魏 颯，郭永晨，王育新

(1.河北省水利科學(xué)研究院，石家莊 050057；2.河北省水土保持工作總站，石家莊 050051)

河北省受季風(fēng)氣候影響，降水時空分布嚴(yán)重不均，雨季往往水土流失嚴(yán)重。近年來隨著生產(chǎn)建設(shè)項目的擴(kuò)張，地面硬化面積增加，滲水面減少，同樣強(qiáng)度的降雨，現(xiàn)在形成的地面徑流比原來增加了40%至60%[1]，50%左右的雨水資源形成地表徑流而白白流失。同時若排水措施跟不上，易造成水蝕、沖蝕，水土流失加劇，對項目區(qū)或工程建設(shè)區(qū)域防洪易形成壓力。為全面落實科學(xué)發(fā)展觀，實現(xiàn)雨水資源的綜合利用，兼以改善生態(tài)環(huán)境，圍繞河北省政府倡導(dǎo)的“海綿城市”建設(shè)，開展雨水資源利用具有十分重要的意義[2]。

合理利用雨水資源作為緩解干旱和水資源短缺等問題的一項重要措施正日益受到重視。目前圍繞山區(qū)、城市雨水資源化河北省已經(jīng)展開了許多相關(guān)研究，石家莊、邯鄲、滄州、秦皇島等相繼出現(xiàn)了許多雨水綜合利用的精品工程，為總結(jié)生產(chǎn)建設(shè)項目雨水蓄滲工程建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供了很好的樣板[3-5]。鑒于此，本研究在總結(jié)、提煉雨水利用工程建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，分析了不同類型區(qū)雨水利用措施在空間配置上的結(jié)構(gòu)、功能和效益。

1 雨水蓄滲工程建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

適合于雨水集蓄利用的生產(chǎn)建設(shè)項目類型和區(qū)域包括：①城鎮(zhèn)居民小區(qū)、機(jī)關(guān)、部隊營區(qū)、學(xué)校、廠礦等點型工程建設(shè)項目；②線型工程地表硬化面積比較集中，且成井困難的區(qū)域；③高等級公路收費站區(qū)及其沿線有灌溉用水需求的區(qū)域；④風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電建設(shè)項目的變電站及生活區(qū)；⑤海港區(qū)開發(fā)建設(shè)項目有淡水需求的區(qū)域。

1.1 工程規(guī)劃

根據(jù)生產(chǎn)建設(shè)項目占地類型以及項目所在地的氣象、水文地質(zhì)和下墊面條件可選擇以下雨水集蓄利用或雨水入滲模式：①雨水集蓄利用模式主要有：屋面雨水集蓄利用模式和道路、小區(qū)、廣場雨水集蓄利用模式；②雨水入滲模式主要有：土壤入滲模式、工程設(shè)施入滲模式和下凹式綠地雨水利用模式。

雨水集蓄利用工程主要包括集流工程、輸水管渠、雨水池、水質(zhì)處理、雨水回用等設(shè)施。

雨水入滲工程主要包括透水性鋪裝地面、下凹式綠地、滲溝、滲井、地下滲透管溝等設(shè)施。

1.2 工程設(shè)計

生產(chǎn)建設(shè)項目工程竣工后，建設(shè)區(qū)域內(nèi)的雨水徑流量和外排水總量不應(yīng)大于項目建設(shè)前徑流量和外排水總量的25%。

(1)雨水收集工程。城鎮(zhèn)居民小區(qū)、機(jī)關(guān)、部隊、學(xué)校等建設(shè)用地內(nèi)地面雨水收集時，集雨面應(yīng)有一定的縱向坡度；雨水口宜設(shè)在匯水面的低洼處，頂面標(biāo)高宜低于地面1～2 cm；雨水口所擔(dān)負(fù)的匯水面積不應(yīng)超過其收水能力，一般最大間距不超過40 m；雨水收集宜采用具有攔污截污功能的商品雨水口。

城鎮(zhèn)道路雨水收集可設(shè)計為以下3種模式：“透水人行道+下凹式綠地+環(huán)保型道路雨水口”模式；“透水人行道+下凹式綠地+綠地雨水口”模式；“道路雨水調(diào)控排放”模式。

(2)雨水池工程。雨水收集回用宜設(shè)置雨水池，雨水池規(guī)模不應(yīng)小于重現(xiàn)期1a的日最大降雨產(chǎn)流量；雨水可回用水量宜按雨水收集水量的90%計算。雨水池的有效蓄水容積可根據(jù)逐日降雨量和逐日用水量經(jīng)模擬計算確定。

道路雨水集流一般可選擇5年一遇或2年一遇設(shè)計暴雨作為雨水池容積確定的依據(jù)；公路雨水蓄存設(shè)施主要有水窖和蓄水池等。

(3)雨水水質(zhì)處理?；赜糜晁畬Τ跗趶搅鲬?yīng)采取棄除、沉淀、過濾、消毒等處理措施達(dá)到回用對象所要求的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。雨水處理工藝應(yīng)依據(jù)原水水質(zhì)狀況和回用目標(biāo)水質(zhì)要求確定，可參照下列流程選擇：①雨水收集→棄除初期徑流→滯蓄→入滲地下；②雨水收集→棄除初期徑流→滯蓄→過濾→清水蓄存→回用；③雨水收集→棄除初期徑流→滯蓄→過濾→清水蓄存→消毒→回用。

(4)雨水入滲工程。雨水入滲可采用人工透水地面、滲透管溝、滲透井(池)、洼地入滲及下凹式綠地等工程形式，雨水入滲設(shè)施應(yīng)優(yōu)先采用綠地、透水地面等地面入滲方式，當(dāng)?shù)孛嫒霛B方式不能滿足要求時，可采用其他入滲方式或組合入滲方式。

透水鋪裝地面應(yīng)設(shè)透水面層、找平層和透水墊層。透水面層可采用透水混凝土、透水面磚、草坪磚等；透水墊層可采用無砂混凝土、礫石、砂、沙礫料或其組合；面層厚度不少于6 cm，孔隙率不小于20%；找平層厚度宜為3 cm；透水墊層厚度不小于15 cm，孔隙率不小于30%；透水地面面層的滲透系數(shù)均應(yīng)大于1×10-4m/s，找平層和墊層的滲透系數(shù)必須大于面層的滲透系數(shù)。透水地面的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不宜低于重現(xiàn)期為2 a的60 min降雨量。

滲透管宜采用穿孔塑料管、無砂混凝土管等透水材料。滲透層宜采用砂礫石，外層應(yīng)采用土工布包覆。

入滲洼地或池塘應(yīng)種植抗旱耐澇植物，且適應(yīng)洼地內(nèi)水位的變化。

入滲池可采用鋼筋混凝土、塑料等材質(zhì)。塑料入滲池強(qiáng)度應(yīng)滿足相應(yīng)地面承載力的要求，并設(shè)沉砂設(shè)施，方便清洗和維護(hù)管理。

公共綠地應(yīng)因地制宜采取雨水利用措施，使2 a一遇24 h降雨的自產(chǎn)雨水不外排，同時宜設(shè)置下凹區(qū)域，消納外來雨水；小區(qū)綠地宜布置在建筑物周圍，并低于散水和周圍地面5～10 cm；綠地低洼處的植物宜選擇耐淹品種，并設(shè)置雨水口，其頂面標(biāo)高應(yīng)高于綠地2～5 cm；宜將入河雨水管內(nèi)雨水或河道雨水引入相鄰較大面積公共綠地進(jìn)行滯蓄下滲；地下水埋深小于3 m的綠地區(qū)域不宜設(shè)置雨水入滲設(shè)施。地下水源保護(hù)區(qū)不宜直接將雨水引入透水層下滲。

2 不同類型區(qū)的雨水利用措施配置結(jié)構(gòu)及效果分析

雨水利用工程開展實施多年來，河北省不同類型區(qū)雨水利用措施配置結(jié)構(gòu)略有差異(表1)。應(yīng)結(jié)合各典型區(qū)自然環(huán)境的特點，選取適宜的雨水利用措施，在保證安全的前提下，重點加強(qiáng)雨水資源的收集，兼以改善生態(tài)環(huán)境。通過研究[6]可知，山區(qū)雨水利用應(yīng)掌握以入滲為主的原則，在干旱缺水的太行山區(qū)應(yīng)采取蓄滲并重的雨水利用措施，特別是綠地灌溉應(yīng)以蓄集雨水利用為主；平原區(qū)(包括山前平原)雨水利用應(yīng)體現(xiàn)蓄滲結(jié)合的理念，在現(xiàn)狀水資源供需矛盾突出的背景下，集蓄雨水利用是緩解區(qū)域水資源短缺的主要措施。有水系工程條件的城區(qū)，應(yīng)在確保雨水水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放的前提下，考慮與城區(qū)水系聯(lián)合調(diào)控的雨水管理措施；濱海平原區(qū)一般淡水資源嚴(yán)重短缺，地下水一般為含鹽量較高的礦化水。本區(qū)城市雨水利用應(yīng)體現(xiàn)蓄滲結(jié)合，以蓄用為主的雨水資源化利用思路?？傊?，需結(jié)合不同地區(qū)的自然特點，在不同位置合理配置雨水利用措施。

鹿泉城區(qū)位于河北省西部太行山東麓，地形特點為西高東低。水務(wù)局為典型機(jī)關(guān)事業(yè)單位，雨水利用工程建設(shè)前存在的主要問題是，一方面綠地旱季灌溉需依靠自來水；另一方面雨季地面積水，環(huán)境問題突出。結(jié)合河北省水土保持生態(tài)建設(shè)工作，雨水利用方式為：蓄滲結(jié)合，以滲透間接利用為主。2009年降雨量698.9 mm，年累計利用雨水量308 m3，最終實現(xiàn)了小雨不產(chǎn)流，中雨不出院，大雨無澇災(zāi)的目標(biāo)，有效地減輕了城市防洪壓力，改善了小區(qū)生態(tài)環(huán)境，提高居民生活質(zhì)量，社會生態(tài)效益十分顯著。

河北省水科院位于河北省石家莊市新華區(qū)西北部，屬于機(jī)關(guān)事業(yè)單位。雨水利用方式為蓄滲結(jié)合，以利用為主，利用模式為：院區(qū)雨水-簡單水質(zhì)處理-蓄水池-雨水利用(沖洗車輛、綠地灌溉和地面噴灑等)。2007-2009年累計年降水量分別為430.4、707.7和698.9 mm，三年累計集雨利用量分別為612、884和796 m3，累計入滲蒸發(fā)量分別為192.0、421.7和407.7 m3，三年平均雨水蓄存利用率為64.5%，雨水排出率僅為7.1%。透水磚地面鋪裝降雨入滲系數(shù)達(dá)到0.29～0.30，既減少了降雨徑流量，又補(bǔ)充涵養(yǎng)了地下水資源，促進(jìn)了雨水、地表水、土壤水及地下水之間的“四水”轉(zhuǎn)化，對維持城市水循環(huán)系統(tǒng)平衡，減輕城區(qū)水澇危害和水體污染等發(fā)揮了重要作用。

表1 河北省不同類型區(qū)雨水利用工程技術(shù)配置結(jié)構(gòu)

秦皇島市“在水一方”舊城改造項目位于秦皇島市海港區(qū)西部，屬于典型城市居民小區(qū)。雨水利用方式為蓄滲結(jié)合，以集蓄利用為主。通過修建屋頂雨水收集系統(tǒng)、地下雨水收集池、滲透式(非滲透式)下凹綠地和人工湖雨水收集系統(tǒng)，實現(xiàn)2008年總降雨量532.7 mm情景下小區(qū)集雨利用量5 750 m3，其中生活雜用450 m3，綠地澆灌1 300 m3，補(bǔ)充水系4 000 m3；2009年總降雨量562.7 mm情景下，小區(qū)集雨利用量6 014 m3，其中生活雜用480 m3，綠地澆灌1 334 m3，補(bǔ)充水系4 200 m3。2008年和2009年利用透水性地面鋪裝和綠地增滲系統(tǒng)，增加雨水入滲量分別為7 920和26 117 m3。大大改善了居住環(huán)境，減少雨水徑流，緩解了雨季城市管網(wǎng)壓力。

3 結(jié) 語

通過近幾年實施雨水利用工程，河北省科學(xué)總結(jié)了雨水利用的成功經(jīng)驗，形成了河北省地方標(biāo)準(zhǔn)----《生產(chǎn)建設(shè)項目雨水蓄滲工程技術(shù)規(guī)范》。實踐證明雨水利用工程建設(shè)模式在河北省是合理可行的，生態(tài)效益明顯，具有很好的推廣價值。

典型雨水利用工程在實施后生態(tài)效益明顯，有效改善了區(qū)域生態(tài)環(huán)境。將雨水就地收集、就地利用或回補(bǔ)地下水，既可減輕防洪壓力，又可防止排澇設(shè)施不足導(dǎo)致的雨水排泄不暢和洪澇災(zāi)害的發(fā)生；削減雨季峰流量，增加水分蒸發(fā)，改善生態(tài)環(huán)境；減少或避免馬路及庭院積水，改善小區(qū)水環(huán)境，提高居民生活質(zhì)量。

[1] 姜德文.城市化進(jìn)程中的水土保持生態(tài)保護(hù)戰(zhàn)略對策[M]. 北京:中國水利水電出版社,2013:17-21.

[2] 董淑秋,韓志剛.基于“生態(tài)海綿城市”構(gòu)建的雨水利用規(guī)劃研究[J].城市發(fā)展研究,2011,18(12):37-41.

[3] 黃群賢,劉紅梅,李海燕,等.石家莊市多年降水分析及雨水利用研究[J].河北科技大學(xué)學(xué)報,2006,27(4):332-336.

[4] 孫建偉.邯鄲市雨水利用及入滲補(bǔ)給地下水的研究[D].河北邯鄲:河北工程大學(xué)，2007:47-66.

[5] 哈建強(qiáng),付學(xué)功.滄州城市雨水利用潛力分析及應(yīng)用發(fā)展對策研究[J].水科學(xué)與工程技術(shù),2010,(S1):16-18.

[6] 郭永晨.城市雨水資源化利用技術(shù)研究與示范[R].石家莊:河北省水利科學(xué)研究院,2010.