天津市雨水綜合利用措施探討

葉偉超，蘭 荔，邢國(guó)平

（1.天津市節(jié)約用水事務(wù)管理中心，天津 300074；2.天津江河弘元環(huán)境技術(shù)研究有限公司，天津 300201；3.天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300072）

1 天津市水資源狀況及雨水利用必要性

1.1 水資源現(xiàn)狀

（1）降水量。2010年天津市平均降雨量約494.1 mm，折合水量58.23 億m3（中心城區(qū)2.10 億m3），比上年降低23.07%，比多年平均值69.72 億m3低，屬于降水偏枯年份。

（2）地表水量。2010年全市地表水資源量5.73億m3，比上年度下降46.54%，比多年平均值低。

（3）海水利用量。2010年全市海水直接利用和淡化折算的水量為0.19億m3。

1.2 水資源供需分析

1.2.1 需水預(yù)測(cè)

（1）用水定額指標(biāo)。城鎮(zhèn)綜合生活用水定額按中心城區(qū)、濱海新區(qū)、區(qū)縣新城、中心鎮(zhèn)和建制鎮(zhèn)不同區(qū)域分別選取160、150、120、110、100 L/（人·d），農(nóng)村居民家庭生活用水定額為85 L/（人·d）；農(nóng)業(yè)用水定額選用考慮節(jié)水因素的非充分灌溉定額；生態(tài)環(huán)境用水定額考慮水源條件，選用最小生態(tài)需水定額。

（2）需水總量。預(yù)測(cè)2015年全市正常年份需水總量為44.21 億m3，枯水和特枯年份全市需水總量為45.32億m3，其中城市總需水量為18.43億m3。天津市需水量預(yù)測(cè)，見表1。

表1 天津市需水量預(yù)測(cè) 億m3

1.2.2 水資源平衡分析結(jié)果

經(jīng)平衡分析，南水北調(diào)中線通水前正常年份城市總?cè)彼繛?.12億m3，特枯年份為7.0億m3；農(nóng)村正常年份和特枯年份生活用水能有效保障，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水缺口較大，生態(tài)用水不能保障。

南水北調(diào)中線通水后，城市生活、生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境用水均能夠得到有效保證；農(nóng)村正常年份生活用水能有效保障，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水仍存在3.55 億m3缺口，生態(tài)用水不能保障。

1.3 雨水利用的必要性

絕大多數(shù)雨水在進(jìn)入排水管以后，被簡(jiǎn)單直接地排掉了。如果不采取措施而只考慮將雨水簡(jiǎn)單直接快速排出，城市中的雨水泵站等市政設(shè)施的輸送能力也將隨之增大，導(dǎo)致河道泄洪壓力隨之增加。

對(duì)于天津市這樣嚴(yán)重缺水的城市，開發(fā)新的水資源，大規(guī)模實(shí)施雨水綜合利用，能夠獲取重大的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益，主要包括以下3 個(gè)方面：①利用雨水，可以進(jìn)一步改善城市生態(tài)環(huán)境，提高居民生活質(zhì)量；②使城市地下水得到有效補(bǔ)充，能夠有效減少或避免出現(xiàn)沉降漏斗區(qū)域；③能夠從根本上解決大家所關(guān)切的“水漫金山”現(xiàn)象，可以大幅度減少為解決城市汛期突降暴雨后進(jìn)行排水而新建設(shè)的市政管網(wǎng)排水系統(tǒng)工程投入的大量工程費(fèi)開支[1]。

2 天津市中心城區(qū)雨水水質(zhì)分析

2.1 初期雨水水質(zhì)

通過對(duì)降雨過程水質(zhì)的監(jiān)測(cè)，基本可以認(rèn)為：①初期雨水水質(zhì)比較差，其COD含量甚至超過生活污水。若將初期雨水直接排入受納水體，應(yīng)重點(diǎn)考慮初期雨水的棄流，以免對(duì)受納環(huán)境水體造成影響。②屋面雨水中的COD 濃度基本在降雨5 min 后就可以穩(wěn)定在22 mg/L 以下，對(duì)受納水體的環(huán)境影響不大。③影響雨水徑流水質(zhì)的因素較多，如降雨次數(shù)、降雨強(qiáng)度等都會(huì)對(duì)雨水徑流水質(zhì)產(chǎn)生影響。

2.2 初期雨水對(duì)受納水體的影響

初期雨水含有較高濃度的污染物，特別是分流制雨水管道的初期雨水，挾帶大量的地表污染物及管道內(nèi)沉積物進(jìn)入河道，對(duì)河道的水質(zhì)產(chǎn)生極大的影響，使河道水體發(fā)黑、發(fā)臭。

為保護(hù)城市河道的水生態(tài)環(huán)境，應(yīng)該對(duì)初期雨水進(jìn)行攔蓄，只有當(dāng)雨水水質(zhì)基本穩(wěn)定后，出于城市雨水排瀝的考慮，才可以將雨水排入城市的景觀水體。攔蓄的初期雨水在經(jīng)過處理后，才能排放或回用。

3 天津市雨水綜合利用途徑分析

雨水綜合利用系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)節(jié)水、控制城市水土流失、涵養(yǎng)地下水與保護(hù)、改善城市生態(tài)環(huán)境及降低城市洪澇災(zāi)害等目標(biāo)[2]。

城市雨水綜合利用包括雨水入滲、雨水收集、雨水調(diào)蓄、雨水處理和回用等環(huán)節(jié)[3]。

城市的雨水利用管理應(yīng)從傳統(tǒng)的以雨水排放為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐岳脼橹鳎欧艦檩o，滲、蓄、排相結(jié)合。

3.1 雨水入滲

3.1.1 透水磚

可滲透路面磚是由特殊級(jí)配的骨料等組成的混凝土材料[4]。透水磚對(duì)雨水滲透起決定性作用，首先應(yīng)保證透水磚的滲透系數(shù)。

3.1.2 透水瀝青路面

透水瀝青路面表層的瀝青重量比為5.6%～6.2%，空隙率為13%～18%，厚度65～75 mm。瀝青層設(shè)兩層碎石，下層碎石粒徑30～55 mm，空隙率為40%～45%，根據(jù)所要求的蓄水量決定其厚度。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，透水瀝青路面徑流系數(shù)可以減少85%。

3.1.3 道路雨水入滲

道路雨水地下回灌系統(tǒng)由透水路緣石、導(dǎo)流溝、導(dǎo)流管、濾水井組成。利用道路透水路緣石收集雨水，沿道路布置若干濾水井，具有分散回灌入滲的特點(diǎn)，既解決現(xiàn)有道路雨水全部排放的問題，又可以補(bǔ)充地下水。

3.2 雨水調(diào)蓄

3.2.1 雨水凈化儲(chǔ)池

蓄水池的池壁采用具有濾水功能的砂基材料，雨水先經(jīng)過透水磚或綠地過濾，然后再經(jīng)過濾水砂和砂基池壁進(jìn)入蓄水池中。由于底部的防水透氣砂具有透氣和阻水的功能，可以保證雨水的長(zhǎng)期儲(chǔ)存。

3.2.2 管道調(diào)蓄

在城市用地緊張不適宜建設(shè)蓄水池的情況下，可以通過建設(shè)大口徑的雨水管道，來增加暴雨時(shí)的調(diào)蓄能力。

3.3 居住區(qū)雨水綜合利用

3.3.1 雨水可利用量分析

天津市重現(xiàn)期為2年的降雨量為498.69 mm，如果小區(qū)開發(fā)前為裸露土壤，徑流系數(shù)為0.3，則產(chǎn)生的年外排量為6 732 m3；小區(qū)開發(fā)時(shí)，采取雨水利用措施后，產(chǎn)生的年外排量?jī)H為2 730 m3。開發(fā)后外排雨水量不但沒有超過開發(fā)前，反而下降了59.4%。

3.3.2 蓄水池容積

根據(jù)小區(qū)的規(guī)劃，水面面積為7 700 m2。全年需要蓄存的雨水量為15 554 m3，雨水的蓄存首先考慮水面蓄存，這樣既可以利用水景的生物作用對(duì)雨水進(jìn)一步凈化，又可以減少蓄水池的容積。

4 結(jié)論與建議

（1）天津市部分道路排水緩慢，降雨后路面積水嚴(yán)重，利用市區(qū)的河道、湖泊、下凹綠地、透水路面攔蓄和入滲雨水，減少雨水的徑流量，減輕排澇壓力，建立蓄、滯、排相結(jié)合的現(xiàn)代城市排澇體系。在減少城市澇災(zāi)的同時(shí)，可以增加城市的水資源量。

（2）城市排水系統(tǒng)的初期雨水污染較重，當(dāng)降雨強(qiáng)度較大時(shí)，雨水混合污水會(huì)排入河道和湖泊，造成河湖水體污染，水質(zhì)惡化。通過初期雨水的棄流處理利用，可以緩解降雨強(qiáng)度和降水量增大對(duì)河湖水環(huán)境的壓力。

（3）城市雨水利用應(yīng)以雨水入滲為主（透水鋪裝），調(diào)蓄為輔（河道湖泊、下凹綠地、蓄水池、管道），盡量減少外排；重點(diǎn)實(shí)施居民小區(qū)的雨水綜合利用工程。

（4）重視初期雨水的處置。通過改變地面徑流條件，增加降雨向地下的入滲，實(shí)現(xiàn)源頭減量；通過建設(shè)雨水調(diào)蓄設(shè)施和利用管道系統(tǒng)自身的調(diào)蓄容量，將雨水進(jìn)行收集，待雨季過后，再進(jìn)入污水處理廠處理。

（5）盡快制定地方性法規(guī)，明確雨水管理的主體、責(zé)任和目標(biāo)，確定雨水調(diào)蓄、處理、收集利用等相關(guān)技術(shù)要求，促進(jìn)雨水管理有序進(jìn)行。隨著雨水管理工作的逐步發(fā)展，逐步完善政策法規(guī)體系。

[1]朱貴良，段志偉.城市雨水綜合利用研究[J].科技進(jìn)步與對(duì)策，2003，（5）：53-55.

[2]高蘭芳.城市住宅小區(qū)的雨水綜合利用技術(shù)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2009，（21）：107.

[3]王希明，葛敬.雨水綜合利用技術(shù)簡(jiǎn)介[J].交流與探討，2011，（12）：21-23.

[4]劉濱誼，許珊.利用雨水收集系統(tǒng)解決景觀用水問題[J].中國(guó)園林，2006，（2）：55-56.