摘 要 隨著城市發(fā)展，城市水資源短缺已成為日后發(fā)展的嚴(yán)重威脅，而汛期的集中降水，大部分降水都進入城市排水管網(wǎng)，無法得到充分利用，因此，考慮利用雨水資源，以解決水資源的嚴(yán)重不足推進城市雨水資源化。
關(guān)鍵詞 水資源；雨水；利用；可行性
中圖分類號：TV213 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）22-0149-02
1 緒論
隨著城市建設(shè)的發(fā)展，對水資源的需求量日益增多，以致地下水開采量不斷增加，超過允許開采量，形成大面積的降落漏斗，形成地面沉降地質(zhì)災(zāi)害。同時，城市的路面、建筑物頂面等不透水面積增多，雨水難以滲入地下，而是進入排水管網(wǎng)隨污水一起排入排污河。與污水深度處理相比，雨水利用更為經(jīng)濟也更為安全，可以緩解當(dāng)前水資源短缺的局面、防止?jié)撛诘牡孛娉两档鹊刭|(zhì)災(zāi)害，還可以減輕排水系統(tǒng)負擔(dān)，減輕雨洪災(zāi)害威脅，因此，對雨水資源的利用成為當(dāng)前重大課題。本文以長春市為例加以論述。
2 研究區(qū)概況
2.1 自然經(jīng)濟地理條件
長春市位于我國松遼平原中部，是吉林省的省會，位于東經(jīng)125°12′-26′，北緯44°47′-59′�？偯娣e20571平方公里，其中市區(qū)面積3663平方公里。地處北溫帶大陸性半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫5.3℃，年均降水量為583.5 ㎜。市區(qū)缺水率2010年達到26.9%，預(yù)計2030年缺水率將達到驚人的45.3%。
研究區(qū)地表水系分布較少，僅伊通河自南向北貫穿市區(qū)東部，伊通河在研究區(qū)內(nèi)平水期最大水深2.5 m，最小水深小于1 m，每天流入19萬m?以上的工業(yè)、生活污水使其受到嚴(yán)重污染。
2.2 地形地貌及地質(zhì)、水文地質(zhì)條件
長春市位于松遼平原東側(cè)高平原臺地上，區(qū)內(nèi)根據(jù)地貌成因類型可分為堆積地形和構(gòu)造剝蝕地形。本區(qū)大地構(gòu)造位于天山—興安地槽褶皺區(qū)吉黑褶皺的松遼平原斷陷上，有侏羅系、白堊系及第四系松散巖類沉積。
區(qū)內(nèi)地下水類型按含水介質(zhì)可分為兩種類型，即松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。地下水主要靠大氣降水，包括降水后形成的暫時性地表積水的入滲補給。在伊通河河床兩側(cè)及湖泡水庫近岸地帶，地下水與地表水相互之間有一定的補排作用。一級階地和河漫灘地勢地平利于降水入滲，波狀臺地起伏大、坡度陡降水入滲條件差。在市區(qū)，由于各種建筑物大面積覆蓋，地面不平，易產(chǎn)生地表徑流，不利于接受降水補給。地下水的排泄方式有蒸發(fā)、側(cè)向排泄和人工開采。
3 雨水利用的可行性分析
3.1 水量的可行性分析
對雨水資源的可利用潛力、可利用量、可回收的雨水資源量進行分析。
目前城市收集的雨水根據(jù)匯流介質(zhì)來區(qū)分，主要分為3種：1）路面雨水；2）屋面雨水；3）草坪、森林等綠地集蓄。草坪滲透能力強，本次可回收的雨水資源量定義為降落在屋面、街道等相對不透水的下墊面，進入排水管網(wǎng)的雨量。
城區(qū)道路，屋面等相對不透水的面積大致占長春市總面積的65%。因此考慮一個綠地折減系數(shù)ld（取0.65）。
初期雨水水質(zhì)較差，應(yīng)該舍棄，且冬季雨雪難以回收。因此考慮一個棄流系數(shù)ql，暫取0.7。
而且路面，屋頂?shù)葟搅飨禂?shù)較大，瀝青砼和水泥砼路面的地面徑流系數(shù)J，取0.9。
因此根據(jù)以下數(shù)據(jù)：
年均降雨量Q=0.567 m；綠地折減系數(shù)ld=0.65；初期棄流系數(shù)ql=0.7；徑流系數(shù)J=0.9。
因此可回收雨量的計算公式為：Q可回收雨量=Q*ld*ql*J
表1 長春各區(qū)可回收雨量一覽表
朝陽區(qū) 南關(guān)區(qū) 寬城區(qū) 二道區(qū) 綠園區(qū) 經(jīng)開區(qū) 高新區(qū)
占地面積（km2） 62.61 53 56.1 56.82 75.74 86 41
可回收雨量（106m3） 14.52 12.29 13.01 13.18 17.57 19.95 9.51
求其總和約為1.01*108 m3。其一年可回收雨量約為年均供水量的1/5，約為地下水年均抽水量。由此可見，雨水可利用量十分可觀。
3.2 水質(zhì)的可行性分析
屋面雨水前期受灰塵、雜質(zhì)以及大氣污染致污染較為嚴(yán)重，后期水質(zhì)良好；路面徑流水質(zhì)相對于屋面水質(zhì)較差，其污染物含量明顯高于屋面。
經(jīng)過處理的雨水有多種用途，不同的用途有相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，需要經(jīng)過相應(yīng)的凈化工藝來處理。雨水經(jīng)初期棄流后，水質(zhì)一般較好，再經(jīng)過后期的沉淀，過濾和消毒等手段處理，就可以達到一般生活用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可以用于綠化，清潔路面和工業(yè)用途等。
但是如果要回灌地下，為了保證地下水水質(zhì)的絕對安全性，需要對其有更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。
表2 長春市雨水水質(zhì)（單位：mg/l）
Ph HCO3- Ca2+ 硬度 Cl- SO42- COD
屋頂 6.43 77.07 17.99 24.33 52.11 14.12 23.21
路面 6.67 165.15 26.56 30.45 6.95 4.03 44.65
根據(jù)分析結(jié)果，與我國地下水回灌標(biāo)準(zhǔn)（本文略）對比，可得雨水水質(zhì)硬度較小，水質(zhì)較為良好，經(jīng)過沉淀，過濾，消毒等步驟即可以使用。若回灌，不會對含水層造成水質(zhì)方面的污染，且可以加強含水層的流動性，促進含水層水循環(huán)，對含水層具有修復(fù)作用。
3.3 儲存空間的可行性分析
若考慮將回收的雨水用于回灌，則必須考慮是否有足夠的儲存空間。同時，為了緩解地面沉降，地下水降落漏斗帶就是理想的選擇。
表3 長春市降落漏斗區(qū)情況
位置 開采強度（104m3/a·km2） 中心水位埋深（m） 漏斗面積（km2）
賈家洼子 40.81 27 6.8
市中心 66.92 49.7 12
四間房 23.48 38.04 23.13
鐵北 23.48 27 21.45
根據(jù)當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件，為方便進行計算，假設(shè)降落漏斗為圓形，降落漏斗以漏斗中心進行均勻擴散，漏斗邊緣距中心是等距的。即假設(shè)含水介質(zhì)為均質(zhì)各向同性，且其滿足Dupuit假設(shè)。
依據(jù)以上假設(shè)，根據(jù)降落漏斗的面積推算出降落漏斗的影響半徑。根據(jù)公式：
來計算導(dǎo)水系數(shù)T，從而計算各個點水位降深。
以賈家洼子降落漏斗為例：
其流量Q=7600 m?/d；
影響半徑R=1470 m；
水位降深s=25 m。
由于影響半徑較大，除以rw，再取ln后，對整體數(shù)值影響不大，取lnR/rw為8.3，帶入計算得T=401.58 m2/d。
則s與r的關(guān)系式即為s=Q/2πT*ln（R/r）代入數(shù)據(jù)整理，得s=3.02ln（1470/r）則求降落漏斗體積V=2π∫01470 3.02ln（1470/r）*rdr。
經(jīng)計算得，V=1.03*107m3。
同理，其他降落漏斗的體積分別為：市中心2.57*107m3，四間房4.59*107m3，鐵北2.46*107m3。
四個降落漏斗體積之和約為1.312*108m3。如果孔隙度取0.3，則儲水空間約為4*107m3。因此若考慮將雨水回灌含水層，空間充足。
4 結(jié)論
長春地區(qū)年均降水量充足，水量可觀，如果能充分利用，將對長春市缺水的局面有巨大改善；且長春地區(qū)雨水水質(zhì)良好，經(jīng)初步的過濾，沉淀等工藝后可就地利用也可回灌地下；長春地區(qū)存在四個主要的降落漏斗可以作為儲存空間。因此，長春市雨水利用可行且收益大。
參考文獻
[1]鄧履翔.城市水資源可持續(xù)利用研究[D].中南大學(xué)，2011.
