基于区域水文模型的雨水低影响开发利用

摘要：在世界范围内都面临着水资源匮乏的状况，而在我国西北干旱半干旱地区水的供需矛盾则更为突出。“水循环规律”是解决目前水资源匮乏问题可供利用的自然规律。大气水、地表水和地下水统称为自然界的“三水”，过度对地表水和地下水开发，忽略对大气水的利用，不但不能长期解决水资源缺乏的问题，而且极有可能破坏水的循环，可造成的地质灾害包括：大面积土壤盐渍化；自然景观破坏，土壤荒漠化；地面不均匀沉降；海水入侵等。基于此，城市雨水利用作为防涝和缓解水资源危机的一种有效措施，越来越受到关注。自 1970 年起，全球众多国家都将雨水集蓄利用技术的研究、开发与应用视为高效利用水资源的重要途径，并建成了不同规模的示范工程。在雨水利用方面，我国目前跟发达国家相比仍有一定差距，但国内广大学者对雨水利用进行了大量研究并取得了丰厚成果。在雨水利用智能决策系统研究方面，牛文全等借助GIS、RS、GPS、ES 及 CAD 等技术，通过分析区域的自然特征、降水特征，利用地形、气象等资料，计算出不同类型土地、不同时段雨水利用潜力和利用程度，再由利用潜力和利用程度的比较结果，进行雨水利用现状和趋势的初步评价。

对城市雨水资源进行潜力计算与效益识别是进行城市雨水利用的基础，文章首先研究分析目前常用的城市雨水资源潜力计算及其效益识别方法，然后基于GMS建立三维模型，建立改进的基于水量平衡的城市雨水利用潜力分析模型及功能与需求耦合效益识别模型。之后利用陕西省西安市渭河冲积平原区1977－2017年水文资料及统计年鉴资料，通过以上两个模型计算分析该区域年平均雨水利用潜力，得到2022年及以后若干年的雨水资源化利用潜力的效益因子识别结果。本课题探索改进有效的基于水量平衡的城市雨水利用潜力分析模型，预期计算结果与实际情况更加接近; 功能与需求耦合效益识别模型对于城市雨水利用的效益因子识别更加精确。西北干旱半干旱地区水资源稀缺是造成其经济发展较为滞后的主要原因之一，在创建节水型城市这一目标的基础上进一步优化水资源的利用，使物尽其能，是一个具有极大现实意义的系统工程。低影响开发设计无疑是解决上述问题的一条捷径，基于分散式源头控制的低影响开发设计强调雨水的重复利用，不仅给西北干旱半干旱地区提供了一个新的“水源”，还给这些地区的雨水利用工作提出了一个新思路。