雨水回灌地下的必要性和可行性

李怀正1，白月华1，邢绍文1，钱永梅2?
(1.同济大学环境科学与工程学院，上海200092；2.吉林建筑工程学院，吉林长春　130021)

　　摘　要：通过讨论实施雨水回灌地下的可能性和必要性，阐述了我国地下水资源现状以及如何在现有的基础上利用和保护地下水资源。?
　　关键词：雨水利用；地下水回灌；水资源利用
　　中图分类号：TU991.14
　　文献标识码：B
　　文章编号：1000-4602(2002)04-0029-02

1　必要性

1.1 地下水减少的后果
　　由于地面水源污染，人们大量开采地下水，因此使地下水水量急剧减少、地下水位逐年降低，另外城市区域硬地化也改变了自然水循环的方式，雨水降落在建筑区或其他 封闭区域而不能再以自然方式进入空间的水循环中，从而导致土壤的含水率发生永久性的变化，使自然循环形成的地下水量大大减少。
　　地下水超采导致了区域性地下水位下降以及随之而来的海水入侵、耕地盐碱化、植被干枯和荒漠化。据统计我国北方17个省、市区的地下水开采量占全国的88%，由此产生的后果是西安大雁塔向西北倾斜了1m多，闻名中外的敦煌月牙泉的“月牙”也在逐步枯萎。
　　地下水不能及时得到补充还使得地质结构发生了显著变化，例如北京市南郊的地下水位正以1m/a的速度下降，自1966年以来北京市地面以10～20mm/a的速度下沉，而沈阳市 地下水的超采漏斗已经达到285km²，并以13km²/a的速度向外扩展。
1.2　常规雨水排放方式的弊端
　　①合流制排水系统?
　　我国大部分老城区采用的都是雨污合流制，同时进入城市污水处理厂的这部分污水中由于含有大量的雨水而被稀释，使得污水厂不能高效运转造成浪费。如果将地面雨水就近收集并回灌地下，不仅可以减少对环境的污染，还可提高城市污水厂的处理效果，降低处理成本。?
　　②分流制排水系统?
　　对于采用雨污分流制的城区，要将大量雨水形成的地面径流迅速排至雨水管道，雨水泵站等设施的设计容量和输送能力须很大，这不仅增加市政建设的投资，也大大增加了接纳水体发 生洪涝灾害、河岸侵蚀等现象的可能性。?
　　③暴雨径流的危害?
　　受经济条件所限，雨水排水系统的设计重现期一般较小(一般地区为1年，重要地区为2～3年)，因此当城市雨水排水系统遇到重现期大的暴雨时就会大大超过其设计负荷，导致道路积水等问题。例如上海市2001年遭遇的50年一遇的暴雨，导致大部分老城区以及部分新城区道路积水严重，甚至部分街道在降雨后的5～6 h路面积水还有70～80 cm深。?
1.3　补充地下水的方法
　　地下水一般利用雨水、自来水或中水补充，其中后两种方法造价偏高，且中水补充还有污染地下水的可能。利用雨水补充地下水资源是最经济的方法，它不仅可以提高地下水水位、阻止或延缓地面下沉，还可以改善生态环境。

2　可行性

2.1 国外先进技术
　　2001年9月我国政府和德国政府间的科技合作项目“城区水资源可持续利用——雨洪控制和地下水回灌”在北京召开了通报会，专家指出雨洪利用要以将雨水留在地面、地下为目标，建立雨洪相关产业。德国在雨水综合利用方面的研究始终位于世界科技的前沿，在1990年就已经发布了“对未受污染雨水的分散回灌系统的建设和测量”，1999年又发布了“雨水回灌系统的设计、施工、运行”规范，将雨水回灌加以法律保护。目前德国在新建小区(无论是工业、商业、居民区)时均要设计雨洪利用项目，否则政府将征收雨洪排放设施费和雨洪排放费。日本利用雨水作为生活杂用水的技术已经比较成熟，正大力实施雨水回灌以补充地下水。以色列由于严重干旱缺水，雨水资源的利用率已达到了98%。美国也大量建造渗滤田，用于补充地下水或在暴雨洪水时起汇集和调节雨水的作用。
2.2 雨水水质?
　　雨水中的杂质是由降水中的基本物质和所流经的地区而造成的外加杂质组成，主要含有氯、硫酸根、硝酸根、钠、铵、钙和镁等离子(浓度大多在10 mg/L以下)和一些有机物质(主要是挥发性化合物)，同时还存在少量的重金属(如镉、铜、铬、镍、铅、锌)，雨水中杂质的浓度与降雨地区的污染程度有着密切的关系。?
　　根据回灌保护地下水的要求，雨水水质大致可分为三种：无污染(轻污染)型、中度污染型和重度污染型。无污染(轻污染)型的雨水可不经预处理在未饱和区直接回灌，当然这并非为零 负荷，因其杂质浓度足够低而不需要考虑地下水被污染或地下水性质会发生有害变化的问题；中度污染型雨水可在回灌装置中进行适当的预处理或通过一定的净化过程后回灌；重度污 染型雨水的回灌只能在必需的预处理后方可进行。?
2.3 雨水回灌的实施
　　雨水回灌的实施不仅能减小常用的合、分流制排水系统中管道的管径，还能减少雨水泵站的设计流量、合流制中的沉淀装置以及其他处理设施的设计流量、雨水初期径流所带来的潜在负荷等，此外还起到对城市暴雨高峰流量的疏导作用。?
　　现有的分流制排水体制能通过将排水面积分离(即雨水的回灌)来避免排水管网纳污能力的 不足或者提高河道的防御能力。回灌的前提之一是土壤需具有适宜的渗透性和吸收能力以及地下水的抗污染能力，土壤的渗透性不能太小，否则会引起排空和储蓄时间过长以及系统的堵塞等，同时土壤的渗透性也不能太大，否则会导致雨水渗透到地下的过程非常快，以致没有足够的停留时间和化学、生物净化过程；另一个前提是排水区域的划分技术，应根据区域的性质来选定适宜的雨水停留时间，如商业区和工业区的雨水基本上不允许直接渗透到地下，而需经过一定的预处理后方可回灌到地下。总之，只要采取适当的技术措施并结合当地的实际情况，雨水的就地循环是完全可以实现的。

3　结语?

　　雨水回灌地下有其实施的可行性和必要性。利用雨水回灌地下不仅可以补充日益匮乏的地下水资源、阻止或减缓地面下沉、提高地下水位，同时还可以通过分流部分雨水减少城市雨水管道和泵站的投资以及运行费用，并可避免暴雨时洪涝灾害的发生。?
　　由于雨水回灌地下涉及到气象、地质、水利、城市建设等，因此具体实施时需与城市规划、交通道路、建筑设计和实施等部门密切配合协作。

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　　收稿日期：2001-12-17