以雨水利用促进城市水循环改善

6.4.4　以雨水利用促进城市水循环改善

1）雨水利用对乌江流域城市水循环改善的重要性

乌江流域城市的现况调查表明，水循环过程的失衡已成为制约城市水资源与生态环境健康发展的重要因素。

城市水资源开发利用的过程，是由“取水（水源）—供水—用水—排水”等子系统组成的城市水循环系统，是自然水循环系统和社会循环系统的耦合产物。按此模式每循环一次，水源的水量就可能因使用过程中的消耗而减少20％～30％，水质也会因使用而随之降低，甚至变为污水，污水排放后又会进一步污染水源，形成水越取越少、越用越脏的恶性循环，这是城市水系统在失控状态下的必然结果。

在城市水循环系统的传统模式中增加不同的子系统，可以改良城市水系统的循环模式，改善城市的水资源环境。一般而言，有三种基本途径，即通过加入节水、治污或再生水回用，形成节水模式、治污模式以及回用模式（图6.28），这些模式都有助于改良城市水系统的循环模式，促进城市水系统的良性循环。

图6.28　城市水循环系统改良模式

资料来源：钱易，刘昌明，邵益生.中国城市水资源可持续开发利用［M］.北京：中国水利水电出版社，2004

在上述三种水循环改良模式中，节水模式和治污模式在一般城市都能适用，此处毋庸赘言，而以雨水利用为主的非传统水资源的利用对乌江流域的城市则有着特殊的意义，主要有以下三方面原因：

（1）这是由乌江流域水循环系统的特点，以及城市水资源匮乏的现实情况决定的。

乌江流域城市水资源主要靠降水补给。乌江流域降水丰富，雨量大且持续时间长，但乌江流域山高地漏，河流的保水能力差，影响了城市河流的水源供给能力；如果城市进行地下水开采，又容易诱发岩溶塌陷，破坏地表结构，增加地下水系统的敏感性，使水质更易于恶化。以位于六盘水市西部的水城盆地为例，由于其过量开采地下水，岩溶塌陷频繁发生，据统计，历史累计塌陷点达1800余个，破坏面积超过15hm²，这些区域成为妨碍水循环健康运行的关键点^[33]。另外，由于水城盆地属于岩溶地区，地面、地下水具有高度连通性，而市区工业废水和生活污水直接或间接排入水源地，还有些直接由落水洞、竖井、暗河天窗等进入地下，因此造成水城盆地地下水严重污染，流经水城盆地的响水河从上游至下游污染逐级加重（图6.29）。

图6.29　水城盆地地下水污染程度分布图

资料来源：姚长宏，杨桂芳，蒋忠诚，等.贵州水城盆地人类活动及其地质环境效应［J］.城市环境与城市生态，2002，15（5）

乌江流域的水循环过程呈现出的特殊性，使乌江流域城市水源的保障成了很大的问题，而充足的雨水自然成为最方便利用的可再生水资源，对雨水的充分利用将能够成为改善乌江流域城市水循环系统，进而改善乌江流域水资源供给条件的有效方式。

（2）城市增加对雨水的利用，有益于乌江流域城市河流及其下游的防洪要求。

有关数据表明，城市地区下垫面的改变，对暴雨径流的影响是明显的（图6.30），乌江流域喀斯特地貌的漏失特征也会加剧暴雨洪水的快速、集中暴发，因此，乌江流域城市地区对雨水的利用，还与改变、柔化城市下垫面，实现对暴雨径流，以及城市防洪的控制息息相关。

图6.30　下垫面改变对雨水径流的影响

资料来源：Tom Schueler.An Integrated Framework to Restore Small Urban Watersheds ［R］.Ellicou City：Center for Watershed Protection，2004

（3）雨水利用工程是一种“微水利”工程，技术简单，投资小而且建设周期短，对于乌江流域这样的落后地区城市来说有操作性，便于因地制宜、就地开发。

在国外发达国家的城市规划和建筑设计中，雨水利用已经有许多成熟的案例，如美国、德国、日本等。新加坡对雨水的利用也是一个典型例子，该国人均水资源量仅211m³，世界排名倒数第二，水资源的紧张状况远比我国为甚。新加坡对雨水的利用已经占到了用水量的40％，几乎每幢高楼的楼顶都有专门用于收集雨水的蓄水池，蓄积的雨水经专用管道集中至分布在全国的18个水库，供城市利用。国外的屋面集水设备，已经与建筑融为一体，构成了极富特色的外观效果（图6.31）。乌江流域的城市可以根据自身的情况，或借鉴国外集中利用雨水的经验，或采用适合我国家庭使用的雨水收集系统，每户投资仅约400～1000元，造价非常低。实际上，在这一地区，一些地方已经依靠家庭雨水收集系统，部分解决了群众的饮水和生产用水问题^[34]。

图6.31　集水波形屋面的多种功能

资料来源：贺勇.适应性人居环境研究——基本人居生态单元的概念与方法［D］：［博士学位论文］.杭州：浙江大学，2004

2）乌江流域城市雨水利用的规划与设计思路

（1）将雨水利用看成城市供水系统的辅助系统，综合运用生态学、工程学、经济学原理，将雨水的集蓄利用、渗透与建筑、园艺、水景规划建设相结合，将人工净化和自然净化相结合进行综合设计。将集蓄雨水作为部分工业和生活用水的水源，减少饮用水浪费，是一种开源节流的有效途径。

在新建生活小区、公园或类似环境条件较好的城市建设区，可将屋面、路面及停车场地面雨水集蓄、沉淀并加以利用，贮存的雨水一方面可以汇入住区的中水系统作为非饮用水加以回收利用，另一方面也可以用来直接补充住区的景观用水，以便削减城市暴雨径流量和优化小区水系统、减少水涝和改善环境。可以采用屋顶绿化作为雨水集蓄利用和渗透的预处理措施，可以通过城市景观设计营造生态水景进行雨水渗透、回用，还可以利用城市河湖和各种人工与自然水体、沼泽、湿地等营造人工湿地系统，利用水生生物的净化功能来净化水质，调蓄和利用城市雨水，改善城市水循环系统和生态环境（图6.32、图6.33）。类似的设计方法很多，国内外都有成熟的技术和实例，但在引入乌江流域的城市建设时需要因地制宜，在规划设计中处理好初期雨水截污、雨水净化、绿地与道路高程、室内外雨水收集排放系统等各个环节的协调关系。

（2）注意雨水的间接利用，也就是使雨水下渗回灌地下，逐步恢复雨水对地下水的补给，以调节城市地下水的采补平衡，改善生态环境，缓解地面沉降，减少洪涝等。

图6.32　北京双紫园小区水资源利用模式示意

资料来源：贺勇.适应性人居环境研究——基本人居生态单元的概念与方法［D］：［博士学位论文］.杭州：浙江大学，2004

图6.33　日本妙正寺雨水调节池

资料来源：中国图形图像网.http:www.jig.com.cn/yingyong/diqiu/2001-2/4-2.htm

应该加强乌江流域城市绿地系统的建设，利用绿地实施雨水的截流和下渗，将城区大量停车场、步行道、广场等硬地面设计改造为各种人工铺设的透水性地面，如多孔的嵌草砖、碎石地面、透水性混凝土路面，还可以结合居住区景观设计各种雨水滞留池等。透水性地面技术简单，具有较好的经济可行性，条件允许的情况下，应尽可能多采用类似方法，改善城市地表和地下水的循环。另外，还可采用回灌容量大的集中式人工雨水渗井，直接向地下深层回灌雨水，缓解喀斯特山地城市地下水过度开采的矛盾，但这种方式对地下水位、雨水水质有很高的要求，尤其对用地下水做饮用水源的城市应慎重。