大連市雨水資源的收集利用及雨水收集系統之研討

摘要：中國水資源匱乏，大連市又是其中極度缺水的城市。過度開采地下水，引起海水倒灌，入侵陸域。收集現有的雨水資源并加以利用或涵養地下水，對防止海水入侵的有重要的意義。為此各種雨水收集系統的應用，適用條件及應用效果在收集現有的雨水資源時，必須有所了解。

關鍵詞：雨水收集 海水入侵 排水管道 排水設施 蓄水池 大連市

0 引言

據中國發改委及水利部等有關部門介紹，中國有400多個城市缺水，約占全國城市的2/3，其中約200個城市嚴重缺水[1，2]。特別是人口在100萬以上的32個大城市中，有30個城市缺水。中國目前人均水資源量占有量只有約2140m3[1，3]，水的缺乏程度依據世界糧農組織（FAO）人均水資源量來看，屬于輕度缺水國家。但是中國國土很大、降雨量在地域上分布差異也很大，加之人口分布極不均，可以推測出有的地域極度缺水。

由于水資源匱乏，加之用水量隨著工農業發展及人們生活水平的提高而迅速增長，逼迫人們大量地開采地下水資源，進而引起海水倒灌，入侵陸域面積的現象。以大連市為例，2010年海水入侵面積為638.3(km)2，為大連面積的5.08%[4]。

海水入侵的防治措施主要分為：開源、節流、建造阻擋海水入侵的水利設施、適應性生態改良及加強水資源管理等[5]。開源就是采取措施，因地制宜，增加地下淡水資源的補給量，如雨水的收集、滲透、續存、利用等；還有污水處理后的再生水回灌地下，等等。節流就是控制和調整地下水開采，將其開采量限制在良性的允許范圍之內。建造阻攔海水入侵的水利設施就是修建地下水庫和地下防滲阻咸帷幕，修建地表防潮設施及防暴堤，敷設地下抽水槽與回灌井等。適應性生態改良措施是指為適應海水入侵現狀，進行海水入侵區內生態改良實驗，利用地下微咸水或與淡水混合利用澆灌耐鹽作物，發展入侵區經濟。加強水資源管理就是養成良好的節水習慣，加強節水技術進步，城市污水再生回用等等。

1 雨水資源的收集利用及雨水收集系統

大連市2008年海水入侵面積一度高達867.8(km)2[6]，為大連面積的6.90%，當年海水縱向入侵最大深度達7.0km，與2009年海水入侵面積也基本相同。從2008~2010年海水入侵面積變化趨勢發現，2010年海水入侵面積有所減少，根據[4，6]大連市2008~2010年的年降雨量分別是560.9mm，613.9mm和786.8mm。由此可以推斷，降雨量的多寡直接影響海水入侵面積的大小。進而得出結論，若能有效地收集并利用難得的雨水資源，將能大大緩解海水倒灌，減小海水入侵面積。

筆者曾赴日本考察，發現日本的雨水資源收集利用十分成功，且效果顯著。為此筆者就日本的雨水資源的收集系統做過詳細調研，進行了系統研究。本文根據日本雨水收集、蓄存、過濾、滲透等經驗，針對大連市地方氣候、地質、水文特點，并結合現場考察，介紹幾種雨水收集系統，以作為防止海水入侵措施的實際應用。

1.1 碎石溝管道

通常作為雨水排水干線設施使用，在排水管道壁上開許多孔洞，孔洞處用碎石和沙礫封堵，能起到過濾、滲透雨水作用，并能起到暫時蓄存雨水、進而抑制雨水急速下泄作用的雨水排水設施稱為碎石溝管道。碎石溝管道是矩形管道的，具有很大的儲水空間，是亦能對地下水有涵養作用的設施。

碎石溝管道可以采用現場澆筑混凝土結構，也可以采用預制PC混凝土箱狀結構。從使用量大小、埋設難易程度、現場管理效果及工程質量的可靠性等方面考慮，后者在大連市還是較適宜的。

由于碎石溝管道上面的道路情況復雜，作為埋設在地下的雨水排水干線設施，應配置超出一般道路規模的、能承擔道路荷載的箱形管道。

由于碎石溝管道具有較強的雨水滲透能力，排水管道容易沿著不透水層發生滑坡等現象，因此不適宜在坡面和可能對垂直地面的穩定性有損害的地區使用。

1.2 碎石側溝管道

碎石側溝管道的主要結構形狀及作用與碎石溝管道基本相同，但是它通常作為雨水排水支線設施使用，因此規格較小，切斷面形狀等均與碎石溝管道有一定差別，如預制PC混凝土箱狀結構的碎石側溝管道斷面形狀多為U型。

碎石側溝管道是以在小街道為對象的道路下面的雨水排水支線設施使用，主要用于連接來自建筑物雨水排水的集水井、道路上收集雨水的雨水口等。

1.3 碎石溝管渠和碎石溝井

碎石溝管渠是用碎石覆蓋有孔洞PVC管，它是具有雨水輸送、蓄水與滲透的排水設施；主要作為碎石側溝管道替代管道，用于建筑用地內。碎石溝井的構造是在側壁附著多孔狀結構窗戶的設施，亦稱為滲透井；既可以作為單獨的滲透井用于建筑用地內，亦可作為匯集雨水的雨水口用于街道的道路下面。碎石溝管渠和碎石溝井具有碎石溝管道和碎石側溝管道同樣作用。

碎石溝管渠和碎石溝井主要在建筑用地內使用，并由承建方負責施工。

碎石溝管渠和碎石溝在整個雨水排水系統中使用量大，通過其對雨水的暫時蓄存，洪水量的減少，地下滲透的效果非常顯著。

碎石溝管渠和碎石溝井是主要針對建筑用地使用，雖然跟承建方的努力有關，但在若全市范圍內推廣的話，應該為此相應地探討研究有關各方面的法規制度，使其向義務化使用方向發展。

1.4 調節蓄水池

調節蓄水池是暫時蓄存雨水，削減雨水洪峰流量的排水設施，同時具有過濾、滲透作用以及涵養地下水資源作用。根據流入調節蓄水池的功能，池內的雨水主要是道路等的排水，水中油類、重金屬等物質的混入較多，若用作自來水水源，其在澄清、消毒上的費用將會很高，所以作為自來水水源使用并不現實。

調節蓄水池通常設置在天然洼地、池塘和公園水池等地上，但在大連這樣的大都市，找到建設調節蓄水池這樣的空地是很困難的，所以拓展利用地下空間。應考慮利用己有的公園、地下廣場、或者通過再開發的建筑物用地的停車場、庭院及廣場的地下空間，建筑物本身地下空間的利用也可在考慮之列。

在地下建設的調節蓄水池的較簡單，通常是較大的池體。主要是現場施工為主，但近年來，作為這樣的地下池體結構，采用預應力鋼筋混凝土制作的連結型構筑物正在被開發出來，PC混凝土箱狀結構。

在大連市的地下，符合建大規模的調節蓄水池條件的地方較多，應該使其成為早日實現的排水設施。它的建成對洪峰的調節將發揮很大作用，并使得雨水有了向地下浸透的可能性。現代城市的規劃中，該類排水設施大都分配置在道路轉盤的中央廣場，建議經常發生浸水災害的場所早日配置這些排水設施。此外即使沒有這樣的廣場但又有可能發生洪水災害的洼地場所，可以考慮在建筑用地內的停車場或建筑物地下室進行配置。

1.5 大型回用蓄水池

大連市內有許多公園和比較潔凈的廣場，與普通建筑物屋面的面積相比規模很大。其收集的雨水比較潔凈，只要通過簡單的凈化就可以作為雜用水使用。在這些場所可以設置以回用為目的的大型回用蓄水池。在大連市內可設置大型回用蓄水池的場所有限，比如勞動公園、中山公園、人民廣場以及體育場等，這些場所都需要建很大容積的水池來儲存大量的降雨。

大型回用蓄水池的地下蓄水池的構造分為4種類型。

① 碎石蓄水施工法：最簡單的構造，是在地下設置碎石槽，在小石塊間儲存的施工方法、不需要高度的技術，費用也很便宜。

②PC混凝土箱狀結構施工法：前面調節蓄水池表示的施工法。

③鋼筋混凝土現場施工法：因為是現場施工，所以不需要高度的技術。但是工期很長，需要很大的挖掘量。

④樹脂制的蓄水槽施工法：樹脂制蓄水槽是在地下組裝的輕型塑料蓄水材料，周圍用擋水薄板或透水薄板覆蓋，蓄存雨水使其滲透的施工法。

在以上四個方法中，碎石蓄水施工方法的蓄水效率較低，但費用低廉。PC混凝土箱狀結構的費用較高。樹脂蓄水槽施工法雖然需要高度的制造技術，但是蓄水效率較高、輕便，可以適量的減少費用。作為公園的地下利用，這樣的樹脂制蓄水槽比較合適。

1.6 小型回用蓄水槽

通常小面積用的小型回用蓄水槽被視為建筑設備的一部分，主要以蓄存屋面的降雨為主。屋面上的雨水污染物較少，設置設備也容易、無論是大規模建筑群、大型建筑物還是單戶型小住宅，都有設置水槽的可能性。

通常屋面上的雨水由專用蓄水槽或者是在地下埋設的小型回用蓄水槽來接納水質較為潔凈，只要通過簡單的過濾裝置就可以利用。這些雨水洗車、沖洗廁所、綠化灌溉、地面灑水、沖刷墻壁等，亦可作為空調等冷卻用水，等等。

雖然每個建筑物雨水蓄存量均不大，但是如果把全市的蓄水量都加起來，水量是很大的，不僅僅是對雨水的有效利用，而且對洪峰雨水的抑制也起到很大的作用。

1.7 道路透水性材料鋪設

道路透水性材料鋪設是利用透水性瀝青混凝土等透水性材料來進行道路鋪設。通過鋪設材料本身和接縫處的縫隙使雨水從地表浸透到地下。

大連市的干線道路、車道多為瀝青鋪設，人行路多為平板鋪設，鋪設的修補和更新時更換透水性材料的是很有必要的。

利用透水性的鋪設，地基的石塊也可以暫時儲存雨水。而且雨水通過碎石滲透到地下，對地下水的涵養有很大的幫助。

地下雨水浸透性低的地方也可以考慮在小石塊上作暫時蓄水，從路盤厚度的研討開始，渴望在全市范圍內計劃整備。

2 后語

以上是筆者一些初淺的看法，希望能對大連市的生態型雨水資源利用乃至全國的雨水資源利用起到拋磚引玉的作用。

參考文獻：

[1]新聞中心-中國網[Z].http://www.china.com.cn，2010-03-29.

[2]中國證券網-上海證券報[Z].http://www.sina.com.cn，2007-03-22.

[3]新華網[Z].http://finance.sina.com.cn，2004-04-22.

[4]大連市水務局.2010大連市年水資源公告[Z].2011-03-22.

[5]李忠國.大連市海水侵入現狀及防治措施研究[D].河海大學，2004，12.

[6]顧蓉，張華.大連市水資源利用與水環境關系研究[J].中國外資，2010，11:247~248.