隋 濤，劉娟娟

(濱州學(xué)院城市與環(huán)境系，山東 濱州 256600)

濱州市位于黃河下游三角洲腹地，屬魯北黃泛沖積平原，溫帶季風(fēng)大陸性氣候。濱城區(qū)多年來平均降雨量575mm，有較豐富的雨水資源。然而濱城區(qū)當(dāng)?shù)厮Y源總量為10069萬m3，人均占有量為194m3，不及全國人均占有量的1/12，當(dāng)?shù)氐乇硭廴緡?yán)重，地下水水質(zhì)較差且有超采現(xiàn)象，屬資源型、水質(zhì)型缺水地區(qū)，供水主要依賴黃河水，近年來水資源供需矛盾日益突出[1]。由2010年濱城區(qū)水資源供需平衡的分析可知：2010年缺水量達(dá)到0.6億m3。面臨城區(qū)用水日益短缺的問題，雨水資源的利用已成為解決水資源緊缺的一條有效途徑。為了深入研究雨水利用問題，在明確濱城區(qū)降雨特性及土壤因素的基礎(chǔ)上，探討濱城區(qū)雨水利用的措施。

1 濱州市濱城區(qū)降雨特性

1.1 降雨的多年分布特性

濱城區(qū)多年年均降雨量為575mm。由圖1可見，年降雨量最大值出現(xiàn)在1990年，達(dá)到968.4mm；最小值出現(xiàn)在1989年，只有319.5mm。濱城區(qū)年降雨量最大、最小差值達(dá)到3倍之多，可見年際變化較大。通過1971—2000年的降雨資料頻率統(tǒng)計(jì)，降雨量集中在400～700mm之間的累積頻率達(dá)到70%，年降雨量低于400mm的占13.3%，高于700mm的占16.7%。

圖1 年降雨量統(tǒng)計(jì)

1.2 降雨頻率分析

利用P-Ⅲ型曲線對濱城區(qū)1971—2000年降雨資料進(jìn)行頻率分析，并繪制頻率曲線。比較實(shí)際和理論頻率曲線的擬合情況，調(diào)整離差系數(shù)Cv，直到和實(shí)際頻率曲線擬合較好為止。通過圖2得出年降雨量在800mm以上的頻率是5%，年降雨量在570mm以上的頻率是50%。經(jīng)觀測偏態(tài)系數(shù)Cs=2Cv的頻率曲線基本符合經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)的分布趨勢，則離差系數(shù)Cv=0.24，偏態(tài)系數(shù)Cs=0.48。說明城區(qū)年降雨量年度變化較大，系列呈正偏分布，降雨量大于均值的強(qiáng)降雨出現(xiàn)次數(shù)較多。對降雨頻率進(jìn)行分析主要是為了研究濱城區(qū)降雨特性和降雨規(guī)律，為進(jìn)一步提出該地區(qū)的雨水利用措施提供依據(jù)。

圖2 濱城區(qū)降雨量頻率曲線(海森威格圖)

圖3 月平均降雨量

1.3 降雨的月分布特性

濱城區(qū)多年來月平均降雨量見圖3。降雨量主要分布在6—8月，這3個(gè)月的降雨量占全年降雨量的68%，10月至翌年1月這4個(gè)月降雨量之和不到全年的10%，可見濱城區(qū)月降雨量分配極不均衡。在6—8月的汛期易形成城市洪災(zāi)，尤其在老城區(qū)黃河二路到黃河五路之間，管網(wǎng)排水不利，路面積水嚴(yán)重，影響人們的正常出行。需要采用一定的措施進(jìn)行雨水的收集和蓄存。

1.4 降雨的日分布特性

采用濱城區(qū)1971—2000年日降雨量資料，按照24h雨量把降雨分為微雨(<3mm)、小雨(3～10mm)、中雨(10～25mm)、大雨(25～50mm)、暴雨(50～100mm)、大暴雨(100—200mm)進(jìn)行分析。資料統(tǒng)計(jì)如圖4、圖5，這30a間共有2020個(gè)降雨日，日最大雨量達(dá)到150.4mm。降雨量10～25mm的中雨日數(shù)占14.11%，但降雨量占到26.46%；日降雨量在3mm以下的降雨，考慮到初期棄流量為3mm[2]，不存在雨水利用的可能；而日降雨量在3～10mm的小雨，其天數(shù)占總天數(shù)的25.35%，降雨量占總降雨量的16.98%，雖然降雨量不是最多，但降雨日數(shù)較多。所以小到中雨將是雨水收集利用的主要對象。大雨、暴雨及大暴雨降雨日較少，日降雨量較大，為防止城區(qū)積水，需要考慮以泄流為主、利用為輔的技術(shù)措施。

圖4 濱城區(qū)1971—2000年降雨天數(shù)分布

圖5 濱城區(qū)1971—2000年日降雨量分布

2 濱城區(qū)土壤因素分析

濱州地處黃河河口區(qū)，地勢低平，受海潮影響底層土含鹽量高。除此之外，濱州市地勢低造成地下水位高，礦化度高，地下水多年埋深在1.0～2.0m，豐水年埋深多為0.5～1.0m，臨界深度大大超過了市區(qū)潛水埋深，加之春、秋兩季雨水少，風(fēng)速大，蒸發(fā)量強(qiáng)，致使春秋季節(jié)地表大量返鹽[3]，導(dǎo)致土壤貧瘠，鹽堿化嚴(yán)重。由于高含鹽量土壤當(dāng)土壤水增多時(shí)會(huì)產(chǎn)生鹽結(jié)晶，不適宜作為雨水入滲系統(tǒng)的場所，所以濱城區(qū)雨水利用措施宜采用收集利用的方式。

3 濱城區(qū)雨水利用措施及潛力分析

3.1 濱城區(qū)雨水利用現(xiàn)狀

濱城區(qū)在2008年提出建立節(jié)水型社會(huì)的對策，其中，關(guān)于開源措施重點(diǎn)要求提高再生水和雨水的利用。另外濱州生態(tài)市規(guī)劃中，提出了雨水利用途徑，要求建筑物前后增加綠地面積，使樓頂形成的徑流先通過綠地截流；道路兩側(cè)的人行道可以考慮鋪設(shè)漏水磚，將收集的降水盡可能地回灌地下。目前濱州北互通立交區(qū)就開始考慮采用雨水集蓄措施，用以解決護(hù)坡植被的灌溉養(yǎng)護(hù)問題[4]。

3.2 屋面集水措施

濱城區(qū)屋面以坡頂瓦屋面及平頂水泥屋面為主，當(dāng)?shù)卮髿猸h(huán)境良好，屋面雨水徑流污染物濃度較低，適宜雨水收集，其工藝流程示意圖如圖6。

圖6 屋面雨水收集系統(tǒng)流程示意圖

3.3 路面集水措施

根據(jù)濱州市2020年城市規(guī)劃，濱城區(qū)中的老城區(qū)局部區(qū)域采用截流式合流制，其他區(qū)域均為雨、污分流制。針對老城區(qū)實(shí)際情況，采用雨污水合流排放至污水處理廠，集中處理后的中水進(jìn)行集中回灌的利用方式。因?yàn)闉I城區(qū)地下水主要分為3層：距地面1m到幾十米間為苦咸水；幾十米至百米間為中咸水；咸水層下為深層淡水[5]。由于深層地下水水質(zhì)好，單井出水量大，部分地區(qū)嚴(yán)重超采，出現(xiàn)地下水漏斗，在濱城區(qū)五四轉(zhuǎn)盤附近出現(xiàn)地面沉降，沉降最大值為39mm[6]。為合理利用地下水資源，在老城區(qū)的蒲城街道辦事處、郭集一帶[7]將集中處理好的雨污水進(jìn)行深層地下水回灌，這是一種符合老城區(qū)具體情況的利用方式。

針對其他區(qū)域的雨、污分流，可根據(jù)地形條件，采用雨水短距離分散至周圍水景、河道的集水方式。濱城區(qū)有“一環(huán)、五海、七十二湖”之稱，即一環(huán)城水系、東南西北中五海、七十二大小不等的水面水景，其水域面積占濱城區(qū)的20.8%。由于水系結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，可以充分利用景觀水面受納降雨蓄存利用。同時(shí)考慮到路面雨水水質(zhì)較差，注意采用有截污功能的雨水口和同步棄流設(shè)施。

3.4 綠地集水措施

濱城區(qū)所在地原是黃河攜泥沙填海而成的河灘高地，地面坡降小，易積水抬高地下水位；底層潛在含鹽，土壤粉沙質(zhì)，毛管力強(qiáng)，這些因素在高蒸發(fā)量的情況下，容易返鹽造成綠化植株的枯萎，生態(tài)環(huán)境的退化。因此針對綠地雨水應(yīng)加快其排放速度，在遠(yuǎn)離滲透面的情況下進(jìn)行收集。目前濱城區(qū)大面積的園林綠化帶較多，如新濱公園綠化面積為5萬m2；蒲園為20萬m2；中海為97496m2。在這些大型的綠化帶宜采用坡地式種植，低洼處采用不透水集水溝匯集雨水進(jìn)入蓄水池收集，如圖7。

圖7 綠地雨水收集系統(tǒng)示意圖

3.5 濱城區(qū)雨水可利用量分析

濱城區(qū)年均可收集雨水量受氣候、降水特性、雨水水質(zhì)等自然因素及當(dāng)?shù)亟ㄖ锊季趾徒Y(jié)構(gòu)等其他因素影響，對大多數(shù)地區(qū)，可利用雨水量計(jì)算式為[8]

式中：Q為年均可利用雨水量，m3；α為季節(jié)折減系數(shù)，α=汛期平均降雨量/年均降雨量，濱城區(qū)季節(jié)折減系數(shù)為0.68；β為初期棄流系數(shù)，β=1-初期雨量×年均降雨次數(shù)/年均降雨量，濱城區(qū)初期棄流系數(shù)為0.65；H為年降雨量，mm；ψi為不同下墊面徑流系數(shù)，不同下墊面的徑流系數(shù)見表1；Ai為相應(yīng)的不同下墊面集雨面積，m2。

表1 濱城區(qū)不同下墊面面積及徑流系數(shù)

根據(jù)不同水平年濱城區(qū)降雨資料，可以得到濱城區(qū)雨水利用潛力及采用雨水利用措施后的可利用雨水資源量(表2)。濱城區(qū)采用雨水利用措施后，其利用量約為0.946億m3，而濱城區(qū)近年來缺水量在0.6億m3左右，可見雨水利用后的節(jié)水量完全可以滿足濱城區(qū)缺水量的要求，其利用潛力巨大。

表2 濱城區(qū)不同水平年雨水資源可利用量 億m3

4 結(jié) 語

濱城區(qū)年均雨水利用潛力為1.62億m3，采用雨水利用措施后，其利用量可以達(dá)到雨水利用潛力的58%，基本可以解決濱城區(qū)水資源量匱乏的問題。除此之外，建議采取制定適合本地特征的雨水利用相關(guān)法規(guī)與政策、加強(qiáng)監(jiān)督、加大宣傳力度等措施來實(shí)現(xiàn)雨水資源化。

[1] 鄭兵，張樹峰，袁梅.濱州市濱城區(qū)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)現(xiàn)狀及對策[J].山東水利，2006(12)：28-29.

[2] GB50400—1006 建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 王金芬，劉雪梅.淺談濱州市區(qū)立地鹽堿條件下的綠化技術(shù)[J].北方園藝，2008(2)：160-162.

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[6] 王勝嶺，王德生，宋波，等.濱州市地面沉降監(jiān)測與成果分析[J].地礦測繪，2008，24(4)：28-30.

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