雨洪水發(fā)展?fàn)顩r

雨水利用有著悠久的歷史，早在4000多年前的中東、南阿拉伯以及北非地區(qū)，就出現(xiàn)用于灌溉、生活、公共衛(wèi)生等的雨水收集系統(tǒng)。古代中東的鈉巴特人在涅杰夫沙漠，把從高地匯集的雨水徑流由渠道分配到各個(gè)田塊，或把雨水回流到窖里，以在旱季澆灌農(nóng)作物。在以色列的內(nèi)蓋夫沙漠中，雨水是唯一的水源，而且年降雨量?jī)H100mm，卻種出了莊稼并建立了城市，成為燦爛一時(shí)的沙漠文明；在同干旱氣候長(zhǎng)期的斗爭(zhēng)中，希臘人、阿拉伯人、以色列人也積累了收集利用雨水的豐富經(jīng)驗(yàn)。阿拉伯人匯集雨水進(jìn)行灌溉，曾以羅馬帝國(guó)的糧倉(cāng)著稱(chēng)；在斯里蘭卡，為了發(fā)展農(nóng)業(yè)，早在公元前就修建了小型階式池塘，在豐雨季節(jié)蓄水，供缺水季節(jié)使用。

由于全球范圍內(nèi)水資源短缺和暴雨洪水災(zāi)害的頻繁，為了喚起人類(lèi)重視雨水資源的有效利用，1982年，在夏威夷召開(kāi)第一屆國(guó)際雨水集流會(huì)議，嗣后成立了國(guó)際雨水集流系統(tǒng)協(xié)會(huì)（International Rainwater Catchment Systems Association,IRCSA）,并多次召開(kāi)雨水集蓄利用學(xué)術(shù)會(huì)議，促進(jìn)了國(guó)際間雨水利用的交流與研究。雨水利用研究從應(yīng)用推廣逐漸向理論研究、學(xué)科建立方向發(fā)展，成為當(dāng)今生態(tài)保護(hù)水資源利用研究的前沿課題。

近20年來(lái)，美國(guó)、日本、德國(guó)、英國(guó)、意大利、澳大利亞、丹麥、新加坡、印度、等40多個(gè)國(guó)家相繼開(kāi)展了雨水利用的研究與實(shí)踐，并召開(kāi)過(guò)十三屆國(guó)際雨水利用會(huì)議。其中，德國(guó)、日本、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家雨洪利用發(fā)展較快，技術(shù)先進(jìn)，它們將雨水利用作為解決水資源問(wèn)題的戰(zhàn)略措施。建立起了完善的雨水收集利用體系及相關(guān)的規(guī)范制度。并開(kāi)始走向系統(tǒng)化，集成化和規(guī)范化。

日本

20世紀(jì)60年代，日本開(kāi)始收集利用路面雨水，70年代修筑集流面收集雨水，采用各種滲透設(shè)施截留雨水或收集利用，并做了大量的研究和示范工程。1980年，日本建設(shè)省開(kāi)始推行雨水貯留滲透計(jì)劃。才用雨水貯留滲透計(jì)劃，可以有效的補(bǔ)充涵養(yǎng)地下水，復(fù)活泉水，恢復(fù)河川基流，改善環(huán)境生態(tài)條件。

利用雨水貯留滲透的場(chǎng)所一般為綠地、公園、停車(chē)場(chǎng)、建筑物、道路等，才用滲透設(shè)施有滲透池、滲透管、滲透井、透水性鋪蓋、調(diào)節(jié)池等。

1992年日本“第二代地下水總體規(guī)劃”將雨水滲溝、滲塘及透水地面作為城市規(guī)劃的一部分，要求新建或改建的大型建筑設(shè)施必須有雨洪收集設(shè)施或就地下滲設(shè)施。在東京，已有8.3%的人行道采用了透水性柏油路面。雨水通過(guò)透水性路面滲透到地下，經(jīng)過(guò)收集設(shè)施收集處理后加以利用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前，日本已有雨水利用設(shè)施建筑物100多座，屋頂集水面積達(dá)20多萬(wàn)平方米。

德國(guó)

德國(guó)雨水資源比較豐富，大部分地區(qū)多年平均降雨量在800～1500mm以上，年內(nèi)分布比較均勻，且降雨強(qiáng)度也不大，極少有暴雨。德國(guó)的自然條件非常有利于開(kāi)展雨洪資源利用。同時(shí)德國(guó)也非常注重雨洪資源的利用，自20世紀(jì)80年代開(kāi)始，德國(guó)就大力發(fā)展雨水收集利用的研究和應(yīng)用，并于1980年制定了屋面雨水利用設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)，目前已經(jīng)成為世界雨洪利用最先進(jìn)的國(guó)家之一。

德國(guó)所收集到的雨水相當(dāng)廣泛，有工業(yè)、公共場(chǎng)所、家庭等多領(lǐng)域。通過(guò)使用雨洪水，家庭飲用水量可節(jié)省達(dá)50%的耗水量，分布主要為：廁所沖洗33%，洗衣物13%，地板清潔2%，花園澆灌3%。

德國(guó)成立專(zhuān)門(mén)的水資源回收利用和雨水利用的組織機(jī)構(gòu)，提供雨洪資源利用等方面的信息平臺(tái)。德國(guó)還對(duì)雨水的收集、過(guò)濾、存儲(chǔ)、運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)制造，安排專(zhuān)門(mén)的管理人員。經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展，德國(guó)的雨洪資源利用已經(jīng)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化階段，開(kāi)始向集成化、綜合化方向發(fā)展。

德國(guó)還出臺(tái)了相關(guān)的政策法規(guī)。要求德國(guó)各個(gè)城市在新建小區(qū)之前，無(wú)論工業(yè)、商業(yè)、居民生活小區(qū)等，必須要設(shè)計(jì)雨水利用設(shè)施，如過(guò)沒(méi)有，政府要征收雨水排放設(shè)施費(fèi)和雨水排放費(fèi)。

美國(guó)

美國(guó)已經(jīng)轉(zhuǎn)變過(guò)去單純解決雨水排放問(wèn)題的觀念，認(rèn)識(shí)到雨水對(duì)城市的重要性，雨洪資源利用以提高天然入滲能力為宗旨。各州普遍推廣屋頂蓄水和由入滲池、井、草地、透水路面組成的地表回灌系統(tǒng),讓洪水迂回滯留于曾經(jīng)被提防保護(hù)的土地中去，既利用了洪水的生態(tài)功能，同時(shí)減輕了其他重要地區(qū)的防洪壓力。其中加州富雷斯諾市年回灌量占該市年用水量的1 /5。

美國(guó)不但重視工程措施，而且還制定了相應(yīng)的法律法規(guī)對(duì)雨水利用給予支持。如科羅拉多州（1974）、佛羅里達(dá)州（1974）和賓夕法尼亞州（1978）分別制訂了《雨水利用條例》。這些條例規(guī)定新開(kāi)發(fā)區(qū)的暴雨洪水洪峰流量不能超過(guò)開(kāi)發(fā)前的水平。所有新開(kāi)發(fā)區(qū)必須強(qiáng)制實(shí)行“就地滯洪蓄水”。

丹麥

由于丹麥地表水資源匱乏，丹麥的水資源供應(yīng)主要依靠地下水供給為主，很多地方的地下水含水層已經(jīng)被過(guò)度開(kāi)采。為此，丹麥開(kāi)始重視雨洪資源的利用，在城市地區(qū)從屋頂收集雨水，收集后的雨水經(jīng)過(guò)收集管底部的過(guò)濾設(shè)備，進(jìn)入貯水池進(jìn)行貯存，使用時(shí)利用泵經(jīng)進(jìn)水口的浮筒式過(guò)濾器過(guò)濾后，用水沖洗廁所和洗衣服。每年能從居民屋頂收集645立方米的雨水，占居民沖洗廁所和洗衣服用水量的68%，占居民用水總量的22%。

英國(guó)

以英國(guó)倫敦的世紀(jì)圓頂雨水收集利用系統(tǒng)為例，該建筑是為了慶祝新千年的到來(lái)由泰晤士河水公司建立的。該建筑耗資7.58億英鎊,中心穹頂高50m,屋頂面積100000平方米。作為環(huán)保措施的一部分,泰晤士河公司在該穹頂安裝了大型的中水回用裝置,以穹頂收集的雨水作為建筑內(nèi)的廁所沖洗提供100立方米/d的回用水。這使其成為歐洲最大的建筑物內(nèi)的水循環(huán)設(shè)施。從面積相當(dāng)于12個(gè)足球場(chǎng)大小的10萬(wàn)平方米的圓頂蓋上收集來(lái)的雨水經(jīng)過(guò)24個(gè)專(zhuān)門(mén)設(shè)置的匯水斗進(jìn)入地表水排放管中，初降雨水含有從圓頂上沖刷下的污染物，通過(guò)地表水排放管直接排入泰晤士河。。收集的雨水依次通過(guò)一級(jí)蘆葦床、瀉湖及三級(jí)蘆葦床。蘆葦床的面積各為250平方米,瀉湖的容積為400立方米。蘆葦床身0.6m,坡度為0.5%。為防止沖刷,湖底床鋪河卵石,直徑在5～10mm之間,同時(shí)種植當(dāng)?shù)馗吣望}性的蘆葦，其種植密度為4株/平方米。雨水在蘆葦床中通過(guò)多種過(guò)程進(jìn)行凈化：在蘆葦根區(qū)的天然細(xì)菌降解雨水中的有機(jī)物；蘆葦本身吸收雨水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；床中的礫石、砂粒和蘆葦?shù)母灯鸬竭^(guò)濾系統(tǒng)的作用。蘆葦床還能增加城市的景觀多樣性，成為世紀(jì)圓頂?shù)囊粋€(gè)很好的生態(tài)主題。

水資源短缺

中國(guó)水資源總量豐富，除地表水和地下水相互轉(zhuǎn)化的重復(fù)量，我國(guó)水資源總量為2.8萬(wàn)億立方米，但人均水資源量?jī)H為2200立方米 ,僅相當(dāng)于世界人均水資源占有量的四分之一，位列世界第一百二十一位，是聯(lián)合國(guó)認(rèn)定的“水資源緊缺”國(guó)家?？鄢y以利用的洪水徑流以及散布于偏遠(yuǎn)山區(qū)的地下水，實(shí)際能利用的淡水資源非常有限，僅僅為1100立方米,按此推算，人均可利用量只有900立方米。而且水資源時(shí)空分配不均衡，北方地區(qū)擁有占全國(guó)43.2%的人口和58.3%的耕地面積，但其水資源占有量?jī)H為全國(guó)的14.7%。這大大阻礙了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高。降水水資源補(bǔ)充的最重要途徑，我國(guó)大部分地區(qū)尤其是北方地區(qū)降水受季節(jié)性影響較大，大部分降雨集中在汛期，甚至是汛期的幾場(chǎng)大暴雨中。這使得大部分的水資源白白流入大海，沒(méi)有得到充分利用，而在非汛期經(jīng)常出現(xiàn)旱災(zāi)，形成旱澇交替的局面。水資源短缺與洪水泛濫形成鮮明的對(duì)比，抗旱與防洪之間的矛盾越來(lái)越明顯，造成了水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求不相適應(yīng)，導(dǎo)致國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到了水資源條件的限制，中國(guó)洪水年平均造成的損失是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的1%，而由于水資源短缺造成的經(jīng)濟(jì)損失則達(dá)到國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的1．7%。因此我們必須扭轉(zhuǎn)治水思路，善待洪水，充分利用雨洪資源，這將是解決我國(guó)日益短缺水資源的一項(xiàng)重要舉措，將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

城市化進(jìn)程加快，城市水問(wèn)題日益突出

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市人口膨脹，城市生活用水、工業(yè)用水和生態(tài)用水大幅度增加，不僅導(dǎo)致了城市用水與農(nóng)業(yè)用水的矛盾，同時(shí)也加重了地下水的負(fù)擔(dān)，許多城市不同程度的出現(xiàn)地下漏斗。以長(zhǎng)三角地區(qū)為例地下水資源被過(guò)度開(kāi)采，地面沉降對(duì)長(zhǎng)三角地區(qū)造成的直接和間接損失已經(jīng)達(dá)到3150億元。不僅如此，目前很多城市的資源出現(xiàn)嚴(yán)重污染，水資源量的不足和水質(zhì)的惡化，已成為許多城市面對(duì)的突出問(wèn)題城市。在全國(guó)600多個(gè)城市中，有400多個(gè)城市存在供水不足的問(wèn)題，其中缺水比較嚴(yán)重的城市有110個(gè)，全國(guó)城市缺水年總量達(dá)60億立方米。與此同時(shí)，每年各個(gè)城市有許多的雨洪資源白白流失，有的甚至形成洪水，危害人民的正常生活，造成大量經(jīng)濟(jì)損失。以沈陽(yáng)為例，沈陽(yáng)市降雨主要集中在7—9月，占全年的70%以上，有利于收集利用，市中心城區(qū)雨洪資源可利用量約1．22億立方米，通過(guò)植被淺溝、下凹式綠地、人工雨水濕地等生態(tài)手段對(duì)雨水進(jìn)行凈化貯存，可以補(bǔ)充地下水和河湖生態(tài)用水的同時(shí)，減少新鮮水的使用，對(duì)于改善沈陽(yáng)市的水生態(tài)環(huán)境有著及其重要的作用。

南方城市也不容樂(lè)觀，。湖南省省內(nèi)氣候?qū)賮啛釒Ю渑瘹鈭F(tuán)交匯地帶。境內(nèi)雨量豐沛，多年平均降雨量在(1200—1700)mm之間。省會(huì)長(zhǎng)沙市雖然有湘江從南向北穿越而過(guò)，但仍然是個(gè)資源性缺水、污染型缺水、供水不足型缺水三者皆有的缺水型城市。據(jù)《湖南省水資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀分析報(bào)告》預(yù)測(cè)：到2015年，長(zhǎng)沙市在一般干旱年，缺水率將達(dá)21，9%；特殊干旱年，缺水率可達(dá)28．3%，用水形勢(shì)十分嚴(yán)峻。

雨洪資源利用的可行性

雨洪資源利用通過(guò)國(guó)內(nèi)外實(shí)踐證明是行之有效的。丹麥利用城市屋頂收集雨水沖洗廁所、洗衣服的水量占居民沖廁所、洗衣服總用水量的68%，相當(dāng)于居民總用水量的22%；美國(guó)加州富雷斯諾市的地下回灌系統(tǒng)10年地下水回灌量1.34億立方米。總之，通過(guò)制定一系列有關(guān)雨水利用的法律法規(guī)，建立完善的屋頂蓄水和由人滲池、井、草地、透水組成的地面回灌系統(tǒng)，收集雨水用于沖廁所、洗車(chē)、澆庭院、造景觀、洗衣服和回灌地下水。既緩解了城市水資源的供需矛盾，又減少了雨洪災(zāi)害。

（1）資源上可行。

我國(guó)位于亞洲季風(fēng)氣候區(qū)，季風(fēng)氣候決定了我國(guó)雨季在一年內(nèi)的相對(duì)集中，每當(dāng)夏季風(fēng)北上，西南、東南暖濕氣流與西風(fēng)帶冷空氣相遇，或者受臺(tái)風(fēng)影響，往往會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)度很大的暴雨。我國(guó)年平均降水總量為6．2萬(wàn)億立方米，折合年降雨量648mm。豐富的降雨量為雨洪利用的開(kāi)展提供了前提條件。城市雨洪利用的目的恰恰是為了改變時(shí)空分布的高度集中，用攔蓄、儲(chǔ)存的方式分散開(kāi)來(lái)，變棄為寶,化害為利。這不僅符臺(tái)我國(guó)傳統(tǒng)的治水思想——興利除害，也符合我國(guó)現(xiàn)代水利觀念—優(yōu)化配置水資源，保障經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，更符臺(tái)解決我國(guó)三大水問(wèn)題(洪澇災(zāi)害、干旱缺水、水環(huán)境惡化)的目標(biāo)—治理洪澇災(zāi)害，減少干旱缺水，改善水環(huán)境。

（2）技術(shù)上可行。

我國(guó)幾千年來(lái)一直致力于治理水患，積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，特別是攔蓄、儲(chǔ)存暴雨洪水的寶貴經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)用技術(shù)，其中最有借鑒價(jià)值的是水土保持和雨水集流等技木和經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)雨洪資源利用開(kāi)始于上世紀(jì)80年代，90年代繼續(xù)發(fā)展，目前呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢(shì)頭。許多大中型城市都展開(kāi)了雨水收集利用研究工作，同時(shí)我們也可以借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家雨洪資源利用的寶貴經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)理念。借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的現(xiàn)代治水理念，利用國(guó)內(nèi)外已有的成熟技術(shù)和成功經(jīng)驗(yàn)，完全可以充分利用雨洪資源，緩解水資源危機(jī)。

(3)經(jīng)濟(jì)上可行。

雨洪水資源的主要方式是分散攔蓄、儲(chǔ)存，分散利用。遠(yuǎn)比集中攔蓄、儲(chǔ)存和異地使用費(fèi)用低。

主要手段為非工程性措施為主，工程性措施為輔，投資規(guī)模較小，而且許多投資本身就屬于城市規(guī)劃的一部分。

雨洪水資源的有效利用可以減少政府用于鋪設(shè)雨水收集管道和擴(kuò)建排洪設(shè)施的費(fèi)用。同時(shí)運(yùn)行費(fèi)用低廉，可以節(jié)省市政和居民用水開(kāi)支。雨洪資源利用有可能發(fā)展成為一種產(chǎn)業(yè)，可以吸引大批的民間資本注入，這項(xiàng)新的產(chǎn)業(yè)在減少政府財(cái)政支出、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、吸納就業(yè)和促進(jìn)小城鎮(zhèn)建設(shè)等方面都會(huì)發(fā)揮出積極作用。

雷暴雨洪水

也稱(chēng)驟發(fā)暴雨洪水。局部地區(qū)因強(qiáng)對(duì)流作用，挾帶水汽的氣流急速上升而產(chǎn)生雷暴雨。這種雷暴雨的特點(diǎn)通常是歷時(shí)短、雨強(qiáng)大、雨區(qū)小，常在小流域上造成來(lái)勢(shì)猛、漲落快、峰高量小的洪水。雷暴雨洪水往往能在小流域上造成嚴(yán)重災(zāi)害。

臺(tái)風(fēng)暴雨洪水

夏秋季在亞洲大陸東南側(cè)沿海地帶因臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生暴雨而造成的洪水。由于臺(tái)風(fēng)能挾帶大量水汽，臺(tái)風(fēng)暴雨洪水常峰高量大，能在稍大流域上造成洪水威脅；或者由于臺(tái)風(fēng)中心受天氣形勢(shì)影響而在一定地區(qū)上空打轉(zhuǎn)，暴雨形成多峰形洪水。中國(guó)臺(tái)風(fēng)暴雨洪水常見(jiàn)于廣東、福建、臺(tái)灣、浙江、江西、江蘇、山東和遼寧等地，有的年份也可深入到湖北、湖南和陜西南部等地。1975年 8月淮河上游發(fā)生的臺(tái)風(fēng)暴雨洪水，在約762平方公里的流域上產(chǎn)生洪峰流量達(dá)13000立方米/秒。臺(tái)風(fēng)暴雨洪水的典型過(guò)程線見(jiàn)圖2。 　與臺(tái)風(fēng)暴雨洪水相似的還有，大陸上低渦由于在移動(dòng)過(guò)程中不斷增強(qiáng)形成暴雨而引起的洪水。中國(guó)大陸低渦有產(chǎn)生在四川盆地西部的西南低渦和產(chǎn)生在青海湖附近的西北低渦。1963年 8月海河流域發(fā)生的特大洪水就是受西南低渦的影響造成暴雨而引起的，在約1318平方公里的流域上，產(chǎn)生洪峰流量達(dá)8360立方米/秒。

鋒面暴雨洪水

因冷暖氣團(tuán)交綏而產(chǎn)生的暴雨引起的洪水，鋒面雨一般歷時(shí)較長(zhǎng)，雨強(qiáng)較小而降水總量大，它形成的洪水在中小流域上也往往表現(xiàn)為峰低量大，但在大流域上則可能出現(xiàn)較大的洪峰與洪量。由于它持續(xù)時(shí)間久,覆蓋范圍大,往往形成組合型天氣系統(tǒng)的暴雨洪水，造成較嚴(yán)重的洪水災(zāi)害。鋒面暴雨洪水的典型過(guò)程線見(jiàn)圖3。 鋒面暴雨洪水的特點(diǎn)，因鋒面雨的性質(zhì)不同而異。一般，冷鋒雨造成的洪水峰值較高，靜止鋒降水往往在較大范圍內(nèi)造成連續(xù)持久的降雨天氣而導(dǎo)致大流域上的大洪水。

我國(guó)雨洪資源利用具有悠久的歷史，最早要追溯到4000年前的周朝，利用中耕技術(shù)增加降雨入滲就在農(nóng)業(yè)得到應(yīng)用。2500年前，安徽壽縣就修建了平原水庫(kù)來(lái)攔截徑流，灌溉作物。在漢水流域的丘陵地區(qū)還修建了串聯(lián)式塘群。在秦漢時(shí)期就有修建塘壩攔蓄雨水利用的歷史記載，水窖修筑歷史也有數(shù)百年。雨水資源用于人畜飲用較早出現(xiàn)于北方干旱少雨的農(nóng)村地區(qū)。比如在陜北靖邊、定邊、榆林、延安等地，早在20世紀(jì)50年代人們就在山坡地徑流匯集處修建一些容積30立方米～50立方米的“旱井”，通過(guò)對(duì)天然降水的富集和儲(chǔ)存，使自然降水變成時(shí)空可調(diào)的人畜飲用水資源，同時(shí)利用地形落差還可以實(shí)施作物灌溉，后又通過(guò)一些防滲凈化技術(shù)的改進(jìn)而使“旱井”得到了較大的發(fā)展。而真正意義的雨水利用從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，于90年代在一些地區(qū)得到一定程度的發(fā)展。由于我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，灌溉用水關(guān)系到國(guó)計(jì)民生，因此許多地方的雨水利用是從農(nóng)業(yè)開(kāi)始發(fā)展的。在西北干旱半干旱地區(qū)，通過(guò)長(zhǎng)期的努力實(shí)踐，創(chuàng)造了許多雨水集蓄利用技術(shù)，如土窖、坎兒井、大口井等多種雨水利用設(shè)施，對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)起到巨大推動(dòng)作用，如甘肅省實(shí)施的“121雨水集流工程”、內(nèi)蒙古實(shí)施的“集雨節(jié)水灌溉工程”、寧夏實(shí)施的“小水窖工程”、陜西省實(shí)施的“甘露工程”等促進(jìn)了缺水地區(qū)農(nóng)村的雨水集蓄利用措施的研究和應(yīng)用，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。加快了社會(huì)主義新農(nóng)村的建設(shè)。

現(xiàn)代意義上的城市雨洪資源利用與傳統(tǒng)而古老的（農(nóng)業(yè)）雨水利用有很大的不同，主要體現(xiàn)在技術(shù)的復(fù)雜程度、產(chǎn)生的效益和影響、雨水的用途、雨水水質(zhì)的污染性與處理要求、設(shè)計(jì)的各種復(fù)雜因素等?，F(xiàn)代意義上的城市雨洪資源利用在我國(guó)發(fā)展較晚，相比國(guó)外先進(jìn)水平，由于我國(guó)的城市化水平自20世紀(jì)80年代才有了較大的提高，城市水資源短缺和雨洪災(zāi)害在近幾年才逐漸得到人們的普遍關(guān)注，從總體上看，我國(guó)城市雨洪利用目前還處于初期發(fā)展階段，個(gè)別城市和地區(qū)已經(jīng)進(jìn)入工程實(shí)施和推廣階段。在一些大中型城市，如北京、上海、大連、鄭州、西安等城市的雨水收集利用已經(jīng)取得了一些成效，不少建筑物已經(jīng)建有雨水收集設(shè)施，只是處理和回用系統(tǒng)還并不完善，其中比偶叫典型的有山東的長(zhǎng)島縣、大連的獐子島和浙江的舟山市葫蘆島等雨水集流利用工程。大中城市的雨水利用基本上處于探索與研究階段。我國(guó)城市雨水利用已經(jīng)成為一個(gè)十分熱門(mén)的課題。天津、青島、上海、大連、南京、武漢、成都、哈爾濱、西安、昆明等許多城市相繼開(kāi)展研究或應(yīng)用，顯示出良好發(fā)展趨勢(shì)。另外，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、北京建筑工程學(xué)院、華北水利水電學(xué)院、上海、天津等單位和地方都開(kāi)始了城市雨洪利用技術(shù)的研究和應(yīng)用。

北京

北京是我國(guó)第一個(gè)開(kāi)展城市雨水利用的城市。于2000年啟動(dòng)的中德合作的“城區(qū)水資源可持續(xù)利用—雨洪控制和地下水回灌”項(xiàng)目，是我國(guó)開(kāi)展較早的雨水利用項(xiàng)目之一。通過(guò)建立示范小區(qū)引進(jìn)德國(guó)先進(jìn)、成熟的雨洪利用技術(shù)與設(shè)備，將雨水收集處理后，或回灌補(bǔ)充地下水，或儲(chǔ)蓄用于市政雜用水。

近年來(lái)，我國(guó)一些城市結(jié)合城市自身特點(diǎn)，開(kāi)展小區(qū)域雨洪資源利用研究及應(yīng)用工作，其中以北京進(jìn)展最為明顯。北京水文地質(zhì)公司小區(qū)、雙紫園小區(qū)、海淀公園等區(qū)域興建一些城市雨水利用設(shè)施，主要有：在草坪、路邊修建地下集雨蓄水池，用于綠化澆灌或水面景觀；小區(qū)停車(chē)場(chǎng)下修地下蓄水池并與調(diào)節(jié)池、中水池聯(lián)合組成中水回用系統(tǒng)供小區(qū)沖洗廁所、澆灌綠地、清潔道路等；道路鋪設(shè)透水磚，提高雨水滲透回補(bǔ)水地下水；興建下凹式綠地，滯蓄雨水增加滲透。

我國(guó)的城市雨水利用正處于初步階段，但是北京先行的一些成功模式已經(jīng)具備了相當(dāng)?shù)钠毡橐饬x。北京已在8個(gè)城區(qū)建立了雨水利用示范工程。目前，北京城區(qū)內(nèi)建成100個(gè)集雨項(xiàng)目，能收集雨水200萬(wàn)立方米，包括奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館雨水利用工程。

北京奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館

國(guó)家體育場(chǎng)等雨洪利用系統(tǒng)的功能是將體育場(chǎng)用地范圍內(nèi)的降雨變?yōu)榭捎玫乃Y源，即回收雨水和將雨水處理后回用。系統(tǒng)主要由雨水收集管道、貯水池、泵送系統(tǒng)、雨水處理系統(tǒng)、回用水供水系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)組成。主體設(shè)施大部分建設(shè)在體育場(chǎng)建筑室外地下，與景觀體系融為一體。在鳥(niǎo)巢、奧林匹克公園中心區(qū)、五棵松體育館等15個(gè)奧運(yùn)場(chǎng)館及設(shè)施中應(yīng)用了雨洪利用系統(tǒng)，年平均雨水利用105萬(wàn)噸。

北京奧運(yùn)以“綠色奧運(yùn)”為理念，致力于污水處理、大氣污染治理、固廢處理等方面的工作，力求為奧運(yùn)會(huì)創(chuàng)造一個(gè)優(yōu)美、潔凈的環(huán)境，同時(shí)借助奧運(yùn)的平臺(tái)推動(dòng)北京的環(huán)境建設(shè)。北京奧運(yùn)在水資源綜合利用和節(jié)水設(shè)施兩方面，通過(guò)集成應(yīng)用雨洪利用、中水回用、污水處理及再生利用等經(jīng)濟(jì)適用節(jié)水技術(shù)，使奧運(yùn)場(chǎng)館（區(qū)）多年平均雨水綜合利用率超過(guò)80%。奧運(yùn)場(chǎng)館中水回用、污水處理及再生利用率達(dá)到100%；通過(guò)大氣污染控制、城市污水處理、垃圾處理等生態(tài)改善與環(huán)境綜合治理技術(shù)，加快了資源節(jié)約、空氣清新、水質(zhì)潔凈、環(huán)境優(yōu)美的北京生態(tài)型城市建設(shè)的步伐。

山東長(zhǎng)島

山東長(zhǎng)島是個(gè)擁有4.3萬(wàn)人口的海島縣，年均降雨量400多mm，1989～1995年間有4000多戶(hù)建了屋頂雨水集流與屋底低溫蓄水工程。截至1997年，50%以上的機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位建起了蓄水池。城區(qū)70%的硬化路面平均每隔300米配套了蓄水池，農(nóng)村建設(shè)環(huán)山渠道引雨水入庫(kù)，使水庫(kù)攔蓄水量增加50%。

香港

展開(kāi)香港地圖，可以看到九龍半島東部海濱有兩個(gè)藍(lán)色大水庫(kù)，這就是香港著名的海灣水庫(kù)，即船灣水庫(kù)和萬(wàn)宜水庫(kù)，兩庫(kù)容共達(dá)5.11億立方米，占全港水庫(kù)容的87%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，香港共建有17座水庫(kù)，總庫(kù)容為5.86億立方米。

為充分利用及拓展水庫(kù)集雨面積，香港充分拓展水庫(kù)集雨面積，實(shí)行分流域外引水，將水庫(kù)分水嶺外的地表水通過(guò)集雨渠道大部分靠重力引入水庫(kù)，小部分通過(guò)低地間接集雨區(qū)抽水站抽水進(jìn)入水庫(kù)。目前，香港集雨面積占香港總土地面積的三分之一。為攔截間接集雨區(qū)的雨水，在半山腰建造了山渠、隧道、涵洞、進(jìn)水口、溢港口等引水構(gòu)筑物。引水渠道總長(zhǎng)約120公里，年平均引水量約為2億平方米。

影響暴雨洪水的主要因素有暴雨 量、暴雨強(qiáng)度、暴雨籠罩范圍、暴雨移動(dòng)途徑、地形地質(zhì)、植被、 土壤濕潤(rùn)狀態(tài)、 產(chǎn)流匯流特性等等, 情況十分復(fù)雜, 故目前短期暴雨洪水預(yù)報(bào)方法多系基于有一定物理成因基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)性方法 。

暴雨洪水預(yù)報(bào)2.1洪水預(yù)報(bào)原理

當(dāng)暴雨降落在流域內(nèi)以后、河道里迅速匯集大量的徑流, 形成洪水波并沿河道自上游向下游傳播, 相應(yīng)水位(流量)預(yù)報(bào)法和河道洪水演算法就是根據(jù)天然河道里洪水波運(yùn)動(dòng)原理, 分析洪水波在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中引起水位漲落變化及其傳播速度的變化規(guī)律, 尋求其經(jīng)驗(yàn)關(guān)系或者簡(jiǎn)化某些條件進(jìn)行求解來(lái)作預(yù)報(bào), 這類(lèi)方法比較簡(jiǎn)便, 預(yù)報(bào)精度也較高,但預(yù)見(jiàn)期較短。 另外, 還可直接根據(jù)暴雨量及其在時(shí)間空間的分布情況來(lái)預(yù)報(bào)洪水, 它包括流域內(nèi)一次暴雨將產(chǎn)生多少洪水徑流量, 以及這些徑流量如何匯集而形成的出口斷面徑流過(guò)程。前者稱(chēng)降雨產(chǎn)流量預(yù)報(bào),后者稱(chēng)流域匯流計(jì)算 。

暴雨洪水預(yù)報(bào)2.2暴雨洪水預(yù)報(bào)方法的發(fā)展

20世紀(jì)50年代, 廣泛采用的降雨徑流相關(guān)圖,就是在分析暴雨徑流形成規(guī)律基礎(chǔ)上,用統(tǒng)計(jì)相關(guān)的方法所建立起來(lái)的一種預(yù)報(bào)產(chǎn)流量的相關(guān)圖, 是非線性多元回歸的圖解分析法。 20世紀(jì)60年代以后, 隨著對(duì)降雨滲入土壤過(guò)程(即下滲)、 壤中流運(yùn)動(dòng)等研究工作的進(jìn)展, 以建立下滲數(shù)學(xué)表達(dá)式為主要內(nèi)容的流域產(chǎn)流模型, 已成為產(chǎn)流量分析的新興方法。 流域匯流預(yù)報(bào)主要是分析河網(wǎng)洪水波傳播及調(diào)節(jié)特性, 常用的預(yù)報(bào)方法是以匯流理論為基礎(chǔ)的匯流曲線, 如單位線、 瞬時(shí)單位線、 等流時(shí)線法等等。 隨著電子計(jì)算技術(shù)的發(fā)展, 流域水文模型已得到廣泛的研究和應(yīng)用, 為了增長(zhǎng)暴雨洪水預(yù)報(bào)的預(yù)見(jiàn)期, 中國(guó)一些地區(qū)采用水文氣象法作預(yù)報(bào)。 即從分析形成暴雨的大氣環(huán)流形勢(shì)及其它天氣氣候要素入手,預(yù)報(bào)出暴雨,再據(jù)以預(yù)報(bào)洪水。 這種方法的關(guān)鍵在于暴雨預(yù)報(bào)的精度, 目前主要提供水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用及研究防洪措施決策(如分洪)時(shí)參考 。

近年來(lái)， 水文、氣象和信息技術(shù)均有較大發(fā)展。氣象方面，氣象衛(wèi)星、天氣雷達(dá)等遙感技術(shù)的應(yīng)用， 極大地豐富了氣象信息的獲取能力和信息量， 中尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式更是取得了令人矚目的成績(jī)， 這些新技術(shù)均可以進(jìn)行柵格處理， 取得量化的格點(diǎn)數(shù)據(jù)， 為暴雨預(yù)報(bào)和洪水預(yù)報(bào)的有機(jī)結(jié)合奠定了良好的基礎(chǔ)。洪水預(yù)報(bào)方面， 隨著3S 技術(shù)的廣泛應(yīng)用， 數(shù)字高程模型已在流域河網(wǎng)生成等方面得到較多的應(yīng)用。利用數(shù)字高程模型， 流域地形、分水嶺、河網(wǎng)、子流域的表達(dá)及集水面積的計(jì)算完全能用數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)， 在此基礎(chǔ)上， 以具有空間分布特征的水文參數(shù)和變量來(lái)描述流域水文時(shí)空變化特性的、以柵格數(shù)據(jù)為輸入、輸出的分布式水文模型的研究和應(yīng)用技術(shù)已趨成熟， 目前已進(jìn)入實(shí)用階段， 能夠直接計(jì)算出口流量過(guò)程， 使暴雨預(yù)報(bào)和洪水預(yù)報(bào)耦合成為可能。