城市水環(huán)境變化及城市雨水蓄用方法探討

陳祥宇，陳吉星，任澤儉

（1.濟(jì)寧市水文中心，山東 濟(jì)寧272017；2.濟(jì)寧市水利事業(yè)發(fā)展中心，山東 濟(jì)寧272017；3.山東潤(rùn)魯工程咨詢有限公司，山東 濟(jì)南250109）

1 城市水環(huán)境變化分析

1.1 雨水下墊面化，徑流系數(shù)提高

由于城市社區(qū)、廣場(chǎng)、道路面硬化和地下商場(chǎng)及地下車庫建設(shè)，地表水入深少，攔蓄雨水能力低，徑流系數(shù)提高，匯水快，流量大，道路成河現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，災(zāi)害頻繁。通過SWMM模型分析，濟(jì)寧市未開發(fā)前徑流系數(shù)約為0.22，現(xiàn)中心城區(qū)徑流系數(shù)明顯增大。

1.2 地下水補(bǔ)給困難，地下水位下降

由于城市發(fā)展用水量增加和地下水補(bǔ)給減少，北方城市地下水超采，地下水位下降，據(jù)統(tǒng)計(jì)，北京市20世紀(jì)80年代地下水年均補(bǔ)給量比20世紀(jì)60年代減少了約2.6億m3。據(jù)統(tǒng)計(jì)濟(jì)寧市2001—2014年均抽取地下水8.7億m3，潛層超采區(qū)面積654.6 km2，濟(jì)寧—汶上漏斗區(qū)中心埋深15.6 m。

1.3 城市人口增加，用水量提高

水環(huán)境的變化帶來了用水量的變化，在極端天氣趨多的當(dāng)下，城市防汛與供水出現(xiàn)了新的挑戰(zhàn)與壓力。北方城市在20世紀(jì)末普遍實(shí)行遠(yuǎn)距離或跨流域調(diào)水，以滿足生產(chǎn)、生活及生態(tài)用水。

2 對(duì)策與措施

2.1 居民社區(qū)雨水蓄用工程

1）屋面雨水收集工程。目前建筑屋面雨水通過下水管流到地面，有的少量雨水流進(jìn)污水管網(wǎng)。城市建筑屋面雨水勢(shì)能大，水質(zhì)清澈，應(yīng)集蓄利用起來，方法是環(huán)繞住宅樓四邊于地下，用PE管材管件連接（管徑根據(jù)屋面積與降水量定）形成一個(gè)環(huán)形雨水收集管路與下水管連接，環(huán)形雨水管路出口與集水池、滲井連接，多余的雨水進(jìn)入小區(qū)滲水溝網(wǎng)。

2）綠化區(qū)雨水工程。應(yīng)建設(shè)凹式綠地，深度應(yīng)根據(jù)不同植物合理確定，一般為0.10～0.25 m，小到中雨不溢出綠化區(qū)。綠地邊沿設(shè)溢流口，遇大雨時(shí)，多余的水流入滲水溝和市政雨水管網(wǎng)。

3）硬化地面雨水工程。是指居民小區(qū)硬化道路、樓前后及場(chǎng)院硬化地面上的雨水，通過雨水入口流入小區(qū)內(nèi)滲水溝。

4）集水池、滲水井、滲水溝工程。老舊小區(qū)受地面條件的限制，宜多考慮建設(shè)集水池、滲水溝和滲水井工程，承接小區(qū)雨水，補(bǔ)給地下水，多余的水流向市政雨水管網(wǎng)。

2.2 廣場(chǎng)（公園、體育場(chǎng)館）雨水集蓄工程

城市綠地、廣場(chǎng)、公園和體育館等面積大，是攔蓄城市雨洪資源的重要場(chǎng)所，可作為城市供水抗旱的重要水源地。

1）建設(shè)自然坑塘。在公園、廣場(chǎng)、體育場(chǎng)等大型公共場(chǎng)所興建底面能自然滲透的蓄水設(shè)施和自然坑塘。坑塘底面與地下水連接，坑邊實(shí)行生態(tài)護(hù)坡，蓄水可自然補(bǔ)給地下水。坑塘底面應(yīng)高于當(dāng)?shù)氐叵滤罡咚?.5m為宜。坑塘面積、蓄水容積，根據(jù)當(dāng)?shù)亟涤炅俊R水面積綜合確定，承接吸納廣場(chǎng)地面水或四周小區(qū)部分雨水。硬化地面坡向集水坑，雨水順坡自然流入坑塘，以達(dá)到自然蓄存、自然滲透、自然凈化的目的。坑塘主水區(qū)可設(shè)置浮島，浮島與淺水區(qū)種植水生植物，多余雨水通過溢流管流向市政管網(wǎng)。濟(jì)寧市鳳凰臺(tái)植物公園規(guī)劃的中心水體工程，其面積占植物園面積的21.4%，一般大雨不溢出公園。杭州臨安寶龍廣場(chǎng)2020年4月安裝回用池PP模塊456.6 m3，調(diào)蓄池PP模塊446.4 m3，存用水效果顯著。

2）滲水溝。廣場(chǎng)四周設(shè)滲水溝吸納雨水流向坑塘，坑塘多余的水通過溢流管排到市政雨水管網(wǎng)入城市河道。

2.3 市政道路雨水蓄用工程

市政道路面積一般占城市面積的20%以上，應(yīng)做好道路降雨的收集利用工作。

1）路邊綠化帶。將目前街道中間或兩側(cè)的凸式綠化帶改為下凹式，綠化帶地面宜低于路面0.10～0.25 m，適當(dāng)種植耐淹植物，綠花帶圍沿設(shè)進(jìn)水口，路面水流入綠花帶后，多余的再流入市政雨水管網(wǎng)。

2）排水管網(wǎng)改造。適當(dāng)擴(kuò)大現(xiàn)街道排水管徑，做到排水、蓄水一體化，蓄水澆灌街道綠化帶花樹。

2.4 學(xué)校雨水蓄用工程

1）屋頂集水，高水高用。在教學(xué)樓屋頂上設(shè)置雨水利用箱集蓄裝置，集蓄的水通過下水管道用于教學(xué)樓各層廁所和校園的綠地，并優(yōu)先用于高層廁所，不足部分用地下集水池的水補(bǔ)充。

2）操場(chǎng)下建集水池和滲水池。探討在操場(chǎng)下面建設(shè)集水池和滲水池，集水池的容積，根據(jù)校園綠化面積或計(jì)劃消納校外雨水確定。滲水池底面不做防滲處理，可將多余的雨水自然滲透到到地下補(bǔ)給地下水。集水池與滲水池可通過溢流管相連，做到雨水互聯(lián)互通，將集水池多余雨水補(bǔ)給到滲水池。南京齊武路中學(xué)安裝蓄水池PP模塊207.4 m3，一次蓄水可達(dá)197 m3。

3）建設(shè)下凹式綠地。下凹式綠地低于道路路面高程0.10～0.25 m，有利于消納學(xué)校道路面雨水，有利于綠地匯水、滲水，多的雨水通過設(shè)置于綠地中的溢流口進(jìn)入排水管道。山東省濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院太白湖校區(qū)，占地面積43.1萬m2，綠化面積13.1萬m2，建筑物占地面積13.8萬m2，鋪裝面積10.8萬m2，環(huán)校河水面面積5.4萬m2，（深1.7 m，調(diào)節(jié)雨水容積在8萬m3）。若日降雨100 mm，產(chǎn)水量將達(dá)4.3萬m3，暴雨雨水不出校區(qū)，為校區(qū)綠化提供水源。

2.5 城市河道改建工程

現(xiàn)在城區(qū)的河道大都用砌石或混凝土襯砌，主要起排水防沖作用。宜結(jié)合城市改造，進(jìn)行生態(tài)河道規(guī)劃建設(shè)，達(dá)到排水、蓄水、凈化水、補(bǔ)充地下水。一是條件許可的情況下可拆除砌石改為生態(tài)護(hù)坡護(hù)岸，也可探討建城休閑式生態(tài)護(hù)坡場(chǎng)；二是在河槽邊種植水生植物，在河中設(shè)置人工浮島，浮島上種植美人蕉、睡蓮等水生植物，凈化水質(zhì)，美化環(huán)境。

3 建議

3.1 政府高度重視，從政策及資金上支持

從政府層面重視，政策及資金支持，在新城建設(shè)或老城改造中，把城市雨水的規(guī)劃利用作為建設(shè)的重要內(nèi)容，作為新形勢(shì)下城市做好防汛抗旱減災(zāi)的關(guān)鍵工程措施來抓，作為實(shí)現(xiàn)碧水綠岸景美和低碳用水途徑來抓，加快“海綿城市”建設(shè)步伐，形成雨水集蓄用體系，提高城市雨水吸納能力，洪澇減災(zāi)能力，水資源保障供給能力。

3.2 注重規(guī)劃設(shè)計(jì)，統(tǒng)籌解決好建設(shè)的問題

進(jìn)一步研究探討在城市學(xué)校、公共場(chǎng)地等建設(shè)自然坑塘和蓄水設(shè)施的具體設(shè)計(jì)方案。可將現(xiàn)有的公共場(chǎng)地下的商場(chǎng)、車庫改造成城市蓄水補(bǔ)給地下水的地方。但在考慮當(dāng)?shù)貐^(qū)域優(yōu)質(zhì)雨水收集利用時(shí)，注意傳染病醫(yī)院的雨水、含有重金屬污染和化學(xué)污染等地表污染的場(chǎng)地雨水不得進(jìn)入雨水收集回用系統(tǒng)。處理好雨水、地表水、地下水間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)城市防洪除澇效益的最大化，實(shí)現(xiàn)城市雨水為城市生活，生態(tài)和景觀環(huán)境用水效益的最大化。