吳洪偉

(泛華建設(shè)集團(tuán)有限公司，四川成都 610021)

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缺水城市建設(shè)海綿城市的思路
——以西充縣為例

吳洪偉

(泛華建設(shè)集團(tuán)有限公司，四川成都 610021)

針對我國城市普遍存在的城市水問題,國家大力倡導(dǎo)建設(shè)海綿城市，海綿城市建設(shè)以解決城市內(nèi)澇、水體黑臭等問題為導(dǎo)向，以雨水綜合管理為核心，涉及到城市水生態(tài)、水環(huán)境、水安全、水資源等多方面的內(nèi)容[1]。文章以西充縣為例,簡要探討海綿城市理念在解決城市水資源短缺中的應(yīng)用,旨在為川東北缺水地區(qū)海綿城市建設(shè)提供參考。

海綿城市； 水資源； 規(guī)劃； 思路； 建設(shè)策略

近些年來，由于氣候變化及環(huán)境承載能力的原因，使得我國城市水問題面臨著兩個極端，一方面是城市內(nèi)澇嚴(yán)重，雨洪管理成為影響城市發(fā)展的安全隱患；另一方面則是大部分城市缺水嚴(yán)重，水資源供應(yīng)嚴(yán)重不足。因此，要保持城市健康持續(xù)發(fā)展，必須解決目前城市存在的水安全以及水資源短缺兩極問題。無疑，“海綿城市”建設(shè)能夠解決我國城市面臨的上述兩極。海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用[2]。本文通過四川省西充縣一個川東北典型缺水城市的海綿城市規(guī)劃建設(shè)來探討海綿城市在解決城市水資源短缺方面的規(guī)劃設(shè)計思路。

1 規(guī)劃背景

西充縣位于四川盆地中偏北部、嘉陵江與涪江的分水嶺地帶。 海綿城市專項規(guī)劃的規(guī)劃范圍包含規(guī)劃區(qū)范圍和中心城區(qū)范圍。規(guī)劃區(qū)范圍主要為西充縣城(包括常林鄉(xiāng)、永清鎮(zhèn)、蓮池鄉(xiāng)和多扶鎮(zhèn))的全部行政區(qū)劃范圍，總面積為96.8 km2。中心城區(qū)范圍主要為縣城建設(shè)用地范圍，面積為26 km2(圖1)。

圖1 西充縣規(guī)劃范圍

2 現(xiàn)狀概況及存在的問題

2.1 水資源狀況

西充縣地勢略呈斗笠形，西北高、東南低，由西北向東南緩傾，山脈呈南北走向，地形為丘陵地狀、屬溝谷縱橫的淺丘地貌。西充地處嘉陵江和涪江的分水嶺上，境內(nèi)無大江大河，無外來水源，區(qū)域水資源貧乏。全縣長度在10 km 以上的河溪共14 條，總長312 km，分屬兩大水系，流域面積大于100 km2的河流4 條，全屬嘉陵江水系。所有這些河流都是源短水缺，河流平緩，縣內(nèi)水資源總量9.04×108m3，徑流量2.86×108m3/a，河流徑流量小，水資源匱乏，城區(qū)及附近鄉(xiāng)鎮(zhèn)無大的河流經(jīng)過，人均徑流量為444.2 m3，僅為全省平均水平的15.3 %，全國平均水平的18.5 %。

2.2 水源狀況

(1)南(充)—西(充)輸水管。這項工程由南充市水廠輸水，經(jīng)過瀠溪、多扶兩級泵站加壓才能輸水到西充縣城，輸水距離19.7 km，年最大供水量912 ×104m3(2.5×104m3/d)。但由于提水高程102.3 m，運行成本高，每1 m3約8.8 元。

(2)九龍?zhí)端畮焖?。該水庫為升鐘水庫灌區(qū)的囤積水庫，水庫樞紐位于西充縣晉城區(qū)境內(nèi)，大壩在西充縣城至方向2.5 km處晉城鎮(zhèn)龍門橋村，離國道212線約150 m，壩址位于多扶河上游右岸支流。九龍?zhí)端畮烀磕昕上虺擎?zhèn)生活工業(yè)供水(供水保證率達(dá)到95 %)1 633×104m3。

2.3 存在的問題

(1)本地水資源短缺。西充縣2020年預(yù)計總需水總量為2.5×108m3，總供水量2.23×108m3，缺水0.27×108m3，缺水率為11 %。西充縣2030年預(yù)計總需水總量為2.836×108m3，總供水量2.51×108m3，缺水0.326×108m3，缺水率為12 %。

(2)水資源供需矛盾突出。一方面需水量大，另一方面供水不足。表現(xiàn)在現(xiàn)狀蓄水能力差，境內(nèi)降雨徑流低；主要河流等水源在水量上可用但不可靠，水位無保證,不但農(nóng)田灌溉用水緊張，而且局部地區(qū)人畜飲水都相當(dāng)困難。

(3)城市水體污染。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長，城鎮(zhèn)工業(yè)廢水和生活污水排放量增長迅猛，多數(shù)河流湖泊遭受污染，多數(shù)為Ⅳ、Ⅴ類水質(zhì)，水的生態(tài)環(huán)境總體狀況沒有根本好轉(zhuǎn)。

3 規(guī)劃思路和策略

從海綿城市建設(shè)四大關(guān)鍵目標(biāo)(水安全、水資源、水環(huán)境、水生態(tài))著手，分析西充縣的特點，水資源、水生態(tài)和水環(huán)境是西充縣的重點建設(shè)目標(biāo)。

對西充縣海綿城市建設(shè)提出以下策略。

(1)重點對城市水資源利用設(shè)施進(jìn)行建設(shè)，解決城市水資源短缺問題。西充縣地處四川盆地中偏北部,位于嘉陵江與涪江交界的脊骨地帶,地貌呈“斗笠”型。由于地形的獨特性，境內(nèi)大多數(shù)季節(jié)性河流在境內(nèi)發(fā)源，然后向四周流出縣境。西充縣獨有的“斗笠”型地貌特點導(dǎo)致了城市對地表水的收集和利用變得極其困難，目前城市居民用水主要來源為從南充嘉陵江通過3級取水和南部縣升鐘水庫定期放水來保障生產(chǎn)和生活，縣城用水成本高達(dá)8.8元/m3，水資源的短缺嚴(yán)重制約西充縣經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，本次西充縣海綿城市建設(shè)應(yīng)著重對城市水源保護(hù)、雨水資源化利用、污水再生水利用方面進(jìn)行建設(shè)來緩解城市水資源短缺問題。

(2)加強(qiáng)對城區(qū)黑臭水體的治理，改善城區(qū)水環(huán)境質(zhì)量。 西充縣位于南充市上游，縣城距離南充市區(qū)僅20 km，因此西充縣水環(huán)境的污染不僅危害自身，更加危害到整個南充市用水的安全。目前西充縣城區(qū)面臨較為嚴(yán)重的內(nèi)河污染問題，試點區(qū)域主要內(nèi)河——虹溪河、象溪河，內(nèi)湖——蓮花湖等河流水質(zhì)為劣V類，未經(jīng)凈化處理的初期雨水更加加劇了水環(huán)境的惡化。因此，本次西充縣海綿城市應(yīng)加大對城區(qū)黑臭水體的治理，采用雨污分流、污水截流、污水廠建設(shè)等點源污染控制措施，并采用下凹綠地、透水鋪裝、植草溝、雨水凈化濕地等海綿措施來控制面源污染，全面提升規(guī)劃區(qū)內(nèi)的水環(huán)境質(zhì)量。

(3)采用內(nèi)澇防治與低影響開發(fā)設(shè)施相結(jié)合的方式來解決舊城區(qū)的內(nèi)澇問題。舊城區(qū)由于建筑密度大，雨水管網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、地下管網(wǎng)錯綜復(fù)雜，再加上歷史原因形成的洼地，造成內(nèi)澇問題特別突出，針對西充縣內(nèi)澇的具體成因，可考慮采用傳統(tǒng)的雨水管網(wǎng)建設(shè)和低影響開發(fā)設(shè)施建設(shè)(滲透鋪裝、綠色屋頂和調(diào)蓄設(shè)施建設(shè)等)相結(jié)合的方式來解決內(nèi)澇。

4 海綿城市建設(shè)任務(wù)

海綿城市建設(shè)是通過城市規(guī)劃建設(shè)管控系統(tǒng)解決城市水問題，主要通過水生態(tài)、水安全、水環(huán)境、水資源四個方面進(jìn)行管控建設(shè)(圖2)。各城市基礎(chǔ)條件不同，建設(shè)側(cè)重也有所不同，本次針對西充縣城市水問題特點著重介紹西充縣在水資源方面建設(shè)的思路和內(nèi)容。

圖2 海綿城市建設(shè)任務(wù)架構(gòu)

4.1 水資源供需分析

4.1.1 用水量預(yù)測

(1)綜合生活用水量。西充縣2020年規(guī)劃人口20萬人，2030年規(guī)劃人口26萬人，綜合生活用水指標(biāo)取200 L/(人·d)，則近期用水量為4×104m3/d,遠(yuǎn)期生活用水量為5.2×104m3/d。

(2)工業(yè)用水量。西充縣近期工業(yè)用地規(guī)劃面積2.5 km2，遠(yuǎn)期規(guī)劃面積2.7 km2，工業(yè)用水指標(biāo)取1×104m3/km2，則工業(yè)近期用水量為2.5×104m3/d,遠(yuǎn)期用水量為2.7×104m3/d。

(3)澆灑道路和綠化用水。西充縣近期道路用地規(guī)劃面積2.87 km2，遠(yuǎn)期規(guī)劃面積為4 km2，澆灑道路用水指標(biāo)取2.0 L/(m2·d)，則澆灑道路近期用水量為0.6×104m3/d, 遠(yuǎn)期用水量為0.8×104m3/d。

西充縣近期綠地規(guī)劃面積3 km2，遠(yuǎn)期規(guī)劃面積為3.93 km2，澆灑綠地用水指標(biāo)取1.0 L/(m2·d)，則澆灑綠地近期用水量為0.3×104m3/d, 遠(yuǎn)期用水量為0.4×104m3/d。

(4)管網(wǎng)漏損水量。管網(wǎng)漏損水量取1～3款水量之和的10 %。

(5)未預(yù)見水量。未預(yù)見水量取1～4款之和的8 %。

(6)用水量計算(表1)：

表1 西充縣用水量預(yù)測表 t/d

4.1.2 供水量分析

目前西充縣供水主要靠兩方面解決：

(1)南(充)—西(充)輸水管。這項工程由南充市水廠輸水，經(jīng)過瀠溪、多扶兩級泵站加壓才能輸水到西充縣城，輸水距離19.7 km，年最大供水量912×104m3(2.5×104m3/d)。但由于提水高程達(dá)102.3 m，運行成本高，每1 m3水價約8.8 元。

(2)城區(qū)鶴鳴庵自來水廠。目前城區(qū)自來水廠一期規(guī)模3×104m3/d已建成運行，是西充縣主要供水水源。該水廠水源取自九龍?zhí)端畮?。九龍?zhí)端畮鞛樯娝畮旃鄥^(qū)的囤積水庫，其水源依靠升鐘湖輸送，九龍?zhí)端畮烀磕昕上虺擎?zhèn)生活工業(yè)供水(供水保證率達(dá)到95 %)1 633×104m3(4.5×104m3/d)。

4.1.3 水量平衡分析

2020年西充縣用水量預(yù)計為8.8×104m3/d，2030年用水量預(yù)計為10.8×104m3/d，而西充縣現(xiàn)狀供水設(shè)施能達(dá)到的規(guī)模為7×104m3/d,2020年預(yù)計缺水1.8×104m3/d，2030年預(yù)計缺水3.8×104m3/d。

對于缺少的這部分水量本次通過海綿城市建設(shè)措施來補(bǔ)充。

4.2 雨水資源化利用

本次西充縣雨水資源化利用根據(jù)雨水收集利用的區(qū)域范圍和處理利用方式的不同通過兩個方面來實現(xiàn)。

4.2.1 市政雨水利用系統(tǒng)

市政蓄水池是城市利用已有的池塘、洼地或人工開挖建造的湖泊水庫。地面蓄水池可以增加水域面積，美化城市環(huán)境，更重要的意義是可以調(diào)蓄雨水，回補(bǔ)地下水，減緩當(dāng)前城市的地面沉降問題。

目前，西充縣在縣城建造了蓮花湖水庫，面積為45 hm2，總庫容約為135×104m3，主要水源為城市降雨和灌溉渠的輸水，該水庫在枯水期僅能維持自身景觀用水需求，但在豐水期可提供給城市市政雜用水0.5×104m3/d。

4.2.2 小區(qū)雨水利用系統(tǒng)

建筑小區(qū)雨水利用系統(tǒng)是指在小區(qū)內(nèi)設(shè)置集中的雨水調(diào)蓄設(shè)施并配置相應(yīng)的處理設(shè)施，雨水經(jīng)收集和簡單處理后，用于小區(qū)景觀環(huán)境、綠化、洗車場用水、道路沖洗等小區(qū)的雜用水。

西充縣海綿城市規(guī)劃年徑流總量控制率為75 %，將其分解至城市各片區(qū)，在結(jié)合各片區(qū)的徑流系數(shù)可計算得出各片區(qū)需要建設(shè)的調(diào)蓄容積(表2)。

表2 西充縣各片區(qū)年徑流總量控制率及調(diào)蓄容積配建一覽表

由此可見，通過小區(qū)調(diào)蓄設(shè)施的配建可保證西充縣年降雨量(960 mm)的75 %不外排，根據(jù)綜合雨量徑流系數(shù)0.48，因此可調(diào)蓄雨水量為(年均降雨量×(75 %-(1-綜合雨量徑流系數(shù))×匯水面積)378×104m3/a。扣除20 %的初期雨水棄流量，則可利用的雨水量為300×104m3/a。

2020年西充縣規(guī)劃建筑與小區(qū)的面積為8 km2，則綠化用地面積約為2.4 km2，道路廣場面積為1.2 km2，用水標(biāo)準(zhǔn)澆灑綠地取0.1×104m3/(km2·d)，澆灑道路取0.2×104m3/(km2·d)，則小區(qū)內(nèi)澆灑道路和綠地用水量為0.48×104m3/d，即175×104m3/a。

2030年西充縣規(guī)劃建筑與小區(qū)的面積為12 km2，則綠化用地面積約為4 km2，道路廣場面積為2 km2，用水標(biāo)準(zhǔn)澆灑綠地取0.1×104m3/(km2·d)，澆灑道路取0.2×104m3/(km2·d)，則小區(qū)內(nèi)澆灑道路和綠地用水量為0.8×104m3/d，即292×104m3/a。

綜上所述，通過建筑小區(qū)內(nèi)配建的雨水利用系統(tǒng)收集的雨水量能夠滿足小區(qū)內(nèi)澆灑道路和綠地用水需求，能夠?qū)⒕用窬C合用水指標(biāo)降低約20 %，近期節(jié)約用水量約0.48×104m3/d，遠(yuǎn)期節(jié)約用水量為0.8×104m3/d。

4.3 污水再生水利用

西充縣中水回用主要用于環(huán)境用水以及市政雜用水，結(jié)合城市污水處理廠的布局，本次規(guī)劃將縣城污水處理廠尾水做深度處理，用于主城區(qū)市政雜用水以及環(huán)境用水。將多扶污水處理廠尾水作深度處理用于多扶片區(qū)市政雜用水、工業(yè)冷卻水和多扶河的生態(tài)補(bǔ)水。

規(guī)劃建設(shè)城南污水廠再生水廠一座，近期規(guī)模為1×104m3/d，遠(yuǎn)期規(guī)模為2×104m3/d。

多扶污水處理廠再生水廠一座，近期規(guī)模為0.5×104m3/d，遠(yuǎn)期規(guī)模為1×104m3/d。

結(jié)合城區(qū)用水量預(yù)測分析可知，近期再生水利用規(guī)模1.5×104m3/d，可滿足城區(qū)1.2×104m3/d的道路和綠化澆灑量，還可提供工業(yè)補(bǔ)充水0.3×104m3/d。

遠(yuǎn)期再生水利用規(guī)模3×104m3/d，可滿足城區(qū)1.6×104m3/d的道路和綠化澆灑量，還可提供工業(yè)補(bǔ)充水1.4×104m3/d。

4.4 水資源利用目標(biāo)可達(dá)性分析

表3 西充縣缺水量與補(bǔ)水量統(tǒng)計一覽 ×104 m3/d

根據(jù)表3分析可知，近期2020年城市缺水1.8×104m3/d，通過建筑小區(qū)雨水以及污水再生水補(bǔ)充的水量總和為1.98×104m3/d，補(bǔ)充水量能夠滿足城市的缺水。2030年城市缺水3.8×104m3/d，水資源利用補(bǔ)充總量為3.8×104m3/d，補(bǔ)充水量能夠滿足城市遠(yuǎn)期發(fā)展的需求。

5 結(jié)束語

(1)根據(jù)《四川省缺水分析報告》可知，四川省目前嚴(yán)重缺水的城市有成都市、自貢市、攀枝花市、德陽市、遂寧市、內(nèi)江市、南充市、宜賓市、廣安市、達(dá)州市、巴中市、資陽市等12個、其中自貢市、內(nèi)江市2市既是資源型缺水也是工程型缺水；成都市、德陽市、遂寧市、南充市、廣安市、資陽市等6個市屬資源型缺水；宜賓市、廣安市、巴中市、攀枝花市等4市是工程型缺水，缺水特別嚴(yán)重的是自貢市，其次是內(nèi)江市、遂寧市和資陽市等4個市[3]。由此可見，四川盆地缺水現(xiàn)象非常普遍，水資源的利用建設(shè)十分必要和緊迫。

(2)緩解水資源短缺應(yīng)進(jìn)行多方面的統(tǒng)籌和建設(shè)，除了進(jìn)行水資源利用建設(shè)，還應(yīng)進(jìn)行水源地保護(hù)建設(shè)、提高水資源利用率、改善水環(huán)境質(zhì)量、并大力提倡節(jié)約用水。

(3)在城市水資源利用建設(shè)方面，污水再生水利用、市政與小區(qū)的雨水資源利用以及小區(qū)中水回用是城市解決水資源短缺的有效途徑，其中污水再生水利用水量穩(wěn)定，水質(zhì)有保障是建設(shè)的首選水源，市政與小區(qū)的雨水資源利用是海綿城市主要任務(wù)，有條件的地區(qū)還可選擇小區(qū)中水回用等措施。

[1] 中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院，深圳市城市規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，北京清控人居環(huán)境研究院有限公司，等. 對海綿城市專項規(guī)劃的若干認(rèn)識[G/OL].北極星節(jié)能環(huán)保網(wǎng).http://huanbao.bix.com.cn/news/20160918/773202.shtml.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行)[S].2014.

[3] 張麗萍.四川省水資源短缺程度及缺水類型綜合研究[D].四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004.

吳洪偉(1984～)， 男，學(xué)士，工程師，從事市政規(guī)劃設(shè)計工作。

TU984.11+3

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[定稿日期]2016-10-17