维普资讯 http://www.cqvip.com 第４卷增刊 南水北调与水利科技 Ｖｏ１．４ Ｓｕｐｐ． ２００６年６月 Ｓ０ｕｔ｝卜ｔ Ｎｏｎｈ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒｓ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ ｓｃ｜ｅｎｃｅ ８Ｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｊｕｎ ２００６ 邯郸市生态小区雨水利用研究 孙建伟 ，曾令木 ，马曙晓 ，胡浩云 （１．河北工程大学，河北邯郸０５６０３８￣２．长江水利委员会长江勘测规划设计研究院，武汉４３００１０） 摘要：绿色生态小区是改善城市环境和城市生态的重要组成部分，它对雨水利用系统提出了更高的要求。提出了现 代城市雨水系统设计应遵循的指导思想、核心技术和解决途径以及生态小区雨水系统设计的关键问题。分析雨水利 用的作用与环境影响，为河北平原开展城市雨水利用提供指导意义。 关键词：雨水利用；生态小区；下渗；净化 中图分类号：ＴＶ２１３．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—１６８３（２００６）增刊一００３６—０３ Ｒａｉｎｗａｔｅｒ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｈａｎｄａｎ Ｃｉｔｙ ＳＵＮ Ｊｉａｎ－ｗｅｉ ，ＺＥＮＧ Ｌｉｎｇ－ｍｕ２，ＭＡ Ｓｈｔｒｘｉａｏ ，ＨＵ Ｈａｏ－ｙｕｎ （１． Ｐ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｎｄａｎ ０５６０３８； ２．Ｃ￣ｎｇｊｉａｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｈａｎｇｊｉａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｕｒｖｅｙ，Ｐｌａｎｎｉｎｇ，Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｗｕｈａｎ ４３００１０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｇｒｅｅｎ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ａｒｅａ ｐｌａｙｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐａｒｔ ｉｎ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｃｉｔｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ．Ｉｔ ｐｕｔ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ ｒｅｑｕｅｓｔ ｔｏ ｒａｉｎｗａｔｅｒ ｕｓｅ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｇｕｉｄｅ，ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｐａｔｈ ｉｎ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｔｈｅ ｍｏｄｅｒｎ ｃｉｔｙ ｒａｉｎｗａｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｆｏｒ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｒａｉｎｗａｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｅｃｏｌｏｇｉａｌｃ ａｒｅａｓ．Ｉｔ ｏｆｆｅｒｓ ｔｈｅ ｇｕｉｄｅ ｆｏｒ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ｃｉｔｙ ｒａｉｎｗａｔｅｒ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ｈｅｂｅｉ Ｐｌａｉｎ ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｒａｉｎ ｗａｔｅｒ ｕｓｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒａｉｎｗａｔｅｒ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ；ｅｃｏｌｏｇｉａｌｃ ａｒｅａ；ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ；ｐｕｒｉｆｉａｔｉｃｏｎ 现代城市雨水利用是一种新型的多目标综合性技术，具 有节水、水资源涵养与保护、控制城市水土流失和水涝、减少 水污染和改善城市生态环境等作用。目前应用范围有：分散 住宅的雨水集蓄利用中水系统；建筑群或小区集中式雨水集 蓄利用中水系统；分散式雨水渗透系统；集中式雨水渗透系 统；屋顶绿化雨水利用系统；生态小区雨水综合利用系统等。 一随着社会经济迅速发展，城市用水量连年上升，特别是近 年来，降雨偏少，直接影响到地表水的径流和地下水资源的补 充，造成地下水连年超采，使得地下水位大幅度下降。尤其是 太行山前平原区，平均年下降速率达到０．５４ ｍ。据太行山前 平原区四市１９８０年低水位期与１９９８年同期地下水位比较， 邯郸全市平均埋深由８．０２ ｍ下降到１７．９４ ｍ。 般来说，建筑区占据着城区近７Ｏ 的面积，一个城市的 年平均降雨量按照６００ ｍＥ计算，建筑区至少有３００ ｒａｍ左右 ２城市雨水资源化 近几十年来，随着世界人口的增长、城市化进程的加快， 以及众多城市水资源问题的接踵而至，人们对于雨水资源利 用的兴趣又逐渐增加。随着城市的发展，不仅带来了水资源 短缺问题，并且由于城市地区地形地貌变化快、建筑物密度 大、不透水面积所占比例不断增加而引起雨水径流速度加快、 洪峰流量增大、洪水滞时和历时缩短等问题［】］。雨水是宝贵 的水资源，应通过渗透等方式充分利用雨水，以涵养地下水、 调节城市生态环境。然后，再使用雨水管系将剩余径流安全、 合理地排除。 这样不仅可以解决部分城市缺水问题，同时还可以有效 地减小城市径流量，延滞汇流时间，减轻城市排洪设施的压 的降水可以利用。而以往，这部分资源沿着被硬化的路面，汇 入城市市政排水系统白白流失了，雨洪峰值变大加重了城市市 政排水系统负荷，加重了城市防洪压力，更进一步导致土壤含 水量减少，热岛效应及地下水位下降现象加剧等严重后果。 ｌ邯郸市基本状况 邯郸市位于河北省南端，太行山东麓，晋冀鲁豫四省交界 处。介于东经１１３。２８ ～１１５。４８ ，北纬３６。Ｏ３ ～３７。Ｏ１ 之间，总 面积１２ ０６２ ｋｍｚ。邯郸市地处半湿润、半干旱地区，属暖温带 性季风气候，四季分明，春季干燥多风沙，夏季炎热多雨且 常出现干旱，降雨主要受太平洋东南季风的影响，多年平均降 雨５５８．８ ｍｍ（其降雨主要集中在７、８月份），秋季天高气爽，冬 季干燥寒冷，年内气温变化明显，年蒸发量为Ｉ ５６３ ｍｉｌｌ。 收稿日期：２００６－０３－０６ 力，减少防洪投资和洪灾损失，控制地下水位下降。使雨水成 为一种可利用的有效水资源。 作者简介：孙建伟（１９８１一），男，河北邯郸人，河北工程大学农业水土工程专业在读研究生。 维普资讯 http://www.cqvip.com 孙建伟等・邯郸市生态小区雨水利用研究 邯郸市区面积１００ ｋｍ２，其多年平均降水量５１２．３ ｌ＇ｎＩＴｌ， 可以粗略计算出邯郸市区多年平均雨水资源量为５ １２３万 。及景观用水。可节约饮用水，减轻城市排水和处理系统的负 荷，减少污染物排放量和改善生态环境等多种效益。根据邯郸 市区多年平均降水量和降水特点，６—９月份为主要集雨期，集 蓄雨水主要用于绿地浇洒和景观用水，及消防储水比较实际。 城市建设前，降水入渗与径流量之比为８：２，城市建设 后为２：８。则邯郸市区多年平均降水径流量为：５１２３×８０ 一４ ０９８．４万ｒｎ３。 ３．２屋顶绿化雨水利用 屋顶绿化系统是削减城市雨洪径流量的重要途径之一， 邯郸市区全年有４ ０９８．４万ｒｎ３的雨水资源白白浪费，这 对一个水资源贫乏且地下水严重超采的城市来说，是巨大的 水资源浪费。并且加重了城市市政排水系统负荷，给城市和 其下游地区带来巨大的防洪压力。因而邯郸应加快城市雨水 该系统在屋顶铺盖土壤，种植植物，配套防水和排水措施，可 使屋面径流系数减小到０．３，有效削减了雨洪数量，同时美化 了环境，净化了城市空气，减轻污染和城市热岛效应，调节建 筑温度，逐步改善城市环境［３］。其也可作为雨水集蓄利用和 利用系统建设，配套雨水利用设施、制定雨水利用法规，将雨 水利用技术与小区建设紧密结合起来。 ３雨水集蓄利用 邯郸市降水量具有年内分配集中、年际变化较大、地区分 布不均等特点。全年降水量平均７５ 左右集中在６—９月的 汛期，非汛期８个月的降水量仅占年降水量的２５ 左右。根 据邯郸市降雨的时间、地区分布特点，为城市小区雨水集蓄利 用措施提出以下几点建议。 ３．１屋顶雨水集蓄利用 屋顶雨水集蓄系统见图１，可分为单体建筑物分散式 系统和建筑群集中式系统。由雨水汇集区、输水管系、截 污装置、储存、净化和配水等几部分组成。有时还设渗透 设施与贮水池溢流管相连，使超过储存容量的部分溢流雨 水渗透。 图１典型屋面雨水利用工程图 图中利用小区屋面、楼顶做集雨面，将雨水汇集通过排 水管道输送至楼底高位花坛，雨水经过高位花坛，雨水中的 杂质被植物吸收、拦蓄、沉淀。在高位花坛中雨水经初步预 处理一部分流入沙砾石层，过滤后，沿输水管道进入蓄水 池，另一部分进入宅前绿地，在绿地中雨水继续被拦蓄、净 化、下渗，超过渗透能力的雨水通过排水口进入地下排水管 道（排水口、地下排水管道及雨水检查井利用雨水截污下渗 系统［２］）。将雨水汇流至蓄水池暂时贮存，超过储存能力的 雨水再溢流进入市政排水管道进行排放（排水管道可做成 渗透型，利用管道侧壁、底部进行下渗回灌地下水）。由于 利用屋面雨水的用户对水质要求比较高，故这里的蓄水池 分为两层，上部直接接纳输水管道的雨水，再由分隔层一大 孔隙混凝土层，再次过滤后流入下部蓄水池，此时收集到的 雨水已较为干净。 在蓄水池中沉淀净化的雨水可用于绿地浇洒、冲厕 洗衣 渗透的预处理措施。既可用于平屋顶，也可用于坡屋顶。 植物和种植土壤的选择是屋顶绿化的技术关键，防渗漏 则是安全保障。植物应根据当地气候和自然条件，筛选本地 生的耐旱植物，还应与土壤类型、厚度相适应。上层土壤应选 择孔隙率高、密度小、耐冲刷、且适宜植物生长的天然或人工 材料。在德国常用的有火山石、沸石、浮石等，选种的植物多 为色彩斑斓的各种矮小草本植物，十分宜人。该技术在德国 和欧洲城市已广泛应用。 使用此技术应根据邯郸当地气候条件、植物种类具体实 施。在一些新建的小区，根据其结构形式、功能用途加以设计 利用。屋顶绿化可以美化环境、有效降低屋面径流系数及改 善局部小气候，使小区更趋向于绿色及生态化发展，使人与自 然和谐相处。 ３．３屋顶雨水收集利用工程模式经济分析 邯郸市水电生活小区位于邯郸市主城区西南，小区面积 ６．８万ｍｚ，其中建筑物占地３万ｍｚ，居住人口１０００多人。如 果屋顶集雨可利用面积３万ｍｚ，按邯郸市年降水５１２．３ ｌ＇ｎＩＴｌ 计算，年蓄水量为１．６万ｒｎ３。根据国家城镇居民用水定额 （ＧＢ／Ｔｌ１３－－８６）规定，中等城市有给排水设备、无沐浴设备 的住户，人均年耗水量为４０．１５ ｒｎ３，按上述标准计算，该小区 年耗水量约为４．０２万 ，则可减少１．６万ｒｎ３供水，约占耗 水量的４０ 左右，节约直接费用２．８８万元。 ３．４利用小区凹地截流暂储雨水 在城市利用生活小区天然地形地貌或人工凹地作为截流 雨水的暂储空间，可以削减雨水的地面径流量，进而减轻城市 排水系统的压力，并减少雨季合流制管网污水处理厂的负荷， 它是解决夏季暴雨内涝的一条有效途径。这些凹地包括下沉 式广场、停车场、运动场、露天内庭院及景观池塘等，在多雨季 节它们可作为临时储存雨水的空间。超过入渗、储留能力的 雨水排入雨水截污下渗系统。 在生态小区中景观池塘（湖）是储蓄雨水的重要设施，雨 水用做景观用水，既可以节约自来水用量，也可用于消防用 水，还作为景观美化了小区环境，增加小区空气湿度。 ４雨水下渗利用 邯郸市区地下水埋藏较深，有足够深度净化雨水，可避免 雨水对地下水源的污染。在邯郸的新建小区，可利用道路、广 场和绿地进行雨水下渗，以回灌地下水、提高地下水位，防止 墨目■目 ３７・． 维普资讯 http://www.cqvip.com 第４卷增总第３期・南水北调与水利科技・２００６年增刊 地面下沉。 及路面的污染程度。 ４．１道路、广场下渗 道路、广场用地在小区总用地中占到１５ 左右，有较大 的集雨面积供雨水下渗利用。在生活区道路和广场的负荷一 ５．１屋面雨水水质的控制 屋面雨水水质受屋面材料、空气污染程度、气温、降雨量 与降雨强度、降雨的间隔时间等许多因素的影响，总的规律 是，随降雨历时的延长，污染物浓度很快下降并趋于稳定。屋 般较小，可以广泛使用透水性材料。由于人行便道面积小，分 散性强，专门建造蓄水池意义不大故可在人行道及广场上铺 设可渗透路面砖，步道以下设置回填砂石、砾料的渗沟、渗井 等，雨水直接渗入地下，回补地下水，同时可减低暴雨径流的 面雨水便于收集，Ｓｓ含量较少，有利于地下回灌。但必须解 决其中的污染物问题。可以改进或更换屋面防水材料，比如 采用水泥砖和瓦质屋面，还可以采用初期雨水弃流装置，分 流速、流量，延长滞时。 可渗透路面砖是由特殊级配的骨料、胶凝材料、水及增强剂 拌制成混合料，经特定工艺制成的混凝土制品，其中含有很大比 例的连通孔隙。为满足城区雨洪的控制和利用，可渗透路面砖的 强度均大于３０ ＭＰａ，渗水能力保证在１珊 ｓ的降雨情况下随降 随渗，地面不产生积水，其典型地面铺设示意图见图２。 图２典型可渗透路面砖铺设示意图 据国外资料介绍：渗透地面成本比传统不透水地面高出 １Ｏ％左右，但综合考虑因径流量减少、地面集流时间延长而导 致雨水管道长度缩短及管径减小，雨水系统的总投资可减少 １２％～３８ 。而且还可产生较大的环境及社会效益［４］。 ４．２绿地下渗 绿化用地在生活小区一般占到总用地的１５ 左右，而在一 些高级的生活小区中占到更大的比例。在小区雨水利用中应充 分利用绿地＾渗回补地下水可起到减缓径流的作用。雨水浇灌 绿地还可以减少自来水用量，美化小区，改善小区空气质量。 传统绿化带普遍为“高坛”式，或使用人工挡墙围砌，地面 雨水不能自然流人，干旱时灌溉反而耗费自来水。为使雨水便 于汇流到绿地，尽量使更多的绿化带低于地面。行道顺水微坡 由向车行道改为向绿化带，以利收集雨水。行道树池可改小树 池为大树池，几个树池连成片，形成收水规模，树池内的透水填 充物可标准高一些，保证林草透气透水。 也可在绿地下铺设一层人工土层，以增加雨水渗透、储蓄 能力和雨水净化能力，防止污染地下水源。由于土壤具有较 强的净化能力与净化作用的恢复能力，经合理设计控制，利用 土砂比为７：１的人工混合土壤层处理雨水径流，可达到较好 的处理效果［５］。为加大雨水渗透能力，也可在较大面积的绿 地下设置渗坑、渗井。将人工土层、渗坑、渗井相结合使用，以 达到截流、下渗的更好效果。 ５雨水利用水质控制 雨水的水质，直接影响雨水利用的途径和方法。而影响 雨水水质的因素主要有城市大气质量，屋面、屋顶的建筑材料 ・鼹‘ 宙墨冒 离污染较严重的初期雨水。笔者提出按２ ｒｎｎｌ降雨量来合理 设计初期弃流装置的方法［引，以获得水质相对稳定的雨水，再 根据需要采取进一步净化，以满足地下回灌的要求。 ５．２路面雨水水质控制 路面雨水水质受交通量大小、路面清扫频率、降雨量与降 雨强度、降雨的间隔时间等许多因素的影响。在小区中，机动 车交通量较小，所以机动车排放的污染物对道路影响较小，以 及由于机动车轮胎磨损产生的橡胶颗粒物少，所以小区道路 雨水水质较城市主干道雨水水质好。作者认为增加小区道路 清扫频率，在进水口设置拦污栅拦截污物及排水管道下垫面 用人工土净化，即可使雨水水质满足地下回灌的要求。 ６结语 邯郸生态小区雨水利用应以回灌地下水为主，以提升地 下水水位，同时用于浇洒绿地、景观用水和临时储存消防用 水，部分解决邯郸市水资源短缺问题，改善小区气候，减小城 市洪峰，延缓径流时间等，尽量达到生态小区雨水零排放，减 小市政排水系统和城市防洪压力。 在１９９８年的“国际雨水利用学术会议暨中国第二届雨水 大会”上，水利专家指出，就地充分利用雨水，采取各种有效措 施提高雨水利用能力和效率，是传统水力发展的不可缺少的 补充和延伸，是解决水资源危机的重要途径［ 。开展生态小 区的雨水利用对我国具有重大意义。不仅可以优化生态小区 环境，实现生态小区的系统性、整体性和有序性；还可从宏观 上改善区域环境，部分解决我国城市建设发展过程中的水资 源短缺，推动我国经济的可持续发展。 参考文献： ［１］Ｈａｌｌ，Ｍ Ｊ．詹道汪等译．城市水文学［Ｍ］．南京：河海大学出版 社，１９８９年． ［２］朱贵良．基于城市雨水资源化的截污下渗系统［Ｊ］．水利学报， ２００３，（９）：７１—７５． ［３］李俊奇，车武．德国城市雨水利用技术考察分析［Ｊ］．城市环境与 城市生态，２００２，１５（１）：４７—４９． ［４３ Ｂｒｕｃｅ Ｋ Ｆｅｒｇｕｓｏｎ．Ｓｔｏｒｍ Ｗａｔｅｒ Ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ．Ｌｅｗｉｓ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ， １９９６，３６—８８． ［５］姜凌．利用土壤层净化城市雨水人工补给地下水的研究［Ｄ１． 长安大学学位论文，２００３． ［６］车武，汪慧珍，任超，等．北京城区屋面雨水污染及利用研究 ［Ｊ］．中国给水排水，２００１，１７（６）：５７—６１． ［７］刘昌明，瞿浩辉．中国雨水利用研究论文集［Ｃ］．徐州；中国矿业 大学出版社．１９９８．
