对郑州市雨水资源化利用的思考

董永立 缪晓涓

(1.郑州市水利建筑勘测设计院，河南 郑州 450006；2.郑州市引黄灌溉工程管理处，河南 郑州 450000)

1 雨水利用现状

雨水集蓄利用可分为农业空间、城镇空间和生态空间雨水集蓄利用3种模式。郑州市农业空间雨水集蓄利用模式研究较早，主要集中于西南部山丘区的集雨灌溉上，尽管西南山丘区的雨水集蓄利用试点工作取得了良好的成效，但因为投入不足，发展速度仍相当缓慢，且项目零散，还不足以从根本上改变区域整体经济状况，雨水集蓄利用的任务仍相当艰巨；城镇空间雨水集蓄利用主要是结合郑州市海绵城市建设进行布置，还处于起步阶段；生态空间雨水集蓄主要是利用河湖自身调蓄能力，调蓄汛期雨洪水，目前郑州市正在进行现状河流、湖泊调蓄雨洪水方面的研究，尚未挖掘河流、湖泊调蓄雨洪水的能力。

1.1 农业空间雨水集蓄利用现状

郑州市农村雨水集蓄利用工程全部分布在西部山区及山区向平原的过渡地带。该区域雨水集蓄利用的措施是将集流工程、蓄水工程以及供水和节水灌溉设施统一布置，采用的主要工程形式为水窖，在地形满足的地方辅以塘、坝等蓄水工程。

2005—2007年，郑州市政府连续3年把在西南部山丘区建设水窖作为向全市人民承诺的“十件实事”之一。2013年以来，郑州市根据规划安排相继建成各类集雨设施4.1万个，目前完好率46%，总容积为387.10万m3，年蓄水量774.20万m3，发展补灌面积17.2万亩，见表1。

表1 雨水集蓄利用灌溉工程现状调查

1.2 城镇空间雨水集蓄利用现状

1.2.1 城镇空间雨水集蓄利用

郑州市从2013年开始摸索如何收集利用城市雨水，2016年获批全省海绵城市试点，通过政府资金扶持、政策支持，主要在小区、学校等推进雨水利用示范工程建设，开展铺设渗水砖，开挖蓄水池、人工集雨塘等雨水利用项目。郑州市2014年、2015年城区机关团体、高校等30多个单位相继建设了雨水利用工程，利用量分别为1217万m3、1486万m3。

1.2.2 城市空间海绵体建设

为加快推进郑州市海绵城市建设，有效修复城市水生态、涵养水资源、增强城市防涝能力、扩大公共产品有效投资、提高新型城镇化质量，根据《郑州市海绵城市专项规划(2017—2030年)》《郑州市海绵城市示范区建设规划》，2022年前完成9个区域海绵城市建设示范区建设，共计150km2，新增雨水调蓄设施150万m3，主要用于片区绿化灌溉。

1.3 生态空间雨水利用现状

郑州市降水量年内分布不均匀，连续最大4个月降水量发生在汛期6—9月，现状河湖为保证运行安全，汛期雨水基本全部下泄，非汛期河湖生态用水主要靠再生水、黄河水。目前郑州市正在进行现状河流、湖泊调蓄雨水方面的研究，尚未挖掘河流、湖泊调蓄雨水的能力。

2 雨水利用潜力分析

雨水利用潜力指未加收集处理的雨水量，主要指由降雨产生的雨洪量，雨水利用主要集中在汛期。雨水利用潜力、雨水总量与雨水可利用量三者之间的关系为雨水总量>雨水利用潜力>雨水可利用量。结合郑州市实际情况，雨水集蓄利用量估算主要考虑西南山丘区农村集雨补充灌溉工程供水量和城市集雨工程(海绵城市)供水量两部分，雨水集蓄分别用于城市杂用水和农业补充灌溉用水。

2.1 西南山丘区农村集雨可利用量分析

郑州市现有水库143座，其中中型水库14座，小型水库129座，塘坝547 座，窖池18859 处，大部分集中在西南部山丘区，总库容为53733.3万m3，兴利库容为24460.1万m3，控制流域面积2665.2km2。

根据郑州市中小型水库建设规划，在郑州市西部新建大潭嘴、佛湾、水磨湾3座中型水库。大潭嘴水库位于新密苟堂镇，在淮河流域颍河支流泽河上，控制流域面积为47.0km2，规划总库容为2756.72万m3，兴利库容为1497.6万m3；佛湾水库位于河南省巩义市东南部山区14km处，在黄河流域伊洛河水系后寺河中下游，控制流域面积为49.8km2，规划总库容为1016.81万m3，兴利库容为752.2万m3；水磨湾水库位于登封市石道乡后河村，在淮河流域颖河支流后河上，控制流域面积为23.5km2，规划总库容为1374.15万m3，兴利库容450.4万m3；3座规划中型水库总库容共计5147.68万m3，兴利库容共计2700.2万m3。

结合巩义市、新密市和登封市水库库容，全年供水量，蓄水工程蒸发、渗漏损失和容积系数，测算3市农村集雨利用量，结果见表2。

表2 郑州市西南山丘区农村集雨年可供水量

2.2 城市集雨工程可利用量分析

根据《郑州市海绵城市专项规划(2017—2030年)》要求，结合城市规划分期实施，郑州市规划范围内设计降雨量为22mm，控制率为75%；雨水可回用量扣除自用水量，并扣除初期弃流量，按雨水径流总量的85%计算；回用系统的最高日设计用水量不宜小于集水面雨水径流总量的40%。郑州市雨水可供水量结果见表3。由表3可知，2025年海绵城市建设达标区面积约1247.33km2，雨水利用量为3818.43万m3；2035年海绵城市建设达标区面积约1701.20km2，雨水利用量为4667.25万m3。

表3 郑州市雨水可供水量

3 雨水利用思路与布局

以《关于非常规水源纳入水资源统一配置的指导意见》为指导，围绕郑州市国家中心城市建设规划，通过采取“渗、滞、蓄、净、用、排”综合治理措施，构建起雨洪水收集、蓄滞、净化、供给、利用全链条路径，并结合管理措施，切实推进全市雨水控制和利用工作，提升全市供水安全保障能力。

雨水集蓄利用工程布置分为西南山丘区农业灌溉部分和城市部分，西南山丘区农村集雨补充灌溉工程根据当地具体情况和发展需求，结合现状经济技术水平，统筹考虑，制定相应发展目标，分期建设实施。在有效利用现状河、湖、库等水生态敏感区水源的基础上，结合水窖、雨水池等调蓄设施建设，将雨水贮存并加以利用，向水系、景观水体、道路浇洒等提供补充用水，缓解郑州市用水紧张的现状。

3.1 西南山丘区农业灌溉工程布置

近期工程建设以当地现有可利用的集流面为主，远期结合新建集流面统筹考虑；发展适度规模集中的雨水集蓄利用工程；输水主干管线的布置应优先利用地形条件，尽量采用重力自压供水；工程形式应简单、实用、便于操作，适合当地实际情况。

该区集蓄雨水用于农作物补充灌溉，采取小型集雨设施分散布置，集流工程的集流能力应与蓄水工程容量相一致，不得布置集流量不足或没有水源的蓄水工程。拟采用的主要工程形式为水窖、水池、塘坝，优先发展缺水严重的地区，有条件时蓄水工程的布置应尽量利用其他水源作为补充水源。

3.2 城市集雨工程布置

雨水利用的选择形式为：ⓐ屋面雨水采用收集回用、排入绿地下渗、屋顶绿化或屋面滞蓄排放等形式；ⓑ小区的人行道、非机动车道采用透水铺装地面，将雨水渗入地下或下渗后收集回用；ⓒ道路采取相应雨水利用措施：红线内绿化带采用下凹式绿地；人行步道采用透水地面，并应同时满足承载力和冻胀要求；道路雨水口采用环保雨水口，雨水口可设于绿地内，但进入绿地前应进行适当处理；道路雨水管道接入河道前设置调控排放设施；ⓓ高架立交桥面雨水应利用高程关系收集利用，立交桥区其他道路雨水应结合绿地进行收集和综合利用；ⓔ城市公共排水系统在适当位置布设雨洪调蓄池和流量控制井，采用调控排放的形式进行雨水利用，城市公共雨水管接入河道前设置污物分离设施，并适当设置雨水利用设施；ⓕ城市河道雨洪就近引入公共绿地滞蓄下渗，不具备条件时在保障防洪安全的前提下通过闸、坝、堰等进行调控利用。

4 雨水利用工程与措施

4.1 万窖集雨工程

雨水集蓄利用是缺水山区解决人畜用水困难、进行农作物补充灌溉、促进农业生产稳定丰产的有效措施，将为农业结构调整和生态环境建设创造有利条件。

至2025年规划集流面共计1505.00万m2，增加可供水量280.90万m3，规划建设各类小型集雨设施共12635处，蓄水容积共计124.84万m3，增加补充灌溉面积共计约4.76万亩。至2035年规划集流面共计2305.67万m2，增加可供水量449.06万m3，规划建设各类小型集雨设施2万处，蓄水容积共计199.58万m3，增加补充灌溉面积共计约7.61万亩，见表4。

表4 西南山丘区农村雨水工程规划

4.2 千平增渗工程

在规划新建和改造居住小区、新建和改造商业项目、新建和改造公共设施项目、新建工业项目中，需配套建设绿化屋顶、下凹式绿地、透水铺装等低影响开发措施，同时可建设浅沟、洼地、渗透池(塘)等雨水滞留、渗透设施，并配套相应雨水集蓄设施，集蓄规模为15～20m3/km2。城市广场需配套建设透水铺装等低影响开发措施，并配套相应雨水集蓄设施，集蓄规模为25m3/km2。雨水控制流程见图1。

图1 雨水控制流程

4.3 百池集雨工程

根据地形地势、灾害程度、水系布局与涝水总量来平衡地表径流系统“泄”与“蓄”的相对关系，新开发地区尽量保留利用原有地表泄水通道。道路绿化带设计成“下凹式”，并取消周边侧石，增加道路绿化带蓄水下渗能力；有条件的地方可在路旁设置植草边沟，作为涝水通道；而地表径流水深、流速不满足内涝控制标准时，应沿程或在低凹处设置滞蓄设施，滞流与临时调蓄超标雨水。雨水调蓄设施宜优先利用天然洼地或池塘、公园水池等作为雨水调节池，也可结合下凹式绿地和下凹式广场等，合理布局临时性的雨水调蓄空间。

结合《郑州都市区排水(雨水)防涝综合规划》，中心城区共规划建设雨水调蓄池73座，其中结合公园绿地建设绿色生态调蓄池55处，结合广场、体育场建设灰色调蓄池7处，建设河湖蓝色调蓄池11处，规划有效调蓄总容积82万m3。

5 结 语

雨水资源化关键在于落实增量利用，雨水利用设施建设应纳入到乡村振兴建设、灌区续建配套与节水改造、现代化灌区改造、海绵城市建设等范畴，同步推进。同时，应结合雨水收集和调蓄设施，在雨季优先使用雨水作为绿地浇灌、河道补水水源。对于雨水利用，城市雨水作为市政管理内容，应纳入市政统一管理，农村雨水作为农田水利建设内容，应纳入农田水利统一管理。