濱州市濱城區雨水利用分析

隋 濤，劉娟娟

(濱州學院城市與環境系，山東 濱州 256600)

濱州市位于黃河下游三角洲腹地，屬魯北黃泛沖積平原，溫帶季風大陸性氣候。濱城區多年來平均降雨量575mm，有較豐富的雨水資源。然而濱城區當地水資源總量為10069萬m3，人均占有量為194m3，不及全國人均占有量的1/12，當地地表水污染嚴重，地下水水質較差且有超采現象，屬資源型、水質型缺水地區，供水主要依賴黃河水，近年來水資源供需矛盾日益突出[1]。由2010年濱城區水資源供需平衡的分析可知：2010年缺水量達到0.6億m3。面臨城區用水日益短缺的問題，雨水資源的利用已成為解決水資源緊缺的一條有效途徑。為了深入研究雨水利用問題，在明確濱城區降雨特性及土壤因素的基礎上，探討濱城區雨水利用的措施。

1 濱州市濱城區降雨特性

1.1 降雨的多年分布特性

濱城區多年年均降雨量為575mm。由圖1可見，年降雨量最大值出現在1990年，達到968.4mm；最小值出現在1989年，只有319.5mm。濱城區年降雨量最大、最小差值達到3倍之多，可見年際變化較大。通過1971—2000年的降雨資料頻率統計，降雨量集中在400～700mm之間的累積頻率達到70%，年降雨量低于400mm的占13.3%，高于700mm的占16.7%。

圖1 年降雨量統計

1.2 降雨頻率分析

利用P-Ⅲ型曲線對濱城區1971—2000年降雨資料進行頻率分析，并繪制頻率曲線。比較實際和理論頻率曲線的擬合情況，調整離差系數Cv，直到和實際頻率曲線擬合較好為止。通過圖2得出年降雨量在800mm以上的頻率是5%，年降雨量在570mm以上的頻率是50%。經觀測偏態系數Cs=2Cv的頻率曲線基本符合經驗點的分布趨勢，則離差系數Cv=0.24，偏態系數Cs=0.48。說明城區年降雨量年度變化較大，系列呈正偏分布，降雨量大于均值的強降雨出現次數較多。對降雨頻率進行分析主要是為了研究濱城區降雨特性和降雨規律，為進一步提出該地區的雨水利用措施提供依據。

圖2 濱城區降雨量頻率曲線(海森威格圖)

圖3 月平均降雨量

1.3 降雨的月分布特性

濱城區多年來月平均降雨量見圖3。降雨量主要分布在6—8月，這3個月的降雨量占全年降雨量的68%，10月至翌年1月這4個月降雨量之和不到全年的10%，可見濱城區月降雨量分配極不均衡。在6—8月的汛期易形成城市洪災，尤其在老城區黃河二路到黃河五路之間，管網排水不利，路面積水嚴重，影響人們的正常出行。需要采用一定的措施進行雨水的收集和蓄存。

1.4 降雨的日分布特性

采用濱城區1971—2000年日降雨量資料，按照24h雨量把降雨分為微雨(<3mm)、小雨(3～10mm)、中雨(10～25mm)、大雨(25～50mm)、暴雨(50～100mm)、大暴雨(100—200mm)進行分析。資料統計如圖4、圖5，這30a間共有2020個降雨日，日最大雨量達到150.4mm。降雨量10～25mm的中雨日數占14.11%，但降雨量占到26.46%；日降雨量在3mm以下的降雨，考慮到初期棄流量為3mm[2]，不存在雨水利用的可能；而日降雨量在3～10mm的小雨，其天數占總天數的25.35%，降雨量占總降雨量的16.98%，雖然降雨量不是最多，但降雨日數較多。所以小到中雨將是雨水收集利用的主要對象。大雨、暴雨及大暴雨降雨日較少，日降雨量較大，為防止城區積水，需要考慮以泄流為主、利用為輔的技術措施。

圖4 濱城區1971—2000年降雨天數分布

圖5 濱城區1971—2000年日降雨量分布

2 濱城區土壤因素分析

濱州地處黃河河口區，地勢低平，受海潮影響底層土含鹽量高。除此之外，濱州市地勢低造成地下水位高，礦化度高，地下水多年埋深在1.0～2.0m，豐水年埋深多為0.5～1.0m，臨界深度大大超過了市區潛水埋深，加之春、秋兩季雨水少，風速大，蒸發量強，致使春秋季節地表大量返鹽[3]，導致土壤貧瘠，鹽堿化嚴重。由于高含鹽量土壤當土壤水增多時會產生鹽結晶，不適宜作為雨水入滲系統的場所，所以濱城區雨水利用措施宜采用收集利用的方式。

3 濱城區雨水利用措施及潛力分析

3.1 濱城區雨水利用現狀

濱城區在2008年提出建立節水型社會的對策，其中，關于開源措施重點要求提高再生水和雨水的利用。另外濱州生態市規劃中，提出了雨水利用途徑，要求建筑物前后增加綠地面積，使樓頂形成的徑流先通過綠地截流；道路兩側的人行道可以考慮鋪設漏水磚，將收集的降水盡可能地回灌地下。目前濱州北互通立交區就開始考慮采用雨水集蓄措施，用以解決護坡植被的灌溉養護問題[4]。

3.2 屋面集水措施

濱城區屋面以坡頂瓦屋面及平頂水泥屋面為主，當地大氣環境良好，屋面雨水徑流污染物濃度較低，適宜雨水收集，其工藝流程示意圖如圖6。

圖6 屋面雨水收集系統流程示意圖

3.3 路面集水措施

根據濱州市2020年城市規劃，濱城區中的老城區局部區域采用截流式合流制，其他區域均為雨、污分流制。針對老城區實際情況，采用雨污水合流排放至污水處理廠，集中處理后的中水進行集中回灌的利用方式。因為濱城區地下水主要分為3層：距地面1m到幾十米間為苦咸水；幾十米至百米間為中咸水；咸水層下為深層淡水[5]。由于深層地下水水質好，單井出水量大，部分地區嚴重超采，出現地下水漏斗，在濱城區五四轉盤附近出現地面沉降，沉降最大值為39mm[6]。為合理利用地下水資源，在老城區的蒲城街道辦事處、郭集一帶[7]將集中處理好的雨污水進行深層地下水回灌，這是一種符合老城區具體情況的利用方式。

針對其他區域的雨、污分流，可根據地形條件，采用雨水短距離分散至周圍水景、河道的集水方式。濱城區有“一環、五海、七十二湖”之稱，即一環城水系、東南西北中五海、七十二大小不等的水面水景，其水域面積占濱城區的20.8%。由于水系結構發達，可以充分利用景觀水面受納降雨蓄存利用。同時考慮到路面雨水水質較差，注意采用有截污功能的雨水口和同步棄流設施。

3.4 綠地集水措施

濱城區所在地原是黃河攜泥沙填海而成的河灘高地，地面坡降小，易積水抬高地下水位；底層潛在含鹽，土壤粉沙質，毛管力強，這些因素在高蒸發量的情況下，容易返鹽造成綠化植株的枯萎，生態環境的退化。因此針對綠地雨水應加快其排放速度，在遠離滲透面的情況下進行收集。目前濱城區大面積的園林綠化帶較多，如新濱公園綠化面積為5萬m2；蒲園為20萬m2；中海為97496m2。在這些大型的綠化帶宜采用坡地式種植，低洼處采用不透水集水溝匯集雨水進入蓄水池收集，如圖7。

圖7 綠地雨水收集系統示意圖

3.5 濱城區雨水可利用量分析

濱城區年均可收集雨水量受氣候、降水特性、雨水水質等自然因素及當地建筑物布局和結構等其他因素影響，對大多數地區，可利用雨水量計算式為[8]

式中：Q為年均可利用雨水量，m3；α為季節折減系數，α=汛期平均降雨量/年均降雨量，濱城區季節折減系數為0.68；β為初期棄流系數，β=1-初期雨量×年均降雨次數/年均降雨量，濱城區初期棄流系數為0.65；H為年降雨量，mm；ψi為不同下墊面徑流系數，不同下墊面的徑流系數見表1；Ai為相應的不同下墊面集雨面積，m2。

表1 濱城區不同下墊面面積及徑流系數

根據不同水平年濱城區降雨資料，可以得到濱城區雨水利用潛力及采用雨水利用措施后的可利用雨水資源量(表2)。濱城區采用雨水利用措施后，其利用量約為0.946億m3，而濱城區近年來缺水量在0.6億m3左右，可見雨水利用后的節水量完全可以滿足濱城區缺水量的要求，其利用潛力巨大。

表2 濱城區不同水平年雨水資源可利用量 億m3

4 結 語

濱城區年均雨水利用潛力為1.62億m3，采用雨水利用措施后，其利用量可以達到雨水利用潛力的58%，基本可以解決濱城區水資源量匱乏的問題。除此之外，建議采取制定適合本地特征的雨水利用相關法規與政策、加強監督、加大宣傳力度等措施來實現雨水資源化。

[1] 鄭兵，張樹峰，袁梅.濱州市濱城區節水型社會建設現狀及對策[J].山東水利，2006(12)：28-29.

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[3] 王金芬，劉雪梅.淺談濱州市區立地鹽堿條件下的綠化技術[J].北方園藝，2008(2)：160-162.

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