水库公园沿湖斜坡雨水收集和利用技术研究

郁德钻，邓志华

（西南林业大学，昆明 650000）

西湖水库位于雷州市西湖大道附近，始建于1958年1月，原属小型水库，1963年，雷州青年运河东运河通水以后，它成为青年运河的结瓜水库，距离鹤地水库约128 km，后经1964年、1968年及1975年三次扩建而成现在的中型水库，1998年12月完成库区除险加固。洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为100年一遇，抗震烈度为7 度。设计灌溉面积为2 000 hm2，捍卫城市人口约20 万人。西湖水库是一座以灌溉为主，结合工业供水、防洪、发电和养殖等综合利用的中型水库，水库集雨面积为8.23 km2，正常蓄水位为19.557 m，相应库容为1 394 万m3；设计洪水位为20.287 m，相应库容为1 590 万m3；校核洪水位为20.807 m，总库容为1 765 万m3；死水位为9.757 m，相应库容为40 万m3；汛期限制水位为18.557 m，相应库容为1 150 万m3，水库发证高程为19.057 m，它是雷州市城区生活用水的储备水源。

1 研究背景

1999年5月，广东省政府批准西湖水库为湛江市地表饮用水水源地，并划定一级保护区与二级保护区的范围。2011年1月，《广东省地表水环境功能区划》出台，确定西湖水库为水功能一级保护区。但由于管理工作不力，相关部门监管缺位，西湖水库水域面积减小，水污染日益严重，水质日趋恶化，部分环境影响因子超标，致使库区周边产生大量水浮莲，它属于富营养化水体。为此，急需对西湖水库进行综合整治。

2015年以来，雷州市政府启动水库整治工程，规划绿道9.34 km。经过一、二期工程建设，目前已累计完成绿道建设9.34 km，完成水库区域内照明工程、绿化工程、入口亲水平台及格宾网工程等建设内容。水库整体面貌得到提升，它具备一定服务功能，吸引不少市民到此休闲游憩。但是，市民到水库边游泳、垂钓、水上游览、倾倒垃圾等行为对水源保护区造成再次污染，破坏整治效果。同时，随着城市化进程的加快，西湖水库作为城市中心，不仅是中心城区的主要水源，也是城市排水系统的末端汇集点，它对城市水资源持续供给和防止城市内涝起到关键作用。因此，有必要完善碧道、文化体育运动区、湿地公园、文化艺术区、停车场、栈桥、滨水走廊及护栏等建设工程，保护水库饮用水源，保护国家一级水源地，雷州市西湖水库公园项目应运而生。

本项目以海绵城市理论为基础，下雨时吸水、蓄水、渗水并净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用，以提升城市生态系统功能，减少城市洪涝灾害，其对满足经济发展需求、优化环境和生态恢复均有重要意义。在满足经济发展需求方面，结合全国水资源分布和存量现状[1]，可以明显看出我国水资源极端匮乏，但浪费非常严重。如何更好地、高效地利用水资源，减少水资源浪费，增加水资源存量是世界需要解决的重要任务。在水资源供需矛盾日益加剧的情况下，越来越多的国家开始认识到雨水资源的价值[2]，通过研究制定各项雨水综合利用措施，更好地发挥雨水的经济效益。在优化环境方面，雨水收集利用是人民安居乐业的重要保障，西湖水库的环境与人们的生产生活直接相关，本工程通过绿色植物种植，调节生态系统，改善生态环境。三期工程的实施对环境起到整体美化作用，满足人们的精神生活需求，创造出形、色、质更为协调的环境。其间开展水土保持[3]，恢复水库周边生态环境，减少水土流失，提升水库服务功能。三期工程对西湖水库进行综合整治，将为广大市民提供休闲、观光的靓丽场所，创造良好的城市景观界面，它是促进城市提质扩容的一项重要公益性民生工程。

2 项目概况

雷州市西湖水库公园是西湖水库综合整治工程的最终成果，该项目的实施是为了更好地盘活西湖水库，建设内容包括碧道、文化体育运动区、湿地公园、文化艺术区、停车场、栈桥、滨水走廊及护栏。基于西湖水库周边土地利用现状，结合各段库岸的多样性，本项目进行库岸、道路的统一规划设计，并从水源保护和景观设计的角度研究整体景观体系，而整体项目能否成功的关键有3 点。一是打造西湖水库北岸景观系统，结合现有地形和保护水源、水土保持的要求，对库岸植被进行提升，注重生态保护。二是充分利用现有地形高差及水位高差变化，因地制宜打造弹性滨水湿地景观公园，用休闲散步道路串联各地形高差空间，尽量减少土方量。三是大部分地块存在明显高差，安全隐患较大，在空旷地块加装护栏，满足造型要求，同时与周边环境相协调。

3 沿湖斜坡雨水收集和利用的必要性

按照赋存条件、含水层的水理性质和水力特征，雷州市西湖水库周边地区的地下水属于第四系松散孔隙潜水及微承压水。出露地表的松散空隙和孔洞是良好的透水介质，地下水以大气降水和水库补给为主，兼有地表水下渗补给，地下水径流强烈，依地势由高往低流动，以泉或渗流形式排泄于溪沟中[4]。目前，水库沿湖周边多为斜坡，总长约为9 km，水库沿岸平地与水库水面的平均高差约为5 m，现状水土流失比较严重，水库周边土地耕性良好，但存在土层薄和结构力差等问题，再加上周边人畜活动频繁，缺乏水土保持设施，在暴雨的侵蚀下，水库南北两侧水土流失日益加重。本项目从水源保护和景观设计的角度研究整体景观体系，以生态性原则为落脚点抓建设，实现可持续保护与提升，结合景观功能，采用本土植物，构建城市海绵系统，打造雨水收集系统。

项目建设可能造成新的水土流失，特别是主体工程设施及管理区、保护区辅助设施与生态示范区建设，另外还有料场开采、废弃物堆放、临时施工占地等。因此，有必要基于沿湖斜坡进行雨水收集和利用。一是充分发挥城市湿地公园基本建设开发的巨大潜力。城市湿地公园的雨水收集系统不仅可以净化园林景观，优化环境，还具有蓄水防洪、水质净化、水分补给等功能。因此，要充分发挥城市湿地公园的基本建设和发展潜力，更好地发挥城市“肾功能”。二是构建形象化城市，完成城市湿地功能。简单来说，在城市小斜坡、低洼地等建立立体湿地系统[5]，形成湿地公园，通过管道排放雨水，同时利用城市雨水收集系统储存和回收雨水，对水进行过滤。三是采取雨水收集利用措施，很好地预防各类活动和恶劣天气带来的不利影响，特别是暴雨对区域的危害，从而改善水库区域的小气候，增大空气湿度，促进植物生长，水库周边生态环境得到有效恢复[6]。

4 沿湖斜坡雨水收集和利用的技术措施

雷州市西湖水库公园设置多种雨水收集与利用设施，如图1所示。一是设置下沉式绿地生物滞留带草沟；二是人行道铺装；三是设置雨水花园；四是设置工程雨水收集与利用系统。

图1 西湖水库公园设置的雨水收集与利用设施

4.1 设置下沉式绿地生物滞留带草沟

下沉式绿地生物滞留带草沟是低势绿地结合滞留带设置的一种以本土草本植物为主的长条形公共绿地[7]，其高程低于周围路面，不管其路缘石设计的高度与地表平齐还是高于周围地表，可在路缘石上设置20～60 cm 的宽度，并且在集中入水口铺设卵石等消能设施，使得雨水径流以分散式进入下沉式绿地，或通过溢流口排入雨水管道。与线状的植被浅沟相比，面状的下沉式绿地能够承接更多的雨水，在地势较低的区域利用开放空间承接和储存雨水，然后通过植物、土壤和微生物系统蓄渗、净化径流雨水，进而减少径流外排作用。本项目根据沿湖斜坡现场实际情况，高效地设置绿化隔离带，达到净化、输送道路径流和营造景观的多重目的。

4.2 人行道铺装

普通人行道大部分采用花岗岩面砖，这种砖不但成本高、不环保、不透水，而且存在不耐用、强度低、极易破碎等问题。本工程以“固废利用、循环经济”为目标，通过多次试验，最终选定瓷质透水花岗岩。作为新型人行道铺装材料，它主要利用陶瓷废料、矿山尾矿、工业废渣等材料二次复合而成，成本低、防滑稳定、透水性好，也解决不耐用、强度低、极易破碎等问题，相比普通人行道透水砖铺装材料，其更美观、更环保，使用体验也有明显的提升。降雨时，雨水能够通过材料复合颗粒间的空隙快速渗入地下，打造出“雨天干燥路面”，实现“小雨不见水，大雨不积水”，从而提高路面抗滑能力，降低事故发生率，保障通行安全。

4.3 设置雨水花园

本项目主要借鉴美国波特兰雨水花园设计理念，包括石材体系设计和植物体系设计。一方面，根据不同景观需求，设置不同石材，湖边底部的石材能使雨水在上面自由流淌，边缘的鹅卵石又能够使多余雨水很快地渗入地下，被土壤吸收；另一方面，为了营造人工湿地的自然生态环境，在沿湖水岸边分布种植许多水生植物，使雨水花园增添绿色，植物可以吸收多种污染物，根系可以将碎石和沙土牢牢地固定，防止因长时间水流冲刷而引起水土流失和地基层松动。

4.4 设置工程雨水收集与利用系统

西湖水库公园雨水收集与利用系统如图2所示。雨水收集与利用系统可以提高雨水的利用价值，缓解水库水污染面临的困境。该系统采用开拓性技术，可以很好地回收雨水。西湖水库公园主要利用雨水渗透补充地下水资源，减少地面塌陷和污水入侵对城市发展的威胁。雨水收集与利用系统可以储存雨水，减少城市内涝[8]。该系统使用截污挂篮装置和弃流过滤装置对雨水进行收集和预处理，确保收集的雨水水质符合要求；建设雨水收集池，配套使用蓄水系统和净化系统进行雨水储蓄和净化；最后通过压力控制泵和雨水控制器将雨水送至用水点，雨水控制器可以实时显示雨水蓄水池的水位。整个工程施工简单，既不占用空间，还环保安全。

图2 西湖水库公园雨水收集与利用系统

5 结语

作为备用饮用水水源地，近年来，雷州市西湖水库面临诸多威胁，水域面积逐年减少，水污染日益严重，水质日趋恶化。西湖水库沿湖斜坡较多且密集，沿湖斜坡可设置雨水收集与利用措施。本研究设计下沉式绿地生物滞留带草沟，现场试验后确定人行道铺装材料和方法，参考经典案例设计雨水花园，结合实际情况设计工程雨水收集与利用系统，形成沿湖斜坡雨水收集、处理及利用的成套技术措施，实现对雨水的收集、处理和利用，提高水资源回收利用率，从而加强水源保障，加快城市建设，完善城市功能，优化城市形象，促进区域社会经济发展。