黑龙江农业科学２０１１（８）：１ ３２～１３５ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ 综越 雨洪利用工程在农村建设中的应用 陈倩。康璇，王秀茹。王希 （北京林业大学，北京１０００８３） 摘要：随着经济的快速发展，水资源短缺矛盾日益突出，通过对国内外雨洪利用情况进行介绍，着重阐述了坑 塘雨洪利用工程及沟道雨洪利用工程，并以房山雨洪利用工程为例，详细介绍了２种工程的设计方法、内容和 工艺。 关键词：雨洪利用；坑塘；沟道 中图分类号：ＴＵ９９１．１４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２ ２７６７（２０１１）０８一Ｏ１３２—０４ 干旱缺水与洪涝灾害和水环境恶化一起成为 了新世纪我国面临的三大水问题，并较大程度地 制约了经济增长和社会的可持续发展。北京是资 源型缺水和水质型缺水严重的城市。多年平均降 水量为５８５ ｍｍ，年内降雨时空分布不均，年降水 ８５ 集中在汛期６～９月＿１】。目前，北京市雨水利 用尚处于起步阶段，发展潜力巨大。随着大量原 成部分。美国雨洪利用是以提高天然人渗能力为 主，所有新开发区（不包括独户住家）必须实仃强 制的“就地滞洪蓄水”ｆ。 。 １．２国内雨洪利用情况 我国城市雨洪利用的思想具有悠久的 史。 但真正意义上的城市利用研究却开始于２（） 纪 ８Ｏ年代，发展于９（）年代 、现在北京、【 海、ｐ｛ｊ 安等许多城市相继开展雨洪收集利Ｈｊ研究，Ｊ亡其 北京雨洪利用技术发展较快，２（）世纪９Ｏ年代 北京市开始雨水利用研究，北京积极支持开展此 类项目研究，完成ｌｒ多个示范区的建设，探索 多 农村地区土地利用类型的转化，大量的住宅和产 业园区建设改变了原有农村地区的下垫面类型， 增大了区内水环境和排水压力，同时也使得原有 农村地区具有重要生态功能的沟渠、坑塘失去生 态和排水功能［ ｝。 雨洪利用作为开源和节流并举的一项措施， 种雨水利用模式，在城区雨水利用的关键技术ｌ 取得了重大突破，为北京市进～步推广雨水利＿｝＋ｉ 提供了技术支撑【 。 是缓解或解决我国水问题的一项重要措施，它具 有节水、防洪和改善生态环境三方面效益。通过 雨洪利用工程，充分利用现有天然雨洪资源，减轻 雨洪灾害，缓解农业灌溉用水供需矛盾，改善农村 ２雨洪利用工程 雨洪利用的主要形式为渗入地 、拦着利Ｊ｛ｊ、 排放。实际应用中常将这３种方法有机地结 合起来。现重点介绍坑塘雨洪利用和河道、沟道 雨洪利用２种雨洪利用工程的设计方法及内容。 ２．１坑塘雨洪利用模式 水环境，提高农业产量，增加农民收入，不仅有利 于农村水资源的可持续利用，而且对促进社会主 义新农村建设具有更重要的意义。 １雨洪利用现状 １．１ 国外发展情况 德国雨洪利用方式主要有３种：屋面雨洪集 坑塘相当于蓄水池等蓄水设备，具有较大的 存储空间，由于地势原因，周边径流自然汇人坑 塘，因此可充分利分坑塘来汇集雨水，减少水资源 的浪费，其优势是容量大、成本低，同时坑塘叮使 蓄系统、雨洪截污与渗透系统和生态小区雨洪利 用系统。日本的雨洪利用在亚洲先行一步，１９９２ 年颁布的“第二代城市下水总体规划”，正式将雨 洪渗沟、渗透及透水地面作为城市总体规划的组 水中的悬浮物得到充分的沉淀，一定程度 净化 了坑塘水，为了进一步加强净化效果并增加景观 效应，可在坑塘种植水生植物，使之与周围景观相 一致，同时具备了雨洪利用和景观的功能。 坑塘雨洪利片ｊ主要将地面雨水以及屋顶、庭 收稿日期：２０１１一ｏ１－１３ 基金项目：水务建设专项资金资助项目 第一作者简介：陈倩（１９８６～），女 河北省邢台市人，在读硕 士，从事雨水集蓄、土地复垦和土地整理研究。Ｅ－ｍａｉｌ： ｄｏｎｇｑｉｎｇ３５１１＠１６３．ｃｏｉｎ。 院雨水通过集雨沟、集水管道汇入到一级混凝土 集雨管中，通过其导入坑塘，同时须对坑塘底部与 侧壁进行防渗处理，种植水生植物，营造与剧 相 １３２ ８期 陈倩等：雨洪利用工程在农村建设中的应用 协调的景观效应。其存储水可用来灌溉及回补地 下水。坑塘雨洪利用模式见图１。 １坑塘雨洪利用模式 ２．２河道雨洪利用模式 一些地区的河道、沟渠多年未能利用已经处 于废弃状态，有些甚至被附近居民作为倾倒污水 和垃圾的场所。可以将这些河道进行清理、整治， 修建各种蓄水工程，恢复其行洪、蓄水的能力。当 雨水流经沟时，在沉淀、过滤、渗透、吸收及生物降 解等共同作用下，径流中的污染物被去除，达到雨 水径流的收集利用和径流污染控制的目的。在完 成输送排放功能的同时满足雨水的收集及净化处 理的要求。但其比传统的雨水管道对坡度和地形 的要求要高 。 沟道雨洪利用先对河道进行清淤、整治，然后 修建蓄水工程，采用塘坝、铁丝石笼坝和组装式连 拱闸等工程对河道里的洪水进行拦蓄，然后进行 配置提灌设备，进行农业灌溉，也可以建设滨水 带，作为娱乐休闲的场所。沟道雨洪利用模式见 图２。 图２沟遭问遭雨洪利用模式 ３房山雨洪利用工程设计 房山区位于北京西南，地处华北平原与太行 山脉交接地带，地理坐标：Ｎ３９。３０ ～３９。５５ ， Ｅｌ１５。２５ ～１１６。１５ ，是北京市远郊区之一。房山 区总面积２ ０１９ ｋｍ。，其西北部为山区，面积 １ ２９１．２ ｋｍ ，占全区面积的６５．１ ；东南部为平 原，面积６９１．８ ｋｍ ，占全区总面积的３４．９ 。全 区地形西北高，东南低。 研究区内有遗留的取土坑或废弃坑塘共ｌ０ 个，占地面积大，有的被当地用作坑塘蓄水，渗漏 严重，集水效果差。有的被当作倾倒污水和垃圾 的场所，严重污染环境，影响村容村貌。同时，村 庄内无任何集雨设施，雨水资源浪费严重，因此急 需规划利用现有坑塘，对其进行清理和整理，发挥 其集雨效果，用于农业灌溉或回补地下水，优化水 资源配置。 研究区所在村镇的主要河流大石河、小清河 已出现常年断流，水资源利用危机重重，一些地区 的河道、沟渠多年未能利用已经处于废弃状态。 同时，有些河道被附近居民作为倾倒污水和垃圾 的场所，大部分生产、生活污水未加处理直接排入 河道，造成河水污染严重。因此急需将这些河道、 沟渠进行清理和整治，恢复其行洪、蓄水的能力， 在汛期引入部分降雨产生的径流，利用这些河道、 废旧沟渠作为滞洪、蓄水的场所，抬高水位。这样 既能达到防洪的目的，又可进行农业灌溉，地下水 回补，增加景观效果。 ４工程建设内容 ４．１坑塘雨洪利用工程 坑塘雨洪利用工程以收集大气降雨产生的地 表径流为主，规划利用三级集雨管将村庄屋顶的 雨水和庭院内的雨水汇集到村庄的二级集雨沟 内，地面雨水直接进入到二级集雨沟，再通过二级 集雨沟汇集到一级混凝土集雨管中。雨水由一级 混凝土集雨管汇流到村庄附近的蓄水坑塘。收集 到的雨水用于农业灌溉或回补地下水。 为充分利用村边原有坑塘，规划将坑塘进行 一定的防渗处理，将收集的雨水引人坑塘内存蓄 起来，作为汛期降雨时滞蓄洪水的场所，集蓄的雨 水用来灌溉道路两旁的绿地及村庄附近的农田， 剩余量可回补地下水。 坑塘侧壁的整治采用土工格栅种草防护，在 灌溉的同时，增加地下水回渗量，有效回补地下 水，缓解区域水资源紧缺的局面，同时在坑塘四周 营造２行杨树林，既防止垃圾进入坑塘，又增加了 一定的景观效应，改善村民生活环境。坑塘利用 效果图见图３。 ４．１．１ 坑塘整修 坑塘整治包括垃圾清运、土方 开挖、素土夯实、砂砾石垫层、土工膜铺设、砂浆抹 面、土工格栅植草等。垃圾清理后可集中运移到 当地废弃的取土坑内或低洼处，整修坑塘的多余 挖土方可对其进行表土覆盖，确保垃圾的最终填 埋，以免对环境造成污染。 ４．１．２集雨设施 （１）一级混凝土集雨管：采用 混凝土标准管，内径为０．５０ ｒｎ，外径为０．６１ ｍ， 埋设在公路下面，起点连接集雨沟或集雨管，末端 １ ３３ 黑龙江农业科 学 ８期 连接坑塘；（２）二级集雨沟：矩形断面，砖砌结构， 内立面和底面为０．０１ ｍ厚Ｍ７．５砂浆抹面。主 要用于路面和山区集雨，也可以用于屋面和庭院 集雨；（３）三级集雨管：屋面和庭院集雨管线主要 采用内径０．２５ ｍ，外径０．３０ ｒｎ的预制混凝土管。 农｝】＝＝＿Ｉ或林地 图３坑塘利用效果图 ４．１．３ 灌溉设施对于有灌溉需求的坑塘，坑塘 片材防渗。初步拟定断面为普通梯形和矩形的组 中集蓄的雨水将布设相应的提灌设备、灌溉管道 和管件。灌溉管道分为３级：主干管、分干管和支 管，均为ＰＶＣ管。一方面，建设首部提灌设备，铺 设灌溉管道，在汛期引入部分降雨产生的径流，对 周围地区进行农业灌溉；另一方面，利用坑塘作为 滞洪、蓄水的场所，抬高水位，回补地下水，既能够 达到防洪蓄水的目的，又能够补充地下水，增加一 定的回补地下水效应。 合体，坝高２．５ ｉ＂Ｉ１，坝顶宽１．５ ｍ，坝底宽度为 １３．５ ＩＴＩ，基础埋深０．４ ｍ， Ｌ游河道比下游河道高 ０．６ １２２，上游迎水面坡比为１：２，下游背水商设计 为台阶式，设计蓄水深度为１．５ ｍ，蓄水量８．６ 万ｍ。。 铅丝笼系用铅丝编制结成网格的笼状物体， 然后在笼内装填块石，网格的大小以不漏填允的 石块为限。设计铅丝笼采用０８钢筋做框 ，川 ＃ｌ２铅丝编制成网格， 在框架结点处， 卜 有用铅丝连接起来，以增加石笼的整体性．主体部 分铅丝笼尺寸为０．５ ｇｌｌ×１．０ ｎｌ×３．０ ｎ１。 铅丝石笼坝体容重为２．２ ｔ・ＩＴＩ”，水的容重墩 １ ｔ・ｍ，坝前淤积物容重取２．２ ｔ・ｉ＂ｉ１ ，河底砾质 ４．１．４ 防渗措施 底部工程主要是指将坑塘内 原有垃圾清理后，对底部进行修整。主要是清淤 至素土层并夯实，清淤厚度为０．４～０．６ ｍ，最后 覆盖１０ ｃｍ厚的原状土。坑塘坡面主要进行嵌草 砖防护，主要是在素土压实的基础上，填埋３Ｏ ｃｍ 厚的压实细粒土，铺设嵌草砖，再进行坡面植草。 ４．１．５排水管线 对于有沟道经过的坑塘须在 沙土容许承载力２ ｋｇ・ｃｍ 。坝轴体两侧及ｆ 下 游ｌＯ ｎｌ以内河岸采用浆砌石护坡，护坡高度应 沟道出口处建泄水闸；对于附近有公路等良好排 水系统的坑塘，须在坑塘最低侧修建泄水孔，并铺 设管道或修建排水沟连人排水系统，对于不便泄 水的坑塘应在集雨工程中修建分水管道或水位调 节闸。 ４．２沟道雨洪利用工程 高于设计蓄水位０．６５ ｍ。其余在蓄水范Ｉ韦１内没 有护坡措施的河岸采用直排式铅丝石笼护坡，锵 丝石笼规格为０．５ ｍ×１．０ ＩＩｌ×３．０ Ｉｎ。填厅绿化 带形成的边坡须修建浆砌石挡土墙护坡。 ４．２．２组装式连拱闸 组装式连拱闸是－种用 于河道拦截蓄水的应用丁程，其用钢板制成若ｆ 矩形的拱闸板，在拱闸板之问设置有用角铁对接 成的Ｔ型立柱，拱闸板的两端顶压在Ｔ型立柱 上，在拱闸板的两侧边和底边用扁钢和螺栓㈣定 ４．２．１铁丝石笼坝 以佛子庄乡陈家台铁丝石 笼坝工程为例，其适用于小型蓄水工程，具有拦沙 坝功能。工程采用铅丝石笼堆砌，中间做砼心墙 防渗，坝体上游至砼心墙６ ｍ以内河底采用ＰＶＣ １ ３４ 有平板止水橡胶皮，在Ｔ型立柱的内侧没 仃加 ８期 陈 倩等：雨洪利用＿Ｔ－程在农村建设中的应用 固立柱的斜拉杆。在Ｔ型立柱的下端部焊接有 固定钢管，该Ｔ型立柱由两角铁用螺栓对接构 使闸上水头在较长的渗流途径中逐步消减，并降 低其渗透坡降，减少渗流量和防止闸基发生管涌 破坏。 成，在两角铁之间设置有防渗漏胶垫。在斜拉杆 的中部设置有可调节斜拉杆的正反扣活拉环。在 拱闸板的内弧形面上横向连接有若干条加强 角钢。 （１）闸基处理。经勘测闸址所在地为砂砾石 地基，清基至河床底部饱和细砂砾石层，采用人工 夯实法、砂桩挤密法、震动加固法等进行找平加密 处理。 （６）下游消能。下游消能形式采用底流式消 能。底流消能设计，主要是计算确定消力池的深 度、长度以及海漫长度等。下游消能计算表明，跃 后水深大于下游水深，可以利用消力池消能。 （７）护坡设计。连拱闸两侧及上下游１０ ｍ 以内河岸采用浆砌石护坡，护坡高度应高于设计 蓄水位０．６５ ｍ。其余在蓄水范围内没有护坡措 施的河岸采用直排式铅丝石笼护坡，铅丝石笼规 （２）闸板。组装式连拱闸材料选用ｄ一２ ｍｍ 厚镀锌钢板制成。闸板单孔弧线长度Ｌ一２．０ ｍ， 高度Ｐ一１．０ ｍ，闸板弧线圆心角ｅ一６９。４８ ，闸板 圆弧半径Ｒ：１．６５ ｍ，圆弧拱高ｈ一０．２９７ ｍ，内 弦长ｂ一１．８７８ ｍ。在单孔闸板上加设４条“肋” 以满足刚度要求。每条肋的两端各钻直径３０ ｍｍ 圆孔，用于拆除时拉紧闸板。 （３）立柱。立柱构件主要由立柱主体、拉杆、 地脚预埋件组成。立柱起到支撑闸板的作用，由 于闸板的拱向作用将上游水压直接传给两侧立 格为０．５ ｍ×ｌ＿０ ｍ×３．０ ｍ。填方绿化带形成的 边坡须修建浆砌石挡土墙护坡。 ５结论 坑塘雨洪利用工程和河道沟道雨洪利用工程 对推进研究区新农村建设，深化农村改革，增加农 民收入都具有积极作用。项目通过雨洪利用工程 建设，降低河流防洪压力，集约利用水资源，大大 减轻了水环境污染，有效缓解水资源紧缺的局面， 同时改善了当地村民的生活环境，提高了村民生 活质量，有利地促进了当地经济和社会发展。 参考文献： ［１］马东春，汪元元．北京城市雨水利用研究［Ｊ］．生态经 济，２００９（８）：１８１—１９０． 柱，立柱的强度构成整个闸体的关键环节，因此立 柱材料的选择必须满足强度要求。拉杆承受顺水 方向水压力，增加立柱的承载力，防止侧向受力破 坏。考虑拉杆受力分析及闸底板大小，确定拉杆 与闸底板间角度为４５。。 （４）闸板止水。闸板两侧和底部采用平板橡 皮止水，侧止水使用规格为３６ ｍｍ×６ ｍｍ的平 板橡皮；底止水采用规格为６５ ｍｍ×６ ｍｍ的平 板橡皮；扁钢均为３０ ｍｍＸ ３ ｍｍ，螺栓为（ｐ６ ｍｍＸ ２０ Ｆｉｌｍ。 Ｅ２］张春梅，冒建华，李瑞君，等．朝阳区农村坑塘的水资源充分 利用［Ｊ］．北京水务，２００９（１）：３４—３５． ［３３殷社芳．北京城市雨洪利用若干问题探讨［Ｊ］．北京水务， ２００９（１）：７７—７９． ［４］ 北京市科学技术委员会．北京城区雨洪利用控制与利用技 术研究与示范技术报告［Ｒ］．北京：北京市科学技术委员 会，２００５． （５）上游防渗。上游防渗铺盖采用混凝土或 ［５３张炜，车伍，李俊奇，等．植被浅沟在城市雨水利用系统中的 应用［Ｊ＿．给水排水，２００６（８）：３３－３７． 土工防渗膜。防渗铺盖加长了闸基防渗的渗径， Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｔｏｒｍｗａｔｅｒ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ Ｐｒｏｊ ｅｃｔ ｉｎ ｔｈｅ Ｒｕｒａｌ Ｃ０ｎｓｔｒｕｃｔｉ０ｎ ＣＨＥＮ Ｑｉａｎ，ＫＡＮＧ Ｘｕａｎ，ＷＡＮＧ Ｘｉｕ－ｒｕ，ＷＡＮＧ Ｘｉ （Ｂｅｉｉｉｎｇ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｅｃｏｎｏｍｙ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｉｏｎ ｈａｓ ｍａｎｉｆｅｓｔｅｄ ｉｔｓｅｌｆ ｉｎ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔａｇｅ ｏｆ ｗａ— ｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ．Ｔｈｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｏｒｍｗａｔｅｒ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｂｏｔｈ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｓｔｏｒｍｗａｔｅｒ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ ｐｏｎｄ ａｎｄ ｃｈａｎｎｅｌ ｗａｓ ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ ｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙ．Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ ｓｔｏｒｍｗａｔｅｒ ｕｔｉｌｉｚａ— ｔｉｏｎ ｏｆ Ｆａｎｇｓｈａｎ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ｔｗｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏ— ｇｉｅｓ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｄｅｔａｉｌｅｄｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｏｒｍｗａｔｅｒ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ；ｐｏｎｄ；ｃｈａｎｎｅｌ １３５
