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摘要:本文在分析西安市水资源短缺等一系列有关水的问题的基础上,通过介绍国内外雨水利用的现状,阐述了西安市雨水利用的必要性、可行性,以及推动西安市雨水利用的几点建议。
关键词:雨水利用;水循环;西安市
中图分类号:TV文献标识码: A
0 引言
伴随着西安市城市化和工业化的快速发展,出现了城市水资源短缺、水环境污染、洪涝灾害等一系列有关水的问题,此类问题严重制约着城市的发展,影响着城市的环境质量,甚至威胁着人类的生命和财产安全。然而,雨水作为一种宝贵的资源,在城市水循环系统和流域水环境系统中起着十分重要的作用。因此,如何在城市发展建设中有效的利用城市的雨水资源,缓解城市水资源紧缺和洪涝灾害的局面,已经成为一项引起高度重视和有待解决的问题。
1 国内外城市雨水利用现状
1.1国外城市雨水利用现状
(1)美国的雨水利用
美国的雨水利用常以提高天然入渗能力为目的。如美国加州富雷斯诺市的地下回灌系统,10年间的地下水回灌总量为1.338亿立方米,其年回灌量占该市年用水量的20%。同时,美国在其他很多城市建立了屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统。美国不但重视工程措施,而且制定了相应的法律法规对雨水的利用给予支持,如制订了《雨水利用条列》,这些条例规定了新开发区的暴雨洪水洪峰流量不能超过开发前的水平[1]。
(2)日本的雨水利用
日本于1963年开始兴建滞洪和储蓄雨水的蓄洪池,还将蓄洪池的雨水用作喷洒路面、灌溉绿地等城市杂用水,这些设施大多建在地下,以充分利用地下空间。而建在地上的也尽可能满足多种用途,如在调洪池内修建运动场,雨季用来蓄洪,平时用作运动场。近年来,各种雨水入渗设施在日本得到迅速发展,包括渗井、渗沟、渗池等,这些设施占地面积小,可因地制宜地修建在楼前屋后。
1.2国内城市雨水利用现状
我国大中城市的雨水利用基本处于探索与研究阶段,北京、上海、大连、哈尔滨等许多城市相继开展研究,已显示出良好的发展势头。由于缺水形势严峻,北京市开展的步伐较快,城市雨水利用已进入示范与实践阶段。2001年国务院批准了包括雨洪利用规划内容的"21世纪初期首都水资源可持续利用规划",北京市节水办和北京建筑工程学院从1998年开始立项研究,并于2001年4月通过鉴定,已建雨水利用工程等示范工程10多处;2003年4月起施行《关于加强建设工程用地内雨水资源利用的暂行规定》,要求凡在本市行政区域内,新建、改建、扩建工程均应进行雨水利用工程设计和建设,雨水利用工程应与主体建设工程同时设计、同时施工、同时投入使用。
2 雨水利用的必要性
2.1 缓解城市水资源危机
国际公认的维持一个地区经济和社会发展必须达到人均占有地表水资源量为1000立方米,而西安市人均占有地表水资源量不足325立方米。随着《关中—天水经济区发展规划》的实施,西安工业化、城镇化的加速和经济社会的快速发展,对水资源的需求量将持续增加,水资源的匮乏和水环境的严重污染,已经成为严重制约我市经济社会发展的重要因素,对西安市的可持续发展构成了直接的威胁。而城市雨水作为一种长期被忽视的经济而宝贵的水资源,将有效缓解西安水资源短缺的状况。
2.2 通过渗透增加地下水,改善生态环境
由于几十年来无节制地超量开采地下水,陕西关中平原的地下水位持续下降,形成一个巨大的漏斗,西安市地下水位自建国以后下降了20~150米不等,地面沉降面积已达158平方公里,地面沉降数量超过500毫米的面积竟达48平方公里,地下水的开采量远远超过了地下水的可利用量,特别是城区地下水严重超采,引起了严峻的环境地质问题,地裂缝、地面沉降现象时有发生。与此同时,降雨作为水循环中的一个重要的环节,是区域水资源补给的主要来源,利用雨水补充地下水资源是最经济的方法,它不仅可以提高地下水水位、阻止或延缓地面下沉,还可以改善生态环境。
2.3 防止城市雨洪灾害
随着城区不透水面积的大量增加,使城市的降雨入渗量大大减少,地面径流总量增加,汇流时间缩短,峰值流量增大,不仅增大了城市排水系统的负担,也使城市的雨洪危险加剧,可见多年来我市把降雨当作废水直接排放处理,是极其不合理的。随着城市的高速发展,浇灌绿化、冲洗马路等公益用水及洗车等新兴的用水行业加重了自来水供应的负担,可是每年的暴雨季节,泛滥的雨水又给城市排水造成了极大的困难,而雨水的收集和利用正好解决了这一给城市建设带来的两大难题。由此可见,我们有必要把雨水收集起来并加以利用。
3 雨水利用的可行性
城市雨水利用通过国内外的实践证明是行之有效的,而西安市在雨水利用方面具有以下几个优势:
首先,从“量”上来分析,西安市位于关中平原中部偏南,北临渭河,南依终南山,周围曲流环绕,有“八水绕长安”之说,属于暖温带半湿润大陆性季风气候,多年的平均降雨量在740毫米左右,降雨主要集中在5—10月份,占全年的78%,其中7—9月份的降雨量占全年降雨量的49%,降雨在时空分布上不均匀。随着不透水面积的逐年增加,雨水径流量也逐年增加,根据有关实验资料,西安市城区综合径流系数为0.65,初期弃雨量按累计降雨量计算为3毫米,部分雨水难以收集利用,取0.5作为降雨可利用率,则每年约有9500万立方米的雨水白白流失[2]。
其次,从“质”上来分析,雨水原本应是比较纯净的,但在其形成、流动、降落的过程中,会将空气中的悬浮颗粒物、地面上的浮尘等融于其中,使其“质”有所下降。但与城市污水相比,雨水的污染程度相对较轻,而且主要是大颗粒的无机污染物,易于净化处理。
第三,西安雨水回灌下渗条件好。西安地区土壤以黄绵土为主,属湿陷型黄土,具有土层厚、质地均匀、透水性好的特点,有良好的蓄水和保水能力。根据研究表明,1米厚的黄土层可以蓄集500—600毫米降水。所以雨水下渗可以很好的解决雨水蓄水问题。
4 推动雨水利用的几点建议
4.1把雨水利用规划纳入城市总体规划
城市的雨水利用是一项复杂的系统工程,涉及到城市规划、城市供水、防洪、生态系统建设等多个方面,应从总体上进行统筹规划,把整个城市看作研究对象,将城市建设、城市绿化、生态建设、雨水渗蓄工程、防洪工程建设等统一考虑,广泛采用透水鋪装、绿地渗蓄、修建蓄水池等措施,在满足防洪要求的前提下,最大限度地将雨水就地截流利用或补给地下水,增加水源地的供水量,达到雨水资源的充分利用,从而全面的指导雨水利用工程建设。
4.2 转变城市排水规划理念
伴随着城市的快速发展,对于排水系统安全性的要求日益提高,但是,近年来极端降雨事件造成大城市内涝频发,经济损失严重;同时水资源的缺乏导致大量资金在水利工程上的投入,使得两者成为一对显著的矛盾体。如何从规划层面更有效的控制城市暴雨内涝灾害造成的影响,城市排水规划不再是单一的关注排水管网建设的工程类措施,而是将目光更多的投入到通过调蓄、滞渗、净化、储存等方式对雨水资源加以管控和利用的综合性措施上。
4.3制定雨水利用的法律法规
雨水利用不仅是水利和城建系统的任务,它牵涉到许多部门,要真正实现城市雨水资源的高效合理利用,不仅涉及到气象、水文、环境、生态等自然科学技术,还应有相应的政策、法规等因素的支持。目前建设部和部分城市已经颁布了雨水利用的相关法律条例,对雨水利用和雨水径流污染控制步入法制轨道起到了重要的推动作用,但是,随着雨水项目的不断增多和建设的进一步深入, 新的问题不断出现, 有待完善相关政策法规,
4.4加强雨水资源利用技术的研究
西安市城市雨水资源利用理论及技术相对滞后,雨水利用学科体系还没有形成。而国内外雨水资源化应用比较广泛,其经验和方法,对我市雨水资源化应用很有借鉴意义。但是, 由于西安市特殊的自然条件不可能完全照搬照抄。因此,我市对于城市雨水利用这一系统工程,必须加强理论研究,将直接利用、间接利用和雨水径流污染控制结合起来,和城市防洪结合起来,建立生态化的雨水综合利用系统,合理、充分地利用雨水资源,为这项新生事物始终保持科学、理性、正确的发展方向奠定坚实的理论基础。
5 结语
推动西安市雨水的合理利用,有利于人与自然的和谐发展,解决水危机,具有巨大的环境、生态和经济效益,然而这又是一个复杂的系统工程,涉及雨水利用技术、理论、政策等各个方面[3],因此,政府应出台相关政策,并加强雨水利用规划和技术研究,这样才有可能推动雨水的综合利用,促进水资源优化配置。
参考文献:
[1] 全新峰,张克峰,李秀芝.国内外城市雨水利用现状及趋势[J]. 能源与环境,2006,(1):52-55
[2] 王秀英,曹文洪.水土保持措施下的土壤入渗研究及次暴雨地表产流计算方法[J]. 泥沙研究,1999,(6):79-83
[3] 曹书珍,郭爱枫.浅析城市雨水利用的发展[J]. 水土保持应用技术,2008,(2):23-24
作者简介:王璐(1981-),女,本科,陕西西安人,研究方向为给水排水工程规划。
关键词:雨水利用;水循环;西安市
中图分类号:TV文献标识码: A
0 引言
伴随着西安市城市化和工业化的快速发展,出现了城市水资源短缺、水环境污染、洪涝灾害等一系列有关水的问题,此类问题严重制约着城市的发展,影响着城市的环境质量,甚至威胁着人类的生命和财产安全。然而,雨水作为一种宝贵的资源,在城市水循环系统和流域水环境系统中起着十分重要的作用。因此,如何在城市发展建设中有效的利用城市的雨水资源,缓解城市水资源紧缺和洪涝灾害的局面,已经成为一项引起高度重视和有待解决的问题。
1 国内外城市雨水利用现状
1.1国外城市雨水利用现状
(1)美国的雨水利用
美国的雨水利用常以提高天然入渗能力为目的。如美国加州富雷斯诺市的地下回灌系统,10年间的地下水回灌总量为1.338亿立方米,其年回灌量占该市年用水量的20%。同时,美国在其他很多城市建立了屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统。美国不但重视工程措施,而且制定了相应的法律法规对雨水的利用给予支持,如制订了《雨水利用条列》,这些条例规定了新开发区的暴雨洪水洪峰流量不能超过开发前的水平[1]。
(2)日本的雨水利用
日本于1963年开始兴建滞洪和储蓄雨水的蓄洪池,还将蓄洪池的雨水用作喷洒路面、灌溉绿地等城市杂用水,这些设施大多建在地下,以充分利用地下空间。而建在地上的也尽可能满足多种用途,如在调洪池内修建运动场,雨季用来蓄洪,平时用作运动场。近年来,各种雨水入渗设施在日本得到迅速发展,包括渗井、渗沟、渗池等,这些设施占地面积小,可因地制宜地修建在楼前屋后。
1.2国内城市雨水利用现状
我国大中城市的雨水利用基本处于探索与研究阶段,北京、上海、大连、哈尔滨等许多城市相继开展研究,已显示出良好的发展势头。由于缺水形势严峻,北京市开展的步伐较快,城市雨水利用已进入示范与实践阶段。2001年国务院批准了包括雨洪利用规划内容的"21世纪初期首都水资源可持续利用规划",北京市节水办和北京建筑工程学院从1998年开始立项研究,并于2001年4月通过鉴定,已建雨水利用工程等示范工程10多处;2003年4月起施行《关于加强建设工程用地内雨水资源利用的暂行规定》,要求凡在本市行政区域内,新建、改建、扩建工程均应进行雨水利用工程设计和建设,雨水利用工程应与主体建设工程同时设计、同时施工、同时投入使用。
2 雨水利用的必要性
2.1 缓解城市水资源危机
国际公认的维持一个地区经济和社会发展必须达到人均占有地表水资源量为1000立方米,而西安市人均占有地表水资源量不足325立方米。随着《关中—天水经济区发展规划》的实施,西安工业化、城镇化的加速和经济社会的快速发展,对水资源的需求量将持续增加,水资源的匮乏和水环境的严重污染,已经成为严重制约我市经济社会发展的重要因素,对西安市的可持续发展构成了直接的威胁。而城市雨水作为一种长期被忽视的经济而宝贵的水资源,将有效缓解西安水资源短缺的状况。
2.2 通过渗透增加地下水,改善生态环境
由于几十年来无节制地超量开采地下水,陕西关中平原的地下水位持续下降,形成一个巨大的漏斗,西安市地下水位自建国以后下降了20~150米不等,地面沉降面积已达158平方公里,地面沉降数量超过500毫米的面积竟达48平方公里,地下水的开采量远远超过了地下水的可利用量,特别是城区地下水严重超采,引起了严峻的环境地质问题,地裂缝、地面沉降现象时有发生。与此同时,降雨作为水循环中的一个重要的环节,是区域水资源补给的主要来源,利用雨水补充地下水资源是最经济的方法,它不仅可以提高地下水水位、阻止或延缓地面下沉,还可以改善生态环境。
2.3 防止城市雨洪灾害
随着城区不透水面积的大量增加,使城市的降雨入渗量大大减少,地面径流总量增加,汇流时间缩短,峰值流量增大,不仅增大了城市排水系统的负担,也使城市的雨洪危险加剧,可见多年来我市把降雨当作废水直接排放处理,是极其不合理的。随着城市的高速发展,浇灌绿化、冲洗马路等公益用水及洗车等新兴的用水行业加重了自来水供应的负担,可是每年的暴雨季节,泛滥的雨水又给城市排水造成了极大的困难,而雨水的收集和利用正好解决了这一给城市建设带来的两大难题。由此可见,我们有必要把雨水收集起来并加以利用。
3 雨水利用的可行性
城市雨水利用通过国内外的实践证明是行之有效的,而西安市在雨水利用方面具有以下几个优势:
首先,从“量”上来分析,西安市位于关中平原中部偏南,北临渭河,南依终南山,周围曲流环绕,有“八水绕长安”之说,属于暖温带半湿润大陆性季风气候,多年的平均降雨量在740毫米左右,降雨主要集中在5—10月份,占全年的78%,其中7—9月份的降雨量占全年降雨量的49%,降雨在时空分布上不均匀。随着不透水面积的逐年增加,雨水径流量也逐年增加,根据有关实验资料,西安市城区综合径流系数为0.65,初期弃雨量按累计降雨量计算为3毫米,部分雨水难以收集利用,取0.5作为降雨可利用率,则每年约有9500万立方米的雨水白白流失[2]。
其次,从“质”上来分析,雨水原本应是比较纯净的,但在其形成、流动、降落的过程中,会将空气中的悬浮颗粒物、地面上的浮尘等融于其中,使其“质”有所下降。但与城市污水相比,雨水的污染程度相对较轻,而且主要是大颗粒的无机污染物,易于净化处理。
第三,西安雨水回灌下渗条件好。西安地区土壤以黄绵土为主,属湿陷型黄土,具有土层厚、质地均匀、透水性好的特点,有良好的蓄水和保水能力。根据研究表明,1米厚的黄土层可以蓄集500—600毫米降水。所以雨水下渗可以很好的解决雨水蓄水问题。
4 推动雨水利用的几点建议
4.1把雨水利用规划纳入城市总体规划
城市的雨水利用是一项复杂的系统工程,涉及到城市规划、城市供水、防洪、生态系统建设等多个方面,应从总体上进行统筹规划,把整个城市看作研究对象,将城市建设、城市绿化、生态建设、雨水渗蓄工程、防洪工程建设等统一考虑,广泛采用透水鋪装、绿地渗蓄、修建蓄水池等措施,在满足防洪要求的前提下,最大限度地将雨水就地截流利用或补给地下水,增加水源地的供水量,达到雨水资源的充分利用,从而全面的指导雨水利用工程建设。
4.2 转变城市排水规划理念
伴随着城市的快速发展,对于排水系统安全性的要求日益提高,但是,近年来极端降雨事件造成大城市内涝频发,经济损失严重;同时水资源的缺乏导致大量资金在水利工程上的投入,使得两者成为一对显著的矛盾体。如何从规划层面更有效的控制城市暴雨内涝灾害造成的影响,城市排水规划不再是单一的关注排水管网建设的工程类措施,而是将目光更多的投入到通过调蓄、滞渗、净化、储存等方式对雨水资源加以管控和利用的综合性措施上。
4.3制定雨水利用的法律法规
雨水利用不仅是水利和城建系统的任务,它牵涉到许多部门,要真正实现城市雨水资源的高效合理利用,不仅涉及到气象、水文、环境、生态等自然科学技术,还应有相应的政策、法规等因素的支持。目前建设部和部分城市已经颁布了雨水利用的相关法律条例,对雨水利用和雨水径流污染控制步入法制轨道起到了重要的推动作用,但是,随着雨水项目的不断增多和建设的进一步深入, 新的问题不断出现, 有待完善相关政策法规,
4.4加强雨水资源利用技术的研究
西安市城市雨水资源利用理论及技术相对滞后,雨水利用学科体系还没有形成。而国内外雨水资源化应用比较广泛,其经验和方法,对我市雨水资源化应用很有借鉴意义。但是, 由于西安市特殊的自然条件不可能完全照搬照抄。因此,我市对于城市雨水利用这一系统工程,必须加强理论研究,将直接利用、间接利用和雨水径流污染控制结合起来,和城市防洪结合起来,建立生态化的雨水综合利用系统,合理、充分地利用雨水资源,为这项新生事物始终保持科学、理性、正确的发展方向奠定坚实的理论基础。
5 结语
推动西安市雨水的合理利用,有利于人与自然的和谐发展,解决水危机,具有巨大的环境、生态和经济效益,然而这又是一个复杂的系统工程,涉及雨水利用技术、理论、政策等各个方面[3],因此,政府应出台相关政策,并加强雨水利用规划和技术研究,这样才有可能推动雨水的综合利用,促进水资源优化配置。
参考文献:
[1] 全新峰,张克峰,李秀芝.国内外城市雨水利用现状及趋势[J]. 能源与环境,2006,(1):52-55
[2] 王秀英,曹文洪.水土保持措施下的土壤入渗研究及次暴雨地表产流计算方法[J]. 泥沙研究,1999,(6):79-83
[3] 曹书珍,郭爱枫.浅析城市雨水利用的发展[J]. 水土保持应用技术,2008,(2):23-24
作者简介:王璐(1981-),女,本科,陕西西安人,研究方向为给水排水工程规划。