关键词:雨水综合利用水资源海绵城市

1引言

河南省会郑州市作为国家中心城市，重要的交通枢纽近年来发展迅速，随着大量人口的流入，郑州市水资源不足和城市内湿问题越来越严重。文章结合2021年郑州市水资源现状，分析雨水收集利用的必要性和措施，认为郑州市应加大雨水综合利用，推进海绵城市建设发展。

2郑州市水资源现状

1956-2012年郑州市多年平均降水量为640.00mm，且降雨量年际变化不均，1964年降雨量最大为1046.00mm，1997年降雨量最小为371.80mm。同时降雨量年内分布不均匀，夏季汛期降雨量约占全年降雨量的60%。郑州市人均水资源量仅为178m3，不足全国平均水平的1/10，相当于全球人均水资源占有量的1/40，是典型的水源型缺水城市。郑州市水资源公报(2021年度)显示，2021年郑州市平均降雨量648.40mm，2021年郑州市水资源总量不包括地外水量8.85亿m3，其中地表水资源4.45亿m3，地下水资源7.04亿m3，地表水和地下水的重复计算量2.64亿m3。但是，2021年郑州市各种水源用水总量为18.00亿m3，郑州市地下水开采过度，郑州市区水位逐年下降，形成160km2，形成了持续增大的落下漏斗，严重破坏了生态环境。另外，郑州市面临着城市内湿灾害，遇雨必湿问题非常严重。更严重的是郑州市大部分河流已经受到或多或少的污染，水功能区达标率低，属于典型的水源型和水质型并存的缺水区。因此，建设海绵城市对收集和利用非常规的水资源，尤其是雨水具有非常重要的现实意义。

3郑州市雨水收集利用的可行性和方法

3.1郑州市雨水收集利用的可行性。相关资料显示，不透水地面雨水的50%~60%可以形成地表径流。透水地(城市绿地和专用透水建筑)雨水通过透水地下渗透到地下的水量，其中一部分形成地下水，可通过挖掘利用的其馀雨水可以浇灌草秤、树木。透水地面60%截留降雨量，截至2021年郑州市建设区面积达830.97km2，多年平均降雨量640.00mm，每年可截留约3.19亿m3的水资源。根据我国《生活杂用水水质标准》，简单处理收集的雨水后，完全可以应用于城市绿化用水和汽车用水、工业循环冷却水、景观用水等。城市雨水收集利用系统工程完善利用这些雨水可以节约大量城市水，缓解水资源不足具有重要意义。3.2郑州市雨水收集利用的方法。发达国家的雨水采集和利用技术已经逐渐发展成熟，进入产业化阶段，从雨水采集到回收各个环节都有一套设备高效合理利用雨水。虽然我国的雨水搜集利用技术还不够成熟，但近年来各地都在这方面进行了相应的研究和实践，并与国外合作建立了雨水利用示范区，呈现了良好的发展势头。通过研究和实践应用，探索了可行的雨水收集利用系统，可以综合利用雨水资源。根据其采集利用方式可分为直接利用、间接利用和综合利用

3.2.1城市雨水直接利用。通过管网收集的雨水，直接作为低标准水源再利用。雨水直接利用的一般模式是雨水的收集利用，可作为厕所、景观用水、冷却循环用水等，简单有效地缓和水资源不足的问题，是开源节流的有效途径。

3.2.2城市雨水间接利用。处理后的雨水，通过设施渗透或回到地下，补充地下水资源。雨水间接利用渗透地面、渗透管沟、渗透井、渗透池、综合渗透等方式，各种渗透方式组合成渗透系统，可根据现场条件取长补短，效果更加明显。间接利用对地方生态环境有显着改善作用，可补救地下水过度开采，缓解地面沉降，减轻暴雨对城市的洪水灾害，适用于降雨量少、分布不均匀的城市。

3.2.3城市雨水的综合利用。是直接利用和间接利用综合起来，依照具体地区的水资源现状的具体条件，将雨水集蓄、渗透结合起来建立生态化的雨水利用系统，对雨水进行利用，最大程度发挥雨水资源的效应，达到经济效益、环境效益的最大化。在推进海绵城市建设节约型社会的理念指导下，加大对城区雨水的综合利用，减轻水资源供需矛盾及内涝灾害的影响，根据不同现场条件具体分为：

3.2.3.1建筑与小区类。主要建设下凹50~100mm的下沉绿地、生物滞留设施、透水铺装、雨水储蓄设施和硬化面积减少等，提高雨水渗透能力，减少雨水地表径流排出。3.2.3.2公园和绿地类。主要以建设凹陷50~100mm可吸收雨中碳氮有机要素的沉降式绿地雨水园、雨水调节设施等方式增加雨水调节容积，净化初期雨水污染，同时承担周边汇流范围内部分地区的雨水减少和净化。

3.2.3.3道路工程类。主要采取下凹绿地、生物滞留带、透水砖等措施，充分发挥道路对雨水的吸收、渗透和缓释作用。3.2.3.4水系综合整治类。主要采取修复生态岸线、良性连通水系等措施，在保障水安全的前提下，恢复水域生态岸线，提高水体净化和自净化能力，改善水生态和水环境。

3.2.3.5管网和厂站类。主要通过建设雨、污水管网和污水处理厂，完善排水管网收集、转输和处理系统，提升区域排水能力，实现低影响开发系统与传统市政排水系统的有机结合。

3.2.3.6监测和控制能力建设。主要是提高海绵设施体系建设水平，加强海绵设施管理力度，协助维护运营，提高实时在线监测和应急管理能力。目前正在开展前期调查。

4郑州市雨水利用典型工程分析

郑州市雨水综合利用项目起步较早，从2005年开始的郑州市动物园、郑州市湿地公园、龙子湖高校园区内华北水利水电大学、河南中医药大学等高校、郑州一中等多家单位通过政策资金等各方面支持先后建设了雨水利用工程。2021年郑州市规划将市民公共文化服务区、郑东新区龙湖区域作为河南省海绵城市建设试点区，试点区申报42个项目包，涉及500个工程项目。郑州市每年都积极开展许多雨水收集利用项目如公园、绿地等下凹式雨水利用、绿色屋顶等，经工程化收集与处理后达到相应水质标准的回用雨水年利用量约500万m3。郑州市第一中学位于郑州市中原区中原西路182号，占地面积22.07hm2，其中绿化面积110.25m2，硬化面积852.80m2。郑州市第一中学雨水综合利用项目工程，是在国家创建节水型社会的大形势下，由市节水办牵线扶持和学校筹资，共同兴建的一项利国利民的节水型工程，主要用于景观用水补水和绿化。该工程于2008年投资建设，总投资金约296443元，工程建设池2个，其中(滴水池)占地面积3300m2，池深2.80，有效容积9240m3，可扩大容积8000m3。兄弟湖占地1300m3，池深1m铺设雨水收集管道4500m，用于收集全校雨水。北侧雨水汇入滴水潭，南侧雨水汇入兄弟湖，滴水潭与兄弟湖由暗管连接，调整两湖雨水的储存量。贮藏的雨水用于灌溉绿地，校内绿地铺设灌溉管1984m，配置灌溉头128个，复盖绿地灌溉面积50000m2。年平均可收集雨量的计算公式为:Q=αβ(1A1+2A2)H/100(1)其中:Q-计划区平均年可收集雨量1、2-平均径流系数、硬化面积径流系数1为0.90的绿地面积径流系数2为0.15的α-季节折减系数、β=汛期平均降雨量/年平均降雨量、郑州市取值为0.60的β-初期弃流系数、β-初期弃流系数、1-初期弃流量×年平均降雨量/年平均降雨量、β-集雨量(m2)、硬化面积A=800m2、20m2、20m2、40m2、年平均降雨量。计算:Q=0.60×0.94×(0.90×82000+0.15×105000)×640÷1000=32324m3。该工程实施，每年可收集利用雨水总量达32324m3，经济效益达13.58万元，利润投资比达45.8%，经济效益好，保护水资源，减轻郑州市防洪压力，社会效益和生态效益显着，为节水型社会和海绵城市建设奠定了良好基础。

5雨水综合利用意义

郑州市雨水综合利用工程有着巨大的发展前景，对节约用水、有效缓解甚至解决城市水资源短缺、改善城市水环境，提高城市水资源的承载能力、减轻城市防洪压力及海绵城市建设等方面有着积极的影响，对推动其他城市雨水综合利用及海绵城市建设积极作用，对同等规模城市的生态文明建设具有参考价值。