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摘要:
雨水蓄渗工程建设多为雨水集蓄利用或雨水入渗模式，其建设内容主要包括雨水收集工程、雨水池工程、雨水水质处理、雨水入渗工程等内容。依据河北省开展雨水利用工程的实践，科学总结了河北省生产建设项目雨水蓄渗工程技术规范，并对典型地区的雨水利用措施综合配置模式及效益进行了研究。根据下垫面条件的差异，各典型地区在实施雨水利用后生态效益明显，有效改善了区域生态环境。
关键词:
生产建设项目;雨水蓄渗;技术标准
河北省受季风气候影响，降水时空分布严重不均，雨季往往水土流失严重。近年来随着生产建设项目的扩张，地面硬化面积增加，渗水面减少，同样强度的降雨，现在形成的地面径流比原来增加了40%至60%［1］，50%左右的雨水资源形成地表径流而白白流失。同时若排水措施跟不上，易造成水蚀、冲蚀，水土流失加剧，对项目区或工程建设区域防洪易形成压力。为全面落实科学发展观，实现雨水资源的综合利用，兼以改善生态环境，围绕河北省政府倡导的“海绵城市”建设，开展雨水资源利用具有十分重要的意义［2］。合理利用雨水资源作为缓解干旱和水资源短缺等问题的一项重要措施正日益受到重视。目前围绕山区、城市雨水资源化河北省已经展开了许多相关研究，石家庄、邯郸、沧州、秦皇岛等相继出现了许多雨水综合利用的精品工程，为总结生产建设项目雨水蓄渗工程建设技术标准提供了很好的样板［3－5］。鉴于此，本研究在总结、提炼雨水利用工程建设技术标准的基础上，分析了不同类型区雨水利用措施在空间配置上的结构、功能和效益。
1雨水蓄渗工程建设技术标准
适合于雨水集蓄利用的生产建设项目类型和区域包括:①城镇居民小区、机关、部队营区、学校、厂矿等点型工程建设项目;②线型工程地表硬化面积比较集中，且成井困难的区域;③高等级公路收费站区及其沿线有灌溉用水需求的区域;④风力发电、生物质发电建设项目的变电站及生活区;⑤海港区开发建设项目有淡水需求的区域。
1．1工程规划
根据生产建设项目占地类型以及项目所在地的气象、水文地质和下垫面条件可选择以下雨水集蓄利用或雨水入渗模式:①雨水集蓄利用模式主要有:屋面雨水集蓄利用模式和道路、小区、广场雨水集蓄利用模式;②雨水入渗模式主要有:土壤入渗模式、工程设施入渗模式和下凹式绿地雨水利用模式。雨水集蓄利用工程主要包括集流工程、输水管渠、雨水池、水质处理、雨水回用等设施。雨水入渗工程主要包括透水性铺装地面、下凹式绿地、渗沟、渗井、地下渗透管沟等设施。
1．2工程设计
生产建设项目工程竣工后，建设区域内的雨水径流量和外排水总量不应大于项目建设前径流量和外排水总量的25%。(1)雨水收集工程。城镇居民小区、机关、部队、学校等建设用地内地面雨水收集时，集雨面应有一定的纵向坡度;雨水口宜设在汇水面的低洼处，顶面标高宜低于地面1～2cm;雨水口所担负的汇水面积不应超过其收水能力，一般最大间距不超过40m;雨水收集宜采用具有拦污截污功能的商品雨水口。城镇道路雨水收集可设计为以下3种模式:“透水人行道+下凹式绿地+环保型道路雨水口”模式;“透水人行道+下凹式绿地+绿地雨水口”模式;“道路雨水调控排放”模式。(2)雨水池工程。雨水收集回用宜设置雨水池，雨水池规模不应小于重现期1a的日最大降雨产流量;雨水可回用水量宜按雨水收集水量的90%计算。雨水池的有效蓄水容积可根据逐日降雨量和逐日用水量经模拟计算确定。道路雨水集流一般可选择5年一遇或2年一遇设计暴雨作为雨水池容积确定的依据;公路雨水蓄存设施主要有水窖和蓄水池等。(3)雨水水质处理。回用雨水对初期径流应采取弃除、沉淀、过滤、消毒等处理措施达到回用对象所要求的水质标准。雨水处理工艺应依据原水水质状况和回用目标水质要求确定，可参照下列流程选择:①雨水收集→弃除初期径流→滞蓄→入渗地下;②雨水收集→弃除初期径流→滞蓄→过滤→清水蓄存→回用;③雨水收集→弃除初期径流→滞蓄→过滤→清水蓄存→消毒→回用。(4)雨水入渗工程。雨水入渗可采用人工透水地面、渗透管沟、渗透井(池)、洼地入渗及下凹式绿地等工程形式，雨水入渗设施应优先采用绿地、透水地面等地面入渗方式，当地面入渗方式不能满足要求时，可采用其他入渗方式或组合入渗方式。透水铺装地面应设透水面层、找平层和透水垫层。透水面层可采用透水混凝土、透水面砖、草坪砖等;透水垫层可采用无砂混凝土、砾石、砂、沙砾料或其组合;面层厚度不少于6cm，孔隙率不小于20%;找平层厚度宜为3cm;透水垫层厚度不小于15cm，孔隙率不小于30%;透水地面面层的渗透系数均应大于1×10－4m/s，找平层和垫层的渗透系数必须大于面层的渗透系数。透水地面的设计标准不宜低于重现期为2a的60min降雨量。渗透管宜采用穿孔塑料管、无砂混凝土管等透水材料。渗透层宜采用砂砾石，外层应采用土工布包覆。入渗洼地或池塘应种植抗旱耐涝植物，且适应洼地内水位的变化。入渗池可采用钢筋混凝土、塑料等材质。塑料入渗池强度应满足相应地面承载力的要求，并设沉砂设施，方便清洗和维护管理。公共绿地应因地制宜采取雨水利用措施，使2a一遇24h降雨的自产雨水不外排，同时宜设置下凹区域，消纳外来雨水;小区绿地宜布置在建筑物周围，并低于散水和周围地面5～10cm;绿地低洼处的植物宜选择耐淹品种，并设置雨水口，其顶面标高应高于绿地2～5cm;宜将入河雨水管内雨水或河道雨水引入相邻较大面积公共绿地进行滞蓄下渗;地下水埋深小于3m的绿地区域不宜设置雨水入渗设施。地下水源保护区不宜直接将雨水引入透水层下渗。
2不同类型区的雨水利用措施配置结构及效果分析
雨水利用工程开展实施多年来，河北省不同类型区雨水利用措施配置结构略有差异。应结合各典型区自然环境的特点，选取适宜的雨水利用措施，在保证安全的前提下，重点加强雨水资源的收集，兼以改善生态环境。通过研究［6］可知，山区雨水利用应掌握以入渗为主的原则，在干旱缺水的太行山区应采取蓄渗并重的雨水利用措施，特别是绿地灌溉应以蓄集雨水利用为主;平原区(包括山前平原)雨水利用应体现蓄渗结合的理念，在现状水资源供需矛盾突出的背景下，集蓄雨水利用是缓解区域水资源短缺的主要措施。有水系工程条件的城区，应在确保雨水水质达标排放的前提下，考虑与城区水系联合调控的雨水管理措施;滨海平原区一般淡水资源严重短缺，地下水一般为含盐量较高的矿化水。本区城市雨水利用应体现蓄渗结合，以蓄用为主的雨水资源化利用思路。总之，需结合不同地区的自然特点，在不同位置合理配置雨水利用措施。鹿泉城区位于河北省西部太行山东麓，地形特点为西高东低。水务局为典型机关事业单位，雨水利用工程建设前存在的主要问题是，一方面绿地旱季灌溉需依靠自来水;另一方面雨季地面积水，环境问题突出。结合河北省水土保持生态建设工作，雨水利用方式为:蓄渗结合，以渗透间接利用为主。2009年降雨量698．9mm，年累计利用雨水量308m3，最终实现了小雨不产流，中雨不出院，大雨无涝灾的目标，有效地减轻了城市防洪压力，改善了小区生态环境，提高居民生活质量，社会生态效益十分显著。河北省水科院位于河北省石家庄市新华区西北部，属于机关事业单位。雨水利用方式为蓄渗结合，以利用为主，利用模式为:院区雨水－简单水质处理－蓄水池－雨水利用(冲洗车辆、绿地灌溉和地面喷洒等)。2007－2009年累计年降水量分别为430．4、707．7和698．9mm，三年累计集雨利用量分别为612、884和796m3，累计入渗蒸发量分别为192．0、421．7和407．7m3，三年平均雨水蓄存利用率为64．5%，雨水排出率仅为7．1%。透水砖地面铺装降雨入渗系数达到0．29～0．30，既减少了降雨径流量，又补充涵养了地下水资源，促进了雨水、地表水、土壤水及地下水之间的“四水”转化，对维持城市水循环系统平衡，减轻城区水涝危害和水体污染等发挥了重要作用。秦皇岛市“在水一方”旧城改造项目位于秦皇岛市海港区西部，属于典型城市居民小区。雨水利用方式为蓄渗结合，以集蓄利用为主。通过修建屋顶雨水收集系统、地下雨水收集池、渗透式(非渗透式)下凹绿地和人工湖雨水收集系统，实现2008年总降雨量532．7mm情景下小区集雨利用量5750m3，其中生活杂用450m3，绿地浇灌1300m3，补充水系4000m3;2009年总降雨量562．7mm情景下，小区集雨利用量6014m3，其中生活杂用480m3，绿地浇灌1334m3，补充水系4200m3。2008年和2009年利用透水性地面铺装和绿地增渗系统，增加雨水入渗量分别为7920和26117m3。大大改善了居住环境，减少雨水径流，缓解了雨季城市管网压力。
3结语
通过近几年实施雨水利用工程，河北省科学总结了雨水利用的成功经验，形成了河北省地方标准———《生产建设项目雨水蓄渗工程技术规范》。实践证明雨水利用工程建设模式在河北省是合理可行的，生态效益明显，具有很好的推广价值。典型雨水利用工程在实施后生态效益明显，有效改善了区域生态环境。将雨水就地收集、就地利用或回补地下水，既可减轻防洪压力，又可防止排涝设施不足导致的雨水排泄不畅和洪涝灾害的发生;削减雨季峰流量，增加水分蒸发，改善生态环境;减少或避免马路及庭院积水，改善小区水环境，提高居民生活质量。
作者：魏飒 郭永晨 王育新 单位：河北省水利科学研究院 河北省水土保持工作总站
参考文献:
［1］姜德文．城市化进程中的水土保持生态保护战略对策［M］．北京:中国水利水电出版社，2013:17－21．
［2］董淑秋，韩志刚．基于“生态海绵城市”构建的雨水利用规划研究［J］．城市发展研究，2011，18(12):37－41．
［3］黄群贤，刘红梅，李海燕，等．石家庄市多年降水分析及雨水利用研究［J］．河北科技大学学报，2006，27(4):332－336．
［4］孙建伟．邯郸市雨水利用及入渗补给地下水的研究［D］．河北邯郸:河北工程大学，2007:47－66．
［5］哈建强，付学功．沧州城市雨水利用潜力分析及应用发展对策研究［J］．水科学与工程技术，2010，(S1):16－18．
［6］郭永晨．城市雨水资源化利用技术研究与示范［R］．石家庄:河北省水利科学研究院，2010．