浅谈张家口市雨水资源利用规划

赵丽娟 李旭峰

1.张家口市城乡建设规划设计院;2.张家口市一建

0 规划背景

随着改革开放的深入,张家口市的经济得到了健康、快速的发展,张家口市已逐步成为河北省重要的能源、机械制造基地,生态型旅游胜地和冀西北地区区域性现代化中心城市,连接京津、沟通晋冀蒙的交通枢纽.但是随着经济的发展,城区规模迅速扩大,使得张家口市水资源的供需矛盾越来越突出.

城市水资源的短缺,要求开源与节流并重.雨水是地球上一切可更新水资源的源泉,科学合理地开发、收集、利用雨水资源不仅对解决目前水资源短缺问题具有战略意义,而且必将成为解决这一问题的重要途径.

雨水资源利用不仅可以增加城市水源,在一定程度上缓解水资源的供需矛盾,同时还可以有效地减少城市径流量,延滞汇流时间,减轻城市排洪设施的压力,减少防洪投资和洪灾损失.雨水资源利用的社会效益、经济效益、工程效益非常明显.因此,在本次《张家口市排水工程规划》中确立了“雨水资源要先利用、再排入”的指导思想,并将雨水资源利用规划定为排水工程规划中的重要篇章.

1 张家口市雨水可利用性分析

结合张家口市实际情况,从水量及水质两个方面对雨水的可利用性进行综合分析.

1.1 张家口市自然条件

1.1.1 气候及降雨特征

张家口市属暖温与寒温过渡带的东亚半干旱大陆性季风气候区.特点是气温低,温差大,夏季凉爽短促,雨量少而集中,冬季寒冷干燥,冰冻时间长,年平均气温7.7℃,年平均降水量416.4 mm,多集中在六、七、八月,年均无霜期113天至163天,气候的四季特征分明.

1.1.2 地形和地质

张家口市地处蒙古高原与华北平原过渡带,属冀西北山间盆地.市区东、西、北三面环山,清水河自北向南贯穿市区,市区沿清水河两岸山脚成条状布置,市区地势西北高、东南低,地形高差较大,南北最大高差达111.4 m,东西两侧与清水河岸边最大高差94 m.整个市区地形呈现山间不规则的河谷盆地特征,市区海拔高度560-800 m,山高达1900 m,山地、丘陵约占2/3,小平原、沙川区约占1/3.

张家口市多数地区为轻亚粘土或湿陷性黄土,地基强度为100-200 KN/m2,局部地区为沙卵石层,地基强度为250～400 KN/m2.

1.1.3 市区外围山洪沟现状

张家口市三面环山,城市外围共形成12个自然山洪沟,包括马家梁沟、水泉沟、鱼儿山沟等,近年来由于垃圾侵占、泥沙淤积以及一些工程设施修建,使城市东西两侧的这些山洪冲沟下游出路受阻,并且这些山洪冲沟坡度非常陡、流程短,所以一旦遇较大降雨,山洪沟内的雨水必将携带大量泥沙直冲市区,对市区人民生命财产安全构成威胁.张家口市外围山洪沟十年一遇洪水成果(见表1).

表1 市区外围山洪沟洪水成果表

1.2 降雨量分析

根据张家口市总体规划,2020年城市人口控制在70万人,建设用地面积将达到62.6平方公里.市内多年平均降雨量以416 mm计,则降雨资源量达2604万m3.

市区外围山洪沟可覆盖山体面积达12.37平方公里,降雨资源量达514万m3.

经测算,2020年张家口市总的雨水资源量可达到3118万m3.

1.3 降雨水质分析

城市雨水在降落和地表径流过程中受到诸多因素的影响,水质比较复杂.表2为张家口市区雨水径流水质情况.雨水径流中COD和SS的最高值通常出现在径流初期,并随降雨历时的延长而逐渐降低,且降雨后期逐步趋于平稳.

表2 张家口市区雨水径流水质 (单位:mg/L)

1.4 可采用的净化技术

根据张家口市的雨水水质情况,以及雨水的用途,可采用两种净化技术.

1.4.1 物化处理技术

若雨水最终作为杂用水使用,则处理工艺的选择应以简便、实用为原则,优先考虑混凝、沉淀、过滤等物化处理方案.

参考屋面雨水径流自然沉淀和混凝沉淀试验的结果,当自然沉淀时间超过90 min时,COD去除率达到30%;混凝沉淀对COD及SS的去除率明显高于自然沉淀.但混凝沉淀工艺增加了投药设备,成本较高.如果有足够的停留时间,自然沉淀是一种简单而有效的处理方法.

1.4.2 人工渗透净化技术

雨水通过天然土壤或人工土层渗透,可以补充地下水且稳定地下水位,防止地面下沉;还能够减少径流量,减轻城市排水设施的负荷;雨水蒸发的同时可以改善小区域的气候.

2 规划设想

(1)优先在新建或改建工程中实施单体或小区雨水蓄积利用,采用简单处理,达到景观用水要求,同时可用作小区绿化、道路浇洒、汽车冲洗等.小区内部绿化面积必须达标,在生活性便道及休闲区域采用草皮砖等可渗性材料实现雨水渗透,减少雨水径流量.

(2)大型建筑及公共设施利用屋面雨水将其蓄积利用,设置雨水过滤收集系统、贮水池,处理后作为冲洗用水、洗涤用水和庭院浇灌用水.在休闲娱乐场所建设屋顶花园.实现经济和环境效益的同时,雨水资源得以充分利用.

(3)在旧城区及郊区改造规划中,利用地形低洼地,建造小型水环境.

(4)在西沙河上游、北瓦盆窑沟、祭风台沟、赐儿山沟等山洪沟内设雨水蓄水及初沉设施.结合城市景观建设,修建缓洪、拦沙淤地坝、谷坊坝12座.处理后的雨水浇灌山上植被.

3 政策支持

现在可采取的节水途径有:一是利用天然雨水资源,建设蓄水系统,最大限度将其截流利用,避免资源的流失;二是采用节水技术,减少原水用水量.目前社会上人们节水回用的观念逐步加强,但还缺乏相应的技术条件和良好的政策管理体制,难以调动企业回用的积极性,而节水回用又是社会发展的大势所趋,因此,急需加强制定法规政策,鼓励采用各种利用和回用措施,推进回用工作的全面开展.规划提出以下建议:

(1)鼓励建设单位和开发商采用节水蓄水措施,给以优惠政策或资金补助,使政府投资通过政策倾斜转化为开发商投资,建立良好高效的投资渠道.

(2)加强节水和雨水利用宣传的力度,通过设立示范小区等手段,提高宣传推广效果.

(3)增加节水技术研究的资金和力量的投入,因地制宜开发雨水渗透技术,解决在污水排放源实现污水回用的技术问题.如家庭洗涤用水可直接在室内收集冲厕后再排入污水管道.节约水资源的同时,降低家庭用水费用,减少污水排放量,节省污水处理设施投资.

(4)运用经济杠杆的作用,建立合理的水价体系,同时加强自备水源的管理,限制地下水的开采,缩小多种用水形式间的差价,在回用水、优质水利用间建议利益平衡关系,影响用户投资理财观念,使其自觉采取节水措施.形成多种水源、分质供水多部门管理以及供应多类用户的格局.

(5)建立完善的法规管理体系,发挥奖惩机制的作用.限量供水,超过用水标准的提高水价,提高水资源浪费严重行业的水价,必须上节水设施的行业,如无节水措施或不落实使用,处以罚款.

(6)建立行业排放与回用总量指标体系,对排放量低、污水处理能力高的企业或回用量富裕的用户,与排放量超标或需要中水的用户之间建立利益、效益平衡关系等.

4 社会效益

节水、中水回用与雨水截流利用是21世纪解决水资源危机必须采用的有效手段.它即可以减轻环境污染,又可减少排水设施投资,目前已成为全球公认的第二水源.为维持社会生态环境的可持续发展开拓了空间.

城市雨水资源化,在解决水资源短缺,补偿城市生态环境和地下水的短缺、解决城市发展速度快带来的排水设施不足、新建设投资大的问题及防洪减灾、绿化美化等方面具有重大意义.

5 结 语

从张家口的城市发展、城市环境及水资源状况看,城市雨水利用是改善城市环境,保持良好的水循环系统及生态平衡,促进城市可持续发展的有效途径,具有重大的社会、经济和环境效益.张家口市雨水资源利用目前处于起步阶段,应以雨水资源利用规划为指引,合理开发利用水资源.