北京北达城市规划设计研究院上海分院 上海杨浦 200000
摘要：目前我国水资源短缺问题日渐凸显，基于海绵城市理念下的雨水资源化利用逐渐引起人们的关注，本文针对石家庄井陉县，分析了现状水文特征及雨水资源化面临的问题，通过对雨水资源利用的预测，提出雨水资源化的策略及利用途径，为其他水资源短缺的城市雨水资源化提供借鉴。
关键词：海绵城市;雨水资源化利用;水资源
引言
雨水资源化利用是构建低影响开发雨水系统的规划控制目标之一，也是在海绵城市建设中削减地表径流、补充城市水资源的主要途径之一[1]。我国北方地区缺水较为严重，雨水收集利用的需求更为迫切。
井陉县位于石家庄市域西南部，多年平均降水量535.3mm，水资源总量为15337万m³，人均水资源460.7 m³，远低于全国人均水资源2036 m³，属典型的资源型缺水地区，长期以来，生活用水主要依靠超采地下水解决，地下水处于超采状态，局部地区存在地下水漏斗。要解决水资源短缺问题，节水、治污、外流域调水等措施已经研究并应用，但都存在一定的局限性，包括成本高费用大、 对生态环境造成潜在破坏等；且有限的水量不能从根本上解决井陉县的缺水问题。 因此，必须将雨水作为重要的城市水资源。加大水资源的利用能有效的增加水资源供给，缓解水资源短缺的问题，又能通过涵养和补充城市地下水，改善生态环境。
本文以井陉县海绵城市专项规划中雨水资源化利用为例，对在海绵城市理念下的城市雨水资源化方式进行探讨，以供参考。
1 水文特征分析
1.1降雨特征
1.年降雨特征：井陉多年平均降雨量为535.3mm，多年平均径流深为119.3mm，除去个别极端年份外，进入2000 年后，降雨年际变化幅度加大，极易造成明显的年际丰枯变化。
.png)
图1 井陉县历年降雨与降雨天数关系图
.png)
图2 井陉县月均降雨与降雨天数关系图
2.季节降雨特征：降雨年内分布严重不均，6-8 月三个月降水量占到全年降水61-85%，且多以暴雨的形式出现，容易造成严重洪涝灾害的发生。
3.日降雨特征：以24 小时长历时雨型分析日降雨规律，以5 分钟间隔作为最小推求时段，24 小时降雨的峰值多出现在600 分钟左右，降雨量可达到20 毫米。
1.2下垫面分析
井陉县规划范围内现状用地以城市建设用地为主，以村庄和居住用地为主，其次为工业用地，其中老城区建筑密度高，不透水面积比例较大，新城区建筑密度相对较低，地面硬化程度也低，水绿面积较大。总体来说，建成区不透水地面居住区占65%-95%，工业用地占40%-90%，村庄用地占60%-85%，约占总面积的53%。
.png)
图3 井陉县24小时长历时降雨分析
1.3径流分析
降雨地表径流主要受降雨强度以及下垫面的影响，对规划范围内下垫面和降雨特征进行解析，综合分析水体、草地、林地、裸土、道路、广场、屋顶和小区内铺装等类型，得
出老城区的径流系数为0.58-0.65，新城区的径流系数为0.45-0.62， 因此井陉县中心城区综合径流系数为0.5。
2 雨水资源化面临问题
2.1初期雨水径流污染问题严重
对井陉县降雨污染物浓度进行分析，单次降雨径流中污染物浓度较高，在初期雨水径流当中， COD浓度超过800毫克/升， SS浓度可超过700毫克/升，氨氮浓度可超过5毫克/升。 若不对雨水径流进行控制，收集水体后严重影响水体质量，尤其较高的总氮总磷，极易造成水体富营养化。
2.2城市硬化面积较大，缺少雨水滞蓄空间
现状井陉县老城区内建设用地和道路用地比例超过了78%，绿地等可透水下垫面占比仅18%左右。
井陉县中心城区部分地区地势平坦，在发生超过现状管网排水能力的降雨时，地面道路难以发挥行泄通道的功能。另一方面，城市内多座公园绿地内有水体，但是由于缺少竖向衔接和必要的工程措施，公园水体超标降雨径流的调蓄作用没有得到充分发挥。
3 雨水资源利用预测
根据多年平均降雨规律，井陉县每年的4-10月降雨较多，为雨水资源化利用的集中时间段，雨水资源利用潜力巨大。
井陉县雨水收集主要来自屋面、路面及调蓄水面，收集的雨水主要供给分别为调蓄水面及绿地浇灌用水量。其中，雨水需求调蓄水面蒸发损耗量=调蓄水面面积×蒸发量； 绿地浇灌用水量=绿地面积×绿地浇灌定额（1L/d）×浇灌时间（3月15日至11月15日）
根据雨水资源可利用量公式计算，雨水资源利用量=径流系数0.6×降雨总量×季节系数0.7 ×考虑弃流的折减系数0.8 ×真正收集系数，计算得出井陉市城区雨水资源多年平均可利用量为264万立方米，因此，雨水资源利用率占全年降雨量的比例约为 8.3%。
4 功能区雨水资源化策略
规划区内城市非建设用地为主的区域主要为耕地、林地及水系等，雨水对其主要起到补充地下水及涵养水资源的作用，所以本次研究不做考虑； 本文主要研究以建设用地为主雨水资源综合利用区，分别从屋面、路面两大类的雨水资源化利用进行说明。
4.1屋面雨水收集
屋面雨水收集主要氛围两类，其一为屋顶绿化雨水系统，其二为屋面雨水集蓄利用系统。
.png)
图4 井陉县水资源平衡分析示意图
屋顶绿化不仅可已削减雨水径流、美化城市，更重要的是对雨水集蓄系统具有预处理的作用，其中平型及坡型屋顶都可以利用绿色屋顶雨水集蓄系统。对于绿色屋顶，植物和土壤是关键，其中植物应选择适合井陉县暖温带的植物，上层土壤应该选择孔隙率高、耐冲刷、密度小的材料。屋顶绿化雨水系统相对成本较高，但是能够有效的削减雨水流失量，减少屋面径流系数，改善城市环境。
屋面雨水集蓄系统可为单体建筑设置分散系统，也可为建筑群和小区设置集中系统。主要由屋顶的集雨区、输水系统、截污净化系统、雨水储存系统及配水系统组成，相对于屋顶绿化，雨水集蓄系统价格适中，主要供给家庭、公共设施和工业三方面的非饮用水。
4.2路面雨水收集
对于道路、广场等硬化路面的雨水，可利用下沉式绿地、雨水花园、植草沟、雨水湿地等多种预处理环节对雨水进行收集、过滤及净化，使得水质得以保证，再通过蓄（雨）水池、景观水体等存储设施储存、过滤，在积水模块箱中安装水处理设备对雨水进行消毒处理后，通过雨水控制器集中配水，用于绿化灌溉、景观水体补水和道路浇洒等。
5 雨水资源利用途径
通常，雨水利用分为直接利用与间接利用两种方式，前者是将雨水收集后直接回用，用于绿化、冲洗道路、洗车或景观用水等；后者是将雨水简单处理后下渗或回灌地下，补充地下水[2]。 井陉县内土壤渗透性能良好，适合建设以渗透性良好的海绵设施，渗透的雨水不仅间接的补充了绿地及地下水。而对于雨水的调蓄利用，直接用于绿化等市政杂用水，技术上主要分为三类，即雨水桶/罐、蓄水池和公共调蓄设施。
5.1雨水桶/雨水罐
雨水桶或雨水罐通常用于居民区屋顶雨水收集，设计容积一般为 190-400L；一般通过屋顶断接管与桶身连接，移动方便，可根据需要用于绿化、喷洒等。
5.2雨水池或蓄水池
雨水池或蓄水池主要用于居住小区、工业或商业用地的雨水收集，其设计容积相对较大，设置安装方式可为地上和地下两种（地下调蓄池和地上调蓄池），常用的蓄水池构建材料包括玻璃纤维、混凝土、塑料、砖等。
5.3公共调蓄设施
公共调蓄设施主要建于大型绿地或公园内，主要结合周边绿地以及预处理设施过滤雨水，降低污染负荷，净化后的雨水进入公共调蓄设施加以再利用。
结束语
目前，我国的水资源日益严重，雨水资源化不仅能够缓解城市供水压力，还可以节约淡水资源，补偿地下水、减轻城市排水压力，改善城市生态环境，雨水资源化利用将成为未来城市水资源可持续发展的重要途径。
参考文献
[1]章林伟. 海绵城市建设概论[J]. 给水排水, 2015, 6(41): 1-7.
[2]许杰玉, 毛磊, 熊锋等. 基于“海绵城市”理论的城市雨水资源利用规划研究—以山东省曲阜市为例[J]. 国土与自然资源研究, 2015,5: 38-41.