天津市雨水資源化利用對策探討

張永昊，謝　坤，夏　珺，李保安

天津市雨水資源化利用對策探討

張永昊1，謝坤2，夏珺2，李保安3

（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300220；3.天津大學(xué)化工學(xué)院，天津300062）

摘 要：國家財政部、住建部、水利部于2014年聯(lián)合發(fā)文，提出2015—2017年實施海綿城市示范工程建設(shè)。雨水合理有效的利用是海綿城市建設(shè)的最重要的措施。簡要介紹了城市雨水利用的基本技術(shù)和模式，分析了天津城區(qū)雨水利用的成效。針對當(dāng)前雨水利用存在的三大問題，提出了天津市雨水利用的五點建議。

關(guān)鍵詞：海綿城市；雨水利用；資源化；環(huán)境改善；天津

天津市地處華北平原最東部、海河流域最下游，是資源性嚴(yán)重缺水的城市。據(jù)資料記載，天津近30年多年平均年降水量為544 mm，人均水資源量只有160 m3，僅為全國人均占有量的7%，是全國人均水資源占有量最少的城市。從降雨特點看，天津降雨時空分布極不均勻，多集中在每年的6—9月，約占全年降雨量的80%左右，而且北部多于南部、山區(qū)多于平原。隨著天津經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，尤其濱海新區(qū)已成為國家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的新增長極，對水資源的需求將會不斷增長，水的供需矛盾越發(fā)突出。從水資源可持續(xù)利用的角度出發(fā)，實現(xiàn)多水源的優(yōu)化配置及利用，將是解決天津水資源危機(jī)的唯一出路。

1　加強(qiáng)城市雨水利用已成為城市發(fā)展的重大課題

隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對水資源的需求會大幅度增加，水資源危機(jī)已經(jīng)成為天津經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的最嚴(yán)重制約條件。從城市建設(shè)情況看，天津由于市政建設(shè)對雨水利用考慮不多，使得不透水面積不斷增加，雨水被白白排入雨水管網(wǎng)，造成可用水資源的浪費。有關(guān)資料顯示，按兩年一遇降雨量495 mm分析，天津目前中心城區(qū)面積281 km2（外環(huán)線改造后城區(qū)面積將會達(dá)到380 km2）每年雨水量接近2.0億m3，而這2.0億m3的雨水資源大部分從城市雨污水管網(wǎng)中白白流走，這不僅是水資源的巨大浪費，也必然會增加城市排水設(shè)施的負(fù)擔(dān)。因此，按照海綿城市建設(shè)要求，充分吸納、儲存、處理、利用雨水，不僅能增加寶貴的淡水資源、減少內(nèi)澇、改善水循環(huán)系統(tǒng)和城市生態(tài)環(huán)境，還能提高城市防洪能力。

2　城市雨水利用技術(shù)已比較成熟

國內(nèi)外雨水利用的各種技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，關(guān)鍵是加大應(yīng)用、推廣力度。從國內(nèi)外雨水利用成功的經(jīng)驗可以看出，今后城市雨水利用技術(shù)發(fā)展的一個突出特點就是把國內(nèi)外成熟的技術(shù)整合與推廣。當(dāng)前，要充分利用好國家提出的海綿城市示范工程建設(shè)所提供的資金、政策支持。

2.1城市雨水利用的基本技術(shù)

一般情況下，城市基本的下墊面組成大同小異，主要有各種建筑物屋頂、廣場庭院地面、裸地或綠地、城市各種道路等，以上下墊面加上河湖水系就是可以儲水的海綿體。因此，雨水利用要因地制宜，根據(jù)不同的海綿體類型選取不同的雨水控制與利用技術(shù)。

（1）屋頂雨水利用技術(shù)。根據(jù)屋頂降雨徑流的實際情況，將屋頂?shù)慕涤晖ㄟ^雨水管道收集，經(jīng)過濾處理后流入景觀水面或蓄水池蓄存。有條件的可建造屋頂花園，直接收集利用雨水。

（2）鋪裝透水地面雨水利用技術(shù)。鋪裝透水地面包括區(qū)域內(nèi)的廣場、庭院、停車場、人行道、自行車道等，均可采取透水（濾水）地面收集系統(tǒng)。對鋪裝地面采用透水材料鋪裝，包括透水性面層和透水性墊層。

（3）綠地雨水利用技術(shù)。根據(jù)土壤滲透性能，有條件的可采用下凹式綠地，可使硬化地面雨水自流入綠地。這樣一來，不僅綠地本身無徑流外排，還可消納相同面積不透水鋪裝地面的雨水徑流。

（4）市政交通道路雨水利用技術(shù)。將人行道鋪裝成可透水路面，并坡向兩側(cè)的下凹式綠地，機(jī)動車主干道可以采用環(huán)保型雨水口將初期水質(zhì)較差的雨水和較大的污染物攔截處理。

（5）下凹式隔離帶雨水利用技術(shù)。下凹式隔離帶可以收集雙側(cè)各半幅路面雨水，不僅直接灌溉植物，還可入滲補(bǔ)充地下水，有條件的還可建造地下蓄水池。

（6）管道調(diào)蓄。在城市用地緊張、無法建造蓄水池及周邊無河道蓄納雨水的情況下，可在城區(qū)排水不暢的低洼地段通過建造大口徑的雨水管道，來增加暴雨時的調(diào)蓄能力。

（7）河湖水面調(diào)蓄。城區(qū)河湖水面在雨季通過科學(xué)調(diào)度可以起到調(diào)峰蓄水的作用，不僅可以減輕排澇壓力、增加水資源，還可改善水生態(tài)環(huán)境。

2.2城區(qū)雨水利用成效分析

從天津城市雨水利用情況看，雨水利用只是近幾年有了一些成功的示范工程，但規(guī)模都不大。這些比較成功的示范工程，還是有一定的推廣意義。雨水利用系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1　雨水利用系統(tǒng)

（1）天津文化中心于2012年建成使用雨水利用系統(tǒng)，其中生態(tài)節(jié)能設(shè)計理念十分先進(jìn)、實用。文化中心占地面積90萬m2，其中天然景觀湖水面面積10 萬m2，平均水深1.5 m，每年可蓄納、利用雨水10萬m3；屋頂、路面、地表、地下、景觀湖、生物過濾等雨水收集、處理系統(tǒng)立體交叉、功能完善，湖中心的彩色音樂噴泉既是景觀，又能曝氣增氧、凈化水質(zhì)。所有這些使得文化中心水生態(tài)系統(tǒng)成為休閑娛樂、景觀游玩的場所，還是節(jié)能減排、綠色生態(tài)的示范工程。雨水收集蓄存后既滿足了景觀湖生態(tài)用水，還補(bǔ)充了文化中心30萬m2綠地的灌溉用水，不足部分由深度處理的再生水灌溉（綠化灌溉每年需水36萬m3）。雨水收集利用每年可以節(jié)約自來水費約80萬元，雨水利用系統(tǒng)建設(shè)雖然投入經(jīng)費8 000萬元，但由此節(jié)約了雨水排放管網(wǎng)改造所需直接經(jīng)費2億元。其生態(tài)環(huán)境效益、社會效益、經(jīng)濟(jì)效益都十分顯著，目前文化中心已成為天津市對外宣傳的重要窗口。

（2）位于衛(wèi)國道立交橋旁的橋園公園，用于雨洪調(diào)蓄、雨水收集利用，預(yù)計年雨水綜合利用量可達(dá)5.2 萬m3，既解決了下沉式立交橋降雨淹泡的威脅，又改善了周邊公園的生態(tài)環(huán)境，節(jié)約了大量的淡水資源。

（3）天津商業(yè)大學(xué)利用2個人工湖收集、儲存雨水，替代自來水用于綠化灌溉，年雨水綜合利用量可達(dá)35萬m3，而且徹底告別了由于地勢低洼飽受大雨淹泡之苦，年節(jié)約淡水資源費達(dá)280萬元。

（4）天津市政排水三所利用倉聯(lián)莊地道將收集的雨水儲存到蓄水池，經(jīng)過濾、凈化后，用于樹木、綠地灌溉、路面噴灑、建筑施工、車輛沖洗等。雨季每日收水量達(dá)300m3，一年預(yù)計可收集利用雨水8萬m3。

（5）天津機(jī)車車輛廠雨水和地表水利用工程，將收集的雨水經(jīng)過沉淀處理后過濾，輸送至水塔，代替自來水供給車間用于生產(chǎn)冷卻循環(huán)水、廠區(qū)綠化噴灌、廠區(qū)公廁沖洗和廠前水池的水源補(bǔ)給。每年可節(jié)省自來水7萬m3，節(jié)省水費40余萬元。

（6）梅江國際會展中心在屋面設(shè)置了虹吸雨水收集系統(tǒng)，利用輸水管將雨水匯集到會展中心旁的梅江湖。這些雨水經(jīng)過處理用于會展中心生態(tài)景觀用水和灌溉綠地及樹木，每年收集雨水達(dá)3 000多m3，屋面雨水回收率達(dá)100%。

3　結(jié)論與展望

3.1存在問題

（1）缺乏政府層面的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，雨水利用管理水平低。這不僅是天津城市雨水利用的最根本問題，也是國內(nèi)各個城市共同的問題。過去，在雨水利用上，各行業(yè)、各系統(tǒng)、各部門都是單兵作戰(zhàn)，缺乏政府層面的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、統(tǒng)一指揮。目前，國家已經(jīng)提出“海綿城市建設(shè)”的具體要求，其中重要一條就是要成立政府層面的領(lǐng)導(dǎo)小組。因此，天津市應(yīng)該乘勢而上，統(tǒng)一思想、統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一行動、統(tǒng)一目標(biāo)，使雨水利用做到務(wù)實、高效。

（2）雨水利用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)缺乏規(guī)范。隨著城市建設(shè)發(fā)展，地面不斷硬化，暴雨時常出現(xiàn)雨水淹泡城市或不經(jīng)處理直接流入河道等情況。天津市大部分綠地（包括高速和快速路隔離帶、公路邊的花壇或綠化帶等）一般都高于路面。研究表明，隨著植物覆蓋面積的增加，不同時段的雨水累計入滲量呈指數(shù)增加，從而可知綠地有很好的入滲性。如果綠地高于地面，這種設(shè)計不僅不能接納路面雨水、減少了雨水入滲量，而且會使降落在綠地上的雨水外流。當(dāng)遭遇干旱時，仍然需要消耗大量的自來水對綠地進(jìn)行灌溉。這些都需要出臺相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程來指導(dǎo)綠地設(shè)計和施工。

（3）先進(jìn)、實用的雨水利用技術(shù)缺乏研發(fā)、普及。目前實際應(yīng)用的雨水利用技術(shù)系統(tǒng)僅有少部分科技人員掌握，需要相關(guān)部門組織整合雨水利用技術(shù)并歸納、總結(jié)，形成能夠指導(dǎo)規(guī)劃、設(shè)計、施工的技術(shù)指南和標(biāo)準(zhǔn)圖集；同時，應(yīng)加大技術(shù)培訓(xùn)力度，使更多的業(yè)務(wù)部門及科技人員了解、掌握雨水利用技術(shù)。

3.2主要建議

雨水資源化利用是海綿城市建設(shè)的重要內(nèi)容和技術(shù)支撐，是利用水資源管理的新理念、新技術(shù)以解決水資源短缺問題的有效途徑之一。為此，提出以下建議:

（1）城市規(guī)劃中應(yīng)注重雨水利用。海綿城市建設(shè)必須由規(guī)劃和城建部門牽頭、相關(guān)部門參加，制定雨水利用總體規(guī)劃，規(guī)劃應(yīng)要求新、改、建項目都必須注重雨水利用。天津的降雨季節(jié)分布十分不均勻，在規(guī)劃中應(yīng)考慮雨水與再生水互為補(bǔ)充，實現(xiàn)多水源優(yōu)化配置。

（2）不斷完善雨水利用政策法規(guī)、技術(shù)規(guī)范。研究制定雨水利用政策和法規(guī)以及技術(shù)規(guī)范，是確保雨水利用良性循環(huán)的重要基礎(chǔ)。雨水利用既要有強(qiáng)制性，又要有自覺的積極性，這就需要出臺配套的激勵機(jī)制。同時，要研究將雨水利用納入城市建設(shè)項目立項審批、備案的前置必要條件，以此提高社會各行各業(yè)實施雨水利用的積極性。

（3）加大宣傳力度，營造全民參與氛圍。目前，天津的雨水利用剛剛起步，對雨水利用的宣傳、培育、推廣示范力度還不夠，許多部門對雨水資源化利用的重要意義缺乏足夠的認(rèn)識。政府應(yīng)加大宣傳力度，營造全民行動、全民參與的氛圍，促進(jìn)雨水利用持續(xù)向前發(fā)展。

（4）利用新建項目，加大雨水利用示范效應(yīng)。建議目前天津市正在建設(shè)的一批大中型建設(shè)項目有條件的都應(yīng)考慮或補(bǔ)充、完善規(guī)劃設(shè)計，充分地把雨水利用方案增加進(jìn)來。

（5）以規(guī)劃為先導(dǎo)，堅持系統(tǒng)建設(shè)、整體推進(jìn)。此次國家對海綿城市建設(shè)提出的由規(guī)劃、水務(wù)、城建、市政、園林、交通、環(huán)保、財政等多部門共同參與、編制城市規(guī)劃，對構(gòu)建科學(xué)的城市防洪排澇與雨水利用體系帶來了難得的機(jī)遇。規(guī)劃應(yīng)統(tǒng)籌兼顧，突出系統(tǒng)性，以中心城市為重點，兼顧濱海新區(qū)和城鎮(zhèn)。要依據(jù)地質(zhì)、土地利用、水文等條件因地制宜設(shè)計，并推薦適宜的雨水利用模式和技術(shù)。有了牽頭部門和協(xié)作機(jī)制，無論是海綿城市建設(shè)還是雨水利用，都將迎來一個非常有利的發(fā)展機(jī)遇，通過各部門的共同努力，一定會使雨水利用科學(xué)地融進(jìn)水資源優(yōu)化配置方案中。

中圖分類號：TV213.9

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-7328（2016）02-0017-03

DOI:10.3969/j.issn.1004-7328.2016.02.008

收稿日期：2015—12—06

作者簡介：張永昊（1982—），男，工程師，主要從事節(jié)約用水管理工作。