雨水生态利用

雨水生态利用（精选12篇）

雨水生态利用 篇1

1 引言

我国大部分地区都是水资源缺乏, 水资源的匮乏制约着城市的进一步发展, 必须重视水资源的节约和替代水资源的开发利用, 以满足城市发展和人们的生活用水需求。近年来, 雨水的综合利用逐步得到了发展, 为水资源的再利用提供了一个新思路。城市中可供利用开发的水资源不多, 而雨水这一自然降水, 正适合作为城市的新型水资源。以雨水综合利用为指导思想, 全面探讨雨水利用技术, 做好雨水的再利用工作。生态小区应利用该技术, 实现居住环境与生态环境的和谐相处, 实现可持续发展的同时, 提高生活质量。

2 雨水综合利用概述

2.1 背景

我国国土大部分位于热带、亚热带地区, 降水丰富, 年平均降水量可达62000亿m3, 雨水资源丰富, 净化后可满足生活用水中的洗车用水、绿化用水、道路除尘、消防用水等。随着城镇规模的扩大, 城市硬化地面的增多, 只有20%的雨水能回渗到地下, 80%却全部流走, 难以有效补充地下水, 影响了自然界的水循环。若是发生大规模降雨, 雨水在地面大量汇聚, 形成积水, 增加了市政排水的负担, 雨水综合利用可以有效缓解这一问题。生态小区内更加重视自然环境的利用, 雨水的综合利用发展前景非常广阔。

2.2 城市化进程中引起的雨水问题

2.2.1 对自然界水循环的影响

城市化发展造成不透水表面面积增加, 地面硬化改变了原地面的水文特性, 地面硬化之后降雨形成的地面径流急剧增加, 雨水资源大量流失, 地下水从降水中获得的补水量减少, 使得地下水位下降现象加剧, 枯水期河流基流量也将相应减小。另一方面, 雨水入渗量减少还使土壤含水量减少, 热岛效应加剧, 水分蒸发量下降, 空气干燥, 造成了生态环境的恶化。

2.2.2 城市洪涝灾害加剧

城市化发展导致不透水面积猛增, 洪峰流量增加, 洪峰变得尖瘦, 使暴雨洪峰流量迅速形成, 加大了河道防洪负担, 城市的交通路面频繁积水, 影响正常生活。对雨水管道排放能力的要求日益增长, 使已有排水管沟、桥涵、河道等的过水能力“感到”不足, 以致引起城市低洼地、下游洪涝水泛滥。

2.2.3 雨水径流水污染严重

城市化的发展还加重了雨水径流污染程度, 特别是降雨初期雨水径流污染非常严重, 对城市雨水利用系统和径流污染控制, 初期径流的控制非常关键, 只要控制一定量的初期雨水, 就可有效地控制径流带来的面源污染物。

一般雨洪径流中的污染物来自三个方面:降水、土地表面和下水道系统。降水, 即降雨和降雪, 对径流污染物的贡献包括降水淋洗空气污染物的部分;地表污染物以各种形式积蓄在街道、阴沟和其它与排水系统直接相连接的不透水表面上;排水系统也对雨洪径流水质有影响, 主要有雨水口中的沉积物和合流制排水系统漫溢出的污水。在合流制排水系统里, 废水和雨洪掺混在一起输送到受纳水体或污水处理厂。

2.3 生态小区内雨水利用意义

在生态小区内实行雨水的综合利用意义重大: (1) 能够增加雨水向地下水的供给量, 缓解地面沉降问题; (2) 对小区内的雨水就地利用, 能够减少地面雨水径流, 减少径流中携带的流入排水系统的污染物, 降低污染, 减少洪峰流量, 缓解防洪压力; (3) 可以与本小区内的生态景观设计进行有效的结合, 提供水源, 改善城市水环境和生态环境。

3 生态小区雨水综合利用技术

3.1 生态小区雨水综合利用方案

生态小区雨水设计方案, 应与小区内其他给排水系统进行综合的水量平衡分析计算, 考虑采用雨水的污染控制、渗透、滞留和自然净化回用的方法, 而不采用径流雨水由雨水排水系统快速排出的方法。

3.2 雨水净化收集技术

雨水在降落过程中会受到大气质量、污染物等的影响而发生水质变化, 不同时间、不同地区的雨水水质也有很大差别, 因此, 在进行雨水的净化收集时, 要针对路面和屋面等不同环境采取不同的方法。

3.2.1 路面雨水收集技术

由于路面的地势地貌等环境比较复杂, 雨水降落到地面后所形成的地表径流中含有的泥沙和污染物往往比较多, 此时需要采取特殊的收集净化方法: (1) 利用下凹式绿地对雨水进行过滤和收集。这种方法主要是利用了绿地和土壤的过滤和拦截作用, 在绿地内设置雨水口, 同时要保证绿地高程在路面高程以下, 雨水口的高程应当在绿地高程和路面高程之间。将路面的雨水收集在下凹式绿地中, 并进行蓄积和渗透, 多余的雨水可以经过上凸式雨水篦流入雨水蓄积管道中; (2) 对雨水的净化, 可以通过植草浅沟来进行雨水的净化。植草浅沟是一种有耐淹性植物的地表沟渠, 为了有效收集小区内的绿地径流和非透水性地表径流, 一般将其修建在地势较低的地方, 该沟渠由于绿色植被的生长, 能够对流入的雨水进行植物吸附、渗透、过滤和生物降解等, 初步净化后的雨水再进入雨水收集系统, 能够更好的对雨水进行净化, 提高水质, 减少地表径流的污染。

使用该技术时要注意, 进行生态小区规划时要尽量扩大绿地覆盖面, 面积要大于建设用地;小区公园内的草坪、苗圃等要选用耐淹型的草种;合理规划绿地高程以达到最好的蓄渗效果;在雨水径流方面, 为了减少径流, 可以采用渗透性高的铺装材料, 人行道上可以采用透水性方砖、沥青路面及混凝土透水路面、步道下面设置回填砂土、砾料的渗井和渗沟, 在小区排水道周围修建渗透浅沟。

3.2.2 屋面雨水收集技术

相对于路面来说, 屋面受到外界的影响比较小, 在屋面上收集到的雨水水质较好, 污染程度低, p H值显示为中性, 不经软化处理便可以直接再次利用, 但是也存有一定的杂质含量较多的问题, 在生态小区, 为了提升水质一般采取以下两种方法: (1) 铺设绿色屋面。绿色屋面对雨水中的杂质有一定的留滞作用, 能够减少降雨初期屋面的杂质对雨水的二次污染, 这种方法必须综合考虑建筑物的结构性能、植被特点、当地的气候条件等, 在屋顶处铺设适当厚度的输水骨架和土壤后, 再选择浅根系的草本植物进行种植。这种方法不但能够充分发挥植被和土壤过滤、吸附的强大功能, 实现屋面雨水的截留蓄积和杂质过滤, 提高水质和屋面雨水的收集率, 同时还能提升小区的绿化率; (2) 应用智能雨水初期弃流设备。该设备由自动控制器、信号采集器及自动控制执行装置构成, 一般安放在屋外弃流雨水池内。该装置能够精确计算降雨量, 如果测定的降水量小于初期雨量, 该设备会将收集的雨水全部拦截在雨水池内, 然后雨水池内的初期雨水经过下面透水性土壤进行初步过滤, 排入大地以实现自然排空。反之, 测定的降水量大于初期雨量, 中后期雨水便会经过过滤装置进入雨水收集系统。

屋面雨水积蓄利用系统尽量使用瓦质材料和水泥混凝土材料, 屋顶材料以粘土、金属和混凝土材料混合最佳, 尽量避免使用含铅材料。屋面收集雨水的可生化性差, 生化方法效果不佳, 在处理时可采用物化方法。对于智能雨水初期弃流设备, 初期弃流后的雨水流入贮水池, 贮水池容量的大小应根据当地的降雨量来设置, 计算出强度公式和雨量曲线。

3.3 屋顶花园雨水综合利用技术

该技术的作用在于控制非点源污染、减少城市暴雨径流量和美化城市, 同时可以对积蓄的雨水进行预处理。该技术要求屋顶花园不漏水, 同时, 屋顶下水道应保持畅通, 可以在屋顶花园的水体和种植区内增加一些防水和排水措施。屋顶花园的建设中应重点考虑上层土壤和植被, 植被的选择要综合考虑到当地的气候条件和土壤的类型、厚度, 土壤应当选择耐冲刷、空隙率高、密度小及利于植物生长的天然材料或人工材料。

3.4 区内水景对雨水的综合利用

生态小区内应注重与自然的协调, 为了进一步满足人们对于居住环境的要求, 回归自然, 生态小区内会修建大量的喷泉瀑布、小桥流水等景观。这些水景需要消耗大量的水资源, 景观内的水若缺少流动性, 水质会极易恶化, 影响到水景的观赏功能。针对该问题, 可利用相关设备将初步净化的雨水排入景观河或景观湖内, 水池内可适当饲养昆虫和鱼类进行净化, 或者是安装机械净水设备, 可以有效保证水质。水景不仅能够净化、湿润空气, 改善小区内的气候, 蓄水池内的水还可以用于区内的绿化、消防、浇灌。进行水景设计时, 要尽量贴近草坪并铺设收集管, 这样更换的水可经收集管进入草坪, 满足灌溉要求。

4 结束语

综上所述, 增强对雨水的综合利用可以有效缓解水资源危机, 适当发挥生态小区雨水利的技术优势, 将其视为可大力发展的战略性基础工作, 为缓解水资源的数量和质量问题做出实质性贡献。在应用该技术时要注意, 必须坚持建设工作与保护工作协同发展, 利用生态小区内部的园林等生态景观实现自然利用, 从而实现新环境的创造。

参考文献

[1]吴超, 郭晗.浅谈城市雨水综合利用[J].能源环境, 2014, 01:122.

[2]王晓军, 刘焱.住宅小区雨水回收利用方法探讨[J].江苏建筑, 2012:98~101.

[3]汪元元, 马东春, 王凤春.北京市雨水利用政策体系研究[J]南水北调与水利科技, 2013, 8 (1) :95~96.

[4]国家标准.《建筑与小区雨水利用工程技术规范》 (GB50400-2006) .

雨水生态利用 篇2

雨水系统是一项被广泛应用的传统技术。据有关资料记载。雨水系统的利用可追溯到公元前6000多年的阿滋泰克(Aztee)和马雅文化时期。现代意义上的雨水排放系统足从20世纪80 年代到90年代发展起来的。它主要是随着城市化带来的水资源 紧缺和环境与生态问题而引起人们的重视。我国城市雨水排放 系统的研究起步较晚，目前主要在缺水地区有一些小型、局部的 非标准性应用。大中城市的雨水系统基本处于探索阶段。我闰大中城市的雨水利用基本处于探索与研究阶段，北京、上海、大连、哈尔滨、西安等许多城市相继开展研究。已显示出良 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 市水利局和德围埃森大学的示范小区雨水利用合作项目于2000 年开始启动；北京市政设计院开始立项编制雨水利用设计指南； 北京市政府66号令(2000年12月1日)de也明确要求开展市区 的雨水利用T程等。因此，北京市的城市雨水利用已进入示范与 实践阶段，可望成为我国城市雨水利用技术的龙头。通过一批示 范r程，争取用较短的时间带动整个领域的发展。实现城市雨水 利用的标准化和产业化。从而加快我罔城市雨水利用的步伐。

雨水收集利用值得推广 篇3

笔者为此举叫好！各地都应当根据实际情况，做好雨水利用这篇文章。

收集雨水对于建设节约型社会具有重要意义。当前，我国人口众多，资源有限，尤其是水资源十分紧缺。同时，有些地方一遇暴雨就形成内涝，危及人们的人身和财产安全。如果能广泛收集雨水，将雨水进行处理，再用于花草树木的浇灌，既节约了水资源，又缓解了防汛压力，可谓两全其美。

建设雨水收集利用设施，好处很多。以南京某住宅小区为例，建成雨水收集利用系统后，可将屋顶、路面、广场、停车场等地方收集的雨水，输送到地下储水池，据介绍，小区雨水收集利用系统投资约八十万元，每处理1立方米水的直接成本为0.35元，每年可利用雨水量近3万立方米。4年来小区累计节水13.2万吨，节约水费约三十万元。

深圳市某住宅小区的雨水收集利用也值得推广。他们一是收集屋面雨水，排放出初期悬浮物含量较高的雨水后，对剩余的大部分雨水进行简单的过滤处理，用做小区景观用水和洗车用水。二是收集山体雨水，作为绿化及景观用水等，由此可降低花草和树木的种植与管理成本。同时，小区居民家里的废水也被循环利用起来，将住宅楼的排水管网进行改造，收集洗衣水、淋浴水等，将其存储起来冲洗马桶，可节约家庭用水30%～50%。

雨水收集利用是一项利国利民的好事，但目前很多地方对雨水收集利用不够充分重视。对此，笔者提议，城乡人民政府和有关部门都应将这项工作提上重要日程，并提供相关技术、设施建设及资金等方面的支持，建立雨水收集和循环利用系统，推进节约型社会建设。

城市雨水生态利用技术探讨 篇4

随着我国城市人口的剧增和各项经济指数的高速增涨, 水资源的分配产生了巨大的矛盾, 并在很大程度上制约着我国的工农业生产活动和城市发展建设工作。由于天然雨水具有硬度低、污染物少等特性, 因此将雨水作为重要的水资源加以综合治理并实现生态利用已经成为一个重要的新兴课题。雨水的生态利用不仅可以缓解城市排水压力、保证城市防洪安全和回补地下水, 它还可以减轻城市本身巨大的自来水供给压力, 并对水土流失、河水污染等问题具有一定的改善作用。

2 雨水生态利用的必要性

由于水资源本身的地域分配差异性, 人类对水资源的不合理开采利用及水资源的浪费, 导致水资源问题越来越严重, 所以雨水的开发利用是很有必要的。同时, 我国的城市化建设在不断推进, 城市用地面积中不透水地面面积的比例在不断扩大, 这一变化将会直接导致地面径流量大幅增加, 人工建造的排水设施的压力也会进一步加大, 所以, 越来越多的城市在汛期一遇暴雨, 就形成城市内涝, 引发公共交通堵塞, 基础设施淹没等一系列重大问题, 给城市带来极大的经济损失。另外, 雨水肆虐造成污水泛滥, 加大了城市污水再处理难度, 导致了城市环境的进一步恶化。因此, 如何缓解城市突发性特大暴雨造成的危害, 充分利用雨水资源, 变害为利, 改善水环境, 是城市发展中急需解决的关键问题之一。

因此, 增加城市雨水的利用量, 提高城市雨水的利用率将是节水型城市建设的有效措施。水资源的种类有很多种 (降水、地面水、地下水) , 而雨水是最根本、且经济价值最高的水资源, 同时, 雨水是自然生态系统水循环中的重要一环, 对调蓄区域水资源及改善区域生态微环境具有重要作用。因此, 是处理城市水资源问题的有效措施。

3 雨水生态利用内涵

雨水生态利用包括雨水集流、雨水渗透、雨水径流和贮存及雨水净化等。雨水生态利用是针对经济高速发展后所造成的城市生态环境恶化的现状, 重点突出雨水生态利用对城市生态环境的改善措施。具体讲, 雨水生态利用是以雨水生态循环为基础, 将雨水直接排放变为雨水的收集再利用, 变弃为用, 使城市雨水洪涝灾害减弱, 并使地下水资源得到补充, 节约水资源, 使城市的生态环境得到改善[1]。

4 雨水生态利用基本技术

4.1 雨水集流技术

雨水集流常采用的技术有屋面集流和下凹式绿地集流。屋面集流是将屋顶作为一个完整的集雨面, 在降雨过程中通过管道或其他输水设施将雨水运送至贮存装置, 并经过净化使雨水回用。现在常用的屋顶花园则是在屋顶铺设土壤层, 然后种植草本或花卉植物, 可有效降低屋面污水流失率, 使得雨水利用率大幅提升[2]。

下凹式绿地作为典型的雨水生态利用设施, 可使雨水由道路或绿地周围其他集雨面汇入低凹的绿地中, 可有效降低雨水流速, 延长蓄水时间, 发挥其蓄积雨水功能[3]。下凹式绿地不但能够蓄积雨水, 调蓄雨洪, 更是能够将雨水渗入地下从而补充地下水, 抬高地下水位, 对于较短历时降雨的调蓄效果尤为明显。

4.2 雨水渗透技术

4.2.1 透水地面

透水地面常用的基本构造形式有植草砖、透水砖和透水路面。其中透水地面的使用, 能够有效的使雨水直接渗入地下, 改善植物的生长条件和生长环境, 加快植物生长, 调节区域小气候, 改善场地的生态环境。透水路面的具体构造方法在面层 (材料多使用多孔沥青混合料) 铺设150 mm透水垫层, 垫层下铺设开级配碎石底基层, 厚度约300 mm。已有资料显示, 透水地面能有效减缓径流, 蓄存雨水, 增加土壤水体容积量, 降低城市内涝可能性, 有效改善城市局部生态微环境。“海绵城市”概念的提出, 使得公园、科技园等地面构建中透水地面面积越来越大, 雨水利用效率逐步增加。

4.2.2 绿地

绿地是天然的渗透设施, 其观赏性和实用性强, 具有良好的生态作用。绿地中栽植的植物会降低雨水径流量, 且植物根系会拦截吸收一部分雨水中的污染物质, 使雨水得到一定程度的净化。同时, 植物根系的生长对使土壤孔隙度增大, 增加了土壤入渗量[4]。在城市建设中, 应充分发挥城市绿地的作用, 通过排水明沟将雨水径流引入绿地中, 并在绿地中建设植被浅沟短时蓄存雨水。

4.3 雨水径流和贮存技术

根据水文学所揭示出的降水规律, 大量的雨水往往集中在为期较短的雨季。所以为了使雨水资源得到更进一步的充分利用, 应该采取科学有效的措施将雨水进行合理贮存。通常所采用的雨水贮存方法有地面截流蓄水、地下蓄水构筑物贮存雨水、加压渗透蓄水等方式。其中, 地面开挖所得的排水明沟, 兼顾了传输雨水和城市景观构造的功能, 因此, 已成为一种雨水利用的常用方式。这样雨水利用方式兼顾了雨水收集利用与城市景观营造, 既能使雨水资源利用率得到提升, 又能降低污水再处理压力。

此外, 在进行城市规划设计时, 要充分考虑并利用城市中原有的河湖等天然水体。不能单方面的只提高这些天然水体的景观效果, 同时应建造安置适当的引排水设施, 适当的进行水体扩容, 既注重城市水体景观效果, 更注重这些天然水体的生态功能, 缓解城市生态用水压力, 改善城市水环境[5]。

4.4 雨水净化技术

雨水净化技术中最常用的人工湿地, 它是通过填料基质、湿生植物和微生物的协同作用对水质进行净化。人工湿地通过基质 (如沸石、砾石、粉煤灰等物质) 或植物拦截使部分污染物沉积于湿地底层, 然后经由植物根系周围的微生物和湿地底层微生物对沉积于底层和水体中的污染物进行分解或吸收, 从而达到污染水体净化这一目的。因人工湿地净水效果好、建成后运营成本低且景观效果优美。

5 雨水生态利用产生的生态效应

5.1 改善城市水环境

通过城市雨水生态利用技术, 特别是类似高负荷湿地或稳定塘等占地面积较小同时生态景观较好的生态利用技术, 对雨水中含有的污染物具有一定的自然净化能力。如在湿地系统中, 湿生植物通过根系吸附将水体中的硝态氮转运到植物体内, 以有机氮形式积累贮存在植物体内。这种自然净化作用可使进入城市水体中的面源污染大为减少, 促进城市水体的水质改善。

5.2 补充城市用水

雨水经过收集处理后, 可在消防设施用水、居民非饮用用水 (多指洗车、厕室清洁) 等方面进行使用。同时, 经过深处理后的雨水可用于工业生产, 如工业设备水循环系统中的冷却用水。

6 结语

“可持续发展”是当今社会发展时所需要面对的最重要的主题, “海绵城市”概念的提出, 为以“雨水生态利用”为中心的城市建设奠定了基础, 将会产生极为广阔的发展空间, 会对我国的环境和经济问题带来双重的推动作用, 不仅可以改善环境效果, 更可促进了经济的极大发展。

参考文献

[1]赵彦伟, 杨志峰.城市雨水生态化利用探讨[J].中国水土保持, 2005 (7) :3~5.

[2]吴东, 吴体焕.雨水生态化利用在城市景观设计中的应用研究[J].福建建筑, 2011 (9) :91~92.

[3]李永福, 王冬梅.下凹式绿地对城市雨水集蓄利用作用研究进展[J].南水北调与水利科技, 2011, 9 (1) :160~165.

[4]李碧.基于雨水利用的城市绿地规划研究[D].广州:中国科学院研究生院 (广州地球化学研究所) , 2007.

第2部分 雨水利用工程模式 篇5

第2部分雨水利用工程模式

目前国内外雨水资源开发利用主要集中在人畜生活用水、集流补灌农业生产、生态环境用水、城市雨洪利用及回灌地下水等几个方面。

2.1雨水集蓄利用工程的组成所谓雨水集蓄利用工程是指在干旱半干旱及其他缺水地区，将规划区内及周围的降雨进行汇集、存储、以便作为该地区水源加以有效利用的一种微型水利工程。它具有投资小、见效快、适合家庭经济等特点。

雨水集蓄利用工程系统一般由集雨系统、净化系统、存储系统、输水系统、生活用水系统(解决人畜饮水及生活用水)及田间节水系统等部分组成。其系统构成如图0—1所示。

图0-1雨水集蓄利用工程系统图

(一)集雨系统

集雨系统主要是指收集雨水的场地，按集雨方式可将集雨场分为自然集雨场和人工集雨场。

自然集雨场主要是利用天然或其他已形成的集流效率高、渗透系数小、适宜就地集流的自然集流面集流。如东南沿海的海岛、石灰岩溶地区的局部地方及村庄、房舍、庭院、道路等可作为集流面集流。

人工集雨场是指无可直接利用场地作为集流场的地方，而为集流专门修建人工场场地。如在华北、西北黄土高原丘陵山区的部分地区需利用专门的田块作为集蓄雨水的场地，将集蓄的雨水供其他田块使用。

人工集流常用的集流防渗材料有混凝土、瓦(水泥瓦、机瓦、青瓦)、塑料薄膜、衬砌片(块)石、天然坡面夯实土等。

(二)输水系统

输水系统是将集雨场的雨水引入沉沙池的输水沟(渠)或管道。

(三)净化系统

4在所收集的雨水进入雨水存储系统之前，须经过一定的沉淀过滤处理，以去除雨水中的泥沙等杂质。常用的净化设施有：沉沙池、拦污栅等。

(四)存储系统

存储系统可分为蓄水池(水柜)、水窖、旱井、涝池和塘坝等。

蓄水系统包括储水设施，净化设施，消力设施等。

1、储水设施

其作用就是存储雨水。西北、华北黄土高原一带，主要是建水窖（窑）和蓄水池。蓄水容积相对较小，窖（窑）和蓄水池使用的建筑材料可分为土窖、砖石窖、混凝土薄壳窖和水窖等。土窖施工方便，造价低，但容量相对较小，对土质要求较高。砖石窖较坚固耐用，容量也较大，但造价较高，施工难度较大。混凝土薄壳窖防渗性能好，寿命长，容量大，但造价较高，技术要求高，施工难度较大。水窑为卧式全封闭的结构类型，容量大（80-200m3），长度不受限制，施工较方便，但窖底防渗处理要求高。各地可根据地形地貌特征，经济条件，施工技术水平和当地材料来选型。

2、净化设施

在所收集的雨水进入存储系统之前，一般须经过一定的沉淀过滤处理，以除去雨水在汇集与输送过程中混进的泥沙等杂物。常用的净化设施有：沉沙池，栏污栅。

3、消力设施

为了减轻进窖（窑）水流对窖底的冲刷，要在进水暗管（渠）的下方窖（窑）底上设置消力设施，根据进窖流量的大小，选用消力池或消力筐或设石板（混凝土板块）。

(五)生活用水系统

生活用水系统包括提水设施、高位水池、输水管道、水处理设施等。

我国是一个水资源十分短缺的国家，发展雨水集蓄利用技术对于解决干旱、半干旱地区的生活用水和农业的补充灌溉，促进农业生产，建设生态系统具有十分重要的作用和广阔的应用前景。

2.2生活用水

雨水汇集是指利用天然或人工修筑的集流面汇集雨水形成的坡面地表径流以备高效利用。集流面及修筑材料的选择是雨水集流效率大小的关键。常见集流面处理方法有利用自然坡面、自然植被管理、地表处理和化学材料处理等，修筑材料有柏油、混凝土、铁皮、塑料薄膜、水泥土夯实、三七灰土夯实、原土夯实、化学材料等。集流效率随修筑材料不同而有所不同，根据《甘肃省干旱半干旱地区雨水集蓄利用技术指南》，柏油坡面集流效率为70％，原土夯实坡面为23％，混凝土坡面为75％。目前雨水集流材料研制虽取得较大进展，但仍存在诸多问题，如现有集流材料主要还是水泥、硬地面等，新型高效低成本绿色环保集流材料的研究与应用推广相对薄弱，人工修筑的各类集流面多限于庭院或试验区，亟待大规模推广应用。

最初的雨水利用是从解决人畜饮水问题开始的，利用雨水解决人畜饮水已得到世界诸多国家的重视。例如利用雨水规模最大的泰国，20世纪80年代开展的“泰缸”工程，建造了1200多万个2m3的家庭集流水

泥水缸，解决了300万农村人口的吃水问题；在非洲肯尼亚的许多地方，世界银行的农村供水和卫生项目把雨水存储利用作为该项目的一个重要内容，在学校、医院建造了许多10～100m3的储水罐，这种技术后来被推广到非洲的许多地方，带动了雨水集蓄利用工程的发展[13]；美国从20世纪80年代初就开始研究用屋顶雨水集流系统解决家庭生活用水问题，1983～1993年，USAID资助了一个面向全球的雨水收集系统计划（RWCS），以后又建成了雨水收集信息中心（RWIC）和通讯网；德国作为欧洲极力主张广泛进行雨水利用的国家之一，自1989年制定屋面雨水利用设施标准（DINI1989）以来，雨水利用技术已进入标准化、产业化阶段，并且逐步向集成化、综合化方向发展。

在我国利用雨水解决人畜生活用水，已取得了丰硕的成果，展现出雨水集蓄利用的强大生命力。如甘肃省的“121”雨水集流工程，在不到2年的时间里，解决了130万人、118万头牲畜的饮水问题；青海省已在干旱山村建成雨水集流井71625眼，总蓄水量达42万m3，基本解决了10.56万农村人口、15.7万头牲畜的饮水问题；据不完全统计，截至2000年底，全国共建成各种雨水集蓄利用工程1200万处，蓄水容积160亿m3，解决了3600万人及2500万头牲畜的饮水问题，为3000多万人创造了较为稳定的水源保障

2.3农业生产用水

世界各国都有利用雨水资源发展农业灌溉的例子，特别在严重干旱半干旱缺水地区，将有限的降水资源集中收集、储存和供给，从时空分布方面对降雨作了再分配，解决降雨季节与作物生长需水期不相一致的矛盾。

雨水存储是将汇集的雨水径流加以储存，以缓解降雨在时间空间上供需错位的矛盾。在黄土高原地区使用较多的蓄水设施主要有水窖、蓄水池、塘坝和涝池等。水窖作为一种地下蓄水工程，其建筑简单，造价较低，主要用于人畜饮水和部分农田补灌，常见形式有圆柱型、球形、瓶型及烧杯型等，构筑防渗材料有红黏土、混凝土、水泥砂浆及塑料薄膜等，容积一般为30～60m3。蓄水容积及防渗系数是蓄水设施建设中两个重要参数，涉及到土壤、地形、降雨、水文、技术经济等诸多因子，其设计、规划与布局都关系到有限雨水资源的最优开发利用问题。目前蓄水设施的容积及防渗系数确定大多采用经验估算法，如可用日用水量乘以

2.4 生态环境用水

生态环境建设是边境建设可持续发展过程中一项重要内容，也是“西部大开发”中的重点建设项目。目前边境生态环境建设中所面临的一些重大科学问题，如严重的沙化、草场退化、土壤干层、造林成活率低、小老树等，均直接或间接与区域水资源配置过程中仅重视生产和生活用水，而忽视生态环境保护与建设对水资源的需求，尚未考虑生态环境用水有关。因此，合理量化生态环境用水已成为水资源优化配置和生态环境建设中亟待解决的问题。

（1）水土保持生态环境用水

以小流域为治理单元，通过综合治理措施（生物措施、工程措施和耕作措施）来改善生态环境所消耗水资源量称为水土保持生态环境用水。常用计算方法主要有水文法和水保法两种。水文法是利用实测水、沙资

料，建立降雨、产流及其产沙模型，利用模型计算某时期治理流域在未治理状态下的产流产沙量，并与同时期实测产流产沙量相比，求出水土保持措施减水量，扣除流域治理前后生产及生活用水增量，得到水土保持生态环境用水量；水保法是从由下垫面条件改变而引起水沙变化的实际情况出发，根据各项水土保持措施的数量、质量及其蓄水拦沙指标等因素分别计算各项措施的用水量，进而计算水土保持措施综合利用水量。上述两种方法相比，水文法简单易用，对同流域使用效果较好，而水保法属于经验性统计方法，其计算精度依赖蓄水拦沙指标大小和各种治理措施数量、质量等，对区域范围使用效果较好。

（2）植被生态环境用水

雨水利用与海绵型城市 篇6

以江苏省省会南京市为例，南京市属于亚热带季风气候，雨水资源比较丰富，年平均降水量1 106.5毫米，丰水季（4～9月）降水量约占全年降水量的70%，最大降水量月为7月，而秋冬季降水相对比较少。据专家测算，南京市主城年均可利用雨水资源量达1.47亿立方米，具有巨大的开发潜力。雨水经过生态或工程化收集和处理后可以达到相应水质标准，可用于工业、生态环境、市政杂用、绿化等方面。雨水综合利用若能全方面开展，无疑可以提升城市雨水收纳控制能力，大大减少城市内涝压力，减轻初期雨水污染，又可以替代自来水实现分质用水，减少对城市自来水的浪费，节约资源和保护环境的综合效益十分可观。形象地说，做好雨水的综合利用，就好比要把城市建设成一块能吸水的海绵，下雨的时候能吸水，用水的时候又能挤出水。据悉，2014年国家住建部已将加快研究建设海绵型城市的政策措施作为年度工作要点。

雨水利用模式分为雨水集蓄利用（直接）和雨水渗透利用（间接）两种模式。雨水集蓄利用主要在六个方面：一是有利于雨洪削减的雨水集蓄利用。城市雨洪携带污染物导致面源污染，并且增加洪峰流量加重城市内涝。尤其是城中有山体的城市，山洪对城市防洪排涝影响严重，可以结合山洪削减开展雨水集蓄利用。二是有利于积淹水改造的雨水集蓄利用。目前，我国不少城市还有不少积淹水点，结合解决城市的淹水问题开展雨水利用是当务之急。三是居住区、学校、场馆和企事业单位的雨水集蓄利用。开展雨水集蓄利用，将收集的雨水可用于校园、场馆、单位内部的景观水体补水、绿化、道路浇洒、冲厕等，可以节约城市大量水资源。四是湿地、水塘的雨水集蓄利用。可以结合城市中的人工湖、集蓄池、人工湿地、天然洼地、坑塘、河流和沟渠等，建立综合性、系统化的蓄水工程设施，把雨水径流洪峰暂存其内，再加以利用。五是公园、绿地的雨水集蓄利用。每个城市都有丰富的公园和绿地资源，公园、绿地是天然的地下水涵养和回灌场所。将雨水集蓄利用与公园、绿地等结合，可以用于公园内水体的补水换水，还可就近利用于绿化、道路洒水等。六是防护走廊的雨水集蓄利用。每个城市都有大量的防护走廊，这些高压线、公路、铁路两侧都设有较宽的防护走廊。防护走廊布置在郊区的道路或河道边，利用电力高压线走廊、公路、铁路保护带空地等，开展雨水集蓄利用，在美化环境的同时，能更好地集蓄利用雨水资源。

雨水生态利用 篇7

近些年来, 水资源紧缺已经成为全社会面临的一个严峻问题, 需要我们采取积极措施予以应对。然而, 随着我国国民经济的不断发展, 城镇规模的不断扩大, 原有的植被逐渐被不透水地面代替, 地下水量难以实现有效补充, 城市土壤含水量不断下降, 严重影响了自然界固有的水循环, 导致城市生态环境的恶化。与此同时, 城市内一旦发生较大降雨, 路面汇集的雨水便在短时间内形成地表径流, 快速的向排水系统汇集, 增加了市政排水设施的负荷, 容易导致大面积的城内积水甚至引发水涝灾害。另一方面, 一些日常的活动如绿地浇灌、道路除尘、景观湖的水源补给、洗车冲厕等, 耗费了大量高质量的饮用水, 从而在很大程度上造成水资源的浪费。为了解决这一尴尬局面, 很多新建小区致力于实现建筑和生态的和谐发展, 将雨水视为一种宝贵自然资源, 通过采取各种措施实现雨水的综合利用, 在实现环境保护、节约资源的同时, 也提高了人们生活的舒适度, 成为我国当前小区建设的发展方向。

二、雨水综合利用发展和现状

有关雨水的综合利用在国外发达国家起步较早, 并且在经过几十年的技术研究和实践探索后, 已经积累下了很多成功经验。德国是欧洲开展雨水综合利用的典型国家, 早在上世界八十年代便制定了对商业、住宅、工业等领域雨水综合利用的相关执行标准, 此后, 经过不断的技术更新, 目前已经使用第三代以设备集成化为标志的雨水利用技术。其他如美国、日本、丹麦、印度等国家, 也非常重视对社区雨水的综合利用, 一些国家甚至做出在新建居民住宅楼必须配置集雨设备的规定。

三、绿色生态小区雨水综合利用技术

1、雨水净化和收集系统

雨滴形成后在降落的过程中, 由于受到大气质量、地面污染物等众多因素的影响, 不同地区、不同时间雨水水质存在着明显的差异, 因此, 在对小区雨水进行收集时, 也要根据屋面和路面的不同特点采用不同的雨水收集方法。

(1) 屋面雨水收集系统

屋面相对于地表来说, 受到的外界影响较小, 因此, 从屋面收集的雨水污染度比较轻, PH值为中性, 水质较好, 一般不需要进行软化就可以直接再次利用。但由于屋面雨水收集也存在初期雨水杂质含量较多的问题, 为了提升雨水收集质量, 绿色生态小区常常使用以下两种方法:

(1) 采用智能化雨水初期弃流设备

智能化雨水初期弃流设备一般安置在室外弃流雨水池内, 由信号采集器、自动控制器和自动控制执行装置组成, 可以实现降雨量的准确计量。当测定降水量小于初期雨量时, 该自动弃流设备将收集的雨水全部拦截在雨水池内, 阻止其流向下一个环节。之后, 池内积蓄的初期雨水经过下部透水性土壤的过滤后逐渐渗入大地, 实现自然排空。相反, 当智能装置测定降水量超过初期雨量时, 就会使中后期雨水顺利经过过滤装置进入雨水收集系统。

(2) 建设绿色屋面, 增加对雨水杂质的留滞

为了减少降雨初期屋面杂质对水质的影响, 另一种方法则是根据建筑物的结构、性能以及当地气候、植物特点, 在屋顶铺设输水骨架和适宜厚度的土壤后, 再选择种植浅根系的草本植物。这样, 不但可以提升小区绿化水平, 而且可以发挥土壤和绿色植物根系的强大过滤、吸附作用, 将初期雨水截留蓄积, 过滤杂质, 从而有效改善水质, 提升屋面雨水的收集效率。

(2) 路面雨水收集系统

雨水落到地面后, 由于地面多样的地势地貌和复杂的生产生活环境, 形成的地表径流往往含有更多的污染物和泥沙等杂质。

(1) 采用下凹式绿地实现路面雨水的过滤和收集

下凹式绿地也主要通过利用绿地和土壤的过滤、拦截作用, 将雨水口设在绿地内, 并保证绿地高程低于路面高程, 而雨水口坎的高程则低于路面高程但高于绿地高程。路面雨水径流流入下凹式绿地后, 在下凹式绿地实现有效的蓄积和渗透, 之后, 多余的雨水再通过上凸式雨水篦进入雨水蓄积管道。

(2) 通过植草浅沟实现雨水净化

植草浅沟是种植有耐淹性植物的地表沟渠, 一般修建在地势较低处, 以便收集小区内的非透水性地表径流和绿地径流。由于有绿色植物的生长, 当这些地表径流进入植草浅沟后, 经过渗透、过滤、植物吸附、生物降解等作用, 再进入雨水收集系统, 从而很好的实现净化雨水水质, 消减地表径流污染物的作用

2、雨水储存系统

在我国的大部分地区, 由于受季风气候的影响, 雨热同季, 降水主要集中在短暂的夏季, 为了能更有效的利用雨水资源, 还必须对所收集的雨水进行合理的储存。对此, 除了在地势低洼处建设蓄水池外, 有的小区将雨水利用与景观绿化联系起来, 利用雨水构造一定的景观水体。这时, 收集的雨水一方面可以汇集到景观湖内, 成为景观水体的重要补水来源, 另一方面, 景观水体可以成为雨水利用的调蓄体, 需要时可以从中排出用于绿化、道路喷洒等作业。

四、结语

雨水综合利用不仅可以缓解当前水资源紧缺的现实, 还具有减少城市洪涝灾害、改善区域生态环境等方面的积极作用。绿色生态小区在进行雨水利用过程中, 除了重视对屋面径流和路面径流的收集外, 还非常重视对雨水的有效储存和综合利用, 取得了很好的效果, 为全国范围内开展社区雨水综合利用积累了宝贵的经验。

参考文献

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雨水生态利用 篇8

我国大部分地区都是水资源缺乏, 水资源的匮乏制约着城市的进一步发展, 必须重视水资源的节约和替代水资源的开发利用, 以满足城市发展和人们的生活用水需求。近年来, 雨水的综合利用逐步得到了发展, 为水资源的再利用提供了一个新思路。

1 城市化进程中引起的雨水问题

1.1 对自然界水循环的影响

城市化发展造成不透水表面面积增加, 地面硬化改变了原地面的水文特性, 地面硬化之后降雨形成的地面径流急剧增加, 雨水资源大量流失, 地下水从降水中获得的补水量减少, 使得地下水位下降现象加剧, 枯水期河流基流量也将相应减小。另一方面, 雨水入渗量减少还使土壤含水量减少, 热岛效应加剧, 水分蒸发量下降, 空气干燥, 造成了生态环境的恶化。

1.2 城市洪涝灾害加剧

城市化发展导致不透水面积猛增, 洪峰流量增加, 洪峰变得尖瘦, 使暴雨洪峰流量迅速形成, 加大了河道防洪负担, 城市的交通路面频繁积水, 影响正常生活。对雨水管道排放能力的要求日益增长, 使已有排水管沟、桥涵、河道等的过水能力“感到”不足, 以致引起城市低洼地、下游洪涝水灾泛滥。

1.3 雨水径流水污染严重

城市化的发展还加重了雨水径流污染程度, 特别是降雨初期雨水径流污染非常严重, 对城市雨水利用系统和径流污染控制, 初期径流的控制非常关键, 只要控制一定量的初期雨水, 就可有效地控制径流带来的面源污染物。一般雨洪径流中的污染物来自三个方面:降水、土地表面和下水道系统。降水, 即降雨和降雪, 对径流污染物的贡献包括降水淋洗空气污染物的部分;地表污染物以各种形式积蓄在街道、阴沟和其它与排水系统直接相连接的不透水表面上;排水系统也对雨洪径流水质有影响, 主要有雨水口中的沉积物和合流制排水系统漫溢出的污水。在合流制排水系统里, 废水和雨洪掺混在一起输送到受纳水体或污水处理厂。

2 生态小区内雨水利用意义

在生态小区内实行雨水的综合利用意义重大: (1) 能够增加雨水向地下水的供给量, 缓解地面沉降问题; (2) 对小区内的雨水就地利用, 能够减少地面雨水径流, 减少径流中携带的流入排水系统的污染物, 降低污染, 减少洪峰流量, 缓解防洪压力; (3) 可以与本小区内的生态景观设计进行有效的结合, 提供水源, 改善城市水环境和生态环境。

3 生态小区雨水综合利用技术

3.1 生态小区雨水综合利用方案

生态小区雨水设计方案, 应与小区内其他给排水系统进行综合的水量平衡分析计算, 考虑采用雨水的污染控制、渗透、滞留和自然净化回用的方法, 而不采用径流雨水由雨水排水系统快速排出的方法。

3.2 雨水净化收集技术

雨水在降落过程中会受到大气质量、污染物等的影响而发生水质变化, 不同时间、不同地区的雨水水质也有很大差别, 因此, 在进行雨水的净化收集时, 要针对路面和屋面等不同环境采取不同的方法。

3.2.1 路面雨水收集技术

由于路面的地势地貌等环境比较复杂, 雨水降落到地面后所形成的地表径流中含有的泥沙和污染物往往比较多, 此时需要采取特殊的收集净化方法: (1) 利用下凹式绿地对雨水进行过滤和收集。这种方法主要是利用了绿地和土壤的过滤和拦截作用, 在绿地内设置雨水口, 同时要保证绿地高程在路面高程以下, 雨水口的高程应当在绿地高程和路面高程之间。将路面的雨水收集在下凹式绿地中, 并进行蓄积和渗透, 多余的雨水可以经过上凸式雨水篦流入雨水蓄积管道中; (2) 对雨水的净化, 可以通过植草浅沟来进行雨水的净化。植草浅沟是一种有耐淹性植物的地表沟渠, 为了有效收集小区内的绿地径流和非透水性地表径流, 一般将其修建在地势较低的地方, 该沟渠由于绿色植被的生长, 能够对流入的雨水进行植物吸附、渗透、过滤和生物降解等, 初步净化后的雨水再进入雨水收集系统, 能够更好的对雨水进行净化, 提高水质, 减少地表径流的污染。

3.2.2 屋面雨水收集技术

相对于路面来说, 屋面受到外界的影响比较小, 在屋面上收集到的雨水水质较好, 污染程度低, p H值显示为中性, 不经软化处理便可以直接再次利用, 但是也存有一定的杂质含量较多的问题, 在生态小区, 为了提升水质一般采取以下两种方法: (1) 铺设绿色屋面。绿色屋面对雨水中的杂质有一定的留滞作用, 能够减少降雨初期屋面的杂质对雨水的二次污染, 这种方法必须综合考虑建筑物的结构性能、植被特点、当地的气候条件等, 在屋顶处铺设适当厚度的输水骨架和土壤后, 再选择浅根系的草本植物进行种植。这种方法不但能够充分发挥植被和土壤过滤、吸附的强大功能, 实现屋面雨水的截留蓄积和杂质过滤, 提高水质和屋面雨水的收集率, 同时还能提升小区的绿化率; (2) 应用智能雨水初期弃流设备。该设备由自动控制器、信号采集器及自动控制执行装置构成, 一般安放在屋外弃流雨水池内。该装置能够精确计算降雨量, 如果测定的降水量小于初期雨量, 该设备会将收集的雨水全部拦截在雨水池内, 然后雨水池内的初期雨水经过下面透水性土壤进行初步过滤, 排入大地以实现自然排空。反之, 测定的降水量大于初期雨量, 中后期雨水便会经过过滤装置进入雨水收集系统。屋面雨水积蓄利用系统尽量使用瓦质材料和水泥混凝土材料, 屋顶材料以粘土、金属和混凝土材料混合最佳, 尽量避免使用含铅材料。屋面收集雨水的可生化性差, 生化方法效果不佳, 在处理时可采用物化方法。对于智能雨水初期弃流设备, 初期弃流后的雨水流入贮水池, 贮水池容量的大小应根据当地的降雨量来设置, 计算出强度公式和雨量曲线。

3.3 屋顶花园雨水综合利用技术

该技术的作用在于控制非点源污染、减少城市暴雨径流量和美化城市, 同时可以对积蓄的雨水进行预处理。该技术要求屋顶花园不漏水, 同时, 屋顶下水道应保持畅通, 可以在屋顶花园的水体和种植区内增加一些防水和排水措施。屋顶花园的建设中应重点考虑上层土壤和植被, 植被的选择要综合考虑到当地的气候条件和土壤的类型、厚度, 土壤应当选择耐冲刷、空隙率高、密度小及利于植物生长的天然材料或人工材料。

3.4 区内水景对雨水的综合利用

生态小区内应注重与自然的协调, 为了进一步满足人们对于居住环境的要求, 回归自然, 生态小区内会修建大量的喷泉瀑布、小桥流水等景观。这些水景需要消耗大量的水资源, 景观内的水若缺少流动性, 水质会极易恶化, 影响到水景的观赏功能。针对该问题, 可利用相关设备将初步净化的雨水排入景观河或景观湖内, 水池内可适当饲养昆虫和鱼类进行净化, 或者是安装机械净水设备, 可以有效保证水质。水景不仅能够净化、湿润空气, 改善小区内的气候, 蓄水池内的水还可以用于区内的绿化、消防、浇灌。进行水景设计时, 要尽量贴近草坪并铺设收集管, 这样更换的水可经收集管进入草坪, 满足灌溉要求。

4 结束语

综上所述, 增强对雨水的综合利用可以有效缓解水资源危机, 适当发挥生态小区雨水利的技术优势, 将其视为可大力发展的战略性基础工作, 为缓解水资源的数量和质量问题做出实质性贡献。

参考文献

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[2]汪元元, 马东春, 王凤春.北京市雨水利用政策体系研究[J]南水北调与水利科技, 2013, 8 (1) :95~96.

雨水生态利用 篇9

澳大利亚是世界上最大的岛屿, 总面积超过760万km2, 人口约2 200万人。根据最新考古发现, 澳洲土族在400万年前已经定居该地。一直到大约200年前, 大量的欧洲白人移民澳洲。澳洲是南半球中最先进的国家之一, 天然矿产特别丰富, 更有广大的畜牧场与园林。澳大利亚气候类型多种多样, 包括热带气候、亚热带气候、温带气候及高山气候。澳大利亚中部大部分是沙漠, 因此农业生产只是集中在沿海区域。由于澳洲四面临海, 内陆只有约20条淡水河流域, 使得澳洲的水资源严重匮乏。而且由于原始的内陆土地变迁导致的土壤的盐性特征, 而使得澳洲70% 的土地是贫瘠的或半贫瘠的, 不适合耕种, 土壤偏浅, 多砂石, 只有10%的土地适于耕种。但澳大利亚的农业与畜牧业非常发达, 产值达澳大利亚的国民总产值的40%, 澳大利亚的羊毛享誉全球, 有软黄金之称。澳大利亚的农业用水量占到了全澳用水量的75%, 工业用水与城市及居民用水只占到25%。由于水资源严重匮乏, 淡水一直是制约澳大利亚经济发展与生态环境保护的瓶颈问题。正是认识到了淡水的重要性, 澳大利亚很早就开始了节水行动。通过重复使用的废水, 使市区减少对河水与水库等水源的依赖。如处理后的废水可以用于冲厕所, 洗衣, 用于浇灌花园, 体育休闲草坪, 花卉等方面, 并在农业产业上使用, 但是生吃的蔬菜类除外。

2 雨水回收系统

2.1 雨水回收系统

澳大利亚的雨水回收系统通常分为4类:地下雨水回收系统, 屋面雨水回收系统, 地下与屋面相结合的综合回收系统和高山雪水回收系统。

2.1.1 地下雨水回收系统

在大型体育休闲草坪的地下预先做好了大型储水池, 地面预留有导水沟槽, 地面有时配备有大型储水容器, 当下雨时雨水通过导水沟槽储盛在地下的大型储水池中, 地下储水池中水储满后, 通过水泵将水泵入地面的储水容器, 需要浇灌草坪时, 使用水管即可, 非常方便。图1为悉尼奥林匹克体育场的雨水回收系统。图中所示的水泥沟槽为浇灌草坪后的雨水再一次回收利用。澳大利亚在20世纪90年代开始推行节水计划, 现在大部分公共休闲运动场所的草坪采用雨水回收浇灌系统。

2.1.2 屋面雨水回收系统

屋面雨水回收系统在澳大利亚的普及率较高, 中小学学校、教育培训中心、动植物园及大学等相关单位安装最多, 约有1/3的建筑安装了屋面雨水回收系统, 设备主要由州政府投资, 每套设备约3 000澳元, 回收的雨水主要用于冲厕所、洗衣、洗车、浇灌花草及动物生活用水。其具体做法是:修建房屋时, 其屋面使用波浪型金属瓦, 屋面四周有收集雨水的金属沟槽, 沟槽再与塑料水管接通, 塑料水管与雨水收集器相接。当下雨时雨水通过导水沟槽储盛在雨水收集器中, 需要用水时打开水管龙头即可, 非常方便。图2为新南威尔士州的一所幼儿园的雨水回收系统, 图3为皇家植物园的雨水回收系统, 图4为新南威尔士州一所中学的雨水回收系统。另外, 笔者还参观了纳拉宾湖公立小学, 新南威尔士州野外实地环境教育中心, 塔朗加动物园教育中心, 奥林匹克公园及悉尼大学等单位均建有雨水收集器。

2.1.3 地下与屋面相结合的综合雨水回收系统

将2.1.1与2.1.2的方法相结合即是本方法。该方法最大的好处是能将大量的多余的雨水先储在房屋地下的蓄水池中, 等到没有雨水时可以取用地下的蓄水池中雨水, 该雨水通常用来冲厕所、洗衣、洗车与浇灌草坪等。图5为新南威尔士州海岸环境教育中心的雨水回收系统的地上部分, 底下部分在建房时修与地下;图6为欧洲的房车露营旅客将车停于悉尼海岸环境教育中心旁边的停车场, 他们的生活用于基本使用回收的雨水, 饮用水除外, 图6中可见白色部分有水龙头, 使用的就是雨水。

2.1.4 高山雪水回收系统

高山雪水回收系统和地下雨水回收系统有点相似, 不过有的工程比2.1.1节所述的要大得多, 有的又要小得多。比如, 澳大利亚的首府堪培拉周边有一座雪山, 夏天白雪融化, 雪水资源丰富。于是当地环境与水资源管理部门设计并开挖了一座巨大的人工湖用于储蓄雪水为当地所用。图7为堪培拉的雪水回收系统———巨型人工湖, 图中的水柱为喷泉。图8为澳大利亚堪培拉国会山大厅前的水景观———循环水瀑布, 取用的也是人工湖的雪水。除了高山雪水的回收外, 澳大利亚到处都利用废弃的场所建有湿地或储水水库或水塘, 用来净化用过的雨水或者储盛雨水。图9为澳大利亚悉尼奥林匹克体育场旁的湿地, 用来净化用过的雨水, 修复生态环境。图10为澳大利亚悉尼奥林匹克体育场旁的储水水塘, 一来用于储盛雨水, 二来将四周用铁丝网围起来便于保护面临绝迹的青蛙。

另外, 不少的农场也安装了不少的雨水收集器;同时, 利用洼地开挖的小型雨水回收池, 利用收集的雨水浇灌农作物并供牲口饮水。由于水源奇缺, 当地农民采用移动式滴灌器浇灌农作物, 从而达到节水的目的。图11为澳大利亚堪培拉农民的移动式滴灌器。

3 结语

澳大利亚政府1990年发表“环境教育课程声明”, 2000年制定了可持续发展计划, 颁布墨尔本声明, 将2010年定为可持续发展年。全民环境意识浓厚, 特别是中小学生从小潜移默化。政府花大力气营造环境氛围, 持续向学校和社会有关团体加大投入。新南威尔士州2001年颁布课程政策文件, 规定各学校必须制定学校环境教育管理计划, 并必须把该计划作为学校总体管理计划的一部分。注重环境教育的长期性、持续性, 强调人人参与、考虑环境问题、从全球角度思考, 强调社区行动的观念与意识, 突出可持续发展能力的培养。本文仅仅从节约用水方面介绍了澳大利亚的雨水收集情况, 是澳大利亚整个可持续性发展教育的一个缩影。

中国实际上也在进行环境教育, 特别是在幼儿园、中小学, 环境教育进行得是不错的。在水资源的合理利用与保护, 以及雨水的收集与利用方面确实有些初步研究, 但总的实际效果不够好, 我们可以学习澳大利亚的雨水回收与利用的技术和经验, 推广应用到我们的严重缺水地区———西部地区, 以解决我国西部水资源严重不足的问题。

摘要：通过实地考察研究, 拍摄了大量真实图片, 展示了澳大利亚先进水环境理念, 系统地概括了澳大利亚在雨水回收利用、水生态修复与保护方面的成功经验。探讨了几种雨水回收系统及回收雨水在洗衣、洗车、冲厕、农田灌溉、体育休闲草坪及花卉浇灌等方面的应用。

关键词：水环境,雨水,回收,利用

参考文献

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雨水生态利用 篇10

1. 雨水收集的场地设计实践

公园整体规划设计于2012年,针对北京缺水的地理环境特点,该项目设计策略中包括两大水系功能区:湿地与主湖区和多点雨水收集区。设计最大化地保留和恢复了原有的自然湿地,并在花园办公区增设了雨水收集系统来恢复城市发展进程中自然生态湿地的破坏和流失,同时也是对温榆河沿岸历史价值的尊重与追溯。滨水森林公园人工湿地不仅可以恢复温榆河沿岸区域因城市扩张而被破坏的生态多样性环境,同时通过雨水收集系统用于园区内植物景观场所的灌溉,形成的实用而自然的功能性景观[1]。

未来科技城办公园区作为可持续景观设计设计策略,首要目标是对现状自然植被、生境的原生生态保护与修复上,通过雨水净化收集、植物种植和漏水性景观设计等改善和恢复沿岸湿地作为涵养水源,作为蓄滞洪水场地,建立植被浅沟为主的多个雨水收集区,以实现湿地保护以及生物多样性恢复的目标。

2. 重塑水体生态环境

温榆河河道底宽50m,平均水深为2.7m,流量为120立方m/s,沿岸的陡坡地形以及现有的防护林使行进的水流保持较低温度。温榆河作为城郊内部绿地的涵养水源,不仅面临水质改善的问题,河道同时也承担着丰雨期城市防洪安全的问题。森林公园滨邻温榆河道,沿河场地地势较低洼,两岸适度陡坡(比例为整个区域5%至10%),受周围沿河工业区、居民区污染影响影响,沿温榆河道污水收集管网的雨污合流通过管线未经排污处理直接排入河道,严重影响了水质,现状水质为劣Ⅴ类型,丰雨期较枯水期水质更差。在设计初期的场地调研中表明,温榆河河流非点源污染对节流水质影响日益严重,点源污染与产业结构具有重要的正相关性,在改变原有沿河区域排放方式以及建立旁路离线净化方法。

3. 基于雨水收集的生态恢复设计

由于场地原生植被破坏较为严重,水土保持能力差,在丰雨期水土流失严重。在设计初期策略制定中,以周围湿地作为涵养水源作为蓄滞雨水场地,建立植被浅沟为主的多个雨水收集区,达到结合雨水收集促进生态恢复的效果。温榆河两岸多为排水性较差的黏性土壤,土壤成分农业污染较重,土壤修复相对于传统的化学或物理清除方法,采取生物修复对环境更为友好且长期效果更佳。滨水公园生态恢复设计策略中尽可能多地保护和保留湿地周边的成熟树木,植物配置以本地原生为主,极少应用了外来物种。整个区域湿地和下沉坡地多用北京地区常见花菖蒲、水陆两栖的常绿水生鸢尾、马蔺等挺水植物配合芦苇等混合种植构成不同色彩的湿地花境系列,如图(1)所示,达到植物景观的多样性;同时利用这些植物生长特性及对习水性的偏好,通过植物吸收、微生物的分解满足雨水净化的作用。

4. 雨水收集的透水性路面设计

雨水渗透利用是指通过地表渗透或辅助设施使雨水下渗至浅层土壤以及地下水层,使雨水得以利用的方式[2]。雨水渗透根据入渗量和入渗能力的不同,主要分为雨水的自然入渗和利用辅助设施渗透两种。由于滨河园区紧邻未来科技城办公区,路面承担着巨大负荷,路面雨水径流是雨水去污和收集过程中最为棘手的问题,在方案设计中主要通过以下三点来降低这种路面的雨水负荷。一是雨水收集的透水混泥土路面设计。园区内停车场与主干道路都是由沥青和混凝土渗透性材料铺装,该透水路面厚度为30mm,横向和纵向坡度为0.5%到0.7%之间,结构上到下分由透水混泥土面层、普通石料的透水垫层、密实混泥土基层、土基构成。结合下凹式的植被浅沟,密实混泥土基层以一定的坡度导向设置的蓄水调节池,在调节池附近路面下方布有雨水暗管,用以对路面雨水收集。需要注意的是,设计考虑到停车场等汇水面的雨水径流量一般比较集中,在园区停车场北向依据地形设置雨水调节池并铺设少数的排水管。透水混凝土路面具有很强的渗透性,强降雨情况下,雨水可以自然渗入透水混凝土面层和透水垫层,结合沿坡地表径流导向和排水管,将雨水导入周边湿地和植被沟中。二是引导路面雨水径流。园区内步道路宽度大多在1.2m到1.8m之间,路面设计略高于毗邻边沟,并在临近植被浅沟的混泥土基层表面沿路挖有雨水明渠,如图(2)所示,以缓解高降雨强度园路雨水径流。园路与湿地水体之间通过植被缓冲带进行隔离,如图(3)所示,根据地形沿道路两侧绿化隔离带向内侧植被浅沟设计一定的角度倾斜,这样既减少雨水径流在园路沉积时间,又利用植被缓冲带降低雨水速度。三是使用乡土材料扩大透水性铺装。整个园区在最大化保留湿地和乡土植被的基础上,根据不同的植物景观用地性质,选择相适宜的透水性铺装。这样不仅在取材、运输方面大大降低成本,而且便于后期蓄水与灌溉,如图(4)所示,同时从设计意图及目的上都是为了体现景观的地域性及生态性的可持续性设计。

5. 雨水收集的生态功能性景观

城市景观水体的设计,常常考虑到水源、管理等因素,将水池池底、池壁等固化,做成密闭的不透水水池。这种水池切断了水体与外界环境的自然交换和渗透,削弱了水体的自净能力和生态功能[3]。在园区中心结合设置人工湿地,景观设计根据地形采取了下沉式台地的布局形式,自地面而下分为4层,每层高度为0.2m到.5m之间,整个景观利用坡地和不同层级的高差为雨水净化提供动力之外,也最大化地为雨水净化提供停留空间。景观前2层为污水净化湿地,第3层为雨水渗透花园,最后一层池底保持渗水功能。池底为自然基底的集雨面,并将收集的雨水通过自然渗透与周围土壤及地下水自由交换水分,使雨水得以回灌地下水,完善景观水体的各项生态功能。为了满足对雨水氮磷有更好的去污效果,在第3层和池底铺有砾石,相对于沸石对氮磷有更好的净化效果,砾石作为常用材料成本低廉且便于维护,结合挺水水生植物形成优质的视觉景观效果[4]。

6. 结语

可持续设计是一种构建及开发可持续解决方案的策略设计活动[5]。北京未来科技城滨水公园项目是雨水利用的生态景观设计策略下实现的可持续性景观设计和实施的成功案例,其沿温榆河森林公园绿地的雨水收集系统实现了场地生态恢复,同时为建设健康慢行城区提供了场地生态可持续性、经济性的发展能力。

摘要：城市绿地中雨水资源涵养与利用实现了地区达到白给自足的水平衡,是当今可持续生态景观设计回归自然理念的解读。本文以北京未来科技城滨水森林公园为例,阐述节水型绿地中雨水利用,在实现了生态环境恢复同时解决了场地经济性可持续发展之间的平衡。

关键词：北京未来科技城滨水公园,雨水利用,绿地,景观设计

参考文献

[1].Breen P,Markwell K.Walsh G,et al.Constructed storm water wetland Design dry and wet tropicslCI//Building the Water Sensitive Community.Proceedings of the 7th International Conference on WSUD,Melbourne.2012:106.

[2].王大乐,城市园林绿地中雨水利用的景观探讨[D].北京.北京林业大学,2007.

[3].王沛永,张媛.城市绿地中雨水资源利用的途得与方法[J].中国园林,2006():75—81

[4].Reed S C,Crites R W,Middlebrooks E J.Natural Systems for Waste Management and TreatmentlMl.England:A McGraw-Hill Special Reprint Edition,1995.

利用雨水势能的高楼辅助供水系统 篇11

摘 要：社会发展迅速，楼层增高。高楼供水多采用二次供水模式，目前，高楼利用雨水势能的方式主要是让雨水带动水轮机进行发电。为了减少二次供水的耗电量，缓解供水能耗大的现状需设计一种与现有供水系统相结合的只利用雨水势能的纯管路辅助供水系统。该系统在楼层顶部收集雨水（在标准限重之内），利用雨水的势能作为原动力进行供水。有效地降低了耗电量，缓解供水能耗大的问题。我国南方一年四季降雨量大，该套系统用于高楼供水，起到了无能耗、零污染的节能和减排的效果，能对雨水水利能进行开发利用，是传统水利能开发利用的有效补充。

关键词：高楼供水；雨水势能；节能减排；高楼辅助供水

1 高楼辅助供水系统基本介绍

1.1 供水系统介绍

一级供水系统主要由下行管、气液分离装置、输气管、压水管、安全阀、压水细管、净水箱等组成。12根压水细管置于压水管粗管管道内部，净水箱是传统供水系统中就设有的。

整个供水过程分为两个步骤：

①在楼层顶部收集一定量的雨水，打开阀门，雨水顺下行管流动，当到达进气口的位置时卷吸进大量气体。气体随水流流动过程中被分解成大量的小气泡。气泡随水流下行，到达管道底部，由于管道转折，管径突增，水流流速减缓，大量小气泡汇合成大气泡，上浮形成高压气体。在整个过程中，水流的动能转化成气体的压能。

②形成的高压气体经输气管、压水管粗管道进入净水箱，在压水管细管道中形成段塞流，将净水压入更高一级的水箱之中。

注：雨水只是用来获得高压气体的媒介，且由于是分级设计，雨水将会被反复利用，多次裹挟气体，然后利用高压气体进行供水。

1.2 与传统供水系统结合

目前高层建筑二次给水模式中各分区均设有水泵和水箱，上区的水泵从下区的水箱中抽水。居民楼低层用户（一般为5-6层）供水可以直接靠管网的压力，但高层需设二次供水水箱，二次供水模式为：利用水泵将高位水池中的水压入更高一级的高位水池。当水池蓄水达到一定量以后，向两水池之间的楼层用户供水。通常，每10层左右就会设一个高位水池。

笔者将高层居民楼每10层划分为一级，通过高位水池将该辅助供水系统与传统供水系统相结合，多级模式可以对雨水进行反复利用，多次裹挟气体，产生足够多的高压气体进行供水，可以充分利用雨水势能，减少高楼供水能耗，缓解供水压力。

2 高楼辅助供水系统工作原理

2.1 下行管工作原理

雨水顺下行管流出，在进气口处，雨水会卷吸进大量的气体，气体顺管道流动的过程中被分解为大量的小气泡，在这个过程中，水流把动能传递给了气体，变成了压能。

水中气泡的运动方式及获能情况取决于自身受力，下面从微观上对单个气泡的受力情况进行说明：

设气泡半径为rb，气泡相对于水的浮升速度为V，下行管中水下降速度为u，水的密度为ρw，动力粘度为μw，空气的密度为ρa，g为重力加速度。则气泡受到三个力的作用，即向上的浮力、向下的重力及粘性阻力。假定气泡为球形，则气泡所受浮力为：

F浮=πrb3ρwg （1）

重力为：F重=πrb3ρag （2）

关于气泡受到的粘性阻力，假设气泡在水中上升（或气泡静止，水以速度V向下运动）时，忽略该气泡在气泡群中会受到靠近它或远离它的气泡的影响，并设其运动状况处于滞

区域，则阻力为

F阻=6πrbμwV （3）

显然，若气泡所受浮力大于所受重力与阻力之和，则气泡向上运动与水分离；反之则气泡随着水向下运动；若等于，此时u=V，气泡处于极限的分离状态，此时气泡的速度称为临界速度，记为ucf。这时有：πrb3ρwg = πrb3ρag+6πrbμwucf （4）

解得ucf= （5）

式中 νw=

由式（5）可知，下行管中向下流动的水携带的气泡的大小与水下降速度有关，水下降速度越大，携带的气泡就越大，气体的量越多。

2.2 气液分离装置工作原理

和空气两相流从下行管流出进入气液分离装置，在气液分离装置入口处速度方向发生90°急剧变化，管径突增，水流减缓，小气泡溢出汇合成大气泡，且入口流道做成渐扩形状，分离后的空气将动能转化为压能，速度降低，压力升高，形成高压气体。

2.3 压水管工作原理

在流动体系中，只存在气体和液体两相物质的叫气液两相流。实验研究表明，垂直上升管中的气液两相流基本流型有五种：泡状流、段塞流、搅拌流、缕状环形流和分散环形流。

段塞流的特点是：气液交替流动，充满整个管道流通面积的液塞被气团分割，形成气柱——液柱的模式。

在本装置中它的形成机理及条件：当高压气体被导到压水粗管道中，在压水粗管道底部處的液体阻碍气体的流动，气体被迫进入压水细管，由于管径突然变细，使气体流速增加，带液能力增强，气体含液率迅速大幅增加，在细管中形成段塞流，由于伯努利效应，此时液面处压力下降，所以气体能持续不断进入，形成连续“压”水的段塞流。

压水机理：段塞流中每一段气柱相当于一个气体活塞，气柱内部的压力大于与他紧邻的一小段微元液柱的重力和向下的摩擦力之和，则液柱所受的合力向上，产生向上的加速度，使净水箱中的水不断被气柱活塞压到高处，当管道压力足以举升细管内的液柱时，液体开始由细管顶部排出。起初排液速度较低，当气体串入细管后液体加速，在很短时间内液体流最达到峰值流盆（常为平均流量的几倍）。即使气压不大，所能压上的净水流量也是平均流量的数倍。最后，液塞上游积聚的气体极快排出压水细管，细管内气体流速减小，管道压力下降，又开始新一轮循环，进行持续供水。

基金项目：

城市雨水利用综述 篇12

1 主要雨水利用技术

1.1 土壤入渗

1) 多孔沥青及混凝土地面。多孔沥青地面由表面沥青层、滤层和蓄水层组成。表面沥青层避免使用细小骨料, 空隙率为12%～16%, 厚6 cm～7 cm。沥青层下面的滤层和蓄水层由碎石构成。滤层的碎石粒径1.3 cm, 厚5 cm。蓄水层碎石粒径2.5 cm～5 cm, 空隙率为38%～40%, 其厚度视所需蓄水量而定。多孔混凝土路面与多孔沥青类似, 区别在于表层为无砂混凝土, 厚度约12 cm, 空隙率15%～25%[3]。多孔沥青和多孔混凝土铺筑的地面具有渗蓄雨水、抗滑和吸收交通噪声的功能, 在美国使用广泛。缺点是使用长时间后会因堵塞而失效, 因此在我国的应用受到限制。

2) 草皮砖。草皮砖是带有各种形状空隙的混凝土块, 开孔率达20%～30%, 因在空隙中可种植草类而得名。草皮砖地面的径流系数为0.05～0.35[4], 可以有效削减地面径流量, 由于种植了草类, 还具有一定的净化作用。草皮砖是一种利用效果不错、维护管理方便的土壤入渗技术, 应用较为广泛, 多用于停车场、人行道。

3) 地下渗透管、渗透渠和渗透池 (见图1) 。渗透管一般采用穿孔PVC管或透水材料制成, 汇集的雨水通过渗透管进入周围碎石层, 再进一步向周围土壤渗透。碎石层具有一定储水调蓄作用。渗透渠与渗透管的结构功能类似。地下渗透池实际上是一种地下储水装置, 利用碎石空隙、渗透渠等储存雨水[4]。渗透管渠和渗透池的优点是占地少, 缺点是极易堵塞。为避免堵塞常将预处理设施 (如绿地、初期雨水弃流装置) 与渗透设施组合使用。

4) 植被浅沟 (见图2) 。植被浅沟是指在地表沟渠中种有植被的一种工程性措施。它一般建于城市公园内道路两侧、不透水地面的周边、大面积绿地内等, 可以同渗透渠或雨水管网联合运行, 完成输送排放功能的同时实现了雨水的净化。

植被浅沟不但能够增强渗透, 补充地下水, 其中的植被还具有降低径流速度, 削减洪峰流量的作用, 此外当雨水流经植被浅沟时, 在沉淀、过滤、生物降解的共同作用下, 径流中的污染物可部分被去除。研究表明, 它对SS的去除率可以达到80%以上[5]。由于城市径流中SS与COD, TP, TN等污染指标存在良好的相关性, SS去除的同时其他污染物也得到相应的去除[6]。

5) 下凹式绿地。绿地作为渗透设施, 不仅渗透能力强, 而且植物根系能对雨水径流中的污染物起到净化作用。而下凹式绿地具有渗蓄雨水、削减洪峰流量、减轻地表径流污染等优点。典型的下凹式绿地的结构为:路面高程高于绿地高程, 雨水口设在绿地内, 且高于绿地高程而低于路面高程。这样不透水地面上的雨水径流先流入绿地, 绿地蓄满后再汇入雨水口。中国农业大学通过分析计算在设计暴雨条件下下凹式绿地的蓄渗、减洪效果, 表明在1倍汇水面积的情况下, 对于10年, 50年和100年一遇的暴雨, 下凹式绿地的降雨拦蓄率分别为87.15%, 58.48%和50.75%, 其中减峰率分别为71.04%, 46.82%和41.52%, 蓄渗减洪效果显著。

1.2 集蓄回用

由于城市屋面雨水水质较路面雨水水质要好得多, 所以我们所说的雨水集蓄回用系统具体指屋面雨水集蓄回用系统, 它可以是在建筑群或小区中设置的集中式利用系统, 也可以是设置在单体建筑物的分散式利用系统。系统由集雨区、输水系统、截污净化系统 (如过滤) 、储存系统 (水箱、地上或地下水池) 以及配水系统等几部分组成[7]。

屋顶花园利用系统是雨水集蓄技术与生态技术的结合, 由于它在改善环境、节约能源等方面的众多优越性, 国外许多城市的地方政府相继出台了相关政策鼓励屋顶绿化。

屋顶花园由植被层、基质、过滤膜、蓄排水盘、保湿毯、隔根膜组成。植物应根据当地气候和自然条件, 遴选本地生的耐旱植物, 如北京地区选用佛甲草、黄花万年草[8]等。种植基质应选择空隙率高、密度小、耐冲刷且适宜植物生长的天然或人工材料, 德国常用火山石、沸石、浮石等, 我国常用烧结土。基质厚度一般为7 mm～9 mm。屋顶花园需要着重考虑蓄水和排水的统一。雨季, 尤其是短历时的降雨若不能及时排走可能造成屋面积水重量超过屋面荷载, 危及建筑安全;旱季, 又需要屋顶绿化蓄水功能保证植物正常生长。现在多采用蓄排水盘结合其上的烧结土基质层和其下的保湿层满足蓄排水的要求[9]。

2 我国雨水回用研究

德国、英国、日本等国对雨水回用进行了大量的研究和工程实践, 技术已相当成熟。但是我国对雨水处理回用的研究很少。

屋面雨水的水质受屋面材料、气温、降雨量、降雨强度、降雨历时及空气污染等因素影响[2]。初期径流污染浓度很高 (特别是沥青油毡屋面) , 浑浊色度大, 主要污染物为COD, SS, 可生化性也不高;总氮、总磷、重金属、无机盐等污染物浓度较低。研究表明[2,10], 随着降雨时间的延长, 污染物浓度逐渐下降, 色度也随之降低, 因此为了减小对后续设施的影响, 常舍弃2 mm的初期径流。雨水处理工艺一般采用沉淀过滤。北京建筑工程学院研究表明, 经初期弃流的屋面径流雨水, CODCr浓度约为100 mg/L, 在最佳投药条件下, 经沉淀加接触过滤, 对CODCr可去除65%, SS可去除90%, 色度可去除55%[2], 基本满足GB/T 18920-2002城市污水再生利用城市杂用水水质要求, 与同济大学研究结果[10]基本一致。

3 我国雨水利用的现状和问题

土壤入渗是我国应用最为广泛的雨水利用方式。由于城市面源污染控制越来越受到重视以及雨期路面积水为人民生活带来诸多不便, 许多城市将室外停车场、公园、学校、小区的人行道尽量做成多孔铺砌、透水路面。绿地的建设一直都是城市绿化的重要部分, 考虑到下凹式绿地在蓄渗减峰方面的高效性, 施工管理的简易性, 许多新建地区如北京奥林匹克公园[11]、郑州郑东新区[12]、上海世博园区都规划采用下凹式绿地。

4 结语

我国的水资源环境现状面临着严峻的考验, 一方面是水资源的短缺, 一方面是雨洪径流白白排放, 导致水环境恶化。围绕雨水资源的利用, 我国开展了大量的理论探索和科学研究, 但是存在着集蓄与利用脱节、资源利用率低等问题。如何高效利用雨水资源、实现雨水回用仍然是摆在我们面前的重大难题。

摘要：针对缺水问题日益突显的现状, 阐述了国内外雨水开发利用的两种主要方式:土壤入渗、集蓄回用, 分析了其技术要点, 总结了我国雨水利用的研究成果、应用现状以及存在的问题, 以实现雨水资源的合理化利用。