雨水资源利用为城市水资源的可行性分析.doc

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1、雨水资源利用为城市水资源的可行性分析 摘 要 随着城市发展，城市水资源短缺已成为日后发展的严重威胁，而汛期的集中降水，大部分降水都进入城市排水管网，无法得到充分利用，因此，考虑利用雨水资源，以解决水资源的严重不足推进城市雨水资源化。关键词 水资源；雨水；利用；可行性1 绪论随着城市建设的发展，对水资源的需求量日益增多，以致地下水开采量不断增加，超过允许开采量，形成大面积的降落漏斗，形成地面沉降地质灾害。同时，城市的路面、建筑物顶面等不透水面积增多，雨水难以渗入地下，而是进入排水管网随污水一起排入排污河。与污水深度处理相比，雨水利用更为经济也更为安全，可以缓解当前水资源短缺的局面、防止潜在的地面

2、沉降等地质灾害，还可以减轻排水系统负担，减轻雨洪灾害威胁，因此，对雨水资源的利用成为当前重大课题。本文以长春市为例加以论述。2 研究区概况2.1 自然经济地理条件长春市位于我国松辽平原中部，是吉林省的省会，位于东经12512-26，北纬4447-59。总面积20571平方公里，其中市区面积3663平方公里。地处北温带大陆性半湿润季风气候区，年均气温5.3，年均降水量为583.5 。市区缺水率2010年达到26.9%，预计2030年缺水率将达到惊人的45.3%。研究区地表水系分布较少，仅伊通河自南向北贯穿市区东部，伊通河在研究区内平水期最大水深2.5 m，最小水深小于1 m，每天流入19万m?以

3、上的工业、生活污水使其受到严重污染。2.2 地形地貌及地质、水文地质条件长春市位于松辽平原东侧高平原台地上，区内根据地貌成因类型可分为堆积地形和构造剥蚀地形。本区大地构造位于天山兴安地槽褶皱区吉黑褶皱的松辽平原断陷上，有侏罗系、白垩系及第四系松散岩类沉积。区内地下水类型按含水介质可分为两种类型，即松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。地下水主要靠大气降水，包括降水后形成的暂时性地表积水的入渗补给。在伊通河河床两侧及湖泡水库近岸地带，地下水与地表水相互之间有一定的补排作用。一级阶地和河漫滩地势地平利于降水入渗，波状台地起伏大、坡度陡降水入渗条件差。在市区，由于各种建筑物大面积覆盖，地面不平，易产生地表径流

4、，不利于接受降水补给。地下水的排泄方式有蒸发、侧向排泄和人工开采。3 雨水利用的可行性分析3.1 水量的可行性分析对雨水资源的可利用潜力、可利用量、可回收的雨水资源量进行分析。目前城市收集的雨水根据汇流介质来区分，主要分为3种：1）路面雨水；2）屋面雨水；3）草坪、森林等绿地集蓄。草坪渗透能力强，本次可回收的雨水资源量定义为降落在屋面、街道等相对不透水的下垫面，进入排水管网的雨量。城区道路，屋面等相对不透水的面积大致占长春市总面积的65%。因此考虑一个绿地折减系数ld（取0.65）。初期雨水水质较差，应该舍弃，且冬季雨雪难以回收。因此考虑一个弃流系数ql，暂取0.7。而且路面，屋顶等径流系数较

5、大，沥青砼和水泥砼路面的地面径流系数J，取0.9。因此根据以下数据：年均降雨量Q=0.567 m；绿地折减系数ld=0.65；初期弃流系数ql=0.7；径流系数J=0.9。因此可回收雨量的计算公式为：Q可回收雨量=Q*ld*ql*J表1 长春各区可回收雨量一览表朝阳区 南关区 宽城区 二道区 绿园区 经开区 高新区占地面积（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求其总和约为1.01*108 m3。其一年可回收雨量约为年均供水量的1/5，约为地下水年均抽水量

6、。由此可见，雨水可利用量十分可观。3.2 水质的可行性分析屋面雨水前期受灰尘、杂质以及大气污染致污染较为严重，后期水质良好；路面径流水质相对于屋面水质较差，其污染物含量明显高于屋面。经过处理的雨水有多种用途，不同的用途有相应的水质标准，需要经过相应的净化工艺来处理。雨水经初期弃流后，水质一般较好，再经过后期的沉淀，过滤和消毒等手段处理，就可以达到一般生活用水的水质标准，可以用于绿化，清洁路面和工业用途等。但是如果要回灌地下，为了保证地下水水质的绝对安全性，需要对其有更为严格的标准。表2 长春市雨水水质（单位：mg/l）Ph HCO3- Ca2+ 硬度 Cl- SO42- COD屋顶 6.43

7、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根据分析结果，与我国地下水回灌标准（本文略）对比，可得雨水水质硬度较小，水质较为良好，经过沉淀，过滤，消毒等步骤即可以使用。若回灌，不会对含水层造成水质方面的污染，且可以加强含水层的流动性，促进含水层水循环，对含水层具有修复作用。3.3 储存空间的可行性分析若考虑将回收的雨水用于回灌，则必须考虑是否有足够的储存空间。同时，为了缓解地面沉降，地下水降落漏斗带就是理想的选择。表3 长春市降落漏斗区情况位置 开采强度（104m3/akm2） 中心水

8、位埋深（m） 漏斗面积（km2）贾家洼子 40.81 27 6.8市中心 66.92 49.7 12四间房 23.48 38.04 23.13铁北 23.48 27 21.45根据当地水文地质条件，为方便进行计算，假设降落漏斗为圆形，降落漏斗以漏斗中心进行均匀扩散，漏斗边缘距中心是等距的。即假设含水介质为均质各向同性，且其满足Dupuit假设。依据以上假设，根据降落漏斗的面积推算出降落漏斗的影响半径。根据公式：来计算导水系数T，从而计算各个点水位降深。以贾家洼子降落漏斗为例：其流量Q=7600 m?/d；影响半径R=1470 m；水位降深s=25 m。由于影响半径较大，除以rw，再取ln后，对

9、整体数值影响不大，取lnR/rw为8.3，带入计算得T=401.58 m2/d。则s与r的关系式即为s=Q/2T*ln（R/r）代入数据整理，得s=3.02ln（1470/r）则求降落漏斗体积V=201470 3.02ln（1470/r）*rdr。经计算得，V=1.03*107m3。同理，其他降落漏斗的体积分别为：市中心2.57*107m3，四间房4.59*107m3，铁北2.46*107m3。四个降落漏斗体积之和约为1.312*108m3。如果孔隙度取0.3，则储水空间约为4*107m3。因此若考虑将雨水回灌含水层，空间充足。4 结论长春地区年均降水量充足，水量可观，如果能充分利用，将对长春市缺水的局面有巨大改善；且长春地区雨水水质良好，经初步的过滤，沉淀等工艺后可就地利用也可回灌地下；长春地区存在四个主要的降落漏斗可以作为储存空间。因此，长春市雨水利用可行且收益大。参考文献1邓履翔.城市水资源可持续利用研究D.中南大学，2011.7