對鄭州市雨水資源化利用的思考

董永立 繆曉涓

(1.鄭州市水利建筑勘測設計院，河南 鄭州 450006；2.鄭州市引黃灌溉工程管理處，河南 鄭州 450000)

1 雨水利用現狀

雨水集蓄利用可分為農業空間、城鎮空間和生態空間雨水集蓄利用3種模式。鄭州市農業空間雨水集蓄利用模式研究較早，主要集中于西南部山丘區的集雨灌溉上，盡管西南山丘區的雨水集蓄利用試點工作取得了良好的成效，但因為投入不足，發展速度仍相當緩慢，且項目零散，還不足以從根本上改變區域整體經濟狀況，雨水集蓄利用的任務仍相當艱巨；城鎮空間雨水集蓄利用主要是結合鄭州市海綿城市建設進行布置，還處于起步階段；生態空間雨水集蓄主要是利用河湖自身調蓄能力，調蓄汛期雨洪水，目前鄭州市正在進行現狀河流、湖泊調蓄雨洪水方面的研究，尚未挖掘河流、湖泊調蓄雨洪水的能力。

1.1 農業空間雨水集蓄利用現狀

鄭州市農村雨水集蓄利用工程全部分布在西部山區及山區向平原的過渡地帶。該區域雨水集蓄利用的措施是將集流工程、蓄水工程以及供水和節水灌溉設施統一布置，采用的主要工程形式為水窖，在地形滿足的地方輔以塘、壩等蓄水工程。

2005—2007年，鄭州市政府連續3年把在西南部山丘區建設水窖作為向全市人民承諾的“十件實事”之一。2013年以來，鄭州市根據規劃安排相繼建成各類集雨設施4.1萬個，目前完好率46%，總容積為387.10萬m3，年蓄水量774.20萬m3，發展補灌面積17.2萬畝，見表1。

表1 雨水集蓄利用灌溉工程現狀調查

1.2 城鎮空間雨水集蓄利用現狀

1.2.1 城鎮空間雨水集蓄利用

鄭州市從2013年開始摸索如何收集利用城市雨水，2016年獲批全省海綿城市試點，通過政府資金扶持、政策支持，主要在小區、學校等推進雨水利用示范工程建設，開展鋪設滲水磚，開挖蓄水池、人工集雨塘等雨水利用項目。鄭州市2014年、2015年城區機關團體、高校等30多個單位相繼建設了雨水利用工程，利用量分別為1217萬m3、1486萬m3。

1.2.2 城市空間海綿體建設

為加快推進鄭州市海綿城市建設，有效修復城市水生態、涵養水資源、增強城市防澇能力、擴大公共產品有效投資、提高新型城鎮化質量，根據《鄭州市海綿城市專項規劃(2017—2030年)》《鄭州市海綿城市示范區建設規劃》，2022年前完成9個區域海綿城市建設示范區建設，共計150km2，新增雨水調蓄設施150萬m3，主要用于片區綠化灌溉。

1.3 生態空間雨水利用現狀

鄭州市降水量年內分布不均勻，連續最大4個月降水量發生在汛期6—9月，現狀河湖為保證運行安全，汛期雨水基本全部下泄，非汛期河湖生態用水主要靠再生水、黃河水。目前鄭州市正在進行現狀河流、湖泊調蓄雨水方面的研究，尚未挖掘河流、湖泊調蓄雨水的能力。

2 雨水利用潛力分析

雨水利用潛力指未加收集處理的雨水量，主要指由降雨產生的雨洪量，雨水利用主要集中在汛期。雨水利用潛力、雨水總量與雨水可利用量三者之間的關系為雨水總量>雨水利用潛力>雨水可利用量。結合鄭州市實際情況，雨水集蓄利用量估算主要考慮西南山丘區農村集雨補充灌溉工程供水量和城市集雨工程(海綿城市)供水量兩部分，雨水集蓄分別用于城市雜用水和農業補充灌溉用水。

2.1 西南山丘區農村集雨可利用量分析

鄭州市現有水庫143座，其中中型水庫14座，小型水庫129座，塘壩547 座，窖池18859 處，大部分集中在西南部山丘區，總庫容為53733.3萬m3，興利庫容為24460.1萬m3，控制流域面積2665.2km2。

根據鄭州市中小型水庫建設規劃，在鄭州市西部新建大潭嘴、佛灣、水磨灣3座中型水庫。大潭嘴水庫位于新密茍堂鎮，在淮河流域潁河支流澤河上，控制流域面積為47.0km2，規劃總庫容為2756.72萬m3，興利庫容為1497.6萬m3；佛灣水庫位于河南省鞏義市東南部山區14km處，在黃河流域伊洛河水系后寺河中下游，控制流域面積為49.8km2，規劃總庫容為1016.81萬m3，興利庫容為752.2萬m3；水磨灣水庫位于登封市石道鄉后河村，在淮河流域穎河支流后河上，控制流域面積為23.5km2，規劃總庫容為1374.15萬m3，興利庫容450.4萬m3；3座規劃中型水庫總庫容共計5147.68萬m3，興利庫容共計2700.2萬m3。

結合鞏義市、新密市和登封市水庫庫容，全年供水量，蓄水工程蒸發、滲漏損失和容積系數，測算3市農村集雨利用量，結果見表2。

表2 鄭州市西南山丘區農村集雨年可供水量

2.2 城市集雨工程可利用量分析

根據《鄭州市海綿城市專項規劃(2017—2030年)》要求，結合城市規劃分期實施，鄭州市規劃范圍內設計降雨量為22mm，控制率為75%；雨水可回用量扣除自用水量，并扣除初期棄流量，按雨水徑流總量的85%計算；回用系統的最高日設計用水量不宜小于集水面雨水徑流總量的40%。鄭州市雨水可供水量結果見表3。由表3可知，2025年海綿城市建設達標區面積約1247.33km2，雨水利用量為3818.43萬m3；2035年海綿城市建設達標區面積約1701.20km2，雨水利用量為4667.25萬m3。

表3 鄭州市雨水可供水量

3 雨水利用思路與布局

以《關于非常規水源納入水資源統一配置的指導意見》為指導，圍繞鄭州市國家中心城市建設規劃，通過采取“滲、滯、蓄、凈、用、排”綜合治理措施，構建起雨洪水收集、蓄滯、凈化、供給、利用全鏈條路徑，并結合管理措施，切實推進全市雨水控制和利用工作，提升全市供水安全保障能力。

雨水集蓄利用工程布置分為西南山丘區農業灌溉部分和城市部分，西南山丘區農村集雨補充灌溉工程根據當地具體情況和發展需求，結合現狀經濟技術水平，統籌考慮，制定相應發展目標，分期建設實施。在有效利用現狀河、湖、庫等水生態敏感區水源的基礎上，結合水窖、雨水池等調蓄設施建設，將雨水貯存并加以利用，向水系、景觀水體、道路澆灑等提供補充用水，緩解鄭州市用水緊張的現狀。

3.1 西南山丘區農業灌溉工程布置

近期工程建設以當地現有可利用的集流面為主，遠期結合新建集流面統籌考慮；發展適度規模集中的雨水集蓄利用工程；輸水主干管線的布置應優先利用地形條件，盡量采用重力自壓供水；工程形式應簡單、實用、便于操作，適合當地實際情況。

該區集蓄雨水用于農作物補充灌溉，采取小型集雨設施分散布置，集流工程的集流能力應與蓄水工程容量相一致，不得布置集流量不足或沒有水源的蓄水工程。擬采用的主要工程形式為水窖、水池、塘壩，優先發展缺水嚴重的地區，有條件時蓄水工程的布置應盡量利用其他水源作為補充水源。

3.2 城市集雨工程布置

雨水利用的選擇形式為：?屋面雨水采用收集回用、排入綠地下滲、屋頂綠化或屋面滯蓄排放等形式；?小區的人行道、非機動車道采用透水鋪裝地面，將雨水滲入地下或下滲后收集回用；?道路采取相應雨水利用措施：紅線內綠化帶采用下凹式綠地；人行步道采用透水地面，并應同時滿足承載力和凍脹要求；道路雨水口采用環保雨水口，雨水口可設于綠地內，但進入綠地前應進行適當處理；道路雨水管道接入河道前設置調控排放設施；?高架立交橋面雨水應利用高程關系收集利用，立交橋區其他道路雨水應結合綠地進行收集和綜合利用；?城市公共排水系統在適當位置布設雨洪調蓄池和流量控制井，采用調控排放的形式進行雨水利用，城市公共雨水管接入河道前設置污物分離設施，并適當設置雨水利用設施；?城市河道雨洪就近引入公共綠地滯蓄下滲，不具備條件時在保障防洪安全的前提下通過閘、壩、堰等進行調控利用。

4 雨水利用工程與措施

4.1 萬窖集雨工程

雨水集蓄利用是缺水山區解決人畜用水困難、進行農作物補充灌溉、促進農業生產穩定豐產的有效措施，將為農業結構調整和生態環境建設創造有利條件。

至2025年規劃集流面共計1505.00萬m2，增加可供水量280.90萬m3，規劃建設各類小型集雨設施共12635處，蓄水容積共計124.84萬m3，增加補充灌溉面積共計約4.76萬畝。至2035年規劃集流面共計2305.67萬m2，增加可供水量449.06萬m3，規劃建設各類小型集雨設施2萬處，蓄水容積共計199.58萬m3，增加補充灌溉面積共計約7.61萬畝，見表4。

表4 西南山丘區農村雨水工程規劃

4.2 千平增滲工程

在規劃新建和改造居住小區、新建和改造商業項目、新建和改造公共設施項目、新建工業項目中，需配套建設綠化屋頂、下凹式綠地、透水鋪裝等低影響開發措施，同時可建設淺溝、洼地、滲透池(塘)等雨水滯留、滲透設施，并配套相應雨水集蓄設施，集蓄規模為15～20m3/km2。城市廣場需配套建設透水鋪裝等低影響開發措施，并配套相應雨水集蓄設施，集蓄規模為25m3/km2。雨水控制流程見圖1。

圖1 雨水控制流程

4.3 百池集雨工程

根據地形地勢、災害程度、水系布局與澇水總量來平衡地表徑流系統“泄”與“蓄”的相對關系，新開發地區盡量保留利用原有地表泄水通道。道路綠化帶設計成“下凹式”，并取消周邊側石，增加道路綠化帶蓄水下滲能力；有條件的地方可在路旁設置植草邊溝，作為澇水通道；而地表徑流水深、流速不滿足內澇控制標準時，應沿程或在低凹處設置滯蓄設施，滯流與臨時調蓄超標雨水。雨水調蓄設施宜優先利用天然洼地或池塘、公園水池等作為雨水調節池，也可結合下凹式綠地和下凹式廣場等，合理布局臨時性的雨水調蓄空間。

結合《鄭州都市區排水(雨水)防澇綜合規劃》，中心城區共規劃建設雨水調蓄池73座，其中結合公園綠地建設綠色生態調蓄池55處，結合廣場、體育場建設灰色調蓄池7處，建設河湖藍色調蓄池11處，規劃有效調蓄總容積82萬m3。

5 結 語

雨水資源化關鍵在于落實增量利用，雨水利用設施建設應納入到鄉村振興建設、灌區續建配套與節水改造、現代化灌區改造、海綿城市建設等范疇，同步推進。同時，應結合雨水收集和調蓄設施，在雨季優先使用雨水作為綠地澆灌、河道補水水源。對于雨水利用，城市雨水作為市政管理內容，應納入市政統一管理，農村雨水作為農田水利建設內容，應納入農田水利統一管理。