雨水再利用

雨水再利用（精选7篇）

雨水再利用 篇1

一、初期雨量的计算

在散货码头存在大量煤炭、矿石的装卸作业, 在其作业过程中, 大量的煤炭、矿石粉尘会飘散到空气中。在降雨初期, 这些有毒的粉尘会溶解到雨水并降落到地面并形成污染水体, 对环境造成较大的影响。初期雨量的计算主要目的是为初期雨水的处理提供有效的数据支持。根据GB50483-2009《化工建设项目环境保护设计规范》中第2.0.11条的规定, 初期雨水是指降雨过程前10~20 min左右的降水量。对初期数量的计算, 主要包括对流量与总水量两个方面的计算。流量的计算主要是为计算排水管管径, 而总水量的计算是为了确定初期雨水调节池及储存池的容积。

1. 根据暴雨强度进行计算

根据GB50014-2006《室外排水设计规范》, 散货码头暴雨强度计算公式如下:

公式 (1) 中的q表示暴雨强度, P表示设计重现期, t表示降雨持续时间, A1、C、b、n均为参数。

初期雨水池的容积按照下面的公式进行计算:

公式 (2) 中的V表示初期雨水收集池的容积, ψ表示综合径流系数, F表示汇水面积。

2. 根据降水深度计算

可以利用降水深度计算雨水储存池的容积, 具体按照下面的公式进行计算:

公式 (3) 中的V表示初期雨水存储池的容积, H表示降水深度, F表示汇水面积。利用该公式, 能够较为快速的计算出初期雨水存储池的容积V, 但是该公式并未考虑到径流系数。在部分情况下, 计算的结果可能会出现较大的误差。

二、初期雨水的收集与输送

1. 初期雨水的收集

散货码头初期, 雨水水体中的有毒物质含量较高。如果不能进行妥善收集与处理, 可能会因为流入河流中, 对河流中水体造成较大污染。在散货码头, 通常采用横向排水沟进行初期雨水的收集。同时将码头设计为两侧向中间倾斜的坡度, 便于初期雨水由码头两侧向中间汇集。这样能够有效降低初期雨水在码头地面流动的时间, 通常能够在5 min内将码头距离初期雨水收集池最远区域的初期雨水进行汇集。另外, 这样还有利于较小初期雨水收集池的容积, 降低初期雨水收集的成本。

由于码头自身的结构原因, 通常会在一个码头设置多个初期雨水收集池, 这样可以极大提高初期雨水的收集效率。同时由于将水体进行分散, 有效保证了码头整体结构的安全性。通常情况下, 进行多收集池设置时, 单个收集池的容积不超过30 m3, 深度不超过3 m。初期雨水收集池的结构通常分为钢结构与混凝土结构。混凝土结构一般用于新建码头, 钢结构一般用在旧码头的改造工程中。初期雨水收集池的池底通常设置为倾卸结构, 这样可以使雨水中所含有的有毒物质沉淀到雨水收集池池底的小块区域内。在收集池的上方需要设置维修孔, 维修孔的直径不能小于80 cm, 方便维修人员的进入, 维修孔平时由钢盖板进行覆盖。另外, 收集池的入水口需要设置一定的滤渣措施, 减少沉淀物的进入量, 以减少池内的清理工作量。

2. 初期雨水收集池的管理

在初期雨水收集池中的水量达到一定程度时, 将沉淀的雨水送到散货码头的径流与污水处理池进行统一处理。通常情况下, 散货码头的初期雨水总量较小, 因此其能在较短时间内完成输送过程。在输水管的选择上, 应该注意选择适宜的管径大小。如果管径过大, 会占用较大的空间, 并增加不必要的投资;如果管径过小, 则可能因为水体中所含有的杂质造成管道堵塞。另外, 输水管道可压抑设置为一根主管与多根支管的方式。通过利用支管将各个集水池中的初期雨水汇集到主管中, 然后由主管将水体输送到码头堆场的污水处理池。

在我国的内河散货码头中, 码头距离堆场的距离通常小于500 m, 此时可以在各个集水池安放小功率水泵的方式进行初期雨水水体的输送。但是在各大河流出海口的码头规模通常较大, 码头距离堆场的距离常常会达到几公里。这是如果仍然采用集水池小功率泵进行水体的输送, 就可能因为泵的扬程不足, 导致水体无法有效输送到堆场的污水处理池中。在这种情况下, 可以考虑在码头区域内设置一个较大的中转水池, 并配置一台大功率水泵。首先, 将各个集水池内的水体输送到中转水池中, 然后再利用大功率水泵将中转水池中的污水输送到堆场的污水处理池中。另外, 在条件允许的情况下, 也可以在码头区域设置污水处理池, 减少污水的输送距离。

三、初期雨水的回收利用

散货码头的初期雨水在有效的收集与沉淀之后, 将其输送到堆场区与径流污水进行统一处理。在处理的过程中, 需要充分考虑《港口工程环境保护设计规范》对具体的污水处理场处理能力进行设计。在对污水的处理过程中, 由于其中部分物质的溶解率较高, 导致污水经过沉淀之后, 其内部仍含有大量的微量有毒物质, 此时需要通过净水器对水体进行处理。同时在处理设备中加入适量的混凝剂和助凝剂, 实现对污水中有毒物质的有效沉淀。经过多道工序的处理之后, 使污水达到工业用水标准, 并将其储存在回用水池内。这些达到工业用水标准的水体可以用作码头日常作业的用水, 实现了较好的环保效益和经济效益。

四、结语

散货码头由于其自身堆放货物的特点, 造成其所在区域内降雨的初期雨水中存在大量的有毒物质。如果对初期雨水不能进行有效的收集和处理, 任由其流入河流中, 会对河流中的水体造成较大的污染。因此, 对散货码头初期雨水的收集处理工作十分重要。通过对雨水进行有效收集, 并通过简单的处理, 使其达到工业用水标准。可以将其作为码头日常作业用水, 这样能实现极高的环保效益及经济效益。

摘要：散货码头区域内的初期雨水存在大量的污染物, 随着我国水环境保护形势的日益严峻, 对这类水体的处理要求越来越严格。因此, 码头需要通过对初期雨水进行有效的收集处理, 减小对河流水体的污染。

关键词：散货码头,初期雨水,收集,再利用

参考文献

[1]中国石化集团洛阳石油化工工程公司.SH3095-2000, 石油化工污水处理设计规范[S].北京:中国石化出版社, 2000.

[2]中国建筑设计研究院.GB50400-2006, 建筑与小区雨水利用工程技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2006.

[3]赵剑强.城市地表径流污染与控制[M].北京:中国环境科学出版社, 2002.

[4]段学成, 王栋成, 林国栋.应急事故水池和初期雨水池容积确定方法对比研究[J].工业用水与废水, 2011.

城镇雨水利用研究 篇2

目前, 雨水的收集利用已成为全球研究的热点问题。杨国红等[3]利用GIS估算出了石板滩镇一年可收集到的雨水量, 并从宏观层面提出了雨水利用模式, 但没有考虑地形的影响。雨水利用工程是多途径、多层次的系统工程, 与当地雨水利用潜力、地形特征、下垫面情况、等地理信息因素密切相关。文章以GIS (Geographical Information System) 为分析平台充分发挥GIS的空间数据的分析和处理功能, 建立该镇的TIN (Triangular Irregular Network) 表面模型, 并结合该地区的地形特征分析雨水的收集利用策略。

1 研究区概况

成都市位于我国西南部, 地形主要是平原和部分台地。成都市属于亚热带湿润季风气候, 气候温和, 四季分明, 无霜期长, 雨量充沛、日照较少。石板滩镇位于成都市新都区的东部中心, 属于工业型城镇, 是成都市市级重点镇。总占地5.23平方公里, 人口大约4万人。杨国红等人[3]对石板滩镇的雨水收集潜力进行了研究得出, 石板滩年降雨总量多达4.6×106m3, 实际可收集的雨水量为1.6×106m3, 相当于年用水总量的79%和26%, 雨水收集利用潜力巨大。如果能把可收集的雨水充分收集利用可以有效的缓解水资源问题。

2 城镇雨水利用分析研究

雨水利用应该尽量不破坏原有的水网结构, 充分利用有利地形, 因地制宜的在各汇水面内进行雨水利用。基于GIS的雨水利用研究, 利用GIS对建立的区域地形图进行分析, 根据地形确定雨水的利用方式、规模和位置。

本研究首先通过Goody Gis提取石板滩镇的高程数据, 在Arc GIS中加载高程点数据, 利用3D分析工具创建TIN表面模型, 分析结果如图1。从地形图中可以看到石板滩镇在东北-西南向有一条宽窄不等的带形槽地, 这主要是因为沿河地带受近代水流侵蚀。槽地两侧高程基本在480m到490m之间, 高程变化不大, 总观全貌, 为一微有起伏的波状平原。所以河道两侧地形影响比较小可不考虑。城市雨水资源化利用应以就地利用为主, 针对不同的下垫面类型及可收集的雨水量可采取不同的利用方式, 在降低利用成本的基础上力求提高雨水收集利用效率。

2.1 水域

由于水域是敞开的水体, 不受其他因素的影响, 降落的雨水可全部收集, 在石板滩镇河流的地势最低, 没有被收集的雨水会汇入河流, 河流增加的雨水量会远大于该汇水面的降雨量, 易引发洪水灾害, 所以要在河岸采取一定的保护措施防止发生洪水灾害。相关研究表明, 可以采用下凹式绿地和蓄水池削减洪峰流量, 减小径流系数, 推迟峰现时刻, 还能增加雨水收集量, 而蓄水池削峰蓄洪的效果比下凹式绿地更为显著[4]。所以可以在河流附近建立蓄水池来收集储存雨水, 不仅可以降低洪水发生的可能, 还可以在旱季作为补充水源, 同时可以把生态用地建成下凹式绿地作为辅助措施。有条件的也可以增加水体面积使水域成为一个天然的蓄水池, 这样河流能够接纳更多的雨水, 防洪能力提高, 加大了地下水的入渗量回补地下水。

2.2 建筑区

城镇建设用地、工业用地和物流用地为建筑区, 集雨面为屋面, 屋面降雨径流系数较大, 可收集雨水量占可收集雨水总量的51%, 而且屋顶雨水水质相对较好, 易于直接收集利用。为了保证收集的屋面雨水的水质, 屋面的材料要优先选用对雨水污染比较小的材料。初期雨水水质较差, 应设置初期弃流装置将前15分钟的雨水排入污水管网[1]。对于城镇建设用地可设置屋顶水箱用于储存雨水, 水箱设过滤装置。收集的雨水经简单过滤后可用于冲厕和生活杂用水。超过水箱容量的雨水流入绿地、草坪等最终汇入附近的蓄水池。工业用地和物流用地的建筑, 用水点少且屋面面积一般较大。对于这样的大面积屋面排水宜采用虹吸式排水系统并设置蓄水池来收集雨水。道路、广场等不透水地面是良好的雨水收集面, 在道路和广场建设地下蓄水池不仅减少占地还有利于雨水的汇集。收集的雨水经过一定的处理后可用于工业用水、周围地区的市政用水, 也可以输送到周围的洗车场用来洗车, 从而减少对自来水的需求。

2.3 道路

道路降雨径流系数大, 把这部分雨水汇集起来不仅可以减少汛期城市洪涝灾害的发生, 同时还可用于城市道路冲洗、绿化等。路面雨水相对屋面雨水来说悬浮物较多, 水质较差, 需要进行一些处理后才能收集利用。可以把道路两侧的绿化带建设成造型漂亮的集水沟, 在集水沟内种植草类, 这一方法在波特兰得到广泛的应用, 被称为绿色街区计划, 这种方法使雨水所携带的大颗粒物质被拦截沉淀降低受污染的地表水进入河流和水系的可能。对于超过集水沟入渗能力的雨水应该通过蓄水池来进行收集储存。可以利用绿地蓄水池进行收集, 绿地蓄水饱和后, 部分雨水从绿地溢流出, 进入雨水管道汇入附近的地下蓄水池。对于道路雨水的收集利用, 集水沟和绿地蓄水池建设显得尤其重要。一方面道路附近的绿地蓄水池收集的雨水便于用于城市道路的冲洗、绿化和景观用水, 雨水就近利用率高, 能够取得很好的生态效益和经济效益;另一方面集水沟和绿地蓄水池延缓地表水进入地下排水系统的速度, 从而缓解对地下排水系统的压力及河流的承受, 减少对地下排水管道的需求, 减少铺设这些管道的费用, 从而减少市政开支。

2.4 生态用地

生态用地多为绿地, 绿地是一种天然的渗透设施。雨水在自然的循环过程中, 落到地上的雨水大约有80%将被截留并渗入地下补充地下水, 剩余20%将形成地面径流被排走。但是随着城镇化的加快, 大量的地面被硬化造成雨水入渗量大大减少。城市雨水利用工程应尽量遏制这种改变, 维持原来的自然水文环境。所以要充分的利用绿地的强入渗能力提高城镇雨水的入渗量, 同时, 植物的根可以将雨水中的悬浮物和杂质拦截, 起到了水土保护和净化水质的作用。因此公园、草坪、绿化带等生态用地应该略低于附近道路, 以接纳周边区域的雨水径流。为进一步加大入渗量可以建设下凹式绿地, 在条件允许的情况下可适当加大下凹式绿地的高差, 以增加绿地可储存的雨水量, 绿地内宜种植一定比例的耐水淹的植物品种。其他类型的汇水面可以根据具体的地表特征和可收集雨水量的多少选择不同的利用方案对雨水进行利用。

3 结束语

雨水资源化利用是解决城镇水资源短缺问题的重要途径, 同时具有缓解城市洪涝灾害和保护生态环境的作用, 对城镇可持续发展具有重要意义。雨水收集利用是一个与当地降雨特点、地形特征、土地利用类型等地理信息参数密切相关的多途径、多层次的系统工程, 利用GIS在空间数据采集与处理方面的强大功能, 可大大提高雨水收集与利用效益。

参考文献

[1]刘宝山.城市小区雨水利用的研究[D].天津:天津大学, 2008.

[2]Hiroaki Furumai.Rainwater and reclaimed wastewater for sustainable urban water use[J].Physics and Chemistry of the Earth, 2008, 33 (5) :340-346.

[3]杨国红, 申亚青, 陈新年.基于GIS的城镇雨水利用研究[J].科技创新与应用, 2014, 30 (14) :14-15

城市雨水利用研究 篇3

城市是一个国家文明的象征,是人民生活改善的标志,是经济建设和发展的主体。如此纷繁的功能,决定了城市对水资源的需求量必然是巨大的。长期以来,产业结构的不合理、经济增长方式的粗放及水资源的低价甚至无偿使用,导致许多城市面临水质型缺水和生态型缺水的局面。因此,对水资源进行合理开发、高效利用、全面节约、有效保护和综合治理,已成为一项重要的战略任务。加强水资源管理,控制水资源污染,从根本上解决我国水资源短缺问题,越来越成为制约我国经济和社会发展的重要因素。

我国是一个水资源相对贫乏、时空分布又极不均匀的国家。水资源年内年际变化大,降水及径流的年内分配集中在夏季的几个月中;连丰、连枯年份交替出现,造成一些地区干旱灾害出现频繁和水资源供需矛盾突出等问题。我国水资源总量28000亿m3左右,居世界第6位,但人均水资源占有量只有2300m3,约为世界人均水平的1/4。全国水资源的81%集中分布在长江及其以南地区,而淮河及其以北地区,水资源量仅占全国的19%。总体来说,水资源的分布是南方多于北方,东部多于西部。由于我国水资源分布的差异以及水资源污染的日益加重,我国城市的水资源正在面临着不足和短缺等问题。造成城市水资源不足和短缺的主要原因:一是水资源总量先天不足,人口多,人均水资源少。二是水源水质日趋恶化,不能满足水体正常循环使用的功能要求,大大减少了有效水资源的利用状况。城市中的一部分污水没有经过处理直接排入江河湖海中,造成天然水体的污染,破坏了天然水体的良性循环。目前,全国城市水源只有30%符合卫生标准,全国七大水系有一半以上被污染,流经42个大中城市的44条河流中大约有93%被污染。

2 国内外城市雨水利用现状

2.1 我国城市雨水利用情况

我国城市城区雨水利用的思想具有悠久的历史,北京北海公园团城古代雨水利用工程就是一个典型的实例。团城地面采用铺装倒梯形青砖和设置地下排水廊道的做法,充分利用了天然降水,并为古树营造了适宜的生长环境。而真正意义上的城市雨水利用的研究与应用发展于20世纪90年代。总的来说技术还较落后,缺乏系统性,更缺少法律法规保障体系。20世纪90年代以后,我国特大城市的一些建筑物己建有雨水收集系统,但是没有处理和回用系统。比较典型的有山东的长岛县、大连的獐子岛和浙江省舟山市葫芦岛等雨水集流利用工程。目前,我国大中城市的雨水利用基本处于探索与研究阶段,并且已经成为一个十分热门的课题。天津、青岛、上海、大连、南京、武汉、成都、哈尔滨、西安、昆明等许多城市相继开展研究或应用,显示出良好的发展势头。由于缺水形势严峻,北京市开展的步伐较快。北京建筑工程学院和北京城市节水办公室从1998年开始立项研究,于2001年4月通过鉴定,并建成了几处示范工程;北京市水利局和德国埃森大学的示范小区雨水利用合作项目于2000年启动,年底,北京市政府下达66号令明确要求开展市区雨水利用工程;2004年8月,北京市第一个利用收集的雨水进行绿地灌溉的蓄水装置在朝阳区双井街道双花园社区投入使用;在2008奥林匹克场馆建设中也采纳了雨水利用技术。因此,北京市的城市雨水利用已进入示范与实践阶段。通过一批示范工程,带动整个领域的发展,从而加快我国城市雨水利用的步伐,实现城市雨水利用的标准化和产业化。

2.2 国外城市雨水利用情况

在地球上现有的淡水资源显得越来越短缺的今天,雨水作为一种极有价值的水资源,早已引起世界许多国家的重视。其中,发展较快的是德国和日本等国家,他们各项雨水利用技术已达到了世界领先水平。

2.2.1 德国的雨水利用

德国的城市雨水利用方式有三种:一是屋面雨水集蓄系统;二是雨水截污与渗透系统;三是生态小区雨水利用系统。另外,德国还制订了一系列有关雨水利用的法律法规,对雨水利用给予支持。如目前德国在新建小区之前,无论是工业、商业还是居民小区,均要设计雨水利用设施,若无雨水利用措施,政府将征收雨水排放设施费和雨水排放费等。

2.2.2 日本的雨水利用

日本于1963年开始兴建储蓄雨水的蓄洪池,还将蓄洪池的雨水用作喷洒路面、灌溉绿地等城市杂用水。这些设施大多建在地下,而建在地上的也尽可能满足多种用途。近年来,各种雨水入渗设施在日本也得到迅速发展,包括渗井、渗沟、渗池等,这些设施占地面积小,可因地制宜地修建在楼前屋后。日本于1992年颁布了“第二代城市下水总体规划”正式将雨水渗沟、渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分,要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨水就地下渗设施。

2.2.3 其他国家的雨水利用

美国强制“就地滞洪蓄水”;伦敦世纪圆顶用雨水冲厕所;丹麦居民用水22%靠天降;澳大利亚人行道铺的都是透水砖;以色列几乎每一滴雨水都被用各种各样的集雨器具积存起来;法国、比利时等欧洲国家都把雨水当作不花钱的矿泉水每天饮用等。

综上所述,国外发达国家城市雨水利用的主要经验是:制定了一系列有关雨水利用的法律法规;建立了完善的屋顶蓄水系统和由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统;收集的雨水主要用于冲厕所、洗车、浇庭院、洗衣服和回灌地下水。

3 城市雨水利用技术研究

3.1 雨水收集

雨水收集的方式有许多种型式,例如屋顶集水、地面径流集水、截水网等。其收集效率会随着收集面材质、气象条件(日照、温湿度等)以及降雨时间的长短等因素而有所差异。

建筑工程中的雨水收集有三种方式:如果建筑物屋顶硬化,雨水应该集中引入绿地、透水路面,或引入储水设施蓄存;如果是地面硬化的庭院、广场、停车场、公园、步行街、人行道和单位的硬化地面等,应该选用透水材料铺装改建或新建成透气、透水、长草的生态地面,既可以吸收雨水,增加地下水的补给,又可以增加地面的吸光、降温能力,从而改善生态环境;如果地面是城市主干道等基础设施,应该结合沿线绿化灌溉建设雨水利用设施。此外,居民小区也将安装简单的雨水收集和利用设施,雨水通过这些设施收集到一起,经过简单的过滤处理,就可以用来建设观赏水景、浇灌小区内绿地、冲刷路面,或供小区居民洗车和冲洗马桶,这样不但节约了大量自来水,还可以为居民节省大量水费。

3.2 雨水处理

雨水收集后的处理过程,与一般的水处理过程相似,唯一不同的是雨水的水质明显的比一般回收水的水质好,研究显示,雨水除了pH值较低(平均约在5.6左右)以外,初期降雨所带入的收集面污染物或泥砂,是最大的问题所在。而一般的污染物(如树叶等)可经由筛网筛除,泥砂则可经由沉淀及过滤的处理过程加以去除。这些设备的组合与处理容量需在经济与集水区条件考量下来调整其大小。处理方法与装置则主要取决于集水方式;雨水取用目的与处理水质的目标;收集面积与雨水流量;建设计划与相关的条件;经济能力与管理维护条件。

屋顶集水一般用以下程序来处理所收集的雨水:集水、筛选、沉淀、砂滤、停留槽、消毒、处理水槽。

雨水的处理设备包括有筛网槽以及两个沉淀槽。沉淀槽下方则设有清洗排泥管,用来方便槽底淤泥的清洗排除,维持沉淀槽的循环使用。

3.3 雨水供应

雨水的使用,在未经过妥善处理前(如消毒等),一般建议用于替代不与人体接触的用水(如卫生用水、浇灌花木等)为主。也可将所收集下来的雨水,经处理与储存的过程后,用水泵将雨水提升至顶楼的水塔,供厕所的冲洗使用。另外,如与人接触的用水,仍以自来水供应。

雨水除了可以作为街厕沖洗用水外,也可作为其它用水如空调冷却水、消防用水、洗车用水、花草浇灌、景观用水、道路清洗等均可使用,此外,也可以经处理消毒后供居民饮用。

通常利用雨水贮留渗透的场所一般为公园、绿地、庭院、停车场、建筑物、运动场和道路等。雨水回收利用的主要措施是结合降水特点及地形、地质条件,采用雨水渗透利用方案,设计出一种从“高花坛”、“低绿地”到“浅沟渗渠渗透”逐级下渗雨水的利用模式。采用的渗透设施有渗透池、渗透管、渗透井、透水性铺盖、浸透侧沟、调节池和绿地等。还可直接在城市一些的建筑物上设计收集雨水的设施,将收集到的雨水用于消防、植树、洗车、冲洗厕所和冷却水补给等,经处理后的水质较好也可以供居民饮用。

4 城市雨水利用战略研究

4.1 强化管理尽快制定雨水利用的法律法规

城市雨水利用属于水资源的开发与管理范畴,涉及到气象、地质、水利、城市建设等问题,具体实施时需与城市建设、市政管理、建筑设计、环境等许多部门进行合作。制订雨水利用工程建设和运行的相应政策和规范,并负责工程的具体实施和监督。借鉴发达国家的经验,为了留住天上水,涵养地表水,回补地下水,最大限度地利用雨水和改善生态环境,应尽早制定有关雨水利用的法律法规,规定和规范新建城区、居民小区和工商业区均要设计雨水利用以及纳雨滞洪设施等内容。

4.2 加强雨水利用的科学研究与技术推广

尽管我国部分城市的雨水利用历史悠久,但雨水利用的科学研究还很滞后,不能满足雨水利用的客观需求,今后应予以加强。

4.3 将雨水收集系统与处理和回用系统一体化

只有雨水收集系统而没有雨水处理和回用系统是无法实现雨水资源的合理利用的。应逐步形成雨水利用产业的一体化。

4.4 设立专项基金,扶持雨水利用产业的发展

雨水利用作为环保产业,政府应给予各种环保优惠政策,通过各种优惠政策和利益机制调动开发商和企事业单位的积极性。政府应加大扶持力度,将效果明显的雨水利用技术尽快推广应用。

4.5 把雨水利用纳入城市整体规划

城市雨水利用是一项造福子孙后代的系统工程,应纳入城市整体规划。因此应加强宣传,提高认识,转变观念,把城市雨水利用与城市建设、水资源优化配置、生态建设统一考虑,把集水、蓄水、处理、回用、入渗地下、排水等纳入城市建设规划之中。

4.6 制定城市雨水利用技术规范与标准

我国城市雨水利用技术比较落后,缺乏技术规范与标准,有关部门应尽快组织制定。它涉及到城市雨水资源的科学管理、雨水径流的污染控制、雨水作中水等杂用水源的直接收集利用、用各种渗透设施将雨水回灌地下的间接利用、城市生活小区水系统的合理设计及其生态环境建设等方面,是一项涉及面很广的系统工程。

5 雨水利用的发展前景

雨水利用在我国有远久的历史,近年来也做了不少工作。自80年代末,甘肃省实施的“121雨水集流工程”、内蒙古实施的“集雨节水灌溉工程”、宁夏实施的“小水窖集雨工程”、陕西实施的“甘露工程”等促进了缺水地区农村的雨水集蓄利用措施的研究和应用,产生了明显的经济效益、社会效益和生态效益,显示出强大的生命力,推动了我国雨水利用的发展。

城市雨水利用不仅具有巨大的生态效益和社会效益,而且还有可观的经济效益:一是节省巨额市政投资。小区雨水利用工程可以降低城市洪水压力和节省封闭路面下的排水管网负荷,减少市政收集污水管线和扩建排洪设施的资金。二是节省市政和居民用水开支。雨水利用运行费用低廉,经济效益突出。假如使用1m3的自来水费用(含污水处理费)为3.00元,而从运行管理和小区用水费用支出分析,投入收集1m3雨水的年运行费用不足0.10元,这样可以大大减少居民用水开支。三是有良好的产业前景。未来若干年内,雨水与中水利用设备产业可以吸引大量的民间资本进入,形成一个吸引民间资本的新产业。这项产业在减少政府财政支出、促进经济增长、吸纳就业、促进小城镇建设等方面都会发挥出积极作用。

总之,城市雨水利用是解决我国城市水资源短缺、减少城市雨洪灾害和改善城市环境的有效途径。应大力实施城市雨水综合利用工程,对雨水资源进行合理的配置和科学管理,增加水资源的有效供给,维系良好的水生态环境。造就一个公平稳定、经济繁荣、有利于城市可持续发展和人与自然和谐相处的文明城市。

摘要：通过对我国城市水资源现状和国内外城市雨水利用现状的分析,研究了城市雨水的收集、处理和供应等方面的利用技术,提出了我国城市雨水利用的基本战略,瞻望了雨水利用的发展前景。指出了城市雨水利用是解决我国城市水资源短缺、减少城市雨洪灾害和改善城市环境的有效途径。应大力实施城市雨水综合利用工程,对雨水资源进行合理的配置和科学管理,增加水资源的有效供给,维系良好的水生态环境。造就一个公平稳定、经济繁荣、有利于城市可持续发展和人与自然和谐相处的文明城市。

城市雨水利用设计探讨 篇4

关键词：城市水资源,雨水利用,渗透,雨水利用

20世纪80年代以来, 由于人口增加和乡村人口向城市转移、水资源污染、地下水位持续下降、取水成本增加甚至于缺水等对水资源的压力越来越大, 人们对资源、环境、生态问题也越来越关注, 观念也发生了重大转变, 重视人与自然的和谐, 提倡循环经济和可持续发展, 城市雨水利用由此引起人们的兴趣和重视。包括德国、日本在内的许多国家开展了相关的研究并建立大量不同类型和规模的工程。

我国城市雨水利用虽具有悠久的历史, 但真正意义上的城市雨水利用的研究与应用却从20世纪80年代开始, 并于90年代发展起来。但总的说来技术还较落后, 缺乏系统性, 更缺少法律、法规保障系统。20世纪90年代以后, 我国特大城市的一些建筑物已建有雨水收集系统, 但没有处理和利用系统。比较典型的有山东的长岛县、大连的獐子岛和浙江省舟山市葫芦岛等雨水集流利用工程。

1 城市于水利用的必要性

水资源问题早已成为世界各国所关注的一个重要问题。1977年联合国水事会议就已提出警告:“石油危机以后的下一个危机就是水的危机。”1987年联合国发表了《世界水资源综合评估报告》, 向全世界发出了淡水资源短缺的警报, 指出“缺水问题将严重制约下个世界的经济和社会发展, 并导致国家间的冲突, 甚至爆发战争。”这些警告或警报今天看来决不是危言耸听, 已经向人们一步步逼近。

我国水资源紧缺, 大多以城市为中心的地区成为矛盾的焦点。全国700多个地级市以上的城市中, 有近400座城市缺水或严重缺水, 大部分分布在我国北方及西北半干旱、干旱地区。其中华北地区水资源紧缺已是制约国民经济发展的重要障碍, 对我国的可持续发展构成了直接的威胁。目前, 全国每年超采地下水和跨流域、跨地区引水造成的直接经济损失达数千亿元。

2 城市雨水利用的可行性

近年来大部分城市工业、农业、生活节水已取得很大成效, 水资源保护和污水处理改善水环境的各项措施正逐步实施, 唯有用水源头问题因涉及问题较多, 原因复杂, 至今尚在研究并进行可行性论证。从外流域调水虽然可行, 但由于耗资巨大, 且涉及社会经济、生态环境、地区间协调等众多因素, 在本市污水资源化等内部挖源未达一定水平前, 大多恐难实施。根据各缺水城市自然特点, 千方百计提高有限水资源的利用程度, 采取措施拦蓄雨水加以利用, 减少暴雨径流, 就地开源是一项近期缓解水资源紧缺状况的重要措施, 也为远景调水奠定高效用水的基础。利用汛雨回补地下水, 实现地面水和地下水的联合调节运用, 以丰补歉, 把补源和防洪相结合, 寓资源利用于灾害防范之中, 是雨水利用的思路和根据。借鉴国外城市雨水资源化及其科学利用可在如下几个方面进行实用型技术的开发研究。

3 结合城市规划

城市雨水利用是一个系统工程, 必须全盘考虑, 合理规划。需要掌握当地水资源状况、可利用的雨水资源及季节分配;城市规划和给排水基础设施, 如不透水面积、城区发展、排水体制、污水处理厂、目前节水技术设施等;地下水位和地质条件;雨水水质及处理要求;水利设施及旱涝情况;雨水利用与现有水资源的合理调配等。这些必要的基础研究和资料是合理开发利用雨水的前提及技术保障。

4 建造雨水蓄水和适当处理设施

利用城市建筑屋顶、庭院等不透水面收集雨水, 修建雨水蓄水设施, 汇集贮存城市雨水作为城市非饮用水的直接水源, 可用于冲厕、洗车、消防、浇洒绿地、洗衣服, 必要时可以用作工业用水, 这在一定程度上可以缓解城市供水压力, 减轻水体污染和城市洪涝压力。

屋面雨水的汇集、贮存装置系统是在雨水落水立管上装设不锈钢筛网过滤器, 当水流断面面积与落水管断面面积之比达到一定数值时, 下落的雨水只沿管壁流动, 流过滤网, 注入贮水池, 截留的杂质从过滤器下部排除。

5 利用雨水涵养地下水, 实现雨水渗透

采用绿色植被与土壤之间增设贮水层、透水层等办法减缓雨水地表径流的速度, 增加雨水渗透, 补充、涵养地下水源, 缓解地面沉降, 防止沿海城市的海水入浸。这对于我国许多以地下水为主要水源的缺水城市及广州、青岛等沿海城市均有特殊的重要意义。

根据方式不同, 雨水渗透可分为分散式和集中式两大类。可以是自然渗透, 也可以是人工渗透。

6 在建筑物层顶上设雨水收集和储蓄设施

在建筑物顶上设计雨水收集和储蓄设施, 将收集到的雨水直接用于消防、小区浇洒路面、植树用水、洗车、冲厕所等, 是实现城市雨水资源化的重要组成部分.我国西部许多缺水地区已成功实现了“收集屋面雨水, 解决人畜饮用”工程, 据有关专家估计, 按多年平均降雨量计算, 一间4 0m2的屋面, 每年可收集40m3以上的雨水, 可满足4~5口之家枯水季节的用水需要。在日本已利用雨水设施的建筑物有100多座, 屋顶集水面积达20多万m2。在我国, 随着城市化进程的加快, 城市大型建筑越来越多, 建筑物顶部面积越来越大, 建筑雨水收集大有作为。因此, 在我国要实现雨水资源化, 在建筑物上设计雨水收集和贮存设施, 达到直接将雨水用做“中水”的措施势在必行。

7 城市雨水利用前景

雨水是自然界水循环系统中的重要环节, 对调节、补充地区水资源和生态环境起着极为关键的作用。我国许多缺水城市, 一方面面临着水资源的短缺;另一方面, 城区不断扩大和完善, 不透水面积逐年增加 (径流系数增大) , 雨水的汇集、排出时间缩短, 高峰流量增大, 致使洪水风险增加, 雨水大量流失, 雨水的地下渗透量及地下水位下降, 地面井泉枯竭, 湖河常水量减少, 水分蒸发量下降, 空气干燥, 旱情加剧。因此, 雨水的利用是一个大有可为的领域

我国许多城市水资源缺乏, 已成为制约我国经济社会发展的重要因素。但同时, 城市雨水作为一种长期被忽视的经济而宝贵的水资源, 一直未得到很好的利用。以青岛市为例, 青岛作为一个严重的缺水型沿海城市, 由于水资源的紧张, 开源节流势在必行。受温带季风气候和海洋性气候的影响, 青岛雨量充沛, 市区面积102km2, 年平均降水量为775.6mm, 年平均总降雨量为8.55亿m3, 主要集中在7、8月份, 也正是用水高峰时期。如果年降雨量的20%产生径流, 则年平均径流量为1.71亿m3, 日均46.8万m3, 这部分径流雨水被收集利用将有效缓解水资源的短缺。

目前, 我国城市雨水资源化的系统研究及应用尚属于起步阶段, 但雨水资源开发利用的潜力极大, 前景极为广阔。

参考文献

[1]车武.我国缺水城市雨水利用技术的探讨[J].中国给水排水, 1999 (3) .

[2]王金亭.雨水开发利用潜力大[N].中国水利报, 2002 (8) .

[3]王琳.城市水资源短缺与雨水收集利用[J].给水排水, 2001, 27 (2) .

城市雨水利用模式探讨 篇5

1 国外雨水利用研究现状

国外城市雨水利用较早, 且已形成规模。雨水利用已成为国际上普遍重视的课题, 国际研究的共识是:雨水利用将成为解决21世纪水资源短缺的重要途径。国外雨水利用发展比较好的有日本、德国、美国、英国、澳大利亚和瑞典等国家。

20世纪60年代, 日本开始收集利用路面雨水, 70年代修筑集流面收集雨水, 80年代开展了对城市雨水利用与管理的研究, 提出“雨水抑制型下水道”并纳入国家下水道推进计划, 制定相应的政策, 已有大量的工程实施。如日本福冈体育场和国技馆, 建筑面积6 9 1 3 0 m2, 屋顶面积5 0 0 0 0 m 2, 而雨水收集面积为25900m2, 设计雨水蓄水池总容积2900m3, 福冈体育场通过雨水利用每年可节约12万美元的费用。以色列由于干旱, 雨水资源的利用率竟高达98%。索马里采用塑料薄膜、金属板等作为集水面集水效果也很好。世界上比较有名的雨水利用工程还有德国的汉诺威世博会和英国的世纪穹顶等。

2 国内雨水利用情况及存在的问题

2.1 雨水利用情况

我国对雨水资源的利用自古即有, 但大多应用于农业方面, 主要集中于干旱半干旱地区的人畜饮水和集雨水灌溉问题上, 如1995年甘肃省东部干旱地区实施了“121雨水集流工程”, 内蒙古则实行了“112集雨节水灌溉工程”。我国对城市雨水资源化及其应用方面的研究尚处于起步阶段, 1995年6月北京举办了第七届国际雨水集流系统大会。2001年水利部颁布了《雨水集蓄利用工程技术规范》, 标志这项技术的初步成熟。中德合作研究项目“北京市水资源可持续利用——城区雨洪控制及利用”已开始实施, 并在北京水利水电学校、双紫小区、丰台体育场等地建立了雨水利用的示范基地。

我国甘肃省西海固地区、山东省长岛、西沙南沙群岛等地的雨水收集利用工程都获得良好的综合效益。

2.2 雨水利用存在的问题

目前我国已对城市雨水生态利用展开研究, 但是还存在着一系列的问题:

(1) 雨水利用研究与规划滞后。近年来, 虽然国内一些学者和专家也开始重视对城镇雨水利用和雨水径流污染的研究, 但总体看, 在这两个领域的研究还显得薄弱, 滞后于城镇建设与发展。城镇雨水利用和雨水径流污染控制很大程度上要从基础设施上, 确切地说, 要从排水设施 (污染源头控制、收集、利用和输送等) 建设着手, 即在城镇规划建设与发展的同时, 加以妥善解决。

(2) 缺乏配套技术与管理。由于认识与研究上的不足, 我国目前在城镇雨水的利用及雨水径流污染控制领域还没有形成实用的技术体系及相应的设计规范, 也缺乏配套的法规、政策和管理体系。

3 雨水利用方式

3.1 雨水的收集

目前城市雨水利用成熟的技术主要有三种:屋顶雨水收集;城市路面雨水利用;城市绿地、花坛和园林雨水集蓄利用。

3.1.1 城市道路路面雨水利用工程模式

城市道路路面、广场和停车场等都是良好的雨水收集面。雨后自然产生径流, 只要修建一些简单的雨水收集和蓄存工程, 就可将雨水资源化, 用于城市清洁、绿地灌溉、维持城市水景等。城市道路的雨水收集可以采取分路段于绿地下修建蓄水池的工程模式, 见图1。

由于人行便道面积小, 分散性强, 可以采用在人行便道上铺设可渗透路面砖的工程模式, 雨水直接渗入地下, 回补地下水。可渗透路面砖的强度应大于30MPa, 渗水能力保证在1mm/s的降雨情况下随降随渗。典型地面铺设见图2。

可渗透路面砖是由特殊级配的骨料、胶凝材料、水及增强剂拌制成混合料, 经特定工艺制成的混凝土制品, 其中含有很大比例的连通孔隙;滤层原料为粗沙, 用来过滤下渗的雨水, 主要是为了满足城区雨洪控制和利用;碎石层可起到短时贮存雨水的作用, 主要为防止由于雨水在土壤中下渗不及而产生积水的现象。

3.1.2 屋顶雨水收集利用工程模式

将屋顶雨水收集并储存于地下或地面的蓄水池, 经简单处理后直接用于浇花、冲洗厕所或者洗衣等。该设备安装和使用都很方便, 在德国等国家得到了广泛的应用, 屋顶雨水的收集利用要比城市道路雨水收集利用复杂得多, 主要包括雨水收集系统、过滤系统、贮存系统、回用系统等。图3为典型的屋顶雨水利用工程模式。

雨水经屋顶汇集, 通过落水管流入沙砾石层, 过滤后沿输水管道进入蓄水池, 因此蓄水池可分为两层, 上部蓄水池直接接纳输水管道的雨水, 再由分隔层——大孔隙混凝土层再次过滤后流入下部蓄水池。当然, 对该类设施雨水的处理也比较严格, 通常的方法包括湿地生态处理、膜处理、砂滤、紫外线消毒等, 以确保雨水使用的安全性。

3.1.3 城市绿地、花坛和园林雨水集蓄

为了在绿地、花坛等地收集雨水, 专家建议采用下凹式绿地, 即在建造绿地时, 应调查好绿地周边高程、绿地高程和集蓄水池高程的关系, 使周边高程高于绿地高程, 雨水口设在绿地上, 集蓄水池高程略高于绿地高程而低于周边高程。这样降雨后雨水径流进入绿地, 经绿地蓄渗、补充消耗的土壤水分后, 多余的雨水流入集蓄水池。集蓄水池集蓄的雨水既可用来灌溉绿地, 也可作为城市清洁用水。

3.2 雨水的处理工艺

由于城市雨水在降落过程中, 携带了一定浓度的溶解性气体、悬浮物及溶解性固体等, 并且在形成径流过程中受到屋面材料、道路路面等因素的影响, 致使水质变差。如果雨水利用作为生活杂用水, 则在用前必须进行处理。处理工艺的选择应该以简单、实用为原则, 优先考虑混凝、沉淀、过滤等物化处理方案。

(1) 屋面、道路雨水采用投加混凝剂后直接过滤、消毒, 工艺流程见图4。

通过对某住区屋面的雨水径流的自然沉淀和混凝沉淀实验表明, 当沉淀时间超过90分钟时, 自然沉淀的COD去除率达到30%以上, 混凝沉淀的COD去除率超过40%, 处理后均能达到生活杂用水的指标要求。

(2) 绿地对径流雨水有滞蓄入渗作用, 绿地的雨水可利用绿地直接渗透, 以补充地下水。工艺流程见图5。

(3) 在屋面、道路雨水和绿地雨水处理工艺的基础上, 将两者结合, 设计出综合利用流程。综合工艺流程见图6。

3.3 水质保护措施

雨水初期径流水质较差, 含有一定量的悬浮颗粒和杂质, 因此在雨水进入渗透装置之前应先进行初期雨水的弃流和必要的截污、过滤等预处理。对蓄水池更要进行定期的维护和更换, 对蓄水池的维护措施主要有:

(1) 水池必须加盖, 以避免阳光进入导致藻类生长。使用钢丝网或尼龙网盖住所有的入口以防止小动物进入。

(2) 定期检查和清洗集雨系统的各个部位, 以确保蓄水池无渗漏、无污染。

(3) 不得将其他来源的水与蓄水池中存水混合。

4 结语

雨水利用在我国起步较晚, 但雨水利用作为节水措施之一, 已逐渐受到重视。雨水资源就地吸纳利用, 可减轻城市排水管网负荷, 减少大型污水处理厂、收集污水管线和扩建排洪设施的政府资金投入。虽然雨水利用的社会效益显著, 但由于目前我国的水价偏低, 单从经济效益来看往往不可行, 故必须尽快出台我国城市雨水利用的相关政策、法规。与发达国家相比, 我国城市雨水利用最大的难题之一是雨水水质较差, 所以必须寻求并实施减少城市雨水径流污染要求的最佳管理模式和技术措施, 制订符合我国国情与当地条件及城镇生态建设要求的远、近期规划, 使雨水利用能被广泛推广, 以节约我国的水资源。通过这些措施, 并以发达国家的经验与教训为鉴, 缩短在这个领域与发达国家的差距, 尽快建设更多优美的生态城镇。■

参考文献

[1]刘树坤.21世纪的中国水问题[A].全国城市水利学术讨论论文集, 1998

[2]马乃喜, 尹怀庭, 马俊杰, 等.西安生态环境建设研究[M].西安:西安地图出版社, 1998:172-174

[3]刘小勇, 昊普特.雨水资源蓄集利用研究综述[J].自然资源学报, 2000, 15 (2) :189-193

[4]李俊奇, 车武.德国城市雨水利用技术考察分析[J].城市环境与城市生态, 2002, 15 (1)

[5]王琳, 王宝贞.分散式污水处理与回用[M].北京:化学工业出版社, 2003

[6]车武, 欧岚, 刘红, 等.屋面雨水土壤层渗透净化研究[J].给水排水, 2001, 27 (9) :38-41

[7]李俊奇, 车武, 施曼.城市雨水利用与节约用水[J].城镇供水, 2001 (2) :40-41

雨水收集利用的意义 篇6

水, 是生命之源, 地球上最初的生命就是来自海洋。动植物的生长、生存都离不开水, 我们的生存与发展同样离不开水, 水是不可或缺的重要自然资源。地球表面覆盖有大量的水, 海洋面积约占地球总面积的71%, 陆地面积占地球总面积的21%。地球上水的总储量约为1.386X109km3, 其中海洋水约占96.5%, 陆地水约占3.49%, 生物水占0.0001%, 大气水占0.001%。海洋水是不能被直接利用的, 可供利用的水是淡水, 而淡水主要是陆地水, 陆地水又分为河水、湖水、沼泽水、冰雪水、土壤水和地下水, 其中冰雪水约占陆地水总量的68.7%, 地下水约占陆地水总量的30.1%。而且可供直接利用的淡水资源只占其中一小部分。由此可见, 能直接被我们利用的水资源其实只是地球总储水量中很小的一部分。

随着人口的急剧增长和经济高速发展, 水资源短缺已经成为全世界面临的问题。我国也是缺水大国, 有专家指出:2010年后, 我国将进入严重缺水时期;2030年, 我国将缺水400亿立方米至500亿立方米, 缺水高峰将会出现。因此把雨水作为重要水资源加以收集利用, 已经成为了解决水资源不足的重要途径。

雨水收集利用的作用

1、雨水收集利用的发展背景

我国西北黄土高原丘陵沟壑区、华北干旱缺水山丘区、西南旱山区, 主要涉及13个省 (市、自治区) , 742个县 (市) , 面积约200万km2, 人口2.6亿。水资源贫乏, 区域性、季节性干旱缺水问题严重又不具备修建骨干水利工程的条件, 是这些地区的共同特征。

北方黄土高原丘陵沟壑区与干旱缺水山区多年平均降雨量仅为250~600mm, 且60%以上集中在7~9月份, 与作物需水期严重错位。根据试验资料, 该地区的主要作物在4~6月份的需水量占全年需水量的40%~60%, 而同期降雨量却只有全年降雨量的25%~30%。由于特殊的气候、地质和土壤条件, 区域内地表和地下水资源都十分缺乏, 人均水资源量只有200—500m3, 是全国人均水资源量最低的地区。

西南干旱山区尽管年降雨达800~1200mm, 但85%的降雨集中在夏、秋两季, 季节性的干旱缺水问题也十分突出。这些地区大部分属喀斯特地貌, 土层薄瘠, 保水性能极差, 雨季降雨大多白白流走;许多地方河谷深切、地下水埋藏深, 水资源开发难度大;加之耕地和农民居住分散, 不具备修建骨干水利工程的条件, 干旱缺水是当地农业和区域经济发展的主要制约因素。由于缺水, 上述地区3.9亿亩耕地中, 70%是“望天田”, 粮食平均亩产小麦只有100kg左右, 玉米只有150kg左右, 遇到大早年份, 农作物还要大幅度减产甚至绝收, 农业生产水平低下, 种植结构与产业结构单一, 农村经济发展十分落后。区域内有国家级贫困县353个, 约占县 (市) 总数的一半, 贫困人口2350万, 有3420万人饮水困难, 是全国有名的“老、少、边、穷”地区和扶贫攻坚的重点地区。为了生存, 当地群众普遍沿用广种薄收的传统耕作方式, 陡坡开荒, 盲目扩大种植面积, 陷入“越穷越垦, 越垦越穷”的恶性循环, 区域内25度以上的坡耕地面积有4650多万亩, 有50%以上的面积属水土流失面积, 生态环境恶劣。

改变这些地区的贫困落后面貌, 关键是要解决好水的问题。实践证明, 大力发展小、微型雨水集蓄工程, 集蓄天然雨水, 发展节水灌溉是这些地区农业和区域经济发展的唯一出路, 而且这项措施投资少, 见效快, 便于管理, 适合当前上述区域农村经济的发展水平, 应该大力推广, 全面普及。

2、雨水收集利用在农业发展方面的意义

我国降水分布呈现出时间和空间的不均匀性, 季节性的干旱缺水问题十分突出, 这种降水的不均匀性在很大程度上影响了农业生产和城市用水。

据不完全统计, 到1999年底, 西北、西南、华北13个省 (区) 共修建各类水窖、水池等小、微型蓄水工程464万个, 总蓄水容量13.5亿m3;发展灌溉面积2260多万亩, 其中节水灌溉工程面积645万亩;解决了约2380多万人、1730多万头牲畜的饮水困难和近1740万人的温饱问题。

雨水集蓄利用的工程模式与技术方法也呈现灵活多样的特点。集流面形式有自然坡面、路面、人工集雨场 (碾压场、薄膜、混凝土等) , 其中西南地区主要依靠天然集流, 北方地区采用人工集流场或天然集流场与人工拦截措施相结合;蓄水工程形式北方地区以窑、窖、旱井为主, 南方地区以水池、水窖、塘坝为主;节水灌溉的方法有座水种、点浇、管道输水灌溉、滴灌、渗灌、喷灌及精细地面灌等。普遍采用了地膜覆盖及其他综合农业技术措施, 有些地区还开始发展设施种植、养殖业。

由此可见, 雨水收集利用解决了干旱缺水山区的基本生存问题。集雨工程的建设有效地解决了缺水地区分散农户的人畜饮水问题和贫困农户的温饱问题。雨水收集利用为农村产业结构调整、农民增收和山区经济发展创造了有利条件。雨水集蓄利用工程的实施, 使当地农业种植结构从传统、单一的粮食种植向粮、果、菜、花等综合发展;农村产业结构从单一的种植业, 向农、林、牧、副、渔业全面发展。

雨水集蓄利用使农作物单产有了较大提高, 传统的广种薄收开始让位于精耕细作, 部分地区出现了退耕还林、还草的现象。

3、雨水收集利用在城市建设方面的意义

(1) 城市雨水问题

城市雨水的收集利用在国外的发达城市已有几十年的历史。其经验和方法, 对我国城市特别是对一些严重缺水的城市很有借鉴意义。城市中大面积的硬质不透水表面导致了城市雨水大量排放、地下水位降低等一系列问题, 而城市中屋面的面积占去了整个城市硬质表面的30%左右, 采用种植屋面可以吸收汇集部分雨水, 增加城市雨水的回收利用, 减缓雨水排放, 改善城市水环境。

城市建设导致自然植被和土壤等覆盖的自然地表不断遭到破坏, 自然地表被建筑、道路、停车场等人工构筑物所替代。长期以来, 在这些人工构筑物的建设中一直采用不透水面层的处理, 使得降落在其表面的雨水通过排水装置迅速排入城市雨水管网。

(2) 城市雨水收集利用的途径

城市雨水收集利用方式主要包括屋面雨水利用、屋顶绿化雨水利用、园区雨水利用和回灌地下水雨水利用四种。由于天然雨水具有硬度低, 污染物少等优点, 因此它在减少城市雨洪危害, 开拓水源方面正日益成为重要主题。对于大型公用建筑、居住区、建筑群体等屋面及地面雨水, 经收集和一定处理后, 除用于浇灌农作物、补充地下水, 还可用于景观环境、绿化、洗车场用水、道路冲洗、冷却水补充、冲厕及一些其它非生活用水用途。

4、雨水收集利用对于环境的意义

雨水收集利用对保持水土和改善生态环境发挥了重要的作用。不但减少了地下水开采, 而且还可以补充部分地下水, 减轻整个自然界水循环系统的压力。减少水土流失, 对建设生态农业、生态城市, 保护环境都具有十分重大的意义。

结束语

水资源的缺乏已成为世界性的问题。在传统的水资源开发方式已无法再增加水源时, 回收利用雨水成为一种既经济又实用的水资源开发方式。雨水作为非传统资源的利用具有多重功能:节约用水, 缓解水资源危机。雨水收集利用技术与住宅建设的结合将在很大程度上改变我们由于水资源日益枯竭而望天兴叹的生活。

参考文献

[1]汪慧贞、车武、胡家骏:《浅议城市雨水渗透》, 给水排水, 2001.2。

[2]那燕:《城市雨水资源利用途经的探讨》, 辽宁师专学报 (自然科学版) , 2001年02期。

[3]陈卫、孙全文、孙慧:《城市雨水资源利用途径及其生态保护》, 中国给水排水, 2000年第6期26-27页。

[4]杨建锋:《城市化和雨水利用》, 北京水利, 2001.1。

城市雨水利用浅探 篇7

我国是一个水资源短缺的国家, 全国600多座城市中, 目前有400多个城市供水不足, 其中严重缺水的城市有110个, 城市年缺水总量达60亿m3。同时, 我国水资源污染日益恶化, 目前, 全国城市水源只有30%符合卫生标准, 全国七大水系有一半以上被污染, 流经42个大中城市的44条河流中大约有93%被污染。为了缓解水资源危机, 除对水资源进行合理开发、高效利用、有效保护、综合治理外, 开发利用雨水是一个方兴未艾的广阔领域, 已受到普遍关注, 成为许多国家和地区解决水资源危机的新途径, 具有良好的发展前景。

1 城市雨水利用的定义及其意义

城市雨水利用是指在城市范围内, 有目的地采用各种措施对雨水资源进行保护和利用, 主要包括收集、储存和净化后的直接利用;运用各种人工或自然水体、池塘、湿地或低洼地对雨水径流实施调蓄、净化和利用, 改善城市水环境和生态环境;通过各种人工或自然渗透设施使雨水渗入地下, 补充地下水资源。城市雨水利用是一种新型的多目标综合性技术, 它不仅是解决城市水资源短缺、减少水污染、控制城市水土流失和水涝、实现水资源涵养与保护的良策, 也是改善城市生态环境、形成区域健康循环的有效措施, 对于水资源的优化配置、促进社会经济的可持续发展具有十分积极的意义。

2 城市雨水利用技术分析

成熟的雨水利用技术从雨水的收集、截污、储存、过滤、渗透、提升、回用到控制都有一系列的定型产品和组装式成套设备。对于雨水的利用工程可分为三个部分:雨水的收集、雨水的处理和雨水的供应。

2.1 雨水的收集

雨水收集的方式有许多种形式, 例如屋顶集水、地面径流集水、截水网等。其收集效率会随着收集面材质、气象条件 (日照、温湿度等) 以及降雨时间的长短等因素而有所差异。建筑工程中的雨水收集有三种方式:如果建筑物屋顶硬化, 雨水应该集中引入绿地、透水路面, 或引入储水设施蓄存;如果是地面硬化的庭院、广场、人行道等, 应该首先选用透水材料铺装或建设汇流设施, 将雨水引入透水区域或储水设施中;如果地面是城市主干道等基础设施, 应该结合沿线绿化灌溉建设雨水利用设施。此外, 居民小区也将安装简单的雨水收集和利用设施, 雨水通过这些设施收集到一起。

2.2 雨水的处理

雨水收集后的处理过程, 与一般的水处理过程相似, 唯一不同的是雨水的水质明显的比一般回收水的水质好, 依据试验研究显示, 雨水除了pH值较低 (平均在5.6左右) 以外, 初期降雨所带入的收集面污染物或泥砂, 是最大的问题所在。而一般的污染物 (如树叶等) 可经由筛网筛除, 泥砂则可经由沉淀及过滤处理过程加以去除。这些设备的组合与处理容量需在经济与集水区条件考量下来调整其大小。处理方法与装置则主要取决于:①集水方式;②雨水取用目的与处理水质的目标;③收集面积与雨水流量;④建设计划与相关的条件;⑤经济能力与管理维护条件。

雨水一般有三种处理工艺流程:①雨水→筛选→初期径流弃流→景观水体;②雨水→筛选→初期径流弃流→雨水蓄水池沉淀→消毒→雨水清水池;③雨水→筛选→初期径流弃流→雨水蓄水池沉淀→过滤→消毒→雨水清水池。

雨水的处理设备包括有筛网槽以及两个沉淀槽。沉淀槽下方则设有清洗排泥管, 用来方便槽底淤泥的清洗排除, 维持沉淀槽的循环使用。

2.3 雨水的供应

雨水的使用, 在未经过妥善处理前 (如消毒等) , 一般建议用于替代不与人体接触的用水 (如卫生用水、浇灌花木等) 为主。也可将所收集下来的雨水, 经处理与储存的过程后, 用水泵将雨水提升至顶楼的水塔, 供厕所冲洗使用。

雨水除了可以作为公寓、街厕沖洗用水外, 也可作为其它用水如空调冷却水、消防用水、洗车用水、花草浇灌、景观用水、道路清洗等均可使用, 此外, 也可以经处理消毒后供居民饮用。

3 城市雨水利用的效益及发展前景

城市雨水利用作为公益事业, 不仅具有环境生态效益和社会效益, 还有潜在的直接或间接经济效益。雨水利用工程带来的经济效益主要体现在以下三个方面。

(1) 节省巨额市政投资。

小区雨水利用工程可以减少需由政府投入的用于大型污水处理厂、收集污水管线和扩建排洪设施的资金。将地面雨水就近收集并回灌地下, 不仅可以减少雨季溢流污水, 改善水体环境, 还可以减轻污水厂负荷, 提高城市污水厂的处理效果;雨水蓄水池和分散的渗渠系统可降低城市洪水压力和节省封闭路面下的排水管网负荷。小区雨水利用实施后, 可以节省市政收集污水管线和扩建排洪设施的部分资金。

(2) 节省市政和居民用水开支。

雨水利用运行费用低廉, 经济效益突出。假如使用1 m3的自来水费用 (含污水处理费) 为3.00元, 而从运行管理和小区用水费用支出分析, 投入收集1 m3雨水的年运行费用不足0.10元, 这样可以大大减少居民用水开支。

(3) 有良好的产业前景, 能形成新的经济增长点, 雨水利用市场前景巨大。

未来若干年内, 雨水与中水利用设备产业可以吸引大量的民间资本进入, 形成一个吸引民间资本的新产业。不仅在城区内可扶持发展, 在郊区小城镇也可以采用相同的方式形成新产业。它之所以可行, 在于它能减少政府财政支出、促进经济增长、吸纳就业, 对推进城市、小城镇建设等方面都有积极的重要作用。

4 国内外城市雨水利用现状

4.1 国外城市雨水利用情况

国外对城市雨水利用的实践及研究起步较早, 从20世纪80年代开始, 世界各国就开始探索城市雨水资源化, 全球至少有40个国家和地区开展了雨水管理与利用的研究和实践。美国、德国、日本、丹麦等国长期致力于雨水管理技术的研发, 已形成了相对成熟的雨水利用技术, 开发了多种水文模型, 并建成了较为完善的保障体系。

美国的雨水利用常以提高天然入渗能力为目的。美国不但重视工程措施, 而且还制定了相应的法律法规对雨水利用给予支持。如科罗拉多州、佛罗里达州和宾夕法尼亚州分别制定了《雨水利用条例》。这些条例规定新开发区的暴雨洪水洪峰流量不能超过开发前的水平。所有新开发区 (不包括独户住家) 必须实行强制的“就地滞洪蓄水”。其他国家如德国、日本、丹麦等国家的主要经验包括两个方面。一是制定一系列有关雨水利用的法律法规。如德国在新建小区之前, 无论是工业、商业还是居民小区, 均要设计雨水利用设施, 若无雨水利用措施, 政府将征收雨水排放设施费和雨水排放费。日本于1992年颁布了“第二代城市下水总体规划”, 正式将雨水渗沟、渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分, 要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨水就地下渗设施;二是建设完善的雨水收集、利用设施, 将收集到的雨水主要用于冲厕所、洗车、浇庭院及回灌地下水。目前, 德国的雨水利用技术已发展到第三代, 其特征是设备的集成化, 尤其对于屋面雨水的收集、截污、储存、过滤、渗透、回收和控制, 形成了系列化的定型产品和组装式的成套设备。丹麦城市地区收集的雨水经过滤后, 进入贮水池进行储存, 使用时利用泵经进水口的浮筒式过滤器过滤, 用于冲洗厕所和洗衣服。

4.2 我国城市雨水利用现状

城市雨水利用在我国刚刚起步, 只有个别城市进入工程实施和推广阶段, 主要是缺水地区的一些小型、局部的非标准性应用, 如甘肃的“121雨水集流工程”、内蒙古的“112集雨节水灌溉工程”、宁夏的“窖水蓄流节灌工程”等, 大中城市的雨水利用基本处于探索与研究阶段。由于缺水形势严峻, 北京市开展的步伐较快。北京市水利局和德国埃森大学的示范小区雨水利用合作项目于2000年开始启动;北京市规划委员会和北京市水利局于2003年共同制定并发布了《关于加强建设工地用地内雨水资源的暂行规定》, 其中规定今后在北京市新建、改建、扩建工程时要同时建设雨水利用工程, 建设中的工程也必须同时考虑建设雨水利用设施。2008年奥运场馆和奥林匹克公园建设中也都采取了雨水利用技术。目前, 上海、天津、深圳、大连、西安等许多城市也相继开展了雨水利用项目的研究或应用。但总的来说我国城市雨水利用技术还比较落后, 缺乏系统性, 实际工程应用不广泛, 缺少法律法规保障体系。

5 城市雨水利用的发展对策

城市雨水利用是一项系统工程, 涉及多部门、多学科如何科学、合理、有效地开发和利用城市雨水资源涉及许多相当复杂又必须处理好的技术、经济和政策问题。为了实现城市水资源的可持续利用, 使雨水利用资源化, 促进我国城市雨水利用的快速发展, 特提出如下措施。

5.1 把雨水利用纳入城市整体规划

城市雨水利用是一项造福子孙后代的系统工程, 应纳入城市整体规划。因此应重视把城市雨水利用与城市建设、水资源优化配置、生态建设进行统一安排, 将集水、蓄水、处理、回用、入渗地下、排水等纳入城市建设规划之中。

5.2 尽快制定雨水利用的法律法规

借鉴发达国家的经验, 为了合理、充分地利用雨水资源, 缓解城市供水压力, 保证城市防洪安全、回补地下水资源、改善生态环境, 应尽早制定有一系列有关雨水利用的法律法规和条例, 规定和规范新建城区、居民小区和工、商业区均要设计雨水利用设施等内容。

5.3 加强雨水利用的科学研究

我国目前各地的雨水利用还处于摸索阶段, 缺乏充分的科学分析和指导, 缺乏一些相应的标准和规范。根据不同地区的降雨特点、自然和社会环境的差异, 雨水利用系统的组成、集流面的面积、储水窖的防渗材料选用、水窖水质的净化等都有所差别, 雨水利用在全国尚未形成公认的标准和规范。政府科研部门应先行一步, 加大投入和科研力度, 切实推行雨水利用项目的实施和发展。

5.4 提高政策引导、资金扶持力度

城市雨水利用是环保产业, 政府应制定各种环保优惠政策和利益机制, 调动开发商和企事业单位的积极性。按标准建设雨水利用工程并保证正常运行的小区和单位, 因不增加排洪量, 应免收防洪费, 所免费用用于设备维护;建设雨水工程, 但未达到标准的单位, 可适当减收防洪费。同时, 政府要设专项资金, 扶植雨水利用产业的发展。应加大资助力度, 将效果明显的雨水利用技术尽快推广应用, 推动城市雨水利用的快速发展。

5.5 加强雨水利用的宣传教育与示范

加强宣传教育, 大力宣传雨水利用的意义, 普及民众雨水利用知识, 提高人们的思想认识, 转变用水观念, 使人们自觉地参加到雨水利用的活动中去。制定雨水利用区划与因地制宜的分区雨水利用模式, 有计划的推进雨水利用行动。建立雨水利用技术示范点, 通过雨水利用试点, 推动各地雨水利用的开展。

6 结 语

城市雨水利用系统建设在我国虽然还处在起步阶段, 但随着政府以及相关部门的各项政策、法规和规范的陆续颁布实施, 人们环保意识的增强, 必将迎来城市雨水利用的春天, 西方发达国家雨水利用的成功实例已证实了这一点。如果能在雨水收集利用、设备生产、设施建设、运行管理、中水利用等方面形成一个成熟的产业链, 必将在全国产业发展多头并进的情况下, 引出一个利润丰厚的朝阳产业。 [ID:7450]

摘要：城市雨水利用, 是解决水资源短缺的新途径, 也是实现水资源可持续利用的有益选择。本文分析了城市雨水利用的内涵、意义、技术及其发展前景, 并结合国外、国内城市雨水利用的现状, 提出了加快我国雨水利用发展的若干对策。

关键词：城市,雨水利用,发展前景,现状,对策

参考文献

[1]村濑诚 (日) , 刘延恺, 等.把雨水带回家——雨水收集利用技术和实例[M].北京:同心出版社, 2005.

[2]张传河, 张可义, 张雷.城市雨水利用的探讨[J].水利水电科技进步, 2010, (1) .

[3]李杜元.我国城市雨水利用的潜力分析及发展对策[J].吉林水利, 2008, (12) .

[4]彭江喜.浅谈雨水的收集、处理与利用[J].中国建设信息水工业市场, 2008, (9) .