城市雨水资源的利用（通用10篇）
城市雨水资源的利用 篇1
1 城市水资源的现状
随着我国城市化进程的加快和国民经济的高速发展, 水资源短缺和水环境污染日趋严重。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。怎样加强水资源管理, 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。我国水资源总量28000多亿m3, 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, 我国水资源的分布是南方多于北方, 东部地区多于西部地区。目前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。
长期以来, 我国城市水资源主要着眼于地表水资源和地下水资源的开发, 不重视对城市汇集雨水的利用而任其排放, 造成大量宝贵雨水资源的流失。随着城市规模的扩大, 雨水流失量也越来越大。一方面是城市严重缺水, 地下水过量开采, 地下水位逐年下降;另一方面, 大量排放雨水又带来城市水涝、城市生态环境恶化等一系列严重的环境问题。
随着水资源供需矛盾的日益突出, 越来越多的国家认识到雨水资源的价值, 并采取了很多有效措施、因地制宜地进行雨水综合利用。对于发达国家, 成熟的雨水利用技术有一系列的定型产品和组装式成套设备。对我国大部分城市特别是对那些严重缺水的城市很有借鉴意义。
2 国内外雨水利用现状[1]
把所有的雨水都利用起来, 那是一种美好的理想。但理想是必须用行动来推进的。
以色列可能是最珍惜雨水的国度。有报道说, 那里“几乎每一滴雨水都被用各种各样的集雨器具积存起来”。缺水地区的人们珍惜雨水, 许多丰水的国家和城市, 同样重视对雨水的拦蓄和利用。英国为纪念新千年而建的“世纪圆顶”, 每天平均可以从屋顶收集的雨水有100立方米之多, 基本可以满足洗冲厕所之用。芝加哥市兴建了覆盖城市一半地区的雨水利用---地下蓄水系统, 冲洗马路和清洗车辆的用水, 已基本由回收的雨水来承担。在丹麦, 许多地区的含水层一度被过度开采。为此, 丹麦从20世纪80年代开始全面推行从屋顶收集雨水, 将之泵进贮水池进行储存, 过滤后用于冲洗厕所和洗涤衣服。
3 成熟的雨水利用技术
3.1 雨水收集的方法
3.1.1 地下储雨池
用于收集屋顶、庭院和地面的雨水, 所收集的雨水主要用于冲厕、洗车、绿化用水、景观用水或消防用水等。储雨池的结构主要为钢筋混凝土, 并设有去除初期雨水、过滤、沉淀池等装置。容积规模可视情况在1立方米~100立方米之间。这种储雨池还需要收集、输送系统, 因此, 技术要求高, 投资较大, 需要列入建设计划或融资修建。适用于机关大院、企事单位家属区、街道居民区和各类开发区等。
3.1.2 地上储雨容器 (桶、罐)
多用于收集屋顶雨水, 所收集的雨水主要用于庭院洒水、浇灌花草, 节约自来水。根据水的用途可以考虑安装或不安装初期雨水去除器。这种储雨装置可以直接接在雨落管上, 制作简单, 适合一般居民楼、平房或四合院采用。
3.2 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。处理方法与装置则主要取决于:a.集水方式;b.雨水取用目的与处理水质的目标;c.收集面积与雨水流量;d.建设计划与相关的条件;e.经济能力与管理维护条件。
屋面雨水收集利用系统流程如下:
集水→筛选→沉淀→砂滤→停留槽→
消毒 (视情况而定) →处理水槽 (供水槽)
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 所收集雨水的供应
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, 供厕所的冲洗使用。雨水除了可以作为街厕冲洗用水外, 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。
3.4 多余雨水的回渗[2]
3.4.1 透水地面渗透
把不透水的地面砖换成透水砖, 通过透水砖的孔隙吸收雨水;并通过透水砖下面铺设碎石、沙砾、沙子组成的反滤层, 让雨水渗入到地下去。
3.4.2 渗水井渗透把雨水管引入渗水井渗入地下。
3.4.3 利用草坪渗透围绕草坪周围垒起约
10厘米的高沿, 或将草坪地面降低, 作成下凹式绿地, 承接和回渗雨水。
4 城市雨水利用的前景[3]
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: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:
4.1 节省巨额市政投资
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。
4.2 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2.00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。
4.3 是有良好的产业前景
未来若干年内, 雨水循环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。不仅城区可以形成这样的产业, 郊区小城镇也可以采用相同的方式形成产业。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。
结束语
雨水利用, 已经成为我国发展循环经济的重要内容之一。加强城市雨水利用已被纳入《国家中长期科学和技术发展规划纲要 (2006-2020) 》, 成为节约资源优先发展的战略。而且, 在水资源成为制约我国经济社会发展巨大障碍的今天, 加强城市社区雨水利用, 无疑对我们加强城市水循环利用、节约水资源具有很好的示范和推动作用。
参考文献
[1]晏中华.国外雨水利用的方法[J].节能, 2000, 6.
[2]汪慧贞, 车武, 胡家骏.浅议城市雨水渗透[J].给水排水, 2001, 2.
[3]那燕.城市雨水资源利用途经的探讨[J].辽宁师专学报 (自然科学版) , 2001 (2) .
城市雨水资源的利用 篇2
近十年来，城市雨水利用技术有了突飞猛进的发展，以适应现代化城市对水资源保护与可持续利用的要求，和城市水生态环境保护及可持续发展的要求。
现代城市雨水利用是一种新型的多目标综合性技术，可实现目标有节水、水资源涵养与保护、控制城市水土流失和水涝、减少水污染和改善城市生态环境等。目前应用范围有：分散住宅的雨水集蓄利用中水系统；建筑群或小区集中式雨水集蓄利用中水系统；分散式雨水渗透系统；集中式雨水渗透系统；屋顶绿化雨水利用系统；生态小区雨水综合利用系统等。
对现代城市雨水利用技术进行系统研究和总结，有利于构筑和完善该技术体系，尽快建立相关技术规范和标准。
雨水集蓄利用
1.1
屋面雨水集蓄利用系统
利用屋顶做集雨面的雨水集蓄利用系统主要用于家庭、公共和工业等方面的非饮用水，如浇灌、冲厕、洗衣、冷却循环等中水系统。可产生节约饮用水，减轻城市排水和处理系统的负荷，减少污染物排放量和改善生态环境等多种效益。
该系统又可分为单体建筑物分散式系统和建筑群集中式系统。由雨水汇集区、输水管系、截污装置、储存、净化和配水等几部分组成。有时还设渗透设施与贮水池溢流管相连，使超过储存容量的部分溢流雨水渗透。
屋面雨水集蓄利用技术在许多国家得到较广泛的应用，德国已实现产业化和标准化，一些专业公司开发出成套设备和产品。德国Ludwigshafen已经运行十年的公共汽车洗车工程利用1000m2屋面雨水作为主要的冲洗水源；法兰克福Possmann苹果轧汁厂将绿色屋面雨水作为冷却循环水源等，是屋面雨水用于工业项目的成功范例。
1.2
屋顶绿化雨水利用系统
屋顶绿化是一种削减径流量、减轻污染和城市热岛效应、调节建筑温度和美化城市环境新的生态技术，也可作为雨水集蓄利用和渗透的预处理措施。即可用于平屋顶，也可用于坡屋顶。
植物和种植土壤的选择是屋顶绿化的技术关键，防渗漏则是安全保障。植物应根据当地气候和自然条件，筛选本地生的耐旱植物，还应与土壤类型、厚度相适应。上层土壤应选择孔隙率高、密度小、耐冲刷、且适宜植物生长的天然或人工材料。在德国常用的有火山石、沸石、浮石等，选种的植物多为色彩斑斓的各种矮小草本植物，十分宜人。屋顶绿化系统可个提高雨水水质并使屋面径流系数减小到0.3，有效地削减雨水径流量。该技术在德国和欧洲城市已广泛应用。
1.3
园区雨水集蓄利用系统
在新建生活小区、公园或类似的环境条件较好的城市园区，可将区内屋面、绿地和路面的雨水径流收集利用，达到更显著削减城市暴雨径流量和非点源污染物排放量、优化小区水系统、减少水涝和改善环境等效果。因这种系统较大，涉及面更宽，需要处理好初期雨水截污、净化、绿地与道路高程、室内外雨水收集排放系统等环节和各种关系。
雨水渗透
采用各种雨水渗透设施，让雨水回灌地下,补充涵养地下水资源，是一种间接的雨水利用技术。还有缓解地面沉降、减少水涝和海水的倒灌等多种效益。可分为分散渗透技术和集中回灌技术两大类。
分散式渗透可应用于城区、生活小区、公园、道路和厂区等各种情况下，规模大小因地制宜,设施简单，可减轻对雨水收集、输送系统的压力，补充地下水，还可以充分利用表层植被和土壤的净化功能减少径流带入水体的污染物。但一般渗透速率较慢，而且在地下水位高、土壤渗透能力差或雨水水质污染严重等条件下应用受到限制。
集中式深井回灌容量大，可直接向地下深层回灌雨水，但对地下水位、雨水水质有更高的要求，尤其对用地下水做饮用水源的城市应慎重。
2.1
渗透地面
渗透地面可分为天然渗透地面和人工渗透地面两大类，前者在城区以绿地为主。
绿地是一种天然的渗透设施。主要优点有：透水性好；城市有大量的绿地可以利用,节省投资；一般生活小区建筑物周围均有绿地分布，便于雨水的引入利用；可减少绿化用水并改善城市环境;对雨水中的一些污染物具有较强的截留和净化作用。缺点是渗透流量受土壤性质的限制，雨水中如含有较多的杂质和悬浮物，会影响绿地的质量和渗透性能。
人造透水地面是指城区各种人工铺设的透水性地面，如多孔的嵌草砖、碎石地面，透水性混凝土路面等。主要优点是，能利用表层土壤对雨水的净化能力，对预处理要求相对较低；技术简单，便于管理；城区有大量的地面，如停车场、步行道、广场等可以利用。缺点是，渗透能力受土质限制，需要较大的透水面积，对雨水径流量的调蓄能力低。在条件允许的情况下，应尽可能多采用透水性地面。
2.2
渗透管沟
雨水通过埋设于地下的多孔管材向四周土壤层渗透，其主要优点是占地面积少，管材四周填充粒径
20～30㎜的碎石或其他多孔材料，有较好的调储能力。缺点是一旦发生堵塞或渗透能力下降，很难清洗恢复。而且由于不能利用表层土壤的净化功能，对雨水水质有要求，应采取适当预处理，不含悬浮固体。在用地紧张的城区，表层土渗透性很差而下层有透水性良好的土层、旧排水管系的改造利用、雨水水质较好、狭窄地带等条件下较适用。一般要求土壤的渗透系数
明显大于10-6
m/s，距地下水位要有一定厚度的保护土层。
可以采用地面敞开式渗透沟或带盖板的渗透暗渠，弥补地下渗透管不便管理的缺点，也减少挖深和土方量。渗沟可采用多孔材料制作或做成自然的带植物浅沟，底部铺设透水性较好的碎石层。特别适于沿道路、广场或建筑物四周设置。
2.3
渗透井
渗透井包括深井和浅井两类，前者适用水量大而集中，水质好的情况，如城市水库的泄洪利用。城区一般宜采用后者。其形式类似于普通的检查井，但井壁做成透水的，在井底和四周铺设Φ10～30㎜的碎石，雨水通过井壁、井底向四周渗透。
渗透井的主要优点是占地面积和所需地下空间小；便于集中控制管理。缺点是净化能力低，水质要求高，不能含过多的悬浮固体，需要预处理。适用于拥挤的城区或地面和地下可利用空间小、表层土壤渗透性差而下层土壤渗透性好等场合。
2.4
渗透池（塘）
渗透池的最大优点是渗透面积大，能提供较大的渗水和储水容量；净化能力强；对水质和预处理要求低；管理方便；具有渗透、调节、净化、改善景观等多重功能。缺点是占地面积大，在拥挤的城区应用受到限制；设计管理不当会造成水质恶化，蚊蝇孳生，和池底部的堵塞，渗透能力下降；在干燥缺水地区，蒸发损失大，需要兼顾各种功能作好水量平衡。适用于汇水面积较大?gt;1ha）、有足够的可利用地面的情况。特别适合在城郊新开发区或新建生态小区里应用。结合小区的总体规划，可达到改善小区生态环境，提供水的景观、小区水的开源节流、降低雨水管系负荷与造价等一举多得的目的。
2.5
综合渗透设施
可根据具体工程条件将各种渗透装置进行组合。例如在一个小区内可将渗透地面、绿地、渗透池、渗透井和渗透管等组合成一个渗透系统。其优点是可以根据现场条件的多变选用适宜的渗透装置,取长补短，效果显著。如渗透地面和绿地可截留净化部分杂质，超出其渗透能力的雨水进入渗透池（塘），起到渗透、调节和一定净化作用，渗透池的溢流雨水再通过渗井和滤管下渗，可以提高系统效率并保证安全运行。缺点是装置间可能相互影响，如水力计算和高程要求；占地面积较大。
雨水综合利用系统
生态园区雨水综合利用系统是利用生态学、工程学、经济学原理，通过人工净化和自然净化的结合，雨水集蓄利用、渗透与园艺水景观等相结合的综合性设计，从而实现建筑、园林、景观和水系的协调统一，实现经济效益和环境效益的统一，以及人与自然的和谐共存。这种系统具有良好的可持续性，能实现效益最大化，达到意想不到的效果。但要求设计者具有多学科的知识和较高的综合能力，设计和实施的难度较大，对管理的要求也较高。
具体作法和规模依据园区特点而不同，一1992年建于柏林市的某小区雨水收集利用工程，将160栋建筑物的屋顶雨水通过收集系统进入三个容积为650m3的贮水池中，主要用于浇灌。溢流雨水和绿地、步行道汇集的雨水进入一个仿自然水道，水道用砂和碎石铺设，并种有多种植物。之后进入一个面积为1000m2、容积为1500m3的水塘（最大深度3m）。水塘中以芦苇为主的多种水生植物，同时利用太阳能和风能使雨水在水道和水塘间循环，连续净化，保持水塘内水清见底，形成植物鱼类等生物共存的生态系统。遇暴雨时多余的水通过渗透系统回灌地下，整个小区基本实现雨水零排放。
柏林Potsdamer广场Daimlerchrysler区域城市水体工程也是雨水生态系统成功范例。该区域年产雨水径流量2.3万m3。采取的主要措施：建有绿色屋顶4ha；雨水贮存池3500m3，主要用于冲厕和浇灌绿地（包括屋顶花园）；建有人工湖12ha，人工湿地1900m2，雨水先收集进入贮存池，在贮存池中，较大颗粒的污染物经沉淀去除，然后用泵将水送至人工湿地和人工水体。通过水体基层、水生植物和微生物等进一步净化雨水。此外，还建有自动控制系统，对磷、氮等主要水质指标进行连续监测和控制。该水系统达到一种良性循环，野鸭、水鸟、鱼类等动植物依水栖息，使建筑、生物、水等元素达到自然的和谐与统一。
雨水利用水质控制系统
雨水水质控制是现代城市雨水利用的重要组成部分和主要特征。
城市雨水水质情况比较复杂，城市和区域的不同，汇水面、季节、降雨特征等的不同都会导致径流水质的很大差别。雨水径流污染主要表现在以下几个方面。
一是由于大气的污染，直接由降水带来的污染物。
这取决各城市的空气状况，也可能由大气的迁移，从外域带入。从北京城区降雨水质分析结果看，天然雨水中含有一些污染成分，如SS、COD、硫化物，氮氧化物等，但浓度相对较低。其次是屋面材料的影响和在非降雨期屋面上积累的大气沉降物。屋面材料对径流水质有非常明显的影响。尤其是沥青油毡类屋面比水泥砖、瓦质类屋面的污染量高许多倍,而且严重影响市容。材料老化和夏季的高温曝晒，径流中的污染物浓度都会有显著的升高，色度大，主要为溶解性COD，多集中在初期径流中，浓度为数百甚至数千毫克/升，取决于降雨量、气温，降雨间隔时间，屋面材料品质等，降雨后期的浓度可稳定在一百毫克/升以内。
路面雨水径流水质和影响因素更复杂。路面材料、汽车排泄物，生活垃圾、裸露或植被地带冲出的泥沙等等。其成分复杂，随机性很大。一般规律也是污染物主要集中在初期径流中，浓度受降雨间隔时间，雨量与雨强，路面状况等因素影响。主要污染成分有COD、SS、油类、表面活性剂、重金属及其它无机盐类。COD、SS均可能高达数千毫克/升。
4.1
雨水水质源头控制
源头控制是最有效和最经济的方法。
4.1.1
控制城市大气污染
我国不少城市目前的空气状况很差，导致雨水水质的下降，如不少城市的酸雨。不仅对渗透设施的利用会有影响，而且由于降水直接进入地面和地下水源，也会影响当地生态环境和水环境质量。
因此，控制城市大气污染不仅改善城市的空气质量，美化城市环境，也能对水污染控制有明显的贡献。
4.1.2
屋面雨水水质的控制
屋顶的设计及材料选择是控制屋面雨水径流水质的有效手段。应该对油毡类屋面材料的使用加以限制，逐步淘汰污染严重的品种。一些城市有计划地对这类旧屋顶进行改造，不仅美化了市容，还解决材料老化漏水、保温抗寒效果差等问题,改善了居民的居住条件，也很好地控制了屋面污染源。
利用建筑物四周的一些花坛和绿地来接纳屋面雨水，即美化环境，又净化了雨水。在满足植物正常生长的要求下，尽可能选用渗滤速率和吸附净化污染物能力较大的土壤填料。一般厚1m左右的表层土壤渗透层有很强的净化能力。
4.1.3
路面雨水水质控制
路面径流水质复杂，比屋面雨水更难以收集控制.4.1.3.1
改善路面污染状况
这是控制路面雨水污染源的最有效方法。包括相关的政策、法规、管理及技术等各种措施。如合理地规划与设计城市用地，减少城区土壤的侵蚀，加强对建筑工地的管理，加大对市民的宣传与教育力度，配合严格的法规和管理，最大限度地减少城市地面垃圾与污染物，保持市区地面的清洁等。
这方面，我国许多城市还存在不少问题，城区地面污染严重，垃圾、裸露地面的泥沙侵蚀，施工工地等都是比较突出的污染源。把雨水口和雨水井当作垃圾筒，随意倾倒污水和垃圾现象也非常普遍，雨季严重地污染水体并影响下水道的正常运行，造成路面积水。
4.1.3.2
路面雨水截污装置
为了控制路面带来的树叶、垃圾、油类和悬浮固体等污染物，可以在雨水口和雨水井设置截污挂篮和专用编织袋等，或设计专门的浮渣隔离、沉淀截污井。这些设施需要定期清理。
也可设计绿地缓冲带来截留净化路面径流污染物，但必须考虑对地下水的潜在威胁，限用于污染较轻的径流，如生活小区、公园的路面雨水。
4.1.3.3
初期雨水弃流装置
设计特殊装置分离污染较重的初期径流，保护后续渗透设施和收集利用系统的正常运行。合理确定并分离初期径流水量和有效地对随机的降雨进行控制是这种装置的技术关键，北京建筑工程学院研制的“分流式雨水弃流自动控制装置“（国家发明和实用新型专利）可高效率地对初期雨水实施自动控制。
4.2
雨水处理技术
除了上述源头控制措施外，还可以在径流的输送途中或终端采用雨水滞留沉淀、过滤、吸附、稳定塘及人工湿地等处理技术。需要注意雨水的水质特性，如颗粒分布与沉淀性能、水质与流量的变化、污染物种类和含量等。我国对城市雨水水质特性和相应的处理技术的研究尚处于初级阶段，没有相应的技术规范和要求。随着城市雨水利用技术的推广和城市非点源污染控制的开展，雨水的净化处理也将受到越来越多的重视。
结语
现代城市雨水利用是一项涉及多学科的、复杂的系统工程，在选择雨水利用系统方案时，要特别注意国家、地域及现场各种条件的差异。即使在同一个城市，由于项目间各种因素和条件的不同，宜采用的方案也可能完全不同，切勿生搬硬套。
规划设计要根据现场的气候及降雨、水文地质、水环境、水资源、雨水水质、给水排水系统、建筑、园林道路、地形地貌、高程、水景、地下构筑物和总体规划等各种条件，充分考虑收集利用和各种渗透设施的优缺点及适用条件，通过水量平衡、水力计算和技术经济分析来确定方案，突出系统观点，协调好各专业的关系，兼顾经济效益和社会效益，考虑城市和小区环境、生态和美学、人和自然的统一和谐，力求最佳效果。
1998年以来，北京建筑工程学院和北京市城市节约用水办公室对城市雨水利用技术进行系统的研究，并在北京市政府专项资金的资助下，在城区推广雨水利用技术，以下是设计实施的一些雨水工程项目：
（1）
北京某中学运动场雨水收集利用系统（已建成）
（2）
某公园雨水截流截污利用与湖水循环整治工程（已完成）
（3）
某区政府大院雨水收集利用系统（已建成）
（4）
某小学雨水、中水利用与水景观系统（已建成）
（5）
某新建区雨水利用系统（即将完成）
（6）
某实验学校雨水利用工程（完成设计）
（7）
某小学雨水利用与水景观系统（完成设计）
（8）
某区职工学校雨水利用工程（已建成）
（9）
某新建生态小区景观水系统与雨水利用工程（建设中）
城市雨水收集及利用研究 篇3
关键词雨水收集；雨水利用；雨水处理
中图分类号TU991.114文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)021-0184-01
近年来，我国随着工业化水平的不断提高，工业经济和生态环境之间的矛盾越来越复杂尖锐。其中在水资源利用方面，一方面，我国是一个缺水的国家，许多城市水资源短缺；另一方面，雨水作为一种潜在的水资源却没有引起足够的重视。我国作为一个严重缺水的国家，人均水资源仅为世界平均水平的1/4，为世界上水资源占有量最少的国家之一。我国600多个城市中，有300多个出现了资源性或水质性缺水现象，100多个城市严重缺水，一般年份全国城市总的缺水超过60亿m3。随着我国工业化水平的提高，大量水体受到严重污染，可使用的水资源在现有水平上将急剧减少。而雨水作为一种污染轻，水量可观的水资源，往往只是当做“废水”、“负担”采取各种措施将它快速的排放了。
1城市雨水收集方式
1）建造城市雨水贮留设施。雨水贮留设施可分为地面蓄水和地下蓄水两种。城市路面、屋面、庭院、停车场及大型建筑等使城市的非渗透水地面密集最高达90%，可将这些地方作集水面，通过导流渠道将雨水收集输送到贮水设施。贮水设施可以是蓄水池、水库、也可以是塘坝。最直接、最经济的办法是将城市低洼地进行优化改造，并配以适当的引水设施，能很好地蓄存雨水径流。另一方面，充分利用城市己建雨水排水管网体系，结合城市地形走向，规划、建立综合性、系统化的蓄水工程设施，诸如在城区适宜地方营造大的管道、水池、水库、塘坝等工程设施收集和蓄存雨水。①屋面雨水集蓄利用系统。该系统又可分为单体建筑物分散式系统和建筑群集中式系统。由雨水汇集区、输水管系、截污装置、储存、净化和配水等几部分组成。有时还设渗透设施与贮水池溢流管相连，使超过储存容量的部分溢流雨水渗透。②屋顶绿化雨水利用系统。屋顶绿化是一种削减径流量、减轻污染和城市热岛效应、调节建筑温度和美化城市环境新的生态技术，也可作为雨水集蓄利用和渗透的预处理措施。即可用于平屋顶，也可用于坡屋顶。③园区雨水集蓄利用系统。在新建生活小区、公园或类似的环境条件较好的城市园区，可将区内屋面、绿地和路面的雨水径流收集利用，达到更显著削减城市暴雨径流量和非点源污染物排放量、优化小区水系统、减少水涝和改善环境等效果。因这种系统较大，涉及面更宽，需要处理好初期雨水截污、净化、绿地与道路高程、室内外雨水收集排放系统等环节和各种关系。
2）雨水就地下渗。利用各种人工设施强化雨水渗透是城市雨水利用的重要途径。雨水就地下渗主要是通过透水地、渗透沟、渗透管、渗透槽、渗透池以及透水性铺装等多种渠道加大对雨水的就地下渗量。绿地是最好的渗透设施，不仅渗透能力强，而且植物根系能对雨水径流中的悬浮物、杂质等起到一定的净化作用。①渗透地面。渗透地面可分为天然渗透地面和人工渗透地面两大类，前者在城区以绿地为主。绿地是一种天然的渗透设施。人工透水地面是指城区各种人工铺设的透水性地面，如多孔的嵌草砖、碎石地面，透水性混凝土路面等。②渗透管沟。雨水通过埋设于地下的多孔管材向四周土壤层渗透，其主要优点是占地面积少，管材四周填充粒径20~30mm的碎石或其他多孔材料，有较好的调储能力。缺点是一旦发生堵塞或渗透能力下降，很难清洗恢复。③渗透井。渗透井包括深井和浅井两类，前者适用于水量大而集中、水质好的情况，如城市水库的泄洪利用。城区一般宜采用后者，其形式类似于普通的检查井，但井壁做成透水的，在井底和四周铺设直径10~30mm的碎石，雨水通过井壁、井底向四周渗透。④渗透池（塘）。渗透池的最大优点是渗透面积大，能提供较大的渗水和储水容量；净化能力强；对水质和预处理要求低；管理方便；具有渗透、调节、净化、改善景观等多重功能。缺点是占地面积大，在拥挤的城区应用受到限制；设计管理不当会造成水质恶化，蚊蝇孽生，和池底部的堵塞，渗透能力下降；在干燥缺水地区，蒸发损失大，需要兼顾各种功能作好水量平衡。
2城市雨水利用方式
1）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，依据试验研究显示，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：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。
屋顶集水一般以下述程序来处理所收集的雨水：
集水→筛选→沉淀→砂滤→停留槽→消毒（视情况而定）→处理水槽（供水槽）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。
2）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。
3结束语
随着城市化进程的加快，城市人口增加、城市规模扩大、城市用水量迅速增长、地下水位下降、水量平衡失调、水环境恶化，城市水利问题越来越受到广泛关注，从而出现了城市雨水资源收集与利用这一新课题，将城市雨水资源收集与利用可以产生一系列的综合效益。
参考文献
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城市雨水资源化利用的探讨 篇4
1城市雨水利用的作用
雨水, 即降水, 尤其是暴雨。城市雨水利用, 即采取非工程性措施和工程性措施, 拦蓄、储存、利用天然降水, 尤其是大雨、暴雨弃水。城市雨水的合理资源化利用对我国的城市发展所带来的水资源紧缺的问题具有重大意义。
1.1 缓解城市缺水
城市化不仅是衡量国家发达程度的重要标准, 也是农业国向工业国转化的必由之路。我国是一个发展中国家, 尚未进入工业化成熟阶段, 城市化进程任重道远。这必然会给城市供水增加新的压力。城市雨水的收集利用虽然解决不了根本问题, 但至少可以从某种程度上缓解缺水或严重缺水局面。尤其利用其中属于弃水的暴雨, 既可减免暴雨汇流造成的城市内涝, 又可增加城市供应水量。
1.2 减免城市涝灾
我国西高东低, 河流众多, 平原中的平地大都位于江河洪水水位以下, 是洪水洪灾易发区。加之, 我国位于亚洲季风气候区, 雨季年内高度集中, 夏季冷暖气流相遇时, 常有强度较大暴雨发生, 造成洪涝灾害。
据笔者初步估算, 城市雨水利用率超过10-20%, 即可减少暴雨汇流水量和水速的20-30%, 马路积水, 保持交通畅通;城市雨水利用率达到30%以上, 即可减少暴雨汇流水量和流速的40%以上, 基本免去城市内涝。其中马路雨污分流和增加水域、绿地对免除马路积水和低洼地带积水效果尤为明显。各种雨水入渗设施将地面径流就地入渗地下, 在控制径流汇集、减小洪峰流量的同时, 使地下水得到补给, 使遭到破坏的水环境系统得以恢复, 同时也起到阻止地面沉降的作用[3]。
1.3 减少雨水和污水汇流
目前, 全国80%以上的城市河流、湖泊受到不同程度的污染, 许多大江大河流经城市的河段已达不到流经城市的河段已达不到Ⅲ类水质, 湖泊鱼虾绝迹。
对径流雨水水质特性的调查分析表明, 初期径流雨水直接排入水体后会对水体产生严重污染[3]。如果采取雨污分流系统, 分散储雨, 集中排污, 就可以解决雨污混流的问题。
1.4 改善生态环境
水是城市生态系统的重要要素, 具有供应水源、保护绿地、维护生态, 旅游娱乐等生态功能。而雨水又是城市生态系统用水的主要来源, 仅仅依靠自然降水是十分不够的, 尤其随着城市建设的发展, 城市面积扩大, 绿地、水域减少, 建筑群、硬化路面等不透水面积逐年增加, 雨水资源年流失率也是逐年增大, 导致雨水不能入渗补充地下水, 加剧城市水环境和生态环境恶化。因此, 栏蓄城市雨水, 储存于绿地、城市人工湖以及水域, 能够很好的改善城市的生态环境, 促进城市建设和生态环境的和谐发展。
2城市雨水利用的条件
据国外有关资料显示, 降到地面的雨水是微酸的天然水, 经过蓄水池碱中和和过滤或反渗透过滤后, 其PH值为5～7, 电阻率为5000Ω·cm, 矿物盐干残留物为40～150mg.L, 是理想的可生物相容性软水, 其水质大大高于自来水、纯净水, 与市场出售的优质矿泉水不差上下。因此, 许多不缺水的欧洲国家居民也十分热衷于饮用自集的雨水, 如法国、比利时等。
3城市雨水利用的途径
目前城市雨水利用的技术主要有三种:屋顶集雨, 街道集雨, 城市绿地、花坛和水域雨水拦截集蓄利用。
3.1 屋顶集雨
屋顶集雨, 即利用建筑物屋顶面积蓄雨水, 蓄水池储存, 生活饮用。其年集雨量等于屋顶面积乘以当地年降水量。蓄水池容量根据年集雨量和所居人口需水量确定。这种装置可以单户使用, 也可以用于居民小区、商业小区、办公大楼等。城市可以制定相应的制度, 鼓励居民和居民小区推行屋顶集雨工程。
3.2 街道集雨
街道、马路集雨, 即利用街道、马路专设雨流排水管道引水, 分区设置蓄水池储存, 就地利用。排水管道要与排污管道分设, 排水管道进口晴天封闭, 雨天打开;排污管道晴天打开、雨天封闭。蓄水池可置于绿地下, 容量根据集雨面积和降水量确定。
3.3 绿地、花坛和水域拦蓄
这几年随着城市化进程的加快, 土地成了稀缺资源, 挤占排水河道和市区湖泊、洼地、绿地等现象十分突出。不仅减少水域、绿地栏蓄能力, 而且增加暴雨汇流强度, 及内涝的机率。可以通过有计划地恢复城市水域空间和绿地面积, 增加雨水栏蓄能力, 减免涝灾, 恢复生态。
4结论
城市雨水综合利用是一种新型的多目标综合性技术, 在缓解城市水资源紧缺、改善城市生态环境、提高水资源承载力及减轻城区防洪压力等方面有着重要作用[5]。合理开发利用水资源是解决我国当前水资源紧缺与城市发展之间矛盾的方法之一, 随着人们对雨水利用认识的提高, 结合我国雨水资源利用的条件, 政府制定相关的政策、法规和规范来促进雨水利用的推行, 将能够有效地促进我国水资源可持续的发展和利用, 同时能够加快城市发展。
摘要：我国是一个严重缺水的国家。随着我国城市化进程的发展, 我国水资源面临着严峻的问题。城市雨水的资源化利用越来越受到人们的关注。本文通过研究国内外城市雨水的利用现状、利用条件对我国城市雨水资源化利用的意义进行探讨。
关键词：城市化,水资源,城市雨水,资源化利用
参考文献
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城市生态小区雨水综合利用探讨 篇5
关键词：城市生态小区 雨水综合利用 系统探讨
随着中国城市化建设的不断发展，许多城市的管理者更加注重对城市生态环境不断改进与完善，打造适宜人居的生态小区，水是对生态小区基础，生态小区功能越齐备，对水的依靠程度也就越大。中国的许多城市都不同程度存在水资源不足的情况，因此生态小区的水资源循环利用也就相当重要了。生态小区的雨水系统是生态小区水资源循环利用的重要组成部分。如何将生态小区的雨水直接排放变成为生态小区循环利用，发挥其最大价值，减少生态小区的市政供水量，对于生态小区的建设也是至关重要的。
1、我国小区雨水综合利用可行性分析
1.1、我国小区雨水综合利用现状
我国住宅小区雨水研究应用开始于20世纪80年代。当时是为了解决西北干旱缺水地区的用水问题，在西北、华北和西南一些水资源匮乏的省区，相继开展了对雨水的收集、蓄存和开发利用，以解决住宅区的家庭部分生活用水。上世纪90年代以来，小区雨水回收利用在部分城市发展迅速，尤其是北京市在生态小区的雨水利用也有了切实可行的方案。随着近几年来房地产业的快速发展，生态小区的雨水系统也得到了相应的发展，但生态小区的雨水系统的利用程度不高，还需要加大推广力度，以解决生态小区用水的供需矛盾。
1.2、雨水利用的可行性分析
1.雨水资源的水质水量
雨水中的杂质由降水中基本物质和所流经地区的外加杂质组成，主要含有氯、硫酸根、硝酸根、钠、钙和镁等离子(浓度大多在10mg/l以下)和一些有机物质(主要是挥发性化合物)，同时还有少量重金属(如锡、铜、铬、镍、铅、锌)[1]。不经处理或者简单处理的雨水应用于小区绿化和洗车用水(《生活杂用水水质标准》)以及景观娱乐用水是完全可以的。小区雨水还可以经过自然沉淀和混凝沉淀处理后达到生活杂用水的标准。
2.雨水资源利用的特点
与常见的污水深度处理回用相比，雨水有以下优点更适合回用于杂用水:
（1）雨水处理工艺简单:雨水属轻度污染水，水质较中水要好的多，处理工艺简单，且水质更可靠，细菌和病毒的污染率低，出水的公共可接受性强。雨水利用的费用低，生态小区雨水利用系统投资少，运行费用低。
（2）经济、环境和社会效益的比较:雨水利用与污水深度处理回用均可起到减少自来水用量、降低城市引水、净水边际费用和环境保护的效果。而雨水利用能更有效的减少排放量，节省城市排水设施的运行费用，在暴雨时起到防洪减灾的积极作用。雨水渗透和储留还能提高地下水位，补充地下水的涵养量。
2、生态小区雨水利用的主要途径及主要方法
根据生态小区自生和循环利用的原则，在城市生态小区中应将雨水的直接排放变为生态循环再利用，传统的雨水排水体系正在向新型雨水排水体系转化[2]。目前，国内一些城市已将雨水利用和城市环境、城市生态建设等结合起来，己建成一批各具特色的生态住宅小区雨水利用系统。在建立雨水收集系统，将雨水径流收集起来加以处理后作为生活杂用水是小区雨水利用的主要方式之一。生态小区雨水利用系统的应依据生态小区自身特点而制定，一般主要包括屋顶花园、水景、渗透、中水回用等雨水利用系统[3]。雨水利用应根据具体生态环境用水和建筑物分布特点，因地制宜的建造雨水直接利用间接利用工程，以达到充分利用雨水资源、提高雨水利用能力和效率的目的。屋顶花园雨水利用系统是削减城市暴雨径流量，控制非点源污染和美化城市的重要途径之一，也可作为雨水积蓄利用的预处理措施。为了确保屋顶花园不漏水和屋顶下水道通畅，可以考虑在屋顶花园的种植区和水体中增加一道防水和排水措施。屋顶花园系统可使屋面径流系数减少到0.3，有效地削减了雨水流失量，改善了生态小区的生态环境[4]。另一方面，减少了自来水的消耗，增加了城市的绿化面积，美化了城市环境，净化了城市空气，吸收了城市噪声还能够降低城市的热导效应，可谓一举多得。
2.2、屋面雨水收集利用系统
生态小区屋面雨水收集利用系统包括建筑物屋顶表面、汇流槽、雨水管、储水池以及简易的处理设备。一般屋顶以瓦质和水泥混凝土屋面为主，金属、粘土和混凝土是最佳屋顶材料，雨水损失率较低。屋面雨水水质的可生化性较差，处理不宜采用生化方法，宜采用物化方法。屋面雨水积蓄利用系统由集雨区、输水系统、截污净化系统、储存系统以及配水系统等几部分组成，有时还设有渗透系统，并与贮水池溢流管相连，当集雨量较多或降雨频繁时，部分雨水可以进行渗透[5]。初期雨水由于含有较多的污染物应予以排放，排放量需根据生态小区当地的大气质量等因素，通过采样试验确定。屋面雨水积蓄利用系统主要用于生态小区内家庭、公共场所等非饮用水，如浇灌、冲刷、洗车等。
2.3、地面雨水截污渗透系统
生态小区内道路雨水主要渗透补充地下水和排入管道，通过透水地、渗透沟、渗透管、渗透槽等多渠道加大雨水的下渗量。绿地是最好的渗透设施，据研究表明，下凹式绿地可汇集周围不透水铺装区的径流[6]，而且植物根系能对径流中的悬浮物、杂质等起到一定的净化作用，下渗效果最好。为加大雨水渗透量，新建居住小区公共绿地率应大于等于30%，并尽量使用可渗透的铺装材料。超过渗透能力的雨水可进入小区内的雨水贮存池或人工湿地，亦可作为水井或继续下渗。国外有关资料表明:渗透地面成本比传统不透水地面高出10%左右，但综合考虑因径流量减少、地面集流时间延长而导致雨水管道长度缩短及管径减小，雨水系统的总投资可减少12%～38%，而且还可增大地下水补充量，优化小区内生态环境，产生较大的环境及社会效益[7]。
2.4、水景雨水利用系统
为满足人们回归水自然环境的要求，小桥流水、瀑布喷泉等都是小区水景的基本构成。小区水体不仅具有润湿、净化空气、改善小区气候等作用，还可以作为雨水调蓄池用作生态小区的消防、绿化和浇灌等。在生态小区水景设计时，应根据小区的地形、地貌和自然景观，选择适宜的水景。当小区的水景设计成贴近自然状态的衬草时，可在小区内的人行道上铺设渗透性铺地材料。可以结合小区雨水利用，在小区敷设雨水管线，将雨水排入小区内的景观河、景观湖或洼地等，洼地内可饲养鱼、昆虫等生物，用它们净水，也可适当地设置机械净水器械[8]
2.5、人工湿地处理回用系统
人工湿地是一种人工建造和监督控制的湿地，可以建在具一定长宽比和底面坡度的洼地中，采用砾石作填料，再履盖一层20cm左右含钙的有机土壤。湿地内种植香蒲、芦苇、灯心草等水生植物。人工湿地成熟后，填料表面吸附了许多微生物形成的大量生物膜，植物根系分布于池中，于自然生态中通过物理、化学、生物三者协同作用，通过过滤、吸附、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化。有关研究结果表明[9]，在进水浓度较低的条件下，人工湿地的bod5去除率可达85%～95%，codcr的去除率可达80%以上，对n、p去除率可分别达60%，90%以上，而城市二级污水处理厂仅为20～40%。（如图1）
城市雨水资源的利用 篇6
关键词：水资源匮乏,雨水资源化,利用
1 引言
随着城市规模不断扩大，城市需水量大大增加，且不透水路面面积也逐年增大，导致城区地面下渗能力下降，雨水贮存能力不断降低，地表径流系数加大、汇水时间缩短，许多城市出现了雨季“看海”的现象，同时地下水位逐年下降，影响了整个区域的水文循环，加剧了城市供水的紧张。另外，我国大多数城市采用雨水管道排除雨水，不仅使大量水资源白白流走，且地表径流雨水顺着城市排水管道进入河、湖等水体，加剧了城市地表水源的污染[1,2]。
随着水资源危机的加剧以及人类对城市水环境系统认识的加深，雨水作为一种特殊自然资源的价值逐渐被广泛认知[3]。雨水是自然界水循环系统中的重要环节，合理地开发利用雨水资源对修复自然界水循环十分有效。与海水淡化技术、跨流域远距离调水相比较，雨水资源化利用是经济、广泛、简便、快捷，且行之有效的途径[4]。
2 雨水资源化可行性分析
2.1 雨水资源化利用概述
雨水利用是水资源开发最早的方式[5]。80年代初，国际雨水收集系统协会IRCSA成立，指出雨水资源化利用将成为解决21世纪人类水资源短缺的重要途径[6]。雨水资源化是指通过各种人工生态化措施改善雨水径流的形成、组分、输送途径和储存方式等，尽量减少人类活动对水循环系统的破坏或干扰，维持更接近自然条件下的良性循环，改善城市水资源的赋存条件和生态系统[7]。与传统的雨水简单收集利用不同，城市雨水资源化利用不仅是狭义的雨水利用，还可减缓城市洪涝和地下水位下降、控制暴雨径流污染、改善城市区域环境等[8]。
2.2 城市雨水利用的潜力分析
我国大部分城市都存在不同程度的水资源短缺现状，北方的城市尤为严重，北方多年年平均降雨量为590 mm，南方则为1340mm，且大部门城市降雨在季节上都存在分配不均的现象。北方城市的雨水资源总量比南方少，从雨水资源量计算，南方城市雨水资源具有更大的利用潜力[9]。
2.3 城市雨水资源化可行性分析
城市雨水经过有效地回收处理后可回用，如道路冲洗、绿地灌溉、景观用水和清洗用水，从而减少整个城市的需水量，减缓了水资源短缺的局面，同时大大减轻了城市排水管网的供水压力；对社区和用户而言，雨水回收利用可减少生活开支；对整个城市而言，不仅可以减少地下水资源的过度开发，也可减少用来开发地下水而配套的设施和基建费用；多余的雨水还可回灌地下水，缓解城区因过度开发地下水资源而导致的地下水位下降；另外，城市雨水资源若能得到有效利用，还可降低暴雨引起的城市内涝灾害和土壤侵蚀。另外，1m3的自来水（含污水处理费）为3元，而收集1m3雨水的年运行费用不足0.10元。因此，雨水资源化利用是一种环保、经济的用水方式，同时也可实现城市的可持续发展[10]，与国家倡导的“海绵城市”理念不谋而合。
3 城市雨水资源化利用技术
目前我国雨水资源化利用技术还处在初级发展水平，而欧美、澳大利亚等国家已经形成较成熟的技术和管理条例。在我国城市雨水利用决策时，除借鉴发达国家经验，各城市须根据当地自然条件，尽可能统一规划，组团开发，因地制宜地选择雨水利用方案。
3.1 断接技术
断接作为低影响开发（LIDs）中有效的技术之一，主要通过断接不透水区域，减少不透水区域面积，强化雨水下渗来减少进入排水系统的城市地表径流。不透水区域不具有减缓径流速度和增加渗透的功能，因此即使是特别小的降雨也会产生径流并排往最近的排水系统。Lucas等[11]通过SWMM模型模拟了在改良土壤上的断接情况，结果表明没有使用断接技术时最大流量是10.72 cfs（立方尺/秒），总流量是438,700 ft3（立方英尺）；使用断接方案时最大流量是6.089 cfs，总流量是63,300 ft3。这种技术既实现了雨水的资源化利用，又降低了城市排水系统的负担。
3.2 生物滞留技术
生物滞留技术是利用浅洼地种植本土植物，通过植物、土壤等的过滤、吸附和过滤等作用，对降落在不透水表面，如屋面、路面等的雨水中的污染物进行截留和处理。常见的滞留池有湿式滞留池、干式滞留池和双重滞留池。生物滞留技术具有处理效果好、灵活多变、易于改造的特点，可应用于住宅区、商业区、工业区、停车场等（如图1），取代道路、小区等区域传统绿化带，更具有生态效益和环境效益。
3.3 下凹式绿地
我国道路大部分是沥青、水泥等路面，渗透能力较差，且道路汇水面积小，因此大量雨水资源排入城市排水管网，加大了城市污水处理厂的处理负荷，遭遇暴雨时还易引发城市内涝，并且需投资巨大的人力灌溉道路周边绿化带。
下凹式绿地是指比周边地势低5cm～20cm的绿地，可汇集路面、建筑物等产生的雨水，是一种具有渗蓄雨水、削减洪峰流量、减轻地表径流污染等优点的生态型措施，如图2。在设计时，应注意出水口高程的选定，一般来说应高于绿地而低于周边地面；同时依据不同的目的对土壤进行改性，可向土壤中掺入炉渣、陶粒等。下凹式绿地可在不增加投资的前提下，使大量雨水汇入道路绿地，增大雨水就地入渗率，不仅能够节约绿化用水，而且可在一定程度上预防城市洪涝灾害。
3.4透水性铺装
透水性铺张主要用于加大降雨原位入渗量，有效补充地下水。可将城市部分停车场、广场、便道、单位庭院的路面由原来的水泥、沥青等不透水性地面，改换成透水路面，上层采用透水铺砖，下层设渗沟、渗井等，内填砂石、砾料等填料，增加雨水入渗量，可减低暴雨径流的流速、流量，延长滞时，从而尽可能多的留住雨水。
上述各种技术的原理、处理效果和适用性各不相同，在实际中可根据各地降雨特征、地形坡度、面积、造价和环境影响等影响因素，结合各种措施的特点合理选用，亦可将不同的雨水资源利用方法结合形成组合措施，发挥各自的优势，提高处理效率，延长工程寿命。
4 雨水资源化利用发展趋势
未来城市雨水资源利用主要有三个方面：（1）大力推进雨水收集利用工程，将雨洪控制利用作为城市供水系统中重要的辅助性工程，补充部分工业用水和生活杂用水，减少自来水的需求量，缓解城市供水压力；（2）践行国家大力提倡的“海绵城市”理念，有效恢复城市地下水的采补平衡；（3）积极开展雨水综合利用，利用城市中各种自然水体、绿地、广场、屋面等空间，有效调蓄、净化和利用城市径流雨水，改善整个城区的水循环系统。
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城市雨水资源的利用 篇7
1.1 制定“天津市用水效率控制红线实施方案”
根据2011年中央一号文件和中央水利工作会议精神, 水利部决定用2~3a时间在天津等十一个省市和汉江流域开展实行最严格水资源管理制度试点工作, 率先确立水资源管理“三条红线”, 即确立水资源开发利用控制、用水效率控制、水功能区限制纳污“三条”红线, 将红线控制指标逐级分解到所辖的区县。其中用水效率控制红线是实行最严格水资源管理制度的重要组成部分。
科学制定天津市用水效率控制红线实施方案, 其目的在于解决节水工作中存在的问题, 确保2015年完成水利部对天津市下达的监督考核任务。根据天津市用水效率现状、管理现状以及可操作性, 建立较为完善的指标体系, 并将各项指标按年度合理地分解到全市各区县及有关单位。通过建立覆盖各区县和重点监控单位的用水效率控制红线, 对各区县和重点监控单位的指标完成情况进行相应的监督考核和监测评价, 并综合运用法律、行政、经济和工程技术等手段, 调动各区县和重点监控单位主动提高用水效率的积极性, 全面提高我市用水效率。
该实施方案共包括七项主要内容:总则、天津市经济发展和用水效率概况、总体目标和基本思路、指标体系、支撑体系、考核体系、保障措施。共计26项内容。
根据水利部《实行最严格的水资源管理制度工作方案》以及天津市实际情况, 确定到2015年天津市万元工业增加值取水量下降到10m3以下, 农业灌溉水有效利用系数提高到0.70以上。建立起覆盖天津市各区县的用水效率控制红线, 并监督考核各区县控制指标完成情况和相关措施落实情况。
用水效率红线实施方案主要包括控制指标体系和相关措施, 根据各区县的不同特点分为:滨海新区及两区三县、环城四区和中心城区三个部分分别制定不同的考核指标。
1.2 制定“天津市用水效率控制红线考核实施细则”
为推进最严格水资源管理制度, 落实水资源管理责任和考核, 建立用水效率控制红线, 制定了“天津市用水效率控制红线考核实施细则”, 发至各区县人民政府。
考核评分按满分100分设置, 控制指标和相关措施分别占不同分值, 根据完成情况按评分标准考核打分。考核结果分为通过考核和未通过考核两个等级, 总分在70分 (含) 以上的为通过考核, 总分在70分以下的为未通过考核。
考核采用分年度考核和“十二五”末总考核相组合的方式, 市水务局在年度考核中设置季度督察。年度考核和“十二五”末总考核结果经市人民政府审定后交由干部主管部门, 按照《体现科学发展观要求的地方党政领导班子和领导干部综合考核评价试行办法》 (中组发[2006]14号) 和《天津市贯彻落实〈关于实行党政领导干部问责的暂行规定〉实施办法》 (津党办发[2010]57号) 等规定, 作为对各区县人民政府相关领导干部综合考核评价的重要内容。
2 加大中心城区雨水利用, 为实现洪水科学化管理提供技术支持
2.1 雨水利用意义
天津的多年平均降水量为590.1mm, 降水随季节变化很不均匀, 夏季降雨量最多, 占全年的70%, 随着天津市社会经济的发展, 各类建筑物以及道路的兴建使城市不透水地面面积快速增长。城市排水系统设计的指导思想是:及时、迅速地排除降雨形成的地面径流, 尽可能减少对地面的影响。如果不采取措施而单纯考虑将雨水径流快速排出, 所需雨水管道、雨水泵站等设施的容量、输送能力必将随之增大, 对城市河道的排洪压力将逐渐加大。
目前, 在中心城区371km2的建成区范围内, 雨水管网覆盖率为80%。市内还有32个雨水积水片区和16个雨水管网空白区, 存在雨水淹泡问题。中心城区现仍合流制管网区域面积32.8 km2, 占建成区的12.25%。
而另外一方面, 天津市又是水资源严重短缺的城市, 人均水资源占有量仅有160m3。80年代以来, 建设了引滦入津工程, 并多次实施引黄济津工程, 同时大力推广节水技术, 但水资源供需矛盾仍没有得到有效解决。
天津市近年来十分重视非常规水资源开发与利用。不仅在再生水、海水利用方面取得了一定的成效, 而且在雨水利用方面也加快了步伐。如梅江华厦小区采用小区内景观湖作为雨水受纳体, 收集建筑屋顶及部分铺装地面雨水, 主要用于景观水、绿化用水及喷洒路面等, 在雨季中可蓄存8000m3~12000 m3。天津市商业大学利用4×104m2人工湖储存雨水, 用于绿化灌溉, 年雨水综合利用量达到35×104m3, 节约了大量的自来水, 每年仅节约水费就达280万元。天津文化中心规划用地面积90ha, 总建筑面积100×104m2, 其中10×104m2湖水容量16×104m3。通过雨水收集系统、调蓄系统, 削减地表径流峰值, 全年可利用雨水量10×104m3。
这些雨水收集利用项目, 在雨水收集利用方面取得了良好的效果, 对于天津市这样严重缺水的城市, 大规模实施雨水的综合利用, 可以有效缓解水资源紧张的局面, 同时还有助于减轻市区雨季排涝的压力, 改善城市水生态环境。
2.2 中心城区雨水利用基本措施
城区基本的下垫面组成主要有建筑物屋顶、庭院广场等铺装地面、裸地或绿地、城市道路等形式。因此, 针对不同的下垫面类型实施不同雨水控制与利用措施。
2.2.1 屋顶雨水利用措施
针对屋顶径流水质的实际情况, 将屋顶的降雨直接收集用于屋顶花园, 或通过雨水管道收集, 经过滤处理后存入蓄水池或景观水面, 蓄存的雨水可用于灌溉绿地、冲厕、景观补水、喷洒路面、建筑施工、消防、空调冷却补水等多种回用的方式。
2.2.2 铺装透水地面雨水利用措施
铺装透水地面包括区域内庭院、广场、人行道、自行车道、停车场等, 均可采取透水地面收集系统。
对铺装地面采用透水材料铺装, 包括透水性面层和透水性垫层。
2.2.3 绿地雨水利用措施
对于土壤渗透性较好的绿地, 可采用下凹式绿地, 硬化铺装地面雨水能自流入绿地。达到绿地本身无径流外排, 同时可消纳相同面积不透水铺装地面的雨水径流, 无径流外排。对于土壤渗透性较差的绿地, 可在下凹式绿地内建设增渗设施, 同样达到消纳绿地本身和外部相同不透水面积径流的效果。
2.2.4 市政交通道路雨水利用措施
将城市机动车道两侧的人行道铺装成透水人行道, 并坡向两侧的下凹式绿地, 机动车主干道采用环保型雨水口将机动车道的初期雨水和较大的污染物拦截后排入下游管道。或硬化地面的雨水排入绿地滞蓄和入渗后, 超过标准的雨水在经绿地雨水口排入市政雨水管道。
2.2.5 下凹式隔离带雨水利用措施
下凹式隔离带可以收集双侧各半幅路面雨水。在植物根系和土壤的作用下, 可以减轻路面雨水的污染。
2.2.6 管道调蓄
在城市用地紧张不适宜建设蓄水池的情况下, 或在中心城区内, 城市排水不畅的低洼地段可以通过建设大口径的雨水管道, 来增加暴雨错峰的调蓄能力。
2.2.7 河湖水面调蓄
城区河流湖面众多, 在雨季通过科学调度可以起到调峰蓄水的作用。天津市中心城区河网密集、水面众多, 良好的水域环境, 对建设宜居生态城市具有重要的作用和意义。
2.3 效益分析
2.3.1 社会和生态环境效益
(1) 减轻天津市排涝压力, 提高防洪安全性。
(2) 缓解天津市的水资源紧缺状况, 为多水源综合利用提供保障。
(3) 改善生态环境, 有利于实现和谐社会与节水型社会的目标。
2.3.2 经济效益
(1) 收集的雨水置换自来水收益
(2) 渗透补充地下水收益
(3) 消除污染而减少社会损失的收益
(4) 节约外部市政雨水管线投资的潜在费用
(5) 节省城市排水设施的运行费用
(6) 绿地节省灌水效益
(7) 减少补充河道淡水效益
3 雨水利用示范研究意义重大
作为《天津中心城区雨水利用规划》的支撑, 组织开展雨水利用关键技术攻关与示范工程研究, 建议选择已建和待建的典型工程项目开展示范研究。
3.1 公园新建、改造项目工程。
天津侯台天然湿地, 占地面积189×104m2, 天津市南翠屏公园, 占地面积33.5×104m2, 利用其绿地、水面储存雨水, 预计年雨水综合利用量为40×104m3。
3.2 立交桥 (地道) 雨水利用工程。
位于卫国道立交桥旁的桥园公园, 用于雨洪调蓄、雨水收集利用, 预计年雨水综合利用量达到5.2×104m3。
3.3 学校雨水利用工程。
有条件的大学都具备利用校园内人工湖收集储存雨水, 用于绿化灌溉, 预计年雨水综合利用量可达到100×104m3。
3.4 排水泵站雨水利用工程。
市政排水三所所处的河北区仓联庄地道, 通过利用地道收集的雨水储存到蓄水池, 经过滤、净化后, 用于绿地灌溉、喷洒路面、建筑施工、冲洗车辆等。雨季每日收水量达300 m3。一年预计可收集利用雨水8×104m3。
3.5 大型新建居民区雨水利用工程。
天津市文化中心周边地区2.1km2改造雨水利用工程项目, 利用绿色屋顶, 渗透性地面铺装等雨水利用措施收集雨水, 用于小区绿地灌溉、冲厕及冷却塔补充, 预计年雨水综合利用量达到20×104m3。解放南路70km2改造工程是一项大型的生态环保系统工程, 包含雨水利用在内的低碳环保设计理念将达到国际先进水平。预计年雨水综合利用量达到40×104m3。
3.6 企业雨水利用。
天津机车车辆厂将收集的雨水经过沉淀处理后过滤, 输送至水塔, 代替自来水供给车间用于生产冷却循环水、厂区绿化、厂区公厕冲洗。每年可节省自来水消耗7×104m3, 年可节省水费40余万元。
3.7 公共服务设施雨水利用工程。
如梅江会展中心、天津市文化中心, 民园体育休闲公园预计年雨水综合利用量达到15×104m3。
4 结语
综上所述, 做好天津市的水资源管理工作, 关键在落实最严格上, 同时还要措施得力、可操作性强。雨水利用作为开源节流的有效措施, 只有从政府层面上真正统起来、动起来, 并由多部门联合协作, 雨水综合利用的前景才会更加广阔、高效。
摘要：本文从实施最严格的水资源管理制度, 提升全社会对资源保护、资源节约的认识, 促进资源高效利用进行了分析探索, 对加大城市雨水利用提出了科学、可行的建议方案。
城市雨水资源的利用 篇8
建立海绵城市主要是低影响开发, 能够利用现有的绿化资源净化与处理雨水, 并不是要重新修建集中的雨水处理场所, 不是在市中心挖出一个纽约中心公园类型绿地;城市道路雨水资源利用, 主要通过对雨水的渗透———储存———截污净化等功能, 有效地控制径流总量、径流峰值和径流污染。以西安城市道路为例, 西安面临水资源短缺、水质污染问题, 属于系统性、综合性质的问题, 海绵城市理论的提出, 与传统的排水理念不同, 传统排水理念主要通过灰色基础设施, 不管污水还是雨水统一通过管道排放, 不仅造成雨水流失不能够补充地下水, 还加大了污染面积;随着硬质道路面积的增加, 管道排水的压力越来越大, 出现了“城市河道”的现象, 每年雨水集中期都会造成人员伤亡以及财务损失;建立海绵城市作为一种生态途径, 其构建核心在于建立跨尺度的水生态基础设施, 使雨水就地蓄留、就地资源化。使它与城市中的公园系统形成统一的生态链条, 城市的每一寸土地都具备一定的雨洪水、调蓄、水源涵养、雨水净化等功能, 这也是海面城市构建的基础, 很多学者对于海绵城市的理解倾向于聚焦在雨水利用和管理的问题上, 同时提倡LID技术的应用, 关注雨水处理和场地措施。诚然, 这只是创建海绵城市的重点而已, 并不全面, 城市水问题的解决前提是保护区域水循环过程, 这就注定了真正的解决方案必定是跨尺度。
目前西安的城市道路还是以大面积不透水路面为主, 即使是绿化率比较高的大学校园也存在路面积水, 学生上课通行不便的问题, 不透水路面容易产生区域性径流, 在雨水积聚较多, 超出排水管的承受范围容易发生城市雨洪, 对城市交通产生不便, 同时在桥下积水区存在安全隐患。传统性质的解决雨水问题多为集中汇集、集中排放, 单这种处理方式不仅仅没有做到雨水资源的综合利用, 而且改变和破坏了界面原有的自然水文过程, 容易诱发一系列的城市问题。
2 雨水资源景观化设计原则
景观化的同时要注意3个原则即低影响开发原则、场地多功能化原则、自然做功原则;利用绿化对雨水收集与处理时, 尽量尊重原有的场地, 不要破坏场地功能与生态的整体性;城市道路还是以交通为主, 尽量利用原有的绿地和行道树来进行道路排水, 提出优化解决方案, 同时塑造特色性景观, 这需要设计师综合考虑, 与其他专业进行合作得出最优解, 创造出具有艺术性的理性空间。其次, 场地应充满创造性, 在有限的空间去创造无限种可能性, 深度挖掘场地的利用率, 形成多功能空间为我们所用, 城市道路是带状的空间, 有很多的约束性但是也能够成为连续绿化的景观带, 重新定义场地, 寻找功能的多样性;我国的园林本来就是生态, 只是硬质多覆盖了原有自然的功力, 要恢复自然的调蓄作用, 让自然做功。
3 城市道路排水与净化
传统城市街道的路面材料透水性较差, 道路标高低于城市其他界面, 在降雨时, 道路汇集雨水, 将其排入城市雨水管网, 再排入城市及其附近的水体中, 而且要充分利用西安这所城市的优点, 西安高校云集, 高校的绿化率很高, 可以尝试将道路与高校的绿地连为一体, 充分利用高校绿地来收集、净化与处理雨水;在雨水排放与收集的过程汇总会对原有的雨水管网造成压力, 使雨水管荷载超重, 造成城市局部内涝, 同时雨水携带着大量来自城市道路、建筑表面等污染物, 称为城市最大的面源污染之一, 在进行道路的雨水管理时, 可以通过景观绿化, 形成城市绿道的方式, 将斑块化的绿地联系成一个整体, 形成统一的绿色链条收集与净化雨水;不仅能够消减雨水的污染, 净化后的雨水能够补充地下水的同时, 可以减轻道路管网的压力。
3.1 合理引导水流方向
西安城市道路中将已有的绿化带的, 道牙以打孔的形式, 使雨水能够进入绿化带之中, 同时也要将径流组织到绿地之中, 仅仅打孔的形式对于雨水的排放效率不大, 有些地方将道路做成收集水池, 对于道路段雨水较为严峻的地区, 可以采用湿生植物带, 加大雨水的排放;雨水达到饱和状态时, 设置溢流管, 将管道与城市道路相结合;这种方式处理与传统的雨水排放所不同, 能够补充地下水同时延长雨水汇入城市管道时间, 控制短时间内的径流系数, 减轻城市管网的压力。
3.2 利用植物进行生态净化
城市雨水资源的利用 篇9
关键词：雨水资源化,潜力分析,雨水利用模式,效益分析
随着城市化进程的加快,城市供需水矛盾日益突出,水资源短缺已成为制约我国城市经济社会可持续发展的关键因素之一。为此,国家采取了诸如南水北调、东水西调工程以及鼓励城市居民和企事业单位节约用水等措施,这都在一定程度上缓解了城市水资源供给紧张的状况,但却忽视了城市雨水这一宝贵的水资源。大量的雨水资源通过不可渗透表面直接进入城市地下污水管道,或通过其他途径白白地流走,不仅增加了城市排水系统的负担及城市治污难度,而且极易造成城市生态环境恶化,所以,根据我国城市水资源紧缺现状和南北城市降雨特点,采取科学有效的雨水资源化措施,将城市雨水加以集蓄利用,可有效缓解城市水资源的供需矛盾,改善区域生态环境,减轻城市的防洪和排水压力,提高居民生活质量及水资源的利用效率,所带来的经济效益、社会效益和生态环境效益是不可估量的。
1 我国城市雨水资源化研究现状
进入20世纪90年代后,随着城市水资源的日益紧缺及国际城市雨水集蓄利用技术的发展,我国逐步开始重视雨水资源化利用。在理论研究方面,赵慧芳等[1]对水泥混凝土路面集雨产流特征的研究;杨战社等[2]对城市生态住宅小区雨水资源循环利用系统的研究;路毅等[3]对城市绿地的雨水利用途径的分析研究;胥卫平等[4]对城市雨洪资源利用的经济价值评价研究;魏飒等[5]对城市雨水径流的水质监测及影响因素分析;王情等[6]对我国的北京、天津等几个北方典型城市雨水的利用探讨等。在实践应用方面,2007年北京市共完成了267项雨水利用工程[7],修建封闭式蓄水池5.8万m3,透水性路面面积89.4万m2,下凹式绿地面积136万m2,每年雨水综合利用量达604万m3。奥林匹克森林公园[8]采用雨水收集利用系统,雨洪利用率高达95%,按北京地区年平均降雨量20 mm计算,公园年雨水回收量约134万m3。2010年上海世博会[9]利用场馆屋顶建造大面积的雨水收集系统,净化后将用于绿化浇灌等。目前,我国的城市雨水利用已成为研究热点,北京、天津、上海等城市相继开展了雨水利用的研究与应用,推动了我国雨水利用事业的发展,但总体上与农村雨水资源化利用相比,发展速度及普及率仍较低。然而,雨水作为一种优质的淡水资源,不仅收集和利用方便,而且污染少、处理简单、不消耗或很少消耗能源,已成为解决21世纪水资源短缺的重要途径之一。
2 城市雨水资源化潜力分析
随着城市化进程的不断推进,我国城市中不透水地面面积也随之高速增长,城市化率己从1991年的26.68%提高到2008年的45.68%[10]。截至2008年末,我国城市建成区面积为3.63万km2[11],按年均降水量960 mm计算,该年我国城市原生水资源量约为348亿m3,径流系数平均按0.65计算,则2008年我国城市产流量为226亿m3,除去城市湿地蓄水(约占产流量的1/4),雨水利用潜力为169.5亿m3,城市雨水资源化利用的潜力巨大,具有广阔的发展前景。
2.1 南北城市降雨分析
我国城市降雨受季风影响较大,降雨很不均匀且降雨特点差异性大,因此,对于雨水的利用情况在很大程度上受自然条件的影响。车伍等[12]在以秦岭—淮河为界的南北方各选取了10个典型城市,以这些城市的降雨情况为研究对象,对我国南北城市的降雨特点进行了对比分析,得出我国北方城市多年年均降雨量平均值为590 mm,南方为1 340 mm,北方城市多表现为资源型缺水,南方城市多表现为水质性缺水的结论。这一研究为我们因地制宜地开展研究城市雨水利用,合理地选择雨水利用方案,最大限度地利用城市雨水提供了借鉴与理论指导。
2.2 城市可实现利用雨水资源量潜力计算
对于城市中各下垫面(路面、屋面、公园或绿地等)的雨水资源量可用式(1)[12]进行估算:
式中:Q为城市中各下垫面的雨水资源量,m3;α为季节折减系数,α=汛期平均降雨量/年平均降雨量;ψ为径流系数,各下垫面的降雨径流系数见表1;h为年平均降雨量,mm;A为集雨面积,m2。
然而,由于受雨水水质及特定地区建筑物的布局和结构等因素的制约,城市的雨水资源是不可能被完全开发利用的。因此,在公式(1)的基础上,同时考虑雨水资源的初期弃流(由于受雨水中包含的大量固体悬浮物、COD、总氮、总磷等有机污染物和营养性物质的影响而扣除的部分弃掉的雨水量),公式(1)需乘以初期弃流系数β,即得城市中各下垫面可实现利用的雨水量:
式中:Qa为城市中各下垫面可实现利用的雨水量,m3;β为初期弃流系数,β=1-初期雨量×年平均降雨次数/年平均降雨量。
城市可实现利用的雨水资源量等于城市中各下垫面可实现利用雨水量之和。
式中:W为城市可实现利用雨水资源量,m3;ψi为不同下垫面的降雨径流系数取值;Ai为相应下垫面的集雨面积,m2;n为下垫面数量。
3 城市雨水集蓄利用模式
3.1 技术分析
3.1.1 雨水集蓄方式灵活多样,易于操作
根据城市的气象、水文地质和不同的下垫面条件,可以选择路面、屋面、公园、绿地及小区等多种雨水集蓄利用方式。对于不透水路面雨水收集,可在路边每隔一定的距离建一蓄水池;对于屋面收集,可在每栋房前的花园或绿地下建一个蓄水池或储水设施,顶上覆盖土或在此基础上绿化,并留一通道供取水和清扫池底垃圾用;对于城市公园或公共绿地,可直接收集利用;对于小区或学校等可收集路面、屋面及绿地等多种方式综合运用集蓄雨水。此外,国外先进的雨水利用技术及成功的应用实践,也为城市的雨水资源化集蓄利用提供了可靠的技术支撑。
3.1.2 处理工艺简单
直接收集来的雨水并非是纯净的水,从部分城市降雨水质分析结果看[14],天然雨水水质一般较好,但当雨水降落到地面时,受路面、屋面等建筑材料及汽车排泄物等因素的影响,这时雨水中主要污染成分为SS、COD、油类、表面活性剂、重金属及其他无机盐类,并且SS、COD浓度也大大增加。蒋海涛等[15]认为,这些污染物主要是集中在初期的雨水中。为有效控制雨水的水质,我们可采取一些措施,诸如在路面设置雨水截污装置或初期雨水弃流装置来控制路面带来的垃圾、油类和悬浮固体等污染物;生活小区、公园的路面雨水,可设置绿地缓冲带来截留净化路面径流污染物;还可在雨水径流的过程中或雨水输送终端设置雨水滞留沉淀池等。经过处理后的雨水既可以直接用来灌溉城市绿地和满足城市景观、洗车等杂用水,也可以用于居民生活(冲洗厕所或净化处理后饮用)用水。
3.2 利用模式
3.2.1 屋面雨水集蓄利用
屋面雨水经过落水管进入到初期雨水弃流设施内,不满足要求的直接排入污水管道,满足要求的则进入沉淀池,经人工清理沉淀及过滤设施过滤后,流入蓄水池或储水设施中。经简单处理后雨水可直接用于浇花、冲洗厕所或者洗衣等,再将由此产生的废水排入污水管道内,进而实现雨水资源的重复利用(图1)。
3.2.2 路面雨水集蓄利用
目前我国各地城市修建的主要道路都相当宽阔,再加上城市中大量的广场、停车场等都是良好的雨水收集面。降落在不透水路面上的雨水首先通过路边设置的拦污栅将漂浮的树叶、垃圾及固体悬浮物等初步分离,流入初期雨水弃流装置内,不满足要求的直接排水污水管道,满足要求的经沉淀池、过滤池等沉淀过滤后,进入分路段或分区域在绿地下修建的一些简单雨水集蓄工程或储水设施,作为路边绿化灌溉、维持城市水体景观、道路清洁、洗车、消防及其他用水的补充水源(图2),这样不仅节省了因建造城市排水管网的造价,而且提高了雨水资源的利用效率。
3.2.3 城市公园或绿地雨水集蓄利用
利用城市公园或绿地中具有的空间开阔、占地面积大等特点,可接收大量的雨水资源。如降落在公园或绿地上雨水,一部分雨水资源以地表径流的方式进入城市路面雨水集蓄利用系统和补充地下水;另一部分通过铺设(如透水沥青、透水性地砖、透水混凝土等)的透水性路面或建造的下凹式绿地等方式渗透到在公园或绿地下分段设置的渗井内,并通过地下透水管道将其串联起来,将集蓄的雨水流入蓄水池或储水设施中,以作为城市绿地灌溉、景观及其他用水,进而间接的补充地下水资源(图3)。城市公园、公共绿地上雨水资源的收集与利用,不仅可缓解城市绿地灌溉用水紧张状况,而且可减少绿地雨水径流的排放及城市绿地养护管理费用。
3.2.4 小区或学校雨水综合集蓄利用
小区或学校收集屋顶及路面雨水,首先流入拦截垃圾及固体悬浮物的隔栅内,然后流入弃流装置内,不符合要求的排入污水管道,满足要求的经沉淀池、过滤池等,与绿地上的部分通过透水材料产生的雨水一同进入蓄水池或储水设施中,最后经中水系统处理后,作为路边绿化灌溉及维持城市水体景观等的补充水源,与同时降落在绿地上的部分雨水通过下渗的方式补充地下水资源,而因实施道路清洁、洗车、消防及其他用水等产生的污水,直接排入城市污水管道(图4)。这不仅缓解了小区的用水压力,促进和改善小区的生态环境,而且满足了绿地灌溉及市政用水等需求。
4 城市雨水资源化效益分析
4.1 经济效益分析
城市雨水资源化利用的经济效益主要体现在以下几个方面:
a. 节约水资源。实施雨水资源化利用后可增加城市水资源供给途径,缓解城市水资源紧缺的局面,减少对城市公园或绿地的灌溉次数,节约灌溉用水量,提高水资源利用效率。
b. 节省政府的投资费用。雨水收集利用后可降低因长距离调水、水厂处理、管道输送、扩建排污、排洪的成本,可减少因向市政管网排放雨水而带来的市政管网的维护费用;可减少因雨水的污染而带来的河流水体环境污染的治理费用,减少政府因补充地下水而产生的相关费用。
c. 节省居民用水开支。收集的雨水可置换部分自来水用于洗车、洗衣及冲厕等,进而大大减少了居民因购买自来水而产生的费用。
4.2 环境与社会效益分析
城市雨水资源化利用的环境与社会效益主要体现在以下几个方面:
a. 增加地下水补给量、涵养水源。雨水下渗使城市地下水得到有效补给,抬高地下水位,不仅抑制或减缓地下水漏斗区扩展漫延,缓解地下水水位下降趋势,而且改善了地下水文条件,进而改善了城区水文地质环境。
b. 提高城市防洪能力。雨水利用可减少降雨排放流量及城市路面积水,减轻城市排水的压力,延迟洪峰出现时间,减轻防汛压力,同时有效降低雨污合流,减轻污水处理的压力。
c. 雨水利用具有良好的产业前景,可形成新的经济增长点[16]。雨水利用市场前景巨大,可促使雨水的收集设备的生产、运行管理、中水利用等方面产业链的形成,可带动经济增长、解决就业等问题,进而推动国民经济的发展。
5 结 语
城市雨水利用综述 篇10
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。
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