我國(guó)城市雨洪資源化利用前景分析

張軍紅 王文鑫 徐義萍 常允艷

摘 要： 城市雨洪是導(dǎo)致城市洪水災(zāi)害的罪魁禍?zhǔn)?，然而，如果利用得?dāng)，則城市雨洪是緩解城市水危機(jī)的重要途徑。本文在分析我國(guó)城市雨洪資源利用的必要性和可行性的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)外城市雨洪資源利用的現(xiàn)狀，對(duì)我國(guó)城市雨洪資源利用的前景進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞： 雨洪資源化利用 城市水危機(jī) 水污染 節(jié)水型城市建設(shè)

雨洪資源是指大氣中的降水降落到地面以后，超過地表自然消化能力的雨水。城市化導(dǎo)致城市區(qū)域不斷擴(kuò)大和人口、建筑高度集中，城市化的發(fā)展直接或間接改變了水環(huán)境，加劇了洪水對(duì)城市的威脅[1]。近年來，我國(guó)城市雨洪災(zāi)害呈現(xiàn)多發(fā)趨勢(shì)，越是大型城市，暴雨引起的內(nèi)澇問題就越突出，造成的損失就越嚴(yán)重[2]。

一、我國(guó)城市雨資源利用的必要性

1.城市水危機(jī)嚴(yán)重

隨著城市人口的持續(xù)增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，工農(nóng)業(yè)和居民生活用水持續(xù)增加，使城市水資源供求矛盾日趨激化。其主要表現(xiàn)為供求總量更加不平衡、供水狀況趨于惡化、地域性水資源供求矛盾日趨惡化[3]。我國(guó)城市在面臨嚴(yán)重內(nèi)澇的同時(shí)，面臨十分嚴(yán)峻的水資源危機(jī)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)600多個(gè)城市中，400多個(gè)城市存在資源型或水質(zhì)型缺水，100多個(gè)城市嚴(yán)重缺水，其中西北、華北地區(qū)的水資源短缺已嚴(yán)重制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展。

2.城市雨洪災(zāi)害加劇

每年進(jìn)入汛期以后，全國(guó)各地因暴雨引起的城市內(nèi)澇，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的報(bào)道絡(luò)繹不絕。城市化進(jìn)程極大地改變了區(qū)域地表徑流條件，也是造成城市雨洪災(zāi)害多發(fā)的重要原因。城市下墊面的建筑物和構(gòu)筑物材料比郊區(qū)自然下墊面的熱容量大，導(dǎo)熱率高，白天城市下墊面吸收的輻射能比郊區(qū)多，日落后城市下墊面降溫比郊區(qū)慢，形成明顯的城市熱島效應(yīng)[4]。同時(shí)城區(qū)由于人多、車輛多，工業(yè)企業(yè)多，向大氣中排放的固體顆粒物多，導(dǎo)致城市凝結(jié)效應(yīng)比郊區(qū)顯著，加上城市高層建筑對(duì)空氣流動(dòng)的阻礙效應(yīng)，導(dǎo)致城區(qū)水汽凝結(jié)降雨的可能性顯著增加[5]。

3.雨洪徑流污染嚴(yán)重

城市里廣泛使用的瀝青油氈屋面、瀝青混凝土道路、磨損的輪胎、融雪劑、殺蟲劑、農(nóng)藥、建筑工地上的淤泥和沉淀物、動(dòng)植物的有機(jī)廢棄物，等等，會(huì)使徑流中含有大量污染物：油劑、重金屬、病原體、有機(jī)物、懸浮固體等。這些物質(zhì)隨降雨徑流進(jìn)入城市水體，對(duì)城市居民的飲水安全造成了嚴(yán)重威脅。此外，城市雨洪口普遍被當(dāng)做垃圾和污水口，排水井口充塞垃圾的現(xiàn)象非常嚴(yán)重，經(jīng)常出現(xiàn)暴雨過后，道路雨洪淤積、交通堵塞的現(xiàn)象。例如山東省2010年城市污水排放量約為35.78億t，2013年上升到48.217億t，同比增長(zhǎng)了35%以上，生活污水COD排放量約占總排放量的1/3[6]。

4.地下水位下降、地面沉降

伴隨城市化的推進(jìn)，城市下墊面硬化、排水管網(wǎng)化，原來天然的水循環(huán)途徑被阻斷，原本滲入土壤的降雨大部分轉(zhuǎn)化為地表徑流。例如多年平均降雨量50mm的降雨通過黏質(zhì)沙土入滲對(duì)地下水的補(bǔ)給系數(shù)為0.02～0.07，多年平均降雨量1200 mm的降雨通過黏質(zhì)沙土入滲對(duì)地下水的補(bǔ)給系數(shù)為0.13～0.21。一方面城市化進(jìn)程阻礙了降雨對(duì)地下水的有效補(bǔ)給，另一方面人們?cè)诔~開采地下水，結(jié)果導(dǎo)致地下水位下降、地面沉降問題日益突出。例如海河流域年均超采地下水40多億m3，形成2萬多km2的地下漏斗。

二、我國(guó)城市雨洪資源利用的可行性

近年來，在國(guó)家制定的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)指導(dǎo)思想下，人們?cè)絹碓揭庾R(shí)到城市的發(fā)展要尊重自然規(guī)律，自覺順應(yīng)事物發(fā)展的客觀規(guī)律就能變廢為寶，事半功倍，否則就會(huì)遭到大自然的懲罰。在城市雨洪資源化方面也是如此，只要我們深入研究城市雨洪產(chǎn)生的根源，就可以有針對(duì)性地采取措施，變水害為水利。在城市雨洪資源化利用可行性方面，我們應(yīng)主要從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面探討。

1.技術(shù)可行性

目前一些發(fā)達(dá)國(guó)家在雨洪資源化利用方面已經(jīng)取得了一定成效，以色列雨洪資源的利用率已經(jīng)達(dá)到98%以上；日本利用雨洪作為生活用水的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，并利用雨洪補(bǔ)給地下水；美國(guó)建造了大量滲濾田，用于補(bǔ)充地下水或在暴雨洪水時(shí)進(jìn)行匯集和調(diào)節(jié)雨洪[7]。城市雨洪利用的途徑主要包括：屋面雨洪集蓄利用系統(tǒng)、屋頂綠化雨洪利用系統(tǒng)、園區(qū)雨洪集蓄利用系統(tǒng)和各種滲透集雨設(shè)施。國(guó)內(nèi)在城市雨洪資源化利用方面尚處于試驗(yàn)探索階段，如武漢天河機(jī)場(chǎng)、上海浦東機(jī)場(chǎng)的一些新建建筑采用的雨水收集利用系統(tǒng)等。我國(guó)在雨洪資源化利用方面要加大研究力度，同時(shí)要制定出完善的規(guī)章制度和激勵(lì)措施。

2.經(jīng)濟(jì)可行性

雨洪資源的利用是一項(xiàng)公益事業(yè)，其不僅具有環(huán)境生態(tài)效益和社會(huì)效益，而且有直接和間接的經(jīng)濟(jì)效益。小區(qū)雨洪利用可以減少由政府投入建污水處理廠、污水管線和排洪設(shè)施的資金。有力將雨洪就近收集，不僅可以減少雨季溢流污水，改善水環(huán)境，而且可以減輕污水處理廠負(fù)擔(dān)，減輕城市洪水壓力。截止2014年，北京市已建成城鎮(zhèn)雨水利用工程967處，雨水綜合利用能力達(dá)2153萬立方米，今年一年即累計(jì)收集利用雨水量2781萬立方米，相當(dāng)于14個(gè)昆明湖的蓄水量[8]。

三、結(jié)論與討論

城市雨洪具有厲害雙重性，我國(guó)城市在面臨嚴(yán)重內(nèi)澇的同時(shí)，面臨十分嚴(yán)峻的水資源危機(jī)，城市雨洪資源的利用，不僅可以有效降低城市洪水災(zāi)害，而且是解決我國(guó)城市水危機(jī)的重要途徑之一。我國(guó)應(yīng)總結(jié)國(guó)內(nèi)外在雨洪資源化利用方面的成功經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)加大雨洪資源化利用方面的研究，為我國(guó)城市消減雨洪災(zāi)害、實(shí)現(xiàn)雨洪資源化提供科學(xué)依據(jù)[9]。

參考文獻(xiàn)：

[1]王金亭.城市防洪[M].鄭州：黃河水利出版社，2008.

[2]趙凡，趙常軍，蘇筠.北京“7.21”暴雨災(zāi)害前后公眾的風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知變化[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2014，23（4）：38-45.

[3]李俊文.淺談近年來水與城市發(fā)展相互關(guān)系[J].地下水，2008，30（3）：111-112.

[4]陳衛(wèi)國(guó).安慶暴雨澇災(zāi)成因探析及對(duì)策[J].中國(guó)水利，2013（11）：42-3.

[5]廖鏡彪，王雪梅，李玉欣，夏北成.城市化對(duì)廣州降雨的影響分析[J].氣象科學(xué)，2011，31（4）：384-390.

[6]張艷麗.城市水污染的治理對(duì)策及建議[J].資源節(jié)約與保護(hù)，2014（9）：60-61.

[7]李海燕，梅慧瑞，徐波平.北京城市雨水管道中沉積物的狀況調(diào)查與分析[J].中國(guó)給水排水，2011，27（6）：36-39.

[8]北京市今年收集利用雨水達(dá)2781萬立方米[J].城市問題，2014（12）：103.

[9]菜燿隆，邱奕儒.城市雨洪利用策略及雨洪滯蓄系統(tǒng)容量分析[J].水科學(xué)進(jìn)展，2012，23（3）：341-345.

資助項(xiàng)目：重慶市教委科研項(xiàng)目“水庫庫濱帶植被配置模式及其生態(tài)效應(yīng)研究”（KJ1403603）；重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院人才引進(jìn)基金項(xiàng)目“生物結(jié)皮涵養(yǎng)水源能力及其應(yīng)用研究”（KRC201403）。