西咸新区提高雨水资源利用率的理论与实践

李宇超　田兴运　陶中兰

(1．陕西省西咸新区沣西新城管委会，陕西咸阳　712000;　2．西北农林科技大学，陕西杨凌　712100)



西咸新区提高雨水资源利用率的理论与实践

李宇超1田兴运2陶中兰1

(1．陕西省西咸新区沣西新城管委会，陕西咸阳712000;2．西北农林科技大学，陕西杨凌712100)

摘要:基于海绵城市理论，对陕西省西咸新区的海绵城市建设进行了实践研究，提出了提高西北地区雨水资源利用率的建议，有利于缓解水资源短缺的问题，从而改善城市的水环境。

关键词:雨水资源，海绵城市，绿地建设，利用率

1　研究背景

我国雨水资源丰富，但利用率不到1%。充分回收利用雨水，是缓解城市严重缺水形势的一个很好的选择。雨水综合利用相对具有较高成本的其他技术，效益显著。资料显示，海水淡化成本为5元/t～6元/t，中水成本为1．5元/t，雨水利用成本仅为0．2元/t。

因此，雨水回收利用，对于缓解城市用水压力、避免城市内涝灾害、促进城市可持续发展，具有极其重要的现实意义和经济价值。

住建部提出海绵城市建设是落实生态文明建设的重要举措，是实现修复城市水生态、改善城市水环境、提高城市水安全等多重目标的有效手段。

2　国内外研究现状

海绵城市最初的雏形为20世纪90年代在美国马里兰州的乔治王子郡的一个居住区内建设的雨水花园［1］。瑞士、加拿大、新西兰、澳大利亚、韩国、新加坡等国外城市都有不同形式的低影响开发项目［2］。

我国海绵城市建设起步晚，主要集中在城市水利建设、防洪和灌溉技术等等的研究。在2012年的“低碳城市与区域发展科技论坛”中首次提出了“海绵城市”的概念。随后习近平总书记在2013年的《中央城镇化工作会议》中强调城市排水系统应该建成“自然存积、自然渗透、自然净化的海绵城市”［3］。作为我国目前规模最大的雨洪管理示范工程的北京奥林匹克公园［4］，通过透水铺装和超标准的雨水口溢流，实现了园区内雨水的有效回收利用。

总体来说，海绵城市建设能够有效地提高雨水资源的利用率，是我国建设“生态文明城市”以及“美丽中国”的必然措施。

3　西咸新区海绵城市建设理论与实践

西咸新区建设以海绵城市建设理论为指导，通过建设雨水入渗系统、雨水回收利用系统和调蓄排放系统，以实现城市雨水的可持续利用。主要将理论应用于新建小区、旧城改造、城市公园和中央绿廊、道路广场和排水系统等等建设。工程措施主要有雨水入渗绿地建设、透水性铺装建设和给排水建设与水系整理等等。

3．1雨水入渗绿地建设理论

雨水入渗绿地建设包括居住区绿地、城市公园绿地和中央绿廊，建设要点包括:下沉式绿地建设，植草沟的设计，植物的选择及配套雨水传输与收集设施，如绿色屋顶、生态树池、植被缓冲带和植草沟等。居住区开发建设目标为年综合径流系数不大于0．25或不大于开发前的评估值，即年径流总量控制率不小于75%;SS削减60%;COD削减50%;TP削减40%;雨水替代绿化浇洒和冲洗用水的比例为5%～10%，力争替代自来水用水量的比例达到5%。城市公园绿地开发建设目标为年综合径流系数不大于0．15，即年径流总量控制率不小于85%，雨水替代自来水的比率不小于30%。中央绿廊开发建设目标为年综合径流系数不大于0．10，年径流总量控制率达到90%。

建设措施主要有:下沉式绿地设计、绿色屋顶设计、植草沟设

图1　狭义的下沉式绿地典型构造示意图

为确保雨水能顺利流入绿地，将绿地建为下沉式绿地(见图1)。下沉式绿地在文献［5］中明确指出有广义和狭义之分，采用狭义下沉式绿地概念，即所建设绿地低于其周围道路或铺装，且高差不超过200 mm。

下沉式绿地设计包含四个核心内容:

第一，高程设置，一般比路面低50 mm～100 mm。

第二，改善土壤质地，以提高土壤渗水与保水能力。

城市土壤由于人流践踏和车辆碾压，使得其坚实度(容重)明显大于郊区土壤。土壤坚实度大，土壤空隙少，影响土壤的渗水能力。因此，通过局部换填，即对坚实度、大渗透条件差的区域进行40%砂+40%原状土+20%椰糠掺配比例的土壤换填，以充分利用现有绿地进行雨水入渗。

第三，配套在绿地中建设雨水导流设施，如溢水口(如雨水口)，减少洪涝灾害。

雨水在自然的绿地系统中的入渗速度是有限的，尤其当暴雨来临的时候，绿地无法及时将雨水全部吸收而可能形成较大的地表径流量。对此，通过设置溢流口可有效保证多余的雨水能迅速的入渗。溢水口设置和水池溢水口布置原理相同，略高于绿地50 mm～100 mm，目的是让大部分雨水通过绿地自然下渗，补充地下水;超过绿地入渗量的通过溢水口流入城市管道之中，以减缓雨洪。

第四，下沉式绿地必须设置合理的坡度。

需要注意的是，下沉式绿地的排水方式主要通过地面排水，即利用地形坡度将雨水排入绿地之中，所以会受到地形等条件的影响，如果大面积应用时，雨水调蓄能力较差。因此，下沉式绿地适用于西咸新区的居住区绿地、公园绿地等绿地面积较小和径流污染较小的区域。根据西咸新区建设现状，拟将同德佳苑的下沉式绿地率建设达到35%，天福和园等安居工程小区下沉式绿地占绿地总比例的31．2%，以避免城市内涝的发生，促进了水文循环。对于坡地，则可考虑设计为梯田形，分段消能，滞蓄雨水，使雨水能就地渗透，涵养山林。

3．2雨水入渗绿地建设实践

2012年年初，西咸新区在新建小区同德佳苑开展了雨水花园试验(见图2，图3)，开始运行到2014年年底期间，完整监测23场降雨，监测期间仅有3场降雨发生短暂的溢流，汇集的雨水径流中95%以上入渗补给地下水，水量削减效果良好。

此外康定和园、新业佳苑、天福和园等多个项目，全部配建低影响开发工程，包括雨水花园320 m2、下沉式绿地9万m2等等。

4　西北地区提高雨水资源利用率的建议

西咸新区通过下沉式绿地、植草沟等多种方式全方位收集利用雨水，基本可以实现减少地表径流的目的。与传统的排水设施相比，通过雨水的渗透，能够加大地表水与地下水之间的连通，不仅具有较强的排水能力，还能补充地下水资源，有效缓解西咸新区目前地下水水位不断下降的趋势。同时，海绵城市的建设能够大量减少地面积水，具有较好的城市景观效果，方便居民生活，改善社区环境。

图2　同德佳苑雨水花园及生态滤沟实验

图3　生态滤沟剖面设计图

因此，在西北地区，为了提高雨水资源利用率，应该积极建设海绵城市。充分利用海绵城市的建设理论，采用海绵城市建设的技术手段，通过建设透水铺装、绿色屋顶、下沉式绿地、生物滞留设施等，达到提高雨水资源利用的目的。

参考文献:

［1］李俊奇，张毅，王文亮．海绵城市与城市雨水管理相关概念与内涵的探讨［J］．建设科技，2016(1):30-31．

［2］俞孔坚，李迪华，袁弘，等．“海绵城市”理论与实践［J］．城市规划，2015(6):26-36．

［3］吴丹洁，詹圣泽，李友华，等．中国特色海绵城市的新兴趋势与实践研究［J］．中国软科学，2016(1):79-97．

［4］ 王诗鑫．城市公园中雨洪管理系统设计研究［D］．北京:北京建筑大学，2015．

［5］ 住建部．海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)［R］．2016．

中图分类号:TU991．114

文献标识码:A

文章编号:1009-6825(2016)17-0200-02

收稿日期:2016-04-07

作者简介:李宇超(1974-)，男，高级工程师;田兴运(1964-)，男，副教授;陶中兰(1988-)，女，助理工程师计、植物选择等，本文主要介绍下沉式绿地设计，其他措施可参见文献［5］。

The theory and practice for improvement rainwater resource utilization in Xixian New Area

Li Yuchao1Tian Xingyun2Tao Zhonglan1
(1．Fengxi New City Administration Committee of Shaanxi Xixian New Area，Xianyang 712000，China; 2．Northwest A＆F University，Yangling 712100，China)

Abstract:Based on sponge city theory，the article carries out practical research of the Xixian New Area sponge city construction in Shannxi province，puts forward suggestions of improving rainwater utilization rate in northwest region，which will be good for releasing water sources shortage problems and improving city water environment．

Key words:rainwater resources，sponge city，green land construction，utilization rate