城市雨洪资源生态管理研究

城市雨洪径流资源化的目标之一是收集利用城市雨洪径流，避免城市雨洪灾害，减少向城市水体的污染排放，同时雨洪资源可用于代替部分城市低质用水，因此也可称该部分水量为回用雨洪量。对于实施雨洪资源化利用的地区，雨洪资源量和实际回用量两者并不必然相等。雨洪资源量可能富余，亦可能不足。考虑到雨水资源的季节性，雨水回用系统通常包括就地利用系统和集中利用系统两部分。就地利用系统针对城市小型雨洪量设计，主要考虑采用就地利用设施将短期雨洪水量就地“消化”，如居民小区屋顶集流水窖系统、下沉式草坪、雨水渗透设施等。集中利用系统针对大型雨洪量设计，依靠一些贮水设施（如人工调蓄池、人工湖、地下河等）将汛期雨洪水集中储存作为城市非汛期低质水水源。近年来，由于城市湖泊的生态功能在城市发展中的地位日益显现，许多城市采用人工湖泊蓄积该部分雨洪资源，并兼顾娱乐景观用水和城市低质水利用的需要。

城市雨洪回用量直接关系到雨洪资源化利用设施建设投资，因此，应适当确定雨洪资源回用量，若雨洪回用量值定得过小，利用效果不明显，该值偏大则会造成大量的投资浪费，因此该值的确定应综合考虑多方面因素。为此，本章介绍了一种较为适用的方法:局部最优水量－综合效益曲线分析法。

该方法以具体参数作为雨洪回用系统指标，建立相关参数曲线。从而通过局部最优法确定雨洪资源化利用系统的回用水量。

由于雨洪回用系统可以最大限度地截留雨水径流，充分利用城市雨洪资源，减少地表水和地下水的消耗量，节约水资源，同时可以减轻水体污染。因此，在实施雨洪利用项目时，除考虑雨洪收集利用率外，还应考虑实际回用的径流替代目标用水量的百分率。同时，城市雨洪资源化利用综合效益的优劣也直接关系到系统的技术可行性。若收集径流可以替代目标回用用途所需水量的大部分或全部，并可具有显著的资源、环境、经济效益，则项目具有可行性，否则效益不甚明显。

因此，局部最优水量－综合效益曲线有下列三个重要指标:

（1）雨水利用率rc，即实际雨洪资源回用量 （QU）占城市雨洪资源可利用量 （QC）的百分比。用下列公式计算:

（2）雨水资源替代率rs，即实际雨洪资源回用量 （QU）替代回用目标用水量 （QD）的百分率，以下式表示:

（3）城市雨洪资源化系统综合效益E，即系统的经济、环境及社会效益等，可用下式表示:

式中　E——系统综合效益；

E1——节省城市引水和净水的边际费用；(www.xing528.com)

E2——雨洪回用带来的国家财政收入（按因缺水而造成国家的财政损失计）；

E3——减少污染排放而产生的社会效益；

E4——提高防洪水准而减少的经济损失；

E5——节省的城市排水设施建设费用；

E6——投入值，包括工程土建费、设备费和安装费等；

E7——运行及回用水处理费 （药剂或人工湿地雨水净化处理费可比照中水回用费用）。

图2-13　雨洪资源回用量QU-综合效益E

式（2-21）中E2～E5项为系统所产生的社会经济效益，因各地的情况及雨水管理要求差异较大，数值上会有差别，但对水质劣于雨水的中水回用研究表明，当E2＝5.48元/m3，E3＝2.03元/m3，E5＝0.36元/m3时，其效益相当明显。[1]

当系统的雨洪资源利用源与回用对象确定后，系统的雨洪资源可利用量QC为一定值，系统替代的回用目标水量QD也可根据实施雨洪资源化利用地区的利用措施确定。上述三个参数中的雨水利用率rc、雨水资源替代率rs可用雨洪资源回用量QU用一个指标来反映。因此可以作出雨洪资源回用量QU综合效益E 关系曲线，如图2-13所示。

由图形可以看出，雨洪资源回用量QU并非越大越好，综合效益E 在 “收益递减拐点”前后会发生变化，在初期随着雨洪资源回用量的增大，综合效益也会显著增加，当该值增加至“收益递减拐点”时，综合效益又会随着雨洪回用量的增加而减少。因此，在以雨洪资源作为城市杂用水以及城市河湖水源的雨洪资源化利用项目中，雨洪资源回用量QU应根据“收益递减拐点”确定，该拐点即为雨洪回收利用的局部最优点，在该点雨洪回用资源化系统的综合效益达到最大值。