甘肃黄土高原区城市雨洪利用途径

李元红，胡想全，金彦兆，孙栋元，王军德，邓建伟

（甘肃省水利科学研究院，730000，兰州）

甘肃黄土高原区城市雨洪利用途径

李元红，胡想全，金彦兆，孙栋元，王军德，邓建伟

（甘肃省水利科学研究院，730000，兰州）

黄土高原；城市；雨洪利用

一、雨洪资源利用现状

甘肃省雨洪资源利用起步比较早，主要是用于集雨灌溉农田和农村居民生活饮水。但城市雨洪利用起步很晚，应用范围有限，2004年庆阳市西峰区建成库容13.88万m3的人工湖，拦蓄城市新区产生的雨洪，集蓄的雨水既可灌溉城郊农田，又为城市绿地、街道洒水、城市抗旱提供了部分水源，减轻了城市抗旱防灾压力，是甘肃省黄土高原区城市雨洪利用的一个成功典范。

随着经济社会快速发展，甘肃黄土高原区城镇化程度逐年提高，城镇规模急剧扩大，城市化进程的加快引发了两个突出问题：一是城市自然景观被大量建筑物所取代，不透水面积的增加使原有的水循环系统遭到阻碍，地下水水位急速下降，城市防洪压力加大，水环境遭到一定程度的破坏；二是因人口增加、经济发展和城市规模的扩大而导致用水矛盾突出。雨洪利用技术的研究与推广在一定程度上可缓解城市水资源的供需矛盾，减轻城市防洪压力，有效改善区域生态环境，寓资源利用于灾害防范之中，具有较好的经济、生态和社会效益。城市雨洪利用早已得到美国、德国、日本等发达国家的高度重视。国内的北京、上海、深圳等发达城市因为具有资金和技术优势，城市的雨洪利用技术也走在了全国的前列，如奥运会、世博会场馆的设计与建设等都充分考虑了雨洪利用的理念。但在甘肃黄土高原区，虽然城市缺水现象十分严重，但由于经济欠发达，投入雨洪利用技术研究与推广的资金有限，目前还处在刚刚起步阶段。因此，借鉴发达国家的经验，仿照北京、上海等发达地区的做法，探讨黄土高原区城市雨洪利用方式与途径非常必要。

二、雨洪资源利用途径

1.回补地下水

就甘肃省黄土高原区的大部分城市来说，普遍存在地下水超采、水位下降的问题。概括起来主要有三方面的原因：一是黄土高原区的天然降雨偏小，对地下水的补给非常有限；二是这些城市普遍缺水，为了生存和发展不得不大量抽取地下水，迫使地下水水位不断下降；三是城市化进程加快，城区内硬化面积大量增加，十分有限的雨洪资源也被很快排出城外，地下水不能得到及时补充，一定程度上破坏了自然水循环系统，城市生态有所恶化。因此，应充分利用城市绿地、透水路面的铺装、建筑屋顶面集水等手段增加雨水入渗或进行人工回灌，补充日益匮乏的地下水资源，同时减轻城市排水工程的负担。

2.作为城市杂用水的补充水源

城市用水范围非常广，包括工业用水和城市生活用水等，不同的用途对水质的要求不同，甚至差别很大。但就现状而言，黄土高原区大部分城市的各类用水水源基本都以城市自来水为主，甚至包括城市绿化、洗车、环境卫生、冲厕、人工湖等等，不仅用水的成本很高，还对水资源造成极大浪费。因此，可采取必要措施收集和利用雨洪资源，将其作为城市杂用水的重要补充水源。

3.用于生活用水

在甘肃中东部广大农村地区，特别是在边远山区，由于没有其他水源，雨水是主要的饮用水水源，并一直沿用至今。也有个别县城、乡镇机关所在地的群众生活用水和乡镇企业生产用水不得已使用雨水的情况，对群众的健康和工农业生产都具有一定的影响。今后应进一步加强相关研究，切实解决诸如收集、储存、水质处理等方面存在的技术问题，保护群众健康。

三、需要重点研究的问题

1.城市雨洪集蓄技术

（1）城市雨洪收集技术

根据城市不同下垫面特点，分析城市雨洪资源分布、径流产生和汇集特点，在综合考虑降雨量、降雨强度、集流面积、坡度、集雨面材料的基础上，研究城市雨洪资源收集技术，提出适合黄土高原区城市特点的雨洪资源高效利用集成技术。

（2）城市雨洪蓄存技术

针对甘肃黄土高原区雨洪资源年内分配不均、与需求严重错位的突出问题，并充分考虑传统蓄存方式、利用方式以及工程实施难易程度，开展城镇雨洪蓄存技术研究，解决黄土高原区城市雨洪资源蓄存方式单一、集蓄成本普遍偏高以及与利用技术衔接不科学等问题。

（3）城市雨洪资源潜力分析

在城市雨洪资源收集与蓄存研究基础上，根据区域气象、水文系列观测资料，结合区域未来城市化发展水平以及对雨洪资源可能的利用程度和水平，分析黄土高原区城市雨洪资源开发利用潜力，对未来雨洪资源利用进行分析预测，从而为雨洪资源的有效管理、合理配置和保护利用提供技术支撑，为雨洪资源的深层次开发利用提供依据。

2.城市生态景观雨洪资源利用技术

（1）城市下凹式绿地生态系统雨洪利用技术

根据现有城市道路和绿地景观分布格局，结合城市绿地生态系统分布特征，分析现有城市道路与绿地生态系统布局不能充分利用雨洪资源的问题，建立城镇下凹式绿地生态景观系统，实现城市雨洪资源的充分、有效利用，并提出下凹式绿地生态景观雨洪资源利用设计思路与方法，形成满足黄土高原区气候特点的城市下凹式绿地生态景观雨洪资源推广利用模式。

（2）城市园林式生态景观系统雨洪利用技术

充分利用城市居民小区、道路、广场和停车场等基础设施分布范围广、数量大、集流效率高等特点，探讨包括雨洪资源收集、人工湖建造、园林设计以及循环式喷泉等集雨洪利用、生态景观、人文景观于一体的城市园林式生态景观系统建设思路与方法，从而实现在城镇大范围收集雨洪资源，为建设城市园林式生态景观系统提供技术支撑。

（3）城市雨洪复合入渗系统与生态效应

根据城市地面硬化所带来的透水性差、地下水补给量减少等问题，研究地下水超采严重的城镇不同透水材料的雨洪资源入渗途径，提出适合黄土高原区城镇雨洪资源利用的透水材料与地下水补给方式，并提出相应的技术措施，综合分析不同透水设施下城市的地面生态景观、地下水动态变化情况，研究城市雨洪复合入渗系统，分析对城市生态系统的保护效应和生态作用。

3.城市雨洪资源农业灌溉技术

（1）特色农作物雨洪灌溉技术

分析区域降水的年际与年内变化规律，研究土豆、玉米等适合黄土高原区种植的主要特色农作物需水规律、灌溉制度及节水灌溉技术，结合城市雨洪水质特点，通过田间试验研究，提出适合黄土高原区特色农作物品种的城市雨洪灌溉技术。

（2）设施农业雨洪高效利用技术

设施农业在黄土高原区的城郊发展很快，且规模越来越大。设施农业种植以蔬菜、育种、特色养殖等高附加值的农产品为主，对灌溉用水保证程度要求较高。应该研究设施农业的雨洪集蓄利用成本、产品结构、水资源利用效率及水分生产率，提出设施农业高效利用雨洪资源技术模式。

（3）城郊观光农业雨洪灌溉技术

甘肃黄土高原区经济结构单一，观光农业是发展的一条新途径。城郊型观光农业园由于其得天独厚的区位优势和资源优势，已成为人们外出休闲的首选。但在黄土高原区由于雨水稀少，灌溉设施缺乏，一定程度上影响了观光农业的发展，无法很好地满足人们对休闲的需求。如何利用雨洪进行灌溉，发展城郊灌溉农业，在黄土高原区显得非常迫切和必要。

4.城市雨洪资源利用综合效应

（1）雨洪资源水文效应与产汇流规律

研究不同降雨频率下、不同不透水面积下单次或者一个雨季的雨洪资源径流过程，计算降雨的径流量和洪峰量。研究城乡雨洪收集系统，提高雨洪收集效率；分析雨洪收集系统与高效利用的耦合关系。

（2）雨洪资源利用水土保持效应

黄土高原区的许多城镇处在黄土塬区，塬边因水土流失而引起的溯源冲刷对城市发展构成了很大威胁，雨洪利用必将产生良好的水土保持效应。通过监测单次或者一个雨季降雨条件下，雨洪收集系统的蓄水保土效益，评价雨洪资源收集系统在城乡水土保持方面的贡献率。

（3）雨洪资源利用生态效益评价

研究城镇地区雨洪资源利用量、可利用量、利用潜力等指标及其内涵，建立相应的计算模型，提出城镇雨洪资源高效利用模式，包括庭院利用模式、绿地利用模式、地面渗透及蓄水池蓄水等模式，综合考虑区域雨洪利用对整个流域水资源的影响，提出雨洪资源利用评价指标，建立广义评价体系，并进行雨洪资源利用的外延式生态效益评价。

四、结 语

通过积极开展甘肃省黄土高原区城市雨洪资源收集与蓄存技术、雨洪生态景观利用技术、雨洪资源农业灌溉技术等研究，可最大程度地利用城镇雨洪资源，缓解黄土高原区城市缺水状况，减轻城市防洪压力，改善城市生态环境，控制当地水土流失，从而为黄土高原区雨洪资源的有效利用提供技术支撑，为黄土高原区城市化的快速发展提供基础保障。

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[2]车伍，周晓兵.城市风景园林设计中的新型雨洪控制利用 [J].中国园林，2008（11）.

[3]张晓鹏，王美荣.城市雨洪利用的研究现状与发展方向[J].北京水务，2006（3）.

[4]吕治湖.西峰区利用雨洪资源破解城市缺水难题[J].中国水利，2006（15）.

责任编辑 张金慧

TV213

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1000-1123（2011）11-0010-02

2010-12-15

李元红，教授级高级工程师，院长。

甘肃省水资源高效利用创新团队项目（项目编号：098TTCA006）。