我国苦咸水地区小城镇雨水渗蓄利用模式与设施规模适配性研究

我国苦咸水地区小城镇雨水渗蓄利用模式与设施规模适配性研究一、绪论1.1研究背景与意义水资源作为人类生存和社会发展的基础性自然资源，其合理利用与有效保护至关重要。我国苦咸水地区广泛分布于西北和东北地区，特别是内陆省份，这些地区普遍面临着水资源短缺与地下水咸化严重的双重困境。据相关数据显示，我国苦咸水地区的水资源总量仅占全国水资源总量的极小比例，人均水资源占有量远低于全国平均水平，部分地区甚至不足全国人均的三分之一，且这些地区的地下水矿化度较高，大多超过1000毫克/升，使得地下水难以直接作为生活和生产用水。在水资源如此匮乏的背景下，苦咸水地区小城镇的发展面临着诸多挑战。一方面，随着城镇化进程的加速，小城镇的人口不断增加，工业、农业和居民生活用水需求日益增长，导致水资源供需矛盾愈发尖锐。另一方面，传统的水资源开发利用方式已难以满足小城镇可持续发展的需求，过度开采地下水引发了地面沉降、海水入侵等一系列生态环境问题，进一步加剧了水资源的短缺和生态环境的恶化。例如，在西北地区的一些小城镇，由于长期超采地下水，导致地下水位持续下降，土地沙漠化和盐碱化问题日益严重，不仅影响了农业生产，还威胁到了居民的生活环境和身体健康。雨水作为一种潜在的水资源，具有量大、分布广、水质相对较好等特点。在苦咸水地区小城镇开展雨水渗蓄利用，将雨洪管理与利用纳入总体规划，具有多方面的重要意义。从水资源补充角度来看，通过合理的渗蓄利用措施，可以有效收集和储存雨水，增加可利用水资源量，缓解水资源短缺问题，为小城镇的发展提供稳定的水源保障。如在东北地区的一些小城镇，通过建设雨水收集池和渗渠等设施，将收集到的雨水用于农业灌溉和工业生产，不仅减少了对传统水资源的依赖，还提高了水资源的利用效率。从生态环境保护角度而言，雨水渗蓄利用可以有效控制雨洪径流，减少洪涝灾害的发生频率和危害程度，同时削减径流污染，减轻对水体的污染负荷，改善区域水环境质量。例如，通过建设下凹式绿地、雨水花园等设施，可以增加雨水的下渗量，减少地表径流，从而降低城市内涝的风险，同时还能净化雨水，减少污染物进入水体，保护生态环境。此外，雨水渗蓄利用还有助于补充地下水，维持地下水位的稳定，防止地面沉降等地质灾害的发生，促进生态系统的平衡和稳定。从经济发展角度分析，雨水渗蓄利用可以降低小城镇对外部水资源的依赖，减少水资源开发和输送的成本，同时还能带动相关产业的发展，如雨水收集设备制造、雨水利用工程设计与施工等，为当地经济增长提供新的动力。1.2国内外研究现状在国外，雨水渗蓄利用的研究与实践起步较早，尤其是在德国、美国、日本等发达国家。德国作为雨水利用技术领先的国家，其雨水渗蓄利用模式涵盖了从源头控制到末端处理的全过程。在源头，通过推广绿色屋顶、透水铺装等措施，增加雨水的下渗和蒸发，减少地表径流的产生；在传输过程中，采用雨水管网与生态沟渠相结合的方式，实现雨水的有序排放和净化；在末端，建设雨水储存设施，如雨水池、蓄水池等，将收集到的雨水用于灌溉、冲厕、洗车等非饮用用途。德国还制定了一系列严格的法律法规和技术标准，如《雨水利用设施标准》等，为雨水渗蓄利用的规范化和标准化提供了保障。美国则侧重于通过城市规划和政策引导来推动雨水渗蓄利用。在城市规划中，充分考虑雨水的自然循环路径，保留和恢复湿地、河流等自然生态系统，增强城市的雨水调蓄能力。同时，美国政府出台了多项鼓励政策，如税收优惠、补贴等，鼓励居民和企业建设雨水收集和利用设施。在技术研究方面，美国研发了多种先进的雨水渗蓄技术，如雨水花园、生物滞留池等，这些技术在削减雨水径流、净化雨水水质方面具有显著效果。日本由于其特殊的地理环境和气候条件，雨水渗蓄利用主要集中在应对洪涝灾害和补充地下水方面。日本大力推广地下储水设施的建设，如地下蓄水池、储水罐等，将雨水储存起来，在需要时用于灌溉和补充地下水。此外，日本还注重雨水利用技术的创新，研发了智能雨水收集系统，能够根据降雨量和用水需求自动调节雨水的收集和利用。国内对于雨水渗蓄利用的研究起步相对较晚，但近年来随着水资源短缺和环境问题的日益突出，相关研究取得了快速发展。在雨水渗蓄利用模式方面，国内学者结合不同地区的气候、地形和水资源条件，开展了大量的研究和实践。在北方干旱半干旱地区，由于降雨量较少，雨水渗蓄利用主要侧重于雨水的收集和储存，如建设雨水窖、蓄水池等设施，将雨水用于农业灌溉和生活杂用水。在南方湿润地区，雨水渗蓄利用则更注重雨水的净化和生态利用，通过建设下凹式绿地、雨水湿地等设施，实现雨水的自然净化和生态循环。在小城镇雨水渗蓄利用方面，国内学者针对小城镇的特点和需求，提出了一系列适用的模式和技术。如通过对小城镇排水系统的改造，采用雨污分流、合流制溢流控制等技术，提高雨水的收集和利用效率；结合小城镇的景观建设，推广雨水花园、绿色街道等生态设施，实现雨水的资源化利用和景观美化的有机结合。然而，目前国内外关于苦咸水地区小城镇雨水渗蓄利用模式与设施规模的研究仍存在一些不足。一方面，针对苦咸水地区特殊的水质、水文地质条件，缺乏系统深入的研究。苦咸水地区的地下水咸化严重，雨水渗蓄利用过程中可能会对地下水水质产生影响，如何在保障雨水渗蓄利用效果的同时，避免对地下水环境造成二次污染，是当前研究的难点之一。另一方面，对于小城镇雨水渗蓄设施的规模设计，缺乏科学合理的方法和标准。现有的研究大多是基于大城市的情况进行的，对于小城镇的适用性有待进一步验证。小城镇的人口规模、用地布局、经济发展水平等与大城市存在较大差异，其雨水渗蓄设施的规模设计需要综合考虑这些因素，制定更加符合小城镇实际情况的标准和方法。本研究将针对上述不足，以我国苦咸水地区小城镇为研究对象，深入分析其雨水渗蓄利用的模式和常用设施规模。通过实地调查、模拟分析等方法，系统研究苦咸水地区小城镇雨水渗蓄利用的关键技术和影响因素，提出适合苦咸水地区小城镇的雨水渗蓄利用模式和设施规模设计方法，为苦咸水地区小城镇的水资源可持续利用提供科学依据和技术支持。1.3研究内容与方法1.3.1研究内容本研究旨在深入剖析我国苦咸水地区小城镇雨水渗蓄利用模式与常用设施规模，主要涵盖以下几个方面：雨水渗蓄利用模式研究：全面梳理国内外现有的雨水渗蓄利用模式，如源头控制模式（绿色屋顶、透水铺装等）、传输过程控制模式（生态沟渠、雨水管网优化等）和末端处理模式（雨水储存池、蓄水池等），并结合苦咸水地区小城镇的地理、气候、水文地质等条件，分析不同模式在该地区的适用性。通过实地调研典型苦咸水地区小城镇，了解其现有雨水渗蓄利用模式的运行情况，总结成功经验与存在的问题，如部分小城镇采用的透水铺装因维护不当导致堵塞，影响雨水下渗效果；一些雨水储存设施因设计不合理，存在渗漏和水质恶化等问题。在此基础上，提出适合苦咸水地区小城镇的雨水渗蓄利用优化模式，强调多种模式的组合应用，以实现雨水的高效收集、存储和利用。常用设施规模计算方法研究：针对苦咸水地区小城镇常用的雨水渗蓄设施，如雨水花园、渗渠、滞留塘等，研究其规模计算方法。综合考虑降雨量、降雨强度、汇水面积、土壤渗透系数等因素，运用数学模型和经验公式，建立科学合理的设施规模计算模型。例如，对于雨水花园的规模计算，可根据其设计目的（如削减径流、净化水质等），结合当地的降雨特征和土壤条件，确定其面积、深度和植物配置等参数；对于渗渠的规模确定，需考虑其渗透能力、排水能力和服务范围等因素，通过水力计算和工程经验来确定其管径、长度和坡度等。同时，对不同规模设施的性能进行模拟分析，对比其在不同降雨条件下的雨水渗蓄效果，为设施规模的优化提供依据。雨水渗蓄利用的效益分析：从环境、经济和社会三个方面对苦咸水地区小城镇雨水渗蓄利用进行效益分析。在环境效益方面，评估雨水渗蓄利用对削减雨洪径流、改善水环境质量、补充地下水等方面的作用，如通过建设雨水渗蓄设施，可有效降低小城镇的内涝风险，减少雨水径流中的污染物排放，改善水体生态环境；在经济效益方面，分析雨水渗蓄利用的成本效益，包括设施建设成本、运行维护成本以及水资源节约带来的经济效益等，如计算雨水收集利用后可节省的自来水用量和水费支出，以及减少排水设施建设和运行费用所带来的经济效益；在社会效益方面，探讨雨水渗蓄利用对提升居民生活质量、促进社区和谐发展等方面的影响，如改善小城镇的生态景观，为居民提供更加舒适的生活环境，增强居民的环保意识和参与度。1.3.2研究方法为实现上述研究内容，本研究拟采用以下多种研究方法：文献研究法：广泛查阅国内外关于雨水渗蓄利用的相关文献，包括学术论文、研究报告、标准规范等，了解雨水渗蓄利用的最新研究成果和实践经验，掌握相关理论和技术方法，为后续研究提供理论基础和参考依据。例如，通过查阅德国、美国等发达国家在雨水渗蓄利用方面的技术标准和工程案例，学习其先进的理念和技术，为我国苦咸水地区小城镇雨水渗蓄利用提供借鉴。同时，梳理国内在雨水渗蓄利用模式、设施规模计算等方面的研究现状，分析存在的问题和不足，明确本研究的重点和方向。实地调研法：选取我国苦咸水地区具有代表性的小城镇进行实地调研，通过现场观察、测量、访谈等方式，了解其雨水渗蓄利用模式的实际运行情况、常用设施的规模和布局，以及在实施过程中遇到的问题和挑战。与当地政府部门、水利设施管理人员、居民等进行深入交流，获取第一手资料，为研究提供实际数据支持。例如，在实地调研中，详细记录小城镇的排水系统现状、雨水收集设施的建设和运行情况，以及居民对雨水渗蓄利用的认知和态度等信息，为后续的分析和研究提供真实可靠的依据。案例分析法：对国内外成功的雨水渗蓄利用案例进行深入分析，总结其经验和教训，结合苦咸水地区小城镇的特点，提出适合该地区的雨水渗蓄利用模式和设施规模设计方法。通过对比不同案例在模式选择、设施规模、运行管理等方面的差异，分析其与苦咸水地区小城镇的适配性，为研究提供实践参考。例如，分析某干旱地区小城镇通过建设雨水窖和滴灌系统，实现雨水高效利用的案例，借鉴其在雨水收集、储存和灌溉利用方面的技术和管理经验，应用于我国苦咸水地区小城镇的雨水渗蓄利用实践中。模型模拟法：运用专业的水文水力模型，如SWMM（StormWaterManagementModel）、HEC-HMS（HydrologicEngineeringCenter-HydrologicModelingSystem）等，对苦咸水地区小城镇的雨水径流过程进行模拟分析，评估不同雨水渗蓄利用模式和设施规模下的雨水渗蓄效果。通过模型模拟，可以直观地展示雨水在不同设施中的流动和存储情况，预测不同降雨条件下的雨洪径流变化，为设施规模的优化和方案的比选提供科学依据。例如，利用SWMM模型对某小城镇不同规模的雨水花园和渗渠组合方案进行模拟，分析其对雨水径流的削减效果和对地下水的补充作用，从而确定最优的设施规模和布局方案。1.4研究创新点与技术路线本研究在苦咸水地区小城镇雨水渗蓄利用领域具有多方面的创新点，旨在突破传统研究的局限性，为该地区的水资源可持续利用提供新的思路和方法。在设施规模计算方法上，充分考虑多种复杂因素。传统的设施规模计算往往只侧重于单一或少数几个因素，难以全面适应苦咸水地区小城镇的实际情况。本研究综合考量降雨量、降雨强度、汇水面积、土壤渗透系数等多因素，构建科学合理的设施规模计算模型。以雨水花园为例，不再仅仅依据经验值确定其规模，而是根据当地详细的降雨特征，包括不同季节、不同年份的降雨变化情况，以及土壤的具体渗透性能，精确计算雨水花园所需的面积、深度和植物配置等参数，以确保其在不同降雨条件下都能达到最佳的雨水渗蓄效果。对于渗渠，深入分析其渗透能力、排水能力以及服务范围等因素，运用水力计算原理和大量的工程实践经验，准确确定其管径、长度和坡度等关键参数，使渗渠能够高效地实现雨水的渗透和排放，避免因规模设计不合理导致的雨水积聚或渗透不足等问题。在模式选择方面，强调因地制宜。苦咸水地区小城镇的地理、气候、水文地质条件差异显著，本研究摒弃“一刀切”的模式选择方法，根据各个小城镇的具体条件，制定个性化的雨水渗蓄利用模式。在地形平坦、地下水位较低的小城镇，优先推广透水铺装和雨水花园相结合的模式。透水铺装能够使雨水迅速下渗，减少地表径流，而雨水花园则进一步对下渗的雨水进行净化和储存，为周边植被提供灌溉水源。在地下水位较高、土壤渗透性较差的地区，采用抬高式绿地和雨水储存池相结合的模式。抬高式绿地可以避免雨水长时间浸泡植物根系，同时将多余的雨水引入雨水储存池，便于后续的利用。在山区小城镇，结合地形特点，建设截流沟和蓄水池，有效收集山坡上的雨水，防止水土流失，同时满足当地的用水需求。本研究的技术路线清晰明确，以实现对苦咸水地区小城镇雨水渗蓄利用模式与常用设施规模的深入研究。首先，通过文献研究法，全面收集国内外关于雨水渗蓄利用的各类文献资料，涵盖学术期刊论文、专业研究报告、行业标准规范以及实际工程案例等。对这些资料进行系统梳理和分析，深入了解雨水渗蓄利用的前沿理论、先进技术和成功实践经验，掌握相关研究的发展动态和趋势，为后续研究奠定坚实的理论基础。同时，通过对现有研究的总结和反思，找出当前在苦咸水地区小城镇雨水渗蓄利用研究方面存在的空白和不足，明确本研究的重点和难点问题。其次，开展实地调研工作。选取我国苦咸水地区具有代表性的多个小城镇作为调研对象，深入实地进行详细考察。通过现场观察，全面了解小城镇的地形地貌、土地利用类型、排水系统布局以及现有雨水渗蓄设施的建设和运行状况。运用专业测量工具，对相关地理信息和设施参数进行准确测量，获取第一手数据资料。与当地政府部门、水利设施管理人员、居民等进行面对面访谈，了解他们在雨水渗蓄利用过程中遇到的实际问题、需求和建议，掌握实际运行中的真实情况和潜在问题。例如，通过与居民交流，了解他们对雨水渗蓄利用的认知程度和参与意愿，以及在日常生活中对雨水利用的实际需求；与水利设施管理人员沟通，了解现有设施在运行维护过程中遇到的困难和挑战，如设施堵塞、水质恶化等问题的发生频率和处理措施。然后，运用案例分析法，对国内外成功的雨水渗蓄利用案例进行深入剖析。详细研究这些案例在模式选择、设施规模设计、运行管理机制等方面的具体做法和经验，分析其成功的关键因素和适用条件。通过对比不同案例与苦咸水地区小城镇的相似性和差异性，筛选出对本研究具有借鉴意义的案例，并结合苦咸水地区小城镇的特点，进行针对性的调整和优化，为提出适合该地区的雨水渗蓄利用模式和设施规模设计方法提供实践参考。例如，分析某干旱地区小城镇通过建设雨水窖和滴灌系统实现雨水高效利用的案例，借鉴其在雨水收集、储存和灌溉利用方面的技术和管理经验，结合苦咸水地区的水质特点和用水需求，对雨水窖的结构设计、滴灌系统的选型和布局等进行优化，使其更适合苦咸水地区小城镇的实际情况。最后，采用模型模拟法，运用专业的水文水力模型，如SWMM、HEC-HMS等，对苦咸水地区小城镇的雨水径流过程进行精确模拟分析。通过建立详细的模型参数，包括小城镇的地形地貌、土地利用类型、土壤特性、降雨特征等，真实再现不同降雨条件下雨水在小城镇内的流动路径、径流产生量和峰值流量等情况。模拟不同雨水渗蓄利用模式和设施规模下的雨水渗蓄效果，如不同规模的雨水花园、渗渠、滞留塘等设施对雨水径流的削减能力、对地下水的补充作用以及对水质的净化效果等。通过模型模拟结果的对比分析，评估不同方案的优缺点，为设施规模的优化和方案的比选提供科学依据，从而确定最适合苦咸水地区小城镇的雨水渗蓄利用模式和设施规模方案。二、我国苦咸水地区小城镇概况2.1苦咸水分布及水资源特点我国苦咸水地区分布范围广泛，主要集中在北方和东部沿海地区，内陆的西北和东北地区也是苦咸水的主要分布区域。在西北，如宁夏、甘肃、新疆等地，受干旱气候和特殊地质条件影响，苦咸水资源较为丰富。宁夏南部山区，据近年《宁夏水资源公报》显示，全区矿化度大于2g/L的苦咸水资源量3.573亿m³，占资源总量的29.5%，主要分布在清水河、葫芦河、苦水河等支流。其中地表苦咸水中矿化度大于2g/L的苦咸水量2.70亿m³，矿化度在2.0-5.0g/L之间的苦咸水量1.83亿m³，集中于葫芦河、清水河中下游及黄右诸沟；矿化度大于5.0g/L的苦咸水量0.87亿m³，分布在清水河下游、苦水河等地，处理利用成本较高。地下苦咸水中矿化度大于2g/L的苦咸水量6.355亿m³，占地下水资源量的22.9%，主要分布在引黄灌区、清水河、苦水河等区域。在东北地区，部分沿海地带以及一些内陆盆地，由于海水入侵或者地下水排泄不畅等原因，也存在一定面积的苦咸水分布区域。这些苦咸水地区的水资源呈现出显著特点，首要问题便是水资源短缺。以宁夏为例，当地人均水资源占有量仅为黄河流域的1/3，全国的1/12，人均水资源可利用量仅有670m³，为全国平均值的1/3，属于典型的资源型缺水地区。且水资源在时间和空间上分布极不均衡。从时间上看，降水集中在夏季，6-9月降水量约占全年的70%，且多以暴雨形式出现，开发利用难度大；而在冬季和春季，降水稀少，水资源匮乏。从空间上看，东南部降水相对较多，但人口密集，用水需求大，水资源依旧紧张；而西北部干旱地区，降水极少，水资源供需矛盾更为突出。地下水咸化严重是另一大突出特点。在苦咸水分布区域，由于长期过度开采地下水，导致地下水位下降，海水倒灌或者周边咸水入侵，使得地下水矿化度升高，水质恶化。如在一些沿海小城镇，海水入侵使得地下淡水咸化，可利用的地下水资源减少。地下水咸化不仅影响了居民的生活用水安全，长期饮用苦咸水会导致胃肠功能紊乱、免疫力低下等健康问题；也对农业灌溉和工业生产造成不利影响。在农业方面，使用咸水灌溉会导致土壤盐分积累，造成土壤盐碱化，影响农作物生长，降低农作物产量和品质。在工业生产中，咸水可能会对设备造成腐蚀，增加生产成本，影响产品质量。2.2降雨资源分布概况苦咸水地区的降雨在时间和空间上分布呈现出明显的不均匀性。在时间分布上，这些地区的降雨多集中在夏季，6-9月的降水量往往占全年降水量的绝大部分，以宁夏为例，这几个月的降水量约占全年的70%。这种集中性降雨导致降水的年际变化较大，丰年和枯年的降水量相差悬殊，使得雨水资源的开发利用难度增大。在空间分布上，降雨呈现出自东南向西北递减的趋势，东南部地区由于受海洋暖湿气流影响相对较大，降水相对较多；而西北部地区深居内陆，远离海洋，气候干旱，降水稀少。例如，在东北地区，沿海地区的年降水量可达600-800毫米，而内陆的一些苦咸水分布区域，年降水量可能不足400毫米。在西北的苦咸水地区，新疆的部分地区年降水量甚至低于100毫米。苦咸水地区降雨资源与水资源需求的匹配关系极不协调。从农业用水需求来看，春季是农作物播种和生长的关键时期，需要充足的水分供应，但此时苦咸水地区降雨稀少，主要依靠灌溉用水。然而，由于水资源短缺，灌溉用水往往无法满足农作物的生长需求，导致农作物生长受到抑制，产量降低。在宁夏的一些农田，春季因缺水，部分农作物出苗率低，生长缓慢。而到了夏季，虽然降雨集中，但多以暴雨形式出现，雨水难以有效收集和利用，反而容易引发洪涝灾害，对农业生产造成破坏。从工业用水角度分析，工业生产需要稳定的水源供应，但苦咸水地区降雨的不稳定性和水资源的短缺，使得工业用水面临着较大的压力。一些工业企业为了获取足够的水资源，不得不过度开采地下水，进一步加剧了地下水咸化和水资源短缺的问题。在一些苦咸水地区的小城镇，由于工业用水紧张，部分企业的生产规模受到限制，经济效益受到影响。从居民生活用水方面考虑，降雨资源的时空分布不均也给居民生活带来诸多不便。在干旱季节，居民生活用水供应不足，水质也因水资源短缺和污染问题而受到影响，严重影响居民的生活质量和身体健康。2.3小城镇分类及特点依据不同的划分标准，苦咸水地区的小城镇呈现出丰富多样的类型，各类型在产业结构、人口规模、地形地貌等方面各具特色，这些特点深刻影响着雨水渗蓄利用模式的选择与实施。从产业结构角度来看，可将小城镇分为农业主导型、工业主导型和商业服务型。农业主导型小城镇，如宁夏某苦咸水地区的部分城镇，以传统农业种植和畜牧业养殖为主要产业。在这些城镇中，农业用水需求大，灌溉用水占总用水量的比例通常超过70%。由于农业生产对水资源的依赖程度高，且多集中在农作物生长季节，与降雨资源的时间分布存在一定矛盾。在春季播种和夏季作物生长关键期，往往降雨较少，需要大量抽取地下水或引用河水进行灌溉，加剧了水资源短缺问题。然而，这类小城镇土地资源相对丰富，地势较为平坦，为建设大规模的雨水收集和储存设施提供了空间条件，如可建设大型雨水蓄水池用于农业灌溉，在雨季收集雨水，在旱季为农作物提供水源。工业主导型小城镇，如东北地区部分沿海苦咸水地区的工业城镇，以化工、机械制造等工业产业为主。这些城镇工业用水量大，对水质要求也较高，工业用水一般占总用水量的50%以上。工业生产的连续性和稳定性要求供水必须稳定可靠，而苦咸水地区的水资源短缺和水质问题给工业用水带来了很大挑战。部分化工企业因水资源供应不足，不得不限制生产规模，影响了企业的经济效益。但工业主导型小城镇通常经济实力相对较强，技术和人才资源相对丰富，有利于引进和应用先进的雨水渗蓄利用技术和设备，如建设智能化的雨水收集和净化系统，将收集的雨水经过深度处理后用于工业冷却、清洗等环节，提高水资源的利用效率，降低生产成本。商业服务型小城镇则以商业贸易、餐饮住宿、旅游服务等第三产业为主。例如西北地区一些依托历史文化遗迹或自然景观发展起来的旅游小镇，商业服务活动频繁，人口流动性大，生活用水和景观用水需求较为突出。在旅游旺季，游客数量激增，用水量可达到平时的数倍，对水资源供应和水质保障提出了更高要求。这类小城镇通常位于交通便利、人口密集的区域，土地资源相对紧张，但对生态环境和景观要求较高。因此，在雨水渗蓄利用方面，更注重雨水的净化和景观利用，可结合城镇景观建设，打造雨水花园、景观水体等设施，既实现了雨水的有效利用，又美化了城镇环境，提升了旅游吸引力。按照人口规模，可将小城镇分为小型、中型和大型。小型小城镇人口一般在1万人以下，人口密度较低，基础设施建设相对薄弱。在雨水渗蓄利用方面，由于人口少，用水需求相对较小，可采用分散式的雨水收集和利用设施，如在居民家中建设小型雨水收集桶，收集的雨水用于庭院绿化和冲厕等；在公共区域建设小型雨水花园，既能美化环境，又能实现雨水的渗透和净化。中型小城镇人口在1-5万人之间，基础设施相对完善，具备一定的污水处理和排水能力。在雨水渗蓄利用方面，可考虑建设集中式与分散式相结合的设施，如建设小型雨水储存池，为周边居民和公共设施提供非饮用用水；同时，推广透水铺装，增加雨水的下渗量，减少地表径流。大型小城镇人口在5万人以上，人口密集，经济活动活跃，对水资源的需求较大且种类多样。这类小城镇应构建较为完善的雨水渗蓄利用系统，包括大型雨水储存设施、雨水管网优化改造以及生态绿地建设等，实现雨水的大规模收集、存储和合理分配利用，以满足城镇生活、生产和生态用水的需求。从地形地貌角度，可分为平原型、山地型和丘陵型小城镇。平原型小城镇地势平坦，地形起伏较小，汇水面积较大，雨水径流速度相对较慢，有利于雨水的收集和下渗。但在暴雨情况下，容易出现内涝问题。在雨水渗蓄利用上，可建设大面积的雨水湿地和渗渠，通过自然净化和渗透作用，削减雨水径流，补充地下水；同时，优化排水管网，提高排水能力，防止内涝发生。山地型小城镇地形起伏大，高差明显，雨水径流速度快，容易造成水土流失。这类小城镇应结合地形特点，建设截流沟、蓄水池等设施，在山坡上拦截雨水，储存起来用于灌溉和生活杂用水；同时，加强植被保护和恢复，提高植被覆盖率，减少水土流失，增强雨水的涵养能力。丘陵型小城镇地形介于平原和山地之间，兼具两者的一些特点。在雨水渗蓄利用方面，可采用梯田式雨水收集系统，利用丘陵的地形，将雨水层层拦截和储存，用于农业灌溉；建设小型的雨水花园和滞留塘，对雨水进行净化和调节，提高雨水的利用效率。三、我国小城镇雨水利用现状与问题分析3.1雨水利用现状我国小城镇在雨水利用方面已开展了多种形式的实践，主要方式涵盖了雨水的直接利用、间接利用以及综合利用等多个层面。在直接利用方面，部分小城镇积极推广屋顶雨水收集系统。通过在建筑物屋顶设置雨水收集槽、落水管等设施，将屋顶的雨水收集起来，经过简单的过滤和沉淀处理后，储存于蓄水池或水箱中，用于庭院绿化灌溉、冲厕、洗车等日常生活杂用水。在宁夏的一些小城镇，许多居民家中都安装了屋顶雨水收集装置，每年收集的雨水能够满足家庭大部分的非饮用用水需求，有效减少了对自来水的依赖，降低了用水成本。在东北的一些小城镇，部分学校和公共建筑也采用了屋顶雨水收集系统，收集的雨水用于校园绿化和道路喷洒，既节约了水资源，又减少了市政供水的压力。道路雨水收集利用也是常见的直接利用方式之一。一些小城镇在道路两侧设置雨水收集口和雨水管道，将路面的雨水收集起来，输送至蓄水池或污水处理厂进行处理后再利用。有的小城镇将收集的道路雨水用于灌溉路边的绿化带和树木，提高了道路绿化的用水效率；还有的将处理后的道路雨水用于补充景观水体，改善了城镇的生态环境。在甘肃的某小城镇，通过建设道路雨水收集系统，将收集的雨水经过净化处理后，用于城镇中心公园的景观湖补水，使得景观湖的水质得到了改善，周边的生态环境也得到了提升。在间接利用方面，小城镇大力推进雨水渗透设施的建设。透水铺装是应用较为广泛的一种雨水渗透设施，通过采用透水砖、透水混凝土等材料铺设人行道、停车场、广场等地面，使雨水能够迅速下渗到地下，补充地下水。这种方式不仅增加了雨水的下渗量，减少了地表径流，降低了城市内涝的风险，还能改善土壤的水分状况，有利于植物的生长。在陕西的一些小城镇，城镇主要道路的人行道和部分停车场都采用了透水铺装，在雨季能够有效地将雨水渗透到地下，补充了地下水，减少了地面积水的现象。下凹式绿地也是常见的雨水间接利用设施。下凹式绿地通过将绿地的地势设计得低于周边地面，使雨水能够自然流入绿地，经过绿地的过滤和渗透作用，补充地下水。同时，下凹式绿地还能滞留雨水，削减洪峰流量，减轻排水系统的压力。在宁夏的一些小城镇，结合城镇绿化建设，大量建设了下凹式绿地，这些绿地在雨季能够收集和储存大量的雨水，起到了很好的雨水调蓄和渗透作用，改善了城镇的生态环境。部分小城镇还建设了雨水湿地，利用湿地的生态功能，对雨水进行净化和渗透，补充地下水。雨水湿地通常由水生植物、土壤、微生物等组成，雨水在湿地中流动的过程中，通过物理、化学和生物的作用，去除其中的污染物，实现雨水的净化和渗透。在东北地区的一些小城镇，建设了人工雨水湿地，将收集的雨水引入湿地进行处理和渗透，不仅改善了雨水的水质，还为周边的生态环境提供了良好的生态服务。综合利用方面，一些小城镇将雨水利用与景观建设相结合，打造了雨水花园、生态景观湖等设施。雨水花园通过合理设计植物配置和地形，使雨水在花园中得到收集、净化和利用，同时还能营造出优美的景观效果。生态景观湖则通过收集雨水，形成景观水体，为城镇增添了生态景观。在内蒙古的某小城镇，建设了一座大型的生态景观湖，将城镇周边的雨水收集起来，引入景观湖，不仅改善了城镇的景观环境，还为周边的居民提供了休闲娱乐的场所，同时实现了雨水的综合利用。一些小城镇还将雨水利用与农业灌溉相结合，通过建设雨水集蓄设施，如雨水窖、蓄水池等，将雨水储存起来，用于农田灌溉。在干旱季节，这些储存的雨水能够为农作物提供及时的水源，保障了农业生产的顺利进行。在甘肃的一些小城镇，农民们在田间地头建设了雨水窖，收集雨季的雨水，用于干旱时期的农田灌溉，提高了农业用水的保障程度，促进了农业的可持续发展。3.2雨水利用存在的问题3.2.1排水系统问题我国小城镇的排水系统普遍存在排水能力不足的问题。许多小城镇在规划建设时，对未来的发展预估不足，排水管网的设计标准较低，管径较小，无法满足日益增长的雨水排放需求。在宁夏的一些苦咸水地区小城镇，随着城镇化进程的加快，城镇规模不断扩大，建筑物和硬化地面增多，雨水径流量大幅增加，但原有的排水管网还是多年前按照较低标准建设的，在暴雨天气下，常常出现排水不畅的情况，导致道路积水严重，部分低洼地区甚至出现内涝，给居民的生活和出行带来极大不便。排水管网老化也是一个突出问题。一些小城镇的排水管网建设年代久远，长期受到雨水侵蚀和污水腐蚀，管道出现破裂、渗漏等现象，不仅影响了排水效率，还导致雨水渗漏到地下，造成水资源的浪费。东北地区某苦咸水地区的小城镇，部分排水管道使用年限超过30年，管道老化严重，经常发生堵塞和漏水问题，维修成本高且频繁，不仅影响了雨水的正常排放，还对周边的土壤和地下水环境造成了一定的污染。排水系统的不完善还体现在雨污分流不彻底。部分小城镇虽然进行了雨污分流改造，但由于施工质量、后期管理等原因，仍存在雨污混接的情况。污水混入雨水管道，不仅增加了污水处理厂的处理负担，还导致雨水水质恶化，无法直接进行渗蓄利用。在甘肃的一些小城镇，由于雨污混接，雨水在进入雨水收集设施时，受到污水的污染，使得收集的雨水无法满足灌溉、景观等用水需求，不得不进行二次处理，增加了雨水利用的成本和难度。3.2.2潜在环境风险在雨水渗蓄利用过程中，存在土壤污染的潜在风险。初期雨水往往携带大量的污染物，如灰尘、油污、重金属、有机物等。如果这些雨水未经有效处理就直接渗入土壤，可能会导致土壤污染，影响土壤的生态功能和农作物的生长。在工业主导型小城镇，由于工业生产活动频繁，大气中含有较多的污染物，这些污染物会随着降雨沉降到地面，使得初期雨水的污染程度较高。在宁夏的一些工业小镇，工厂周边的初期雨水中含有大量的重金属和有机物，这些雨水渗入土壤后，导致土壤中的重金属含量超标，土壤肥力下降，农作物的产量和品质受到严重影响。长期食用受污染土壤种植的农作物，还可能会对人体健康造成危害。地下水污染也是一个不容忽视的问题。当雨水渗蓄设施建设和运行不当，如渗渠、蓄水池等出现渗漏时，雨水中的污染物可能会进入地下水，导致地下水水质恶化。在苦咸水地区，由于地下水本身矿化度较高，生态环境较为脆弱，一旦地下水受到污染，治理难度极大。东北地区某沿海苦咸水地区小城镇，由于雨水渗蓄设施的防渗措施不到位，导致雨水中的污染物渗入地下，使得周边的地下水水质变差，原本可用于灌溉的地下水变得无法使用，进一步加剧了当地水资源短缺的问题。此外，地下水污染还可能引发一系列的环境问题，如地面沉降、海水入侵等，对地区的生态安全构成威胁。3.2.3技术选择与应用受限因素经济条件是制约雨水渗蓄技术选择与应用的重要因素之一。苦咸水地区的小城镇经济发展水平相对较低，资金短缺是普遍存在的问题。一些先进的雨水渗蓄技术和设备，如智能化的雨水收集和净化系统、高效的雨水渗透材料等，价格昂贵，小城镇难以承担其建设和运行成本。在宁夏的一些贫困小城镇，由于缺乏资金，只能采用一些简单的雨水收集方式，如修建小型雨水窖，但这些设施的收集效率低，无法满足城镇日益增长的用水需求。而建设大型的雨水储存设施和采用先进的处理技术，需要大量的资金投入，这对于经济基础薄弱的小城镇来说是一个巨大的负担。技术水平和人才缺乏也限制了雨水渗蓄技术的应用。许多小城镇缺乏专业的技术人员，对雨水渗蓄技术的了解和掌握程度有限，在设施的设计、建设和运行管理过程中存在诸多问题。例如，在设计雨水渗蓄设施时，由于技术人员对当地的水文地质条件了解不够深入，导致设施的规模和布局不合理，无法充分发挥其作用。在运行管理方面，由于缺乏专业知识和技能，不能及时对设施进行维护和保养，导致设施出现故障，影响雨水渗蓄利用的效果。在甘肃的一些小城镇，由于缺乏专业技术人才，雨水渗蓄设施在运行过程中出现了堵塞、渗漏等问题，却无法及时有效地解决，使得设施的使用寿命缩短，雨水利用效率降低。3.2.4工程运行不到位管理不善是导致雨水渗蓄工程运行效果不佳的重要原因之一。一些小城镇对雨水渗蓄工程的重视程度不够，缺乏有效的管理机制和规章制度，导致工程在运行过程中存在诸多问题。在设施的运行过程中，缺乏定期的检查和维护，设备出现故障不能及时发现和修复；在雨水收集和利用过程中，缺乏合理的调度和分配，导致水资源的浪费。在宁夏的一些小城镇，雨水收集设施长期无人管理，设施内杂草丛生，管道堵塞严重，无法正常收集雨水；一些雨水储存设施由于缺乏有效的管理，水质恶化，无法满足使用要求。维护不及时也是一个突出问题。雨水渗蓄设施在长期运行过程中，会受到自然环境和人为因素的影响，如风吹日晒、雨水侵蚀、人为损坏等，需要定期进行维护和保养。然而，由于资金短缺、人员不足等原因，许多小城镇的雨水渗蓄设施得不到及时的维护，导致设施的性能下降，使用寿命缩短。在东北地区的一些小城镇，雨水渗渠由于长期未进行清理和维护，渠道内泥沙淤积严重，渗透能力大幅降低，影响了雨水的下渗效果；一些雨水花园由于缺乏养护，植物生长不良，无法发挥其净化雨水和调节径流的作用。3.3雨水利用趋势随着科技的不断进步和人们对水资源可持续利用认识的加深，雨水利用呈现出资源化、生态化和智能化的发展趋势。雨水利用的资源化趋势日益明显。传统的雨水利用主要集中在简单的收集和直接利用，如用于灌溉、冲厕等。而现在，雨水资源化利用的范围不断扩大，深度不断加深。在工业领域，经过严格处理的雨水可以满足一些对水质要求相对较低的工业生产环节，如工业冷却、设备清洗等。在一些电子元器件生产企业，将收集的雨水经过多层过滤和净化处理后，用于生产过程中的设备清洗，不仅降低了企业对自来水的依赖，还减少了工业废水的排放，降低了生产成本。在农业领域，雨水资源化利用也有了新的发展。通过建设雨水收集和灌溉系统，将雨水高效地输送到农田，实现精准灌溉。在干旱地区，采用滴灌和喷灌技术，结合雨水收集设施，根据农作物的生长需求，精确控制灌溉水量，提高了雨水的利用效率，保障了农作物的生长，促进了农业的可持续发展。生态化是雨水利用的重要发展方向。越来越多的雨水利用设施开始注重与生态环境的融合，以实现雨水的自然净化和生态循环。绿色屋顶的应用越来越广泛，在建筑物屋顶种植植物，不仅可以增加城市的绿化面积，美化环境，还能有效地截留雨水，减少屋顶雨水的径流量。植物和土壤中的微生物可以对雨水进行自然净化，减少雨水中的污染物含量。绿色屋顶还能起到隔热保温的作用，降低建筑物的能耗。下凹式绿地、雨水湿地等生态设施也得到了大力推广。下凹式绿地通过将绿地地势设计得低于周边地面，使雨水自然流入绿地，经过绿地的过滤、渗透和净化作用，补充地下水，削减洪峰流量。雨水湿地则利用湿地的生态系统，如水生植物、微生物等，对雨水进行净化和调蓄，为城市提供生态服务，改善城市的生态环境。在一些城市的公园和河道周边，建设了雨水湿地，将收集的雨水引入湿地，经过湿地的净化后，再排入河道，有效地改善了河道的水质，增加了生物多样性。智能化成为雨水利用的新兴趋势。随着物联网、传感器、大数据等技术的飞速发展，雨水利用系统逐渐向智能化方向发展。智能化的雨水收集系统可以实时监测降雨量、雨水水质、水位等参数，并根据这些数据自动控制雨水的收集、储存和利用。当降雨量达到一定程度时，系统自动启动雨水收集装置，将雨水收集到蓄水池中；当蓄水池水位过高时，系统自动启动排水装置，确保系统的安全运行。一些智能化的雨水利用系统还可以根据用户的用水需求，自动调节供水流量，实现水资源的合理分配。通过大数据分析，还可以对雨水利用系统的运行效果进行评估和优化，提高系统的运行效率和可靠性。在一些新建的住宅小区，安装了智能化的雨水收集和利用系统，居民可以通过手机APP实时了解雨水收集和使用情况，实现对雨水资源的智能化管理。四、苦咸水地区小城镇雨水渗蓄模式研究4.1雨水渗蓄利用典型模式4.1.1屋顶雨水收集模式屋顶雨水收集模式是一种常见且较为基础的雨水渗蓄利用方式，其原理是利用屋顶作为集雨面，将落在屋顶的雨水进行收集、储存和利用。在苦咸水地区小城镇，由于水资源匮乏，屋顶雨水收集模式具有重要的应用价值。该模式的流程一般为：首先，在建筑物屋顶设置雨水收集装置，如雨水斗、雨水槽等。这些装置能够有效地将屋顶的雨水汇聚起来，并通过雨水管道将其引导至初期弃流装置。初期弃流装置的作用至关重要，因为初期雨水往往携带大量的污染物，如灰尘、油污、金属离子等，通过初期弃流，可以将这部分污染较重的雨水排走，从而保证后续收集的雨水水质相对较好。经过初期弃流后的雨水，进入到储存设施中，常见的储存设施有雨水蓄水池、水箱等。在储存过程中，为了防止雨水变质和滋生细菌，可采取一些防护措施，如对储存设施进行加盖处理、定期进行清洗和消毒等。当需要使用雨水时，通过水泵或重力自流的方式，将储存的雨水输送至用水点，用于庭院绿化灌溉、冲厕、洗车等非饮用用途。在宁夏的一些苦咸水地区小城镇，许多居民家中都采用了屋顶雨水收集模式。他们在屋顶安装了简易的雨水收集槽和PVC雨水管道，将雨水引入到庭院中的小型蓄水池中。在夏季降雨较多的季节，收集的雨水能够满足家庭大部分的非饮用用水需求，大大减少了对自来水的依赖，降低了用水成本。而且，由于屋顶雨水相对较为清洁，经过简单的沉淀处理后，就可以用于灌溉庭院中的蔬菜和花卉，既节约了水资源，又促进了庭院生态的发展。4.1.2绿地雨水渗透模式绿地雨水渗透模式是利用绿地的自然渗透能力，将雨水下渗到地下，补充地下水，同时削减地表径流，减轻城市排水系统的压力。在苦咸水地区小城镇，绿地雨水渗透模式对于改善区域水文环境和生态系统具有重要意义。其原理主要基于土壤的渗透作用和植物的蒸腾、截留作用。当降雨发生时，雨水首先落在绿地表面，一部分被植物的叶片和枝干截留，通过蒸发作用返回大气；另一部分则通过绿地土壤的孔隙下渗到地下。绿地中的植物根系能够改善土壤结构，增加土壤的孔隙度，从而提高土壤的渗透能力。此外，绿地中的微生物和有机物质也能对雨水中的污染物进行吸附和分解，起到一定的净化作用。绿地雨水渗透模式的流程如下：首先，在规划和设计绿地时，要充分考虑雨水渗透的需求。可采用下凹式绿地的设计方式，将绿地的地势设计得低于周边地面，使雨水能够自然流入绿地。下凹式绿地的下凹深度一般根据当地的降雨情况、土壤渗透系数和植物的耐淹能力等因素来确定，通常在10-30厘米之间。在绿地内设置溢流口，当降雨量过大，绿地的蓄渗能力达到极限时，多余的雨水可以通过溢流口排入雨水管网，以避免绿地长时间积水对植物造成损害。在绿地中种植适合当地生长的植物，这些植物应具有较强的耐旱、耐涝和抗污染能力，如草本植物、灌木等。通过植物的根系和土壤的共同作用，实现雨水的渗透和净化。在宁夏的一些小城镇，结合城镇绿化建设，大力推广下凹式绿地。这些下凹式绿地在雨季能够有效地收集和储存雨水，削减雨水径流，补充地下水。据监测数据显示，采用下凹式绿地后，周边区域的地下水位有所上升，地表径流减少了30%-50%，有效地改善了城镇的生态环境。4.1.3道路雨水收集模式道路雨水收集模式是针对城镇道路上的雨水进行收集和利用的一种方式，在苦咸水地区小城镇，道路占地面积较大，雨水资源丰富，对其进行合理收集和利用，能够有效增加可利用水资源量。其原理是利用道路的地形和排水系统，将路面上的雨水收集起来，并通过一定的处理和储存措施，实现雨水的资源化利用。道路雨水收集模式的流程通常包括以下几个环节：首先，在道路两侧设置雨水收集口，这些收集口一般与道路的排水系统相连，能够及时将路面上的雨水收集起来。为了防止杂物和垃圾进入收集口，可在收集口处设置格栅或滤网。收集到的雨水通过雨水管道输送至沉砂池，沉砂池的作用是去除雨水中的泥沙和大颗粒杂质，避免这些杂质对后续处理设施造成堵塞和损坏。经过沉砂处理后的雨水，进入到调节池或蓄水池中进行储存。在储存过程中，可根据需要对雨水进行简单的消毒处理，以防止细菌滋生和水质恶化。当需要使用雨水时，通过水泵将储存的雨水输送至用水点，如用于道路浇洒、绿化灌溉、洗车等。在东北地区的一些苦咸水地区小城镇，采用了道路雨水收集模式。他们在城镇主要道路两侧设置了雨水收集口，并建设了地下蓄水池。收集的雨水经过沉淀和消毒处理后，用于道路的日常浇洒和周边绿地的灌溉。在夏季高温干燥的季节，这些收集的雨水能够有效地降低道路扬尘，保持道路清洁，同时为绿地提供充足的水分，促进绿地植物的生长，改善了城镇的环境质量。4.2典型雨水渗蓄措施实效分析4.2.1水量控制效果不同的雨水渗蓄措施在水量控制方面表现出各异的效果。以宁夏某苦咸水地区小城镇为例，在该城镇的老旧小区改造中，部分区域采用了屋顶雨水收集模式，通过在屋顶设置雨水收集槽和蓄水池，将收集的雨水用于小区的绿化灌溉和道路喷洒。根据监测数据显示，在雨季，该小区采用屋顶雨水收集模式后，平均每月可收集雨水50-80立方米，有效减少了对市政供水的依赖，降低了小区的用水量。在暴雨天气下，屋顶雨水收集系统能够有效截留部分雨水，减少屋顶雨水径流量，降低了小区排水系统的压力。在该小城镇的新建工业园区，采用了绿地雨水渗透模式，建设了大面积的下凹式绿地和雨水花园。监测数据表明，这些绿地在降雨时能够迅速吸收和储存雨水，下凹式绿地的径流削减率可达30%-50%。在一场降雨量为50毫米的降雨中，园区内的下凹式绿地通过渗透和蓄存，减少了地表径流量约200立方米，有效地补充了地下水，降低了园区内涝的风险。道路雨水收集模式在水量控制方面也发挥了重要作用。在该小城镇的主要道路两侧，设置了雨水收集口和蓄水池，将道路上的雨水收集起来，用于道路浇洒和周边绿地灌溉。据统计，采用道路雨水收集模式后，道路浇洒和绿地灌溉用水量的50%-70%可由收集的雨水满足，大大节约了水资源。在夏季高温干旱时期，这些收集的雨水能够及时为道路和绿地提供水分，保持道路清洁和绿地的生机。通过对比不同渗蓄措施在该小城镇的水量控制效果，可以发现绿地雨水渗透模式在削减地表径流和补充地下水方面效果显著，适合在城镇的绿化区域和生态敏感区域推广应用；屋顶雨水收集模式则在水资源的直接利用方面表现突出，能够为居民和公共设施提供一定的非饮用用水，可在建筑物密集的区域广泛推广；道路雨水收集模式在解决道路和周边绿地用水需求方面具有优势，可在城镇道路建设和改造中加以应用。在实际应用中，应根据小城镇的具体情况，合理组合不同的雨水渗蓄措施，以达到最佳的水量控制效果。4.2.2水质改善效果不同的雨水渗蓄措施对雨水中污染物的去除能力和水质改善作用各不相同。以屋顶雨水收集模式为例，在宁夏某苦咸水地区小城镇的居民小区，对屋顶雨水收集系统收集的雨水进行检测分析。结果显示，经过初期弃流和简单的过滤处理后，雨水中的悬浮物（SS）去除率可达60%-80%，化学需氧量（COD）去除率为30%-50%。初期弃流装置能够有效去除初期雨水中携带的大量灰尘、油污等污染物，而后续的过滤设施进一步去除了雨水中的细小颗粒和部分有机物质，使得收集的雨水水质得到明显改善，基本能够满足小区绿化灌溉和冲厕等非饮用用水的水质要求。绿地雨水渗透模式在水质改善方面也具有独特的作用。在该小城镇的公园绿地，采用了下凹式绿地和雨水花园相结合的渗蓄模式。通过对绿地内雨水的监测发现，下凹式绿地和雨水花园对雨水中的污染物具有良好的去除效果。其中，对SS的去除率可达70%-90%，对总磷（TP）的去除率为40%-60%，对总氮（TN）的去除率为30%-50%。绿地中的植物根系和土壤中的微生物形成了一个天然的生态净化系统，能够吸附、分解和转化雨水中的污染物，实现雨水的净化和水质的改善。同时，绿地中的植物还能起到截留雨水、减缓雨水流速的作用，进一步促进了污染物的沉淀和去除。道路雨水收集模式下，由于道路上的雨水受到车辆尾气、灰尘、油污等污染物的污染较为严重，其水质改善难度相对较大。但通过一系列的处理措施，仍能取得一定的效果。在该小城镇的主要道路，雨水收集后先经过沉砂池去除大颗粒的泥沙和杂质，然后进入蓄水池进行沉淀和消毒处理。经过处理后，雨水中的SS去除率可达50%-70%，对石油类污染物的去除率为40%-60%。虽然处理后的雨水水质仍无法与优质的生活用水相比，但已能满足道路浇洒和周边绿地灌溉的基本要求，减少了对清洁水资源的浪费。总体而言，绿地雨水渗透模式在水质改善方面效果最为显著，其生态净化功能能够对多种污染物进行有效去除；屋顶雨水收集模式通过初期弃流和简单过滤，也能较好地改善雨水水质，满足一定的非饮用用水需求；道路雨水收集模式虽然面临较大的水质污染挑战，但通过合理的处理工艺，也能在一定程度上改善水质，实现雨水的资源化利用。在实际应用中，应根据不同的水质要求和雨水来源，选择合适的雨水渗蓄措施，并结合相应的处理技术，以确保雨水的有效利用和水质的安全。4.2.3生态环境影响雨水渗蓄措施对生态环境的影响是多方面的，其中对生物多样性和城市热岛效应的影响尤为显著。在生物多样性方面，绿地雨水渗透模式发挥了积极的促进作用。以宁夏某苦咸水地区小城镇的公园为例，在建设了大面积的下凹式绿地和雨水花园后，绿地的生态环境得到了显著改善。下凹式绿地和雨水花园为各类生物提供了丰富的栖息地和食物来源。绿地中的植物种类繁多，包括草本植物、灌木和乔木等，这些植物吸引了大量的昆虫、鸟类和小型哺乳动物。据调查，公园内的鸟类种类增加了20%-30%，昆虫种类也明显增多。绿地中的生态系统更加稳定和多样化，生物之间形成了复杂的食物链和生态关系，促进了生物的繁衍和生存。此外，雨水花园中的水生植物为水生生物提供了生存空间，增加了水体的生物多样性。屋顶雨水收集模式对生物多样性的影响相对间接，但也具有一定的积极作用。在该小城镇的一些居民小区，屋顶雨水收集系统收集的雨水用于庭院绿化，使得庭院中的植物生长更加茂盛，为一些小型生物提供了栖息和觅食的场所。庭院中的昆虫和鸟类数量有所增加，丰富了小区的生物多样性。同时，屋顶雨水收集系统减少了屋顶雨水的直接排放，避免了对地面生态环境的冲刷和破坏，有利于保护地面的生物栖息地。在城市热岛效应方面，绿地雨水渗透模式和屋顶雨水收集模式都具有一定的缓解作用。绿地雨水渗透模式通过增加绿地面积，植物的蒸腾作用和遮阳效果能够吸收和反射太阳辐射，降低地表温度。在夏季高温时段，公园内的下凹式绿地和雨水花园区域的气温比周边硬化地面低2-4℃，有效缓解了城市热岛效应。屋顶雨水收集模式中，屋顶的雨水收集装置和植被覆盖（如绿色屋顶）能够减少屋顶的太阳辐射吸收，降低屋顶温度，进而降低建筑物内部的温度，减少空调等制冷设备的使用，间接减少了城市的热量排放，对缓解城市热岛效应起到了一定的作用。道路雨水收集模式虽然对生物多样性和城市热岛效应的直接影响相对较小，但通过收集和利用道路雨水，减少了雨水对道路周边生态环境的污染，保护了道路沿线的植被和生物栖息地，间接地维护了生态环境的稳定。同时，道路浇洒和绿地灌溉使用收集的雨水，有助于保持道路和绿地的湿润，降低局部气温，对缓解城市热岛效应也有一定的辅助作用。综上所述，雨水渗蓄措施在改善生物多样性和缓解城市热岛效应方面具有重要的生态环境意义。在苦咸水地区小城镇的建设和发展中，应大力推广和应用这些雨水渗蓄措施，充分发挥其生态环境效益，实现小城镇的可持续发展。4.3苦咸水地区小城镇雨水渗蓄利用模式4.3.1常见模式雨水花园作为一种生态型的雨水渗蓄利用设施，在苦咸水地区小城镇具有重要的应用价值。它通常由植物、土壤、微生物等组成，利用自然生态系统的净化和渗透功能，对雨水进行收集、净化和储存。雨水花园的构造一般包括蓄水层、种植层、砂层和砾石层等。蓄水层位于最上层，用于暂时储存雨水，其深度一般根据当地的降雨情况和雨水花园的设计目标来确定，通常在10-30厘米之间。种植层是雨水花园的核心部分，种植着各种耐水湿、抗污染的植物，如菖蒲、芦苇、美人蕉等。这些植物的根系能够吸收雨水中的养分和污染物，同时增加土壤的孔隙度，提高土壤的渗透能力。土壤层一般采用透气性好、保水性强的改良土壤，厚度在30-50厘米之间。砂层和砾石层位于土壤层下方，主要起到过滤和排水的作用，防止土壤颗粒堵塞排水管道，保证雨水的顺畅下渗。雨水湿地也是一种常见的雨水渗蓄利用模式，它模拟自然湿地的生态系统，通过水生植物、土壤和微生物的共同作用，对雨水进行净化和调蓄。雨水湿地一般由进水区、沉淀区、湿地植物区、出水区等部分组成。进水区主要用于引导雨水进入湿地，并对雨水进行初步的沉淀和过滤，去除大颗粒的杂质。沉淀区进一步沉淀雨水中的悬浮物，降低雨水的浊度。湿地植物区是雨水湿地的关键部分，种植着大量的水生植物，如荷花、睡莲、水葱等。这些水生植物不仅能够吸收雨水中的氮、磷等营养物质，净化水质，还能为微生物提供附着场所，促进微生物对污染物的分解和转化。出水区则用于收集处理后的雨水，并将其排放到合适的地方，如河流、湖泊或用于灌溉、景观补水等。蓄水池是一种简单有效的雨水储存设施，在苦咸水地区小城镇广泛应用。它可以将收集到的雨水储存起来，在需要时用于灌溉、冲厕、洗车等非饮用用途。蓄水池的材质多样，常见的有混凝土、塑料、玻璃钢等。混凝土蓄水池具有坚固耐用、容量大等优点，但施工难度较大，成本较高；塑料蓄水池重量轻、安装方便、成本较低，但耐久性相对较差；玻璃钢蓄水池则兼具强度高、耐腐蚀、施工方便等优点，但价格相对较高。蓄水池的容量应根据当地的降雨量、用水需求等因素来确定，一般可通过水量平衡计算来确定其合理的容量。在设计蓄水池时，还需要考虑设置溢流口、放空管、检修孔等设施，以确保蓄水池的安全运行和维护管理。4.3.2适应性模式不同类型的小城镇在产业结构、人口规模、地形地貌等方面存在显著差异，这些差异决定了其对雨水渗蓄利用模式的需求也各不相同。因此，针对不同类型的小城镇，需要探索定制化的雨水渗蓄利用模式，以实现雨水资源的高效利用和城镇的可持续发展。对于工业型小城镇，其产业以工业生产为主，用水需求大且对水质要求较高。结合工业用水需求，可采用“雨水收集+深度处理+工业回用”的模式。在工业厂区内建设大型的雨水收集系统，如雨水收集池、蓄水池等，收集屋顶和厂区地面的雨水。通过初期弃流装置去除初期雨水中的污染物，然后将雨水输送至深度处理设施，如采用膜过滤、活性炭吸附等技术，对雨水进行净化处理，使其达到工业生产用水的水质标准。处理后的雨水可回用于工业冷却、清洗、锅炉补水等环节，减少工业对新鲜水资源的依赖，降低生产成本。在宁夏某化工园区，建设了一套雨水收集和深度处理系统，每年收集的雨水经过处理后，可满足园区内部分企业约30%的工业用水需求，大大提高了水资源的利用效率。农业型小城镇以农业生产为主要产业，农业用水量大，且用水时间相对集中在农作物生长季节。可采用“雨水集蓄+农田灌溉”的模式，在农田周边建设雨水窖、蓄水池等集蓄设施，收集雨季的雨水。利用滴灌、喷灌等高效节水灌溉技术，将储存的雨水精准地输送到农田，满足农作物的生长需求。还可结合农田水利设施建设，如修建灌溉渠道、水闸等，实现雨水的合理调配和利用。在甘肃某苦咸水地区的农业小镇，通过建设雨水窖和滴灌系统，将收集的雨水用于农田灌溉，使农作物的产量得到了显著提高，同时减少了对地下水的开采，保护了地下水资源。旅游型小城镇以旅游业为支柱产业，对城镇的生态环境和景观要求较高。可采用“雨水利用+景观营造”的模式，将雨水渗蓄利用与城镇景观建设相结合。在城镇的公园、广场、道路等公共区域建设雨水花园、景观水体、下凹式绿地等设施，不仅能够实现雨水的收集、净化和利用，还能营造出优美的景观效果，提升城镇的旅游吸引力。在东北地区某旅游小镇，围绕景区建设了大面积的雨水花园和景观湖，将收集的雨水引入其中，形成了独特的水乡景观。雨水花园中的植物种类丰富，四季有景，吸引了大量游客前来观赏。同时，这些设施有效地削减了雨水径流，改善了城镇的生态环境，实现了雨水利用与景观营造的双赢。五、苦咸水地区小城镇常用渗蓄设施规模研究5.1径流削减为目的渗蓄设施规模计算5.1.1常用方法容积法是计算渗蓄设施规模的一种常用方法，其核心原理基于水量平衡原理。该方法通过确定设施需要储存的雨水量来计算设施的容积。以雨水蓄水池为例，在计算其容积时，需先明确设计降雨量，这通常依据当地的降雨数据和相关标准来确定。假设某苦咸水地区小城镇的年径流总量控制率目标为70%，通过对当地多年降雨数据的统计分析，确定对应此控制率的设计降雨量为30毫米。然后，计算汇水面积，若某区域的汇水面积为10000平方米。再考虑综合径流系数，该区域的综合径流系数经计算为0.6。根据容积法的计算公式V=10×H×φ×F（其中V为设计调蓄容积，单位为立方米；H为设计降雨量，单位为毫米；φ为综合雨量径流系数；F为汇水面积，单位为平方米），可得出该区域所需的雨水蓄水池容积V=10×30×0.6×10000÷1000=1800立方米。容积法计算相对简便，在实际工程中应用广泛，但它对降雨数据的准确性要求较高，且未充分考虑雨水在设施内的蒸发、下渗等损失情况。流量法主要基于水力学原理，通过对雨水流量的分析来确定渗蓄设施的规模。在计算雨水管网管径时，常运用流量法。根据曼宁公式Q=(1/n)×A×R^(2/3)×S^(1/2)（其中Q为流量，单位为立方米每秒；n为粗糙系数；A为过水断面面积，单位为平方米；R为水力半径，单位为米；S为水力坡度），假设某雨水管网的设计流量为0.5立方米每秒，粗糙系数n取0.013，水力坡度S为0.003，通过计算可确定合适的管径和坡度，以确保管网能够及时有效地排除雨水。流量法能够较好地反映雨水在设施内的流动情况，但计算过程较为复杂，需要准确掌握各种水力参数，且对设施的水力条件要求较高。5.1.2LID设施规模确定绿色屋顶的规模确定受到多方面因素的显著影响。屋面面积是基础因素，屋面面积越大，可建设的绿色屋顶面积相应越大，能够截留和储存的雨水量也越多。假设某建筑物屋面面积为500平方米，若全部建设绿色屋顶，其对雨水的截留能力将较为可观。屋面结构承载能力也至关重要，若屋面结构承载能力有限，可能无法承受绿色屋顶的重量，包括植物、种植土和雨水的重量，这就需要对屋面结构进行加固或限制绿色屋顶的规模。在某老旧建筑改造中，因屋面结构承载能力不足，原本计划建设的绿色屋顶面积不得不削减一半，以确保建筑安全。当地气候条件同样不可忽视，在干旱少雨的苦咸水地区，绿色屋顶的植物选择需考虑耐旱性，这可能会影响绿色屋顶的绿化效果和雨水截留能力；而在降雨较多的地区，需考虑绿色屋顶的排水能力，防止积水对屋面造成损害。下沉式绿地规模的确定也有其关键影响因素。绿地面积是重要因素之一，绿地面积越大，可下凹的空间越大，能够蓄存和渗透的雨水量越多。在某小城镇的公园建设中，规划了一块1000平方米的绿地，若将其设计为下沉式绿地，可有效增加雨水的蓄渗量。下凹深度直接关系到下沉式绿地的蓄水量，下凹深度越大，蓄水量越多，但也需考虑植物的耐淹能力和周边建筑物的基础安全。一般来说，下凹深度在10-30厘米之间较为合适，如在某居民区的下沉式绿地设计中，下凹深度设定为20厘米，既能满足雨水蓄渗需求，又不会对周边环境造成不良影响。土壤渗透系数决定了雨水的下渗速度和下渗量，土壤渗透系数越大，雨水下渗越快，下凹式绿地的排水能力越强。在土壤渗透系数较大的区域，可适当减小下凹深度；而在土壤渗透系数较小的区域，则需增加下凹深度或采取其他措施来提高雨水的下渗能力。5.1.3渗渠规模确定渗渠的设计参数对其规模确定有着关键影响。管径的大小直接决定了渗渠的过水能力和渗透能力。管径越大，渗渠能够容纳的雨水量越多，渗透能力也越强，但同时建设成本也会增加。在某苦咸水地区小城镇的道路雨水收集工程中，根据该地区的降雨量和汇水面积，通过水力计算确定渗渠管径为500毫米，既能满足雨水收集和渗透的需求，又保证了工程的经济性。坡度影响雨水在渗渠中的流动速度和排水能力，坡度越大，雨水流动速度越快，排水能力越强，但过大的坡度可能会导致渗渠施工难度增加和对周边土壤的冲刷。一般渗渠的坡度在0.3%-0.5%之间较为合适，在某山区小城镇的渗渠设计中，考虑到地形条件，将渗渠坡度设置为0.4%，确保了雨水的顺畅流动和稳定渗透。渗透系数反映了渗渠材料和周边土壤的渗透性能，渗透系数越大，渗渠的渗透能力越强，能够更快地将雨水渗透到地下。在选择渗渠材料时，应优先选用渗透系数大的材料，如砾石、粗砂等，以提高渗渠的渗透效果。在某工业园区的渗渠建设中，采用了渗透系数较大的砾石作为渗渠的填充材料，有效提高了渗渠的渗透能力，使得雨水能够迅速下渗到地下，补充地下水。渗渠的长度则根据汇水面积和服务范围来确定，汇水面积越大，服务范围越广，渗渠的长度就需要越长，以确保能够充分收集和渗透雨水。在某大型居住区的渗渠规划中，根据小区的布局和汇水情况，确定渗渠长度为500米，覆盖了整个小区的雨水收集区域，实现了雨水的有效收集和利用。5.1.4滞留塘规模确定滞留塘的有效容积、表面积和水深等参数与径流削减目标密切相关。有效容积是滞留塘能够储存雨水量的关键指标，有效容积越大，能够储存的雨水量越多，对径流的削减能力越强。在某苦咸水地区小城镇的防洪工程中，为了达到削减洪峰流量50%的目标，通过水量平衡计算和水文分析，确定滞留塘的有效容积为5000立方米。根据滞留塘的设计规范和实际地形条件，假设滞留塘的平均水深为2米，通过公式V=A×h（其中V为有效容积，A为表面积，h为水深），可计算出滞留塘的表面积A=V÷h=5000÷2=2500平方米。水深对滞留塘的水质净化和生态功能也有重要影响。较深的水深有利于延长雨水在滞留塘内的停留时间，促进污染物的沉淀和分解，提高水质净化效果，但过深的水深可能会影响水生植物的生长和生态系统的平衡。一般来说，滞留塘的水深在1-3米之间较为合适，在某生态公园的滞留塘设计中，将水深控制在1.5米，既保证了水质净化效果，又为水生植物和动物提供了适宜的生存环境。表面积的大小不仅影响滞留塘的蓄水量，还与滞留塘的占地面积和周边环境的协调性有关。在确定表面积时，需综合考虑土地资源的利用效率和周边景观的要求，尽量减少对土地资源的占用，同时与周边环境相融合，形成美观的生态景观。在某城市新区的建设中，将滞留塘与周边的绿地和景观水体相结合，合理规划滞留塘的表面积，使其既满足了雨水调蓄的需求，又成为了城市景观的一部分，提升了城市的生态品质。5.2洪峰削减为目的渗蓄设施规模计算5.2.1削峰原理渗蓄设施削减洪峰的原理基于对雨水的有效调蓄和延缓汇流时间。以宁夏某苦咸水地区小城镇的一场暴雨为例，在没有渗蓄设施的情况下，降雨迅速形成地表径流，大量雨水短时间内汇聚到排水系统，导致洪峰流量急剧增加。而当该地区建设了渗蓄设施后，情况发生了显著变化。在降雨初期，雨水首先被渗蓄设施截留，如雨水花园中的植物和土壤能够吸收和储存部分雨水，减少了地表径流的产生。随着降雨量的增加，渗蓄设施逐渐蓄满，多余的雨水开始缓慢排出。这个过程中，渗蓄设施起到了调节水量的作用，使得雨水不是集中在短时间内排放，而是在降雨后的一段时间内持续、缓慢地释放，从而延长了汇流时间。根据相关监测数据，在有渗蓄设施的区域，汇流时间相比无设施区域延长了约3-5小时。由于汇流时间的延长，雨水在时间上得到了分散，洪峰流量相应地得到削减。通过对该地区多个监测点的数据分析，发现建设渗蓄设施后，洪峰流量平均削减了30%-40%，有效降低了洪涝灾害的风险，保护了城镇的基础设施和居民的生命财产安全。5.2.2渗渠削峰能力设计计算渗渠削峰能力的计算涉及多个关键参数，这些参数相互关联，共同影响着渗渠的削峰效果。在宁夏某苦咸水地区小城镇的道路雨水收集工程中，渗渠的削峰能力计算如下：假设该渗渠的管径为500毫米，根据曼宁公式Q=(1/n)×A×R^(2/3)×S^(1/2)（其中Q为流量，单位为立方米每秒；n为粗糙系数，取0.013；A为过水断面面积，单位为平方米；R为水力半径，单位为米；S为水力坡度，取0.003），可计算出渗渠的过水能力。该渗渠的过水断面面积A=π×(0.5/2)^2=0.196平方米，水力半径R=A/(π×0.5)=0.125米，代入曼宁公式可得渗渠的过水流量Q=(1/0.013)×0.196×0.125^(2/3)×0.003^(1/2)≈0.23立方米每秒。渗渠的渗透系数对削峰能力也有重要影响。若该渗渠采用砾石作为填充材料，其渗透系数为0.01米每秒，通过达西定律Q=K×i×A（其中Q为渗透流量，K为渗透系数，i为水力梯度，A为过水断面面积），可计算出渗渠的渗透流量。假设水力梯度i为0.003，则渗透流量Q=0.01×0.003×0.196=5.88×10^(-6)立方米每秒。在不同工况下，渗渠的削峰效果会有所不同。当降雨量较小时，渗渠能够迅速将雨水渗透到地下，有效地削减洪峰流量。在一场降雨量为20毫米的小雨中，渗渠的渗透能力能够满足雨水的下渗需求，地表径流得到显著减少，洪峰流量几乎可以忽略不计。而当降雨量较大时，渗渠的削峰能力则受到其过水能力和渗透能力的限制。在一场降雨量为80毫米的暴雨中，渗渠的过水断面可能会被雨水填满，此时渗渠主要通过延缓雨水的排放来削减洪峰流量。随着降雨量的继续增加，当超过渗渠的设计能力时，渗渠的削峰效果会逐渐减弱，可能会出现部分雨水溢流的情况，导致洪峰流量的削减效果不佳。因此，在设计渗渠时，需要充分考虑当地的降雨特征和渗渠的各项参数，以确保渗渠在不同工况下都能发挥较好的削峰作用。5.2.3LID渗蓄设施削峰能力设计计算绿色屋顶对洪峰流量的削减能力受到多个因素的综合影响。以宁夏某苦咸水地区小城镇的一座采用绿色屋顶的建筑为例，屋面面积为300平方米，屋面坡度为5%。绿色屋顶的植被层和基质层能够截留和储存一定量的雨水，假设植被层和基质层的综合蓄水能力为50毫米。根据水量平衡原理，可计算绿色屋顶对洪峰流量的削减量。在一场降雨量为60毫米的降雨中，绿色屋顶截留的雨水量为300×50÷1000=15立方米。由于绿色屋顶的存在，减少了直接进入排水系统的雨水量，从而降低了洪峰流量。根据相关研究和实际监测数据，绿色屋顶在小雨情况下，洪峰削减率可达50%-70%；在大雨情况下，洪峰削减率也能达到30%-50%。植草沟的削峰能力同样与多个因素相关。在该小城镇的一条道路旁设置了植草沟，植草沟的长度为100米，宽度为1米，深度为0.3米，边坡坡度为1:3。植草沟内种植了耐旱、耐涝的草本植物，如狗牙根等。当降雨发生时，雨水流入植草沟，通过植物的截留、土壤的渗透和沟道的蓄存，对洪峰流量起到削减作用。假设植草沟的综合径流系数为0.3，在一场降雨量为40毫米的降雨中，植草沟收集的雨水量为100×1×40×0.3÷1000=1.2立方米。植草沟通过延长雨水的汇流时间，使雨水在沟内缓慢流动和下渗，从而削减洪峰流量。根据实际观测，植草沟在一般降雨情况下，洪峰削减率可达20%-40%。计算方法方面，对于绿色屋顶，可采用水量平衡法，根据绿色屋顶的屋面面积、蓄水能力和降雨量等参数，计算其截留的雨水量，进而估算对洪峰流量的削减量。对于植草沟，可结合水力计算和水量平衡原理，通过计算植草沟的过水能力、蓄水量以及汇流时间等参数，确定其削峰能力。在实际应用中，还可利用模型模拟的方法，如SWMM模型，对绿色屋顶和植草沟等LID渗蓄设施在不同降雨条件下的削峰效果进行模拟分析，以更准确地评估其削峰能力，为设施的设计和优化提供科学依据。5.2.4渗塘削峰能力设计计算渗塘的几何尺寸与削峰能力之间存在密切的关系。以宁夏某苦咸水地区小城镇建设的一座渗塘为例，该渗塘的表面积为5000平方米，平均水深为1.5米，有效容积为7500立方米。在一场暴雨中，假设降雨量为80毫米，汇水面积为10000平方米，综合径流系数为0.6。根据水量平衡原理，可计算出流入渗塘的雨水量为10000×80×0.6÷1000=480立方米。由于渗塘具有较大的容积，能够储存大量的雨水，从而有效地削减洪峰流量。当渗塘的表面积增大时，其能够接纳的雨水量相应增加，削峰能力增强。若将该渗塘的表面积扩大到8000平方米，在相同降雨条件下，渗塘可储存的雨水量增加，洪峰流量的削减效果会更加显著。水深对渗塘的削峰能力也有重要影响。较深的水深可以增加渗塘的蓄水量，但同时也会影响雨水在渗塘内的停留时间和水流速度。当水深增加时，雨水在渗塘内的停留时间延长，有利于污染物的沉淀和分解，但也可能导致渗塘的排水速度