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1、高速公路服务区雨水利用潜力分析摘要：针对高速公路服务区屋面、混凝土及沥青路面、停车区等不透水表面使雨水汇流时间缩短，雨洪峰值增加，局部排水不畅，出现积水现象，给司乘人员带来很大不便等问题，从“雨水的综合利用”出发，以可持续的水环境系统建设为目标，分析了高速公路服务区的雨水资源化的理论潜力和可实现潜力。关键词：高速公路服务区，雨水利用，雨水资源化理论潜力，雨水资源化可实现潜力1前言 高速公路服务区是保障高速公路安全、畅通的重要配套设施，主要是为远距离出行的人们提供良好的停车休息、住宿、餐饮及车辆加油、维修等综合服务。在美国、日本及欧洲【1】等高速公路建设发展较早的国家，高速公路服务区的建设已经形
2、成了标准化、规范化，服务功能也逐渐完善。按照我国高速公路网建设规划【2】，到2020年我国将建成高速公路8万公里，加上各省建设的支线，高速公路总里程将达到10万公里，按照目前我国平均约50公里间距设置服务区，高速公路服务区的建设数量将达到1700个。较国外发达国家的高速公路服务区建设，我国高速公路服务区的建设还没有标准化和系统化，加之区域发展的不同，不同的区域和部门对服务区的定位和认识不统一。 目前，我国还没有明确的关于高速公路服务区雨水利用的的规范和方法，一般是依据城市、居住小区及建筑雨水利用原理和技术。然而，由于高速公路服务区自身的特点，导致在实际中出现较大的设计偏差。分析雨水资源化的潜力
3、对改善高速公路服务区的雨水的综合利用具有很大意义，不仅能够有效减少服务区排涝压力，而且可以改善服务区的水环境和生态环境，缓解水资源的短缺，减轻高速公路服务区的防洪压力，是实现高速公路服务区水资源可持续发展的重要途径。对雨水资源的有效利用，不仅能增加水源补给、美化和清洁服务区环境，改善区域小气候，而且还可以防止地面沉降，调节雨洪，具有良好的社会、经济和环境效益。 2雨水资源化潜力分析 2.1雨水资源化潜力分析原则 雨水资源化是指雨水被开发、利用、转化为资源并产生价值的过程，雨水资源价值的实现过程称为雨水资源化，包括雨水资源的开发利用和产生效益等主要环节。因此，可将雨水资源化潜力理解为：以雨水资源
4、的开发利用而不引起生态环境退化为前提，特定的区域在一定时间段和科学技术水平的条件下，可以开发利用的潜在雨水资源量，即为雨水转化为雨水资源的最大能力，主要包括采用不同的雨水资源化开发利用方式所新增的可利用雨水资源量。 雨水资源化潜力【3】是一个动态的概念，由于受自然、社会经济及环境因素的影响，在不同时段，雨水资源化的潜力是不同的，雨水资源化潜力分析及其结论，为实现雨水资源化工程提供必要的参考依据。我国在区域雨水资源化利用问题方面，冯皓【3】【4】等提出不同的雨水利用形式的雨水资源化理论潜力、可实现潜力和实现潜力三种方式；徐学选等根据降雨资料分析了黄土高原不同时空分布的雨水资源化潜力，并进行了黄土
5、高原雨水资源化潜力的分级和各级指标数据的确定。雨水资源化潜力分析的原则主要包括以下四个方面： （1）充分挖掘区域雨水调蓄利用的潜力，合理调度，实现雨水资源工程利用的全方位服务，发挥雨水利用工程最大的社会效益、经济效益和生态效益。 （2）减少开发潜力成本，使开发潜力提供的雨水资源成本不大于供水费用，研究开发高科技、低成本、绿色环保的雨水资源化潜力开发利用技术。 （3）雨水资源化潜力开发的目标主要是采取合理的雨水资源利用技术和利用模式，以提高雨水资源综合利用率和利用效率。 （4）根据雨水资源化潜力时空分布的差异，制定合理的雨水资源化潜力开发方案； 雨水资源化潜力开发总是在特定的区域内，采取一定地表
6、径流调控手段，对下垫面雨水径流进行重新分配来实现。 2.2雨水资源化潜力的方式 根据区域雨水资源化的概念及研究氛围、研究目的的不同，可以建立在以下两种具体的雨水资源化潜力的方式【5】： 2.2.1雨水资源化理论潜力 雨水资源化理论潜力是指，为该区域的天然水资源补给量区域雨水资源总量，区域雨水资源损失量为零。通过采取调控方式和技术，区域雨水资源可能开发利用的理论最大值，为一个极限值。计算方法为： 式中，为时段t内区域降雨量；为时段t内区域雨水资源化理论潜力。 收集高速公路所在地区的多年平均降雨量资料进行分析计算出其服务区内雨水利用理论潜力。 2.2.2雨水资源化可实现潜力 实际上区域雨水资源化理
7、论潜力由于受自然条件、社会经济条件及科学水平等因素的制约限制，中一部分雨水资源量是不能被利用的，能通过各种技术提高雨水的开发利用量，可以逐渐接近雨水资源化理论潜力，但是不可能真正的实现理论潜力值。如坡面径流损失、包气带蒸发损失、地表蒸发损失、地下水潜流量损失、壤中流损失等，都是不可避免的。以上的雨水损失因素中，土壤入渗和坡面径流是可以通过调控改变的，这两个损失因素是区域雨水资源开发潜力主要集中的地方，其他因素由于影响相对较小若忽略不计，则区域雨水资源化可实现潜力可表示为： 式中，为时段t内雨水资源化实现潜力；、分别表示时段t内坡面径流量和土壤入渗量。 确定高速公路所在地区的基本参数如，暴雨强度
8、、设计重现期、径流系数等计算出雨水径流总量和土壤入渗，然后计算出雨水资源化可实现潜力。 3雨水资源化影响因素 雨水资源化潜力的影响因素主要有以下几个方面：降雨因素、地形地貌、土壤因素、植被因素、人为因素等，其中降雨因素为最基本因素，其余为影响区域雨水资源化潜力的辅助控制性因素。降雨对雨水资源化潜力开发利用起着至关重要的作用；地形地貌主要以坡度的影响最大。坡度直接影响到雨水的径流、汇流，坡度越大，汇流时间越短，径流量越大，导致径流损失越大。土壤的影响主要是通过影响降雨入渗量来间接影响雨水的利用，土壤本身的质地、结构、孔隙度及剖面特征对天然降水的利用效率不同，形成较大的差异。良好的植被可以显著减缓
9、地面径流，对雨水起到截留及蓄存。人为因素主要体现在雨水利用工程上，主要通过改变下垫面影响地表径流和雨水的入渗比例。 4结论 雨水资源化潜力是一个动态的概念，由于受自然、社会经济及环境因素的影响，在不同时段，雨水资源化的潜力是不同的，雨水资源化潜力分析，为实现雨水资源化工程提供必要的参考依据。根据当地高速公路雨水资源化潜力的分析结果设计适合的雨水利用技术，实现雨水的综合利用。 参考文献 【1】葛林.高速公路服务区的设计优化.中外公路,2005,25(3):135-136 【2】中国经济信息网.中国行业年度报告之高速公路.2007 【3】吴普特,冯皓等.中国雨水利用.郑州:黄河水利出版社.2009 【4】赵西宁,吴普特,冯皓.黄土高原小流域雨水资源化潜力及其可持续利用分析.农业工程学报, 2005(5) 【5】冯浩,邵明安,吴普特.黄土高原小流域与水资源化潜力计算与评价.自然资源学报,2001, 16(2):140-44