山东滨州海绵城市雨水资源化探索

2018-05-22宋连瑞

中国水利 2018年9期

宋连瑞

（山东省滨州市水利勘测设计研究院，256600，滨州）

山东省滨州市位于黄河下游，地处黄河三角洲腹地，属黄泛冲积平原，地势略由西南向东北倾斜，全市人均水资源占有量仅为261.14m3。自实施最严格水资源管理制度以来，滨州市引黄水、引江水、地下水开采量均已达到控制指标，加大雨水资源利用是缓解水资源短缺的重要途径。滨州市城区目前不透水地面占57%，平均径流系数为0.6，外排径流量大，雨水资源利用困难。基于海绵城市建设理念，滨州市根据实际情况，以住宅区、校园区、公园和道路为功能区，建设雨水资源化利用体系。

一、滨州市水文特征分析

1.降雨分析

根据滨州市1985—2017年降雨数据分析，滨州市年度降雨差别较大，年内分配也不均匀；多年平均年降雨量为576.4mm，年最大日降雨量在33～161mm之间。6—8月的降雨量占全年降雨量的75%；小雨、中雨、大雨、暴雨在全年降雨日数中占比分别为73%、18%、6%和3%。

2.下垫面特征

滨州老城区建筑密度高，建筑、路面等不透水地面占的比例较大，水面绿地比例较低；新城区按城市规划标准建设，建筑密度相对较低，地面硬化程度也比老城区低，水面、绿地面积较大。总体而言，建成区不透水地面居住区占60%～95%、工业用地占40%～90%、村庄占50%～85%，经估算，建成区不透水地面约50.2km2，约占总面积的57%。

3.单场次降雨分析

日降雨的统计和分析实际以每天单场次短历时降雨的形式进行，根据滨州市气象台编制的暴雨强度公式，计算如下：

式中，P为设计重现期，年；q为设计暴雨强度，L/（s·hm2）；t为降雨历时，min。降雨历时采用2h，雨峰系数取0.3。经计算，不同重现期下短历时的降雨量结果如表1。

表1 不同重现期下单场次降雨量统计（单位：mm）

4.径流特征

按照滨州市现状下垫面和降雨特征，对老城区、新城区分别进行径流系数和径流量计算，得出老城区的径流系数为0.58～0.65，新城区径流系数为 0.45～0.62，平均值为 0.60。

二、雨水资源化面临的问题

1.不透水地面导致径流系数增大，雨水资源化困难

建成区地面多采用不透水地面，导致汇水面积平均径流系数增大，相同降雨形成的径流量增大，雨水资源化困难。滨州市下垫面综合径流系数约为0.60，按中心城区建设用地面积88.1km2、年均降雨量575.4mm计算，年外排径流总量为0.30亿m3。滨州市目前对雨水资源的利用主要为城区四环五海和七十二湖等人工水库湖泊和一些节水型小区内部绿化浇灌，建筑小区内雨水利用较少，四环五海和七十二湖雨水调蓄量约0.1亿m3，仍有0.2亿m3雨水资源得不到利用。

2.现状雨水径流污染缺乏控制措施，径流污染日益突出

不透水地面会积累垃圾残渣、重金属、悬浮物等大量污染物，当出现降雨时，这些污染物随地表径流冲刷到受纳水体，严重影响水体水质。经估算，滨州市中心城区年外排COD约0.35万t（雨水径流中COD平均浓度按80mg/L计）。

三、雨水资源化思路

根据滨州市自然地理条件、水文地质特点、水资源禀赋状况、降雨规律、水环境保护与内涝防治要求等，拟规划沿路带状绿地或防护绿地，以及建设用地中工业仓储类用地和除此之外的生活类用地，按照源头径流削减、中段转输调节以及末端调蓄控制的思路，综合采取多种低影响开发措施，实现水生态、水环境、水资源和水安全的要求。

四、城市功能区雨水资源化措施

1.住宅区雨水资源化利用

住宅区通过科学合理的方法选择雨水资源化利用系统，结合经济可行的技术方案，实现雨水资源化利用，构建低环境负荷下安全、健康、高效及舒适的人居水环境，达到人居环境与自然环境的和谐。

住宅区雨水利用包括雨水的收集、调蓄、处理、渗透等技术措施，具体方案应根据住宅小区的规划、气象、水文地质等各种基础资料，进行综合分析后决定。在设计住宅区雨水收集利用系统时，若不宜推行自然净化技术，可考虑采用物理—化学处理方式（过滤等），但要考虑地下式调蓄池建造费用高的问题。

规划住宅区雨水利用方案时，根据住宅区的具体条件，应采用不同方案，或进行多种方案的组合。一些常用具体措施如：在小区的组团绿地采用雨水花园；控制小区绿地高程低于周边地面；用人工透水地面代替硬化地面；在道路周边、停车场等高污染区域设置生物滞留系统等；在占地面积较大的住宅区可采用雨水收集利用系统和渗透系统相组合、分散利用与集中利用相组合等；对于防洪压力较大并有适当地面位置的小区，建造多功能调蓄设施等。

2.校园区雨水资源化利用

校园区的汇水面大体可分为屋面、运动场及广场、路面和绿地4种类型。根据校园区特点和雨水利用原则以及各汇水面性质和特征的不同，因地制宜采用雨水渗透或雨水集蓄措施，剩余雨水可通过市政管网排出。

有景观水体的校园区优先考虑构建以景观水体为中心的雨水综合利用系统，雨水净化处理宜结合水体生态进行设计，利用雨水湿地、雨水塘及土壤渗滤技术。无景观水体的校园区优先考虑构建集中式或分散式的雨水收集利用系统，并结合分散式雨水渗透。将屋面及运动场等汇水量大的雨水集中收集至地下的雨水池；路面、绿地雨水以渗透为主；对于洪涝多发区域并有适当用地条件的校园区，可考虑结合绿地、广场等建造多功能调蓄设施。

3.公园雨水资源化利用

公园雨水径流中所携带的污染物浓度相对其他功能区处于最低水平，适宜采用生态净化措施，特别是与景观相结合的雨水综合利用系统，要求对公园水景观和绿地系统进行合理化改造，实施综合雨水利用工程。

公园绿地的汇水面大体可分为屋面、广场、园林路面、绿地及水景5种类型，主要由以景观水体为核心的收集调蓄利用系统和下凹式绿地、雨水花园及各种渗透设施所组成的渗透利用系统两个系统组成。

对于水体面积较大的公园，可以将部分水体改造为雨水湿地或雨水塘（如雨水的入湖口附近）。将路面和绿地收集的雨水导入雨水湿地或雨水塘，经过生态净化处理保证雨水水质，如在湖岸周边设置植被浅沟或植被缓冲带等生态过滤净化带或若干水生植物种植区，通过过滤、植被根系和微生物吸收等作用，强化水体的自然净化功能，以低成本获得径流雨水治理最佳效益，并达到防止二次污染的目的。

对于土地或水体面积有限的公园，可以考虑在绿地中修建雨水土壤渗滤系统，依靠土壤、植物、微生物系统的净化能力达到净化径流雨水的目的，或修建各种雨水渗透设施，如雨水花园、低势绿地等。

对于河湖水系地带，设计时应结合水系综合治理工程，同时利用水系周边的绿化带、人工湖、人工湿地对河流进行汛期的调蓄，或改造水系周边的洼地、坑塘为多功能调蓄设施，进行雨水综合利用。在缺乏自净能力、堤岸硬化设计的河湖水系，可建造水生植物净化区、生物浮岛等净化设施，尤其在雨水集中入口附近建造，可有利于水质保障。