm的降雨量计算，可产水量为：
式中：A——主城区面积，m2
——多年平均降雨量，mm
——不透水面积比；
——为径流系数，混凝土和沥青路面等不透水面积的径流系数一般取0.9.
如果按50%的收集利用率，则每年可收集雨水810.86万m3。同时，雨水利用运行费用低廉，比较效益十分突出，据资料显示，投入1m3收集雨水的年运行费用不足0.10元。如果用这些雨水置换用于园林浇灌，居民保洁的自来水，经济效益将非常可观，滨州市使用1m3的自来水费用为2.80元，假设雨水的市场价格是0.3元/m3则每年可为市政绿化和居民消费节省资金2027.15万元。 除直接经济效益可观外，间接经济效益也非常可观。雨水资源就地吸纳利用，可减轻城市排水管网负荷，减少需由政府投入的用于大型污水处理厂，收集污水管线和扩建排洪设施的资金。
4.2 雨水水质分析
经研究发现，雨水初期径流污染较为严重，这是因为未下雨前路面沉积的重金属物质较多。但初期径流过后，水中污染物大为下降，有机污染物较少，溶解氧接近饱和，细菌和病毒的污染率低。通过对滨州市城市道路雨水水质与农田灌溉水质标准对比分析的结果看，PH值，氯，锌，COD，BOD，NH3-N，挥发酚等均符合灌溉水质要求，只有悬浮物超标，所以采用相应的措施，控制超标项目的浓度，路面径流完全適合于绿地灌溉，生活杂用水和工业用水。
4.3 雨水利用的必要性
（1）水资源匮乏。据统计，滨州市人均占有量为180m3，不足全国平均水平的8%。（2）源时空分布极不均匀。首先，枯水年和丰水年相差很大，降雨极值比相差达4.64倍；其次，年内分配不平衡，超过3/4的降水量集中在汛期。（3）水资源呈逐年减少趋势。近20年来，由于滨州城区人口激增，城市化与工业化迅速发展，水资源短缺和水质恶化已成为限制滨州市发展的重要因素。为了解决缺水问题，滨州市黄河南大量超采地下水，造成了严重的地下水枯竭，地面沉降，地面裂缝等地下水环境问题。由于超采而形成的地下水漏斗，改变了原有的地下水流向，导致地表污水渗入地下含水层，污染了地下水。同时，由于城市化高速发展，不透水面积大幅增加，造成降雨对地下水入渗补给大量减少，加剧了地下水枯竭的速度和范围，还造成城市洪水增大，洪涝灾害加剧。21世纪沧州市将进入城市化高速发展的时期，城市人口迅速增长，将使城市人均占有水量不断下降，缺水形势更加严重，因此发展雨水利用具有重要的意义。
5、城区雨水资源拦蓄措施
5.1 利用透水性材料铺设道路，增加雨水资源入渗量
根据北京市的城区雨水利用经验，透水砖的透水系数可大于1.0mm/s，遇20年一次暴雨时，铺装透水砖的地面内将不会产生径流。如果按硬化面积的10%可进行改装计算，故约2.0km2硬化面积实现透水。
5.2 建设下凹式绿地，承接硬化地面的径流
如果将绿地高度低于周围硬化地面5-10cm，绿地可承接相应面积的硬化地面所产生的径流，同时径流系数可比高出地面的绿地径流系数减少30%。就沧州城区绿化硬化现状而言，即使不铺设透水砖，所有硬化面积的的降水也可以被绿地接收。
5.3 利用储蓄措施拦蓄雨水
根据雨水利用的目的，可有计划地修建雨水拦蓄设施。拦蓄的雨水可以用于回灌地下水，也可以用于灌溉绿地或做为城市杂用用水。考虑拦蓄5年一遇的最大暴雨，按每公顷占地修建100-150m3蓄水池一座，就可满足本区域面积的灌溉绿地和城市杂用用水的需求。
5.4 改建雨污排水系统
沧州市的排水系统现为雨污同一排放系统，极大的浪费了城市宝贵的雨水资源。为改善这一状况，应将排水系统进行改建，把雨水排放和污水排放分开，两条管道一套排水设备，兼顾备使用。污水排入污水处理厂，雨水排入市内湖泊、洼淀，稍加处理便可使用。
6、利用城区内封停的自备井进行雨水回灌
为了缓解滨州市地面沉降和地裂缝的进一步恶化，可以采取雨水回灌地下水的措施。据滨州水文局资料统计，滨州市城市规划区内有很多工业和生活自备井，近年来滨州水网工程正在建设，建成后，大部分的自备井已被封停，考虑到资源的充分利用，自备井可用作雨水的回灌井来使用。修建蓄水池集蓄屋顶及绿地过滤后的水质较好的雨水径流，采取集中调蓄的方式回灌地下水。与此相关的回灌水量，回灌周期，回灌设备规模以及回灌雨水的预处理等问题有待研究。此外还要对作为雨水收集的集流面成立专门机构依法管理，维持环境卫生，提高收集到的雨水的水质。