国外雨水收集利用

国外雨水收集利用
【篇一：美国雨水利用及景观设计案例分析】
美国雨水利用及景观设计案例分析
摘要雨水利用是缓解城市水资源危机、维护水生态系统健康的重
要战略和措施。

雨水的处置是我国当前城市化进程中亟需解决的问
题之一，然而由于起步比较晚，目前我国在这一领域发展水平还比
较低，因此需要学习其他国家在这方面的成功经验。

本文对美国部
分城市地区的雨水规划利用情况进行了介绍分析，以期能对我国的
雨水利用领域的研究应用及政策的制定提供参考和启发。

关键词：雨水利用、景观设计、美国
一、引言
随着城市化程度的不断提高，高强度人类活动改变了城市地表环境
的结构与功能，使得相当比例的软性透水性下垫面被不透水表面(路面、屋面、地面)所覆盖，改变了地表生态环境的结构和功能，影响
了雨水截留、下渗和蒸发等环节，导致水的自然循环规律发生变化，加剧了流域洪涝灾害发生的频率和强度。

因此，传统的雨水管理模
式显现出城市洪灾风险加大、雨水径流污染严重、雨水资源大量流失、生态环境破坏等主要问题。

雨水利用尤其是城市雨水的收集利
用就不仅是指狭义的利用雨水资源和节约用水，其意义更广泛、更
深刻。

城市雨水是长期被忽视的一种水资源。

雨水收集利用是针对因建筑
屋顶、路面硬化导致区域内径流量增加而采取的对雨水进行就地收集、人渗、储存、处理、利用等措施。

主要包括收集、储存和净化
后的直接利用；利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。

目前国际雨水资源利用管理体系理念以德国、美国、日本等为代表，强调雨水资源的多角度调控与多重利用，以减少进入城市排水系统
的雨水径流量、减轻城市排水负担、保持城市水文生态过程良性循
环为目的，以法律法规、经济、技术等手段构建完善的雨水资源利
用管理体系，充分发挥雨水的资源功能，促进雨水资源的可持续利用，维护区域水文循环过程。

二、雨水利用的发展及理念
雨水资源的利用有悠久的历史。

早在4000年前，古代中东的纳巴
特人在涅杰夫沙漠，把从岗丘汇集的径流由渠道分配到各个田块，
或把径流储存到窑里，以供农作物利用，获得了较好的收成。

阿富
汗等干旱半干旱地区的国家也推广使用了纳巴特人的利用雨水资源
的方法。

自20世纪70年代以来，美国、前苏联、突尼斯、巴基斯坦、印度、澳大利亚等国对集水面进行了大量研究，如墨西哥利用
天然不透水的岩石表层为集水面；美国利用化学材料处理集水面以
增加集水效率；美国、墨西哥、索马里在集水面上铺设塑料薄膜、
沥青纸、金属板等，集流效果很好，但费用高。

目前，德国、日本、加拿大等许多发达国家采用铁皮屋顶集流，将汇集径流贮存在蓄水
池中，再通过输水管道灌溉庭院的花草树木和卫生间用水。

雨水资源管理是对雨水径流资源的利用，通过屋顶绿化、低洼绿地、渗透性辅面等措施强化雨水的储蓄和下渗以减少雨水径流，通过景
观水体的调蓄削减外
排雨水量，通过地下雨水调蓄池以减少雨水污染等技术措施的实施，实现将雨水资源利用、预防洪涝、城市景观、环境改善等功能融为
一体的目的，也是环境保护与生态建设的实际需求。

如今，雨水蓄渗、缓排、利用等已成为国际雨水管理的重要内容。

美国、德国和
日本是雨水资源利用和管理开展较早的国家，从20世纪70年代至
今经过几十年的发展，取得了较为丰富的实践经验。

当前国际上雨水资源利用方面比较成熟的国家都特别重视雨水的多
重利用以及多角度调控，通过各种技术手段加强雨水下渗回灌和进
行回用，最大限度地减少进入城市排水系统的雨水量，在技术、法规、经济等方面形成了相对较完善的雨水资源利用管理体系，尤其
强调雨水的资源性，促进雨水资源的可持续利用，保持城市水文生
态过程良性循环，维护区域水文循环过程。

此外，美国还注重将雨水利用与景观设计、城市公园相结合，所有
雨水径流量计算、蓄水设施的设计等“场地工程学”(site engineering)的主要内容都是注册风景园林师的必修课程。

在2007
年4月，美国风景园林师协会(asla)公布了他们评选的2007年度专
业设计奖项，其中“波特兰mount tabor中学雨水花园”和”波特兰nesiskiyou绿色街道”荣获殊荣，堪称风景园林设计中雨洪控制利用的典范。

绿屋顶、植被浅沟、下凹式绿地、雨水花园等雨洪控制利
用措施在这些作品中都有体现。

美国希望通过对这些设计予以嘉奖，使更多的风景园林师可以关注雨水利用的问题。

三、基于雨水利用的案例分析
第一个案例发生在美国圣路易斯市，它是密苏里州最大的城市，中
西部的水陆交通枢纽，拥有全国最大的内陆河港和28km的码头岸线。

该市位于密苏里东部，与伊利诺伊州接壤，坐落在河岸阶地上，地势向东低落，平均海拔138m。

从19世纪50年代起，城市工商
业兴起，随后城市不断扩大。

市中心的新建摩天大楼与法式古典建
筑交错，与宽阔的街道衬托起一座高达192m的不锈钢拱门的壮观
宏伟，这座拱门象征着美国的历史文化，为城市的主要标志。

圣路
易斯城市花园项目的场地就是处在拱门附近，不仅突出了圣路易斯
的历史文化、社会关系，还从城市的滨水位置来考虑，着重了在雨
水处理方面的设计，既保证了该市的水质标准，也确保了美丽的码
头景观。

案例中的设计场地是圣路易斯市购物中心旁边的雕塑公园，占地约12140m2。

这个公园由私人基金会发起，在城市中承担着复兴商业
的任务，扮演着引人注目的角色。

设计不仅结合了当地的地理、水
文现状和植物配置，还创新了雨水管理策略，提供了一个可以吸引
了众多国内外观光客的别样空间。

城市花园的设计融入了多种可持续发展的策略，将乡土植物，健康
生长，经济与社会的复兴，雨水的管理结合在一起，花园中2/3场地的雨水排放系统由雨水花园组成，将近一半的地表使用了透水铺装，465m2的雨水花园截留、渗透着地表径流。

公园中两座屋顶花园，
一座是在咖啡厅上，一座是维护建筑的屋顶，加在一起130m2的绿
屋顶为雨水滞留提供了保证。

三种不同的土壤混合而成的新型土壤，替代了原有的碎石填充和大力夯实的做法。

这些土壤提供更健康的
基质，更快速的渗透能力，也为植物群落提供了优良的生活环境。

另一个案例是纽约布鲁克林的郭瓦纳斯运河，曾经是布鲁克林到纽
约市区最重要的交通要道。

但因多年向其排放工业垃圾，已经受到
了严重的污染，水中有大量包括多氯联苯、煤焦油废料、重金属在
内的污染物，其水质已经达到sd级别，sd水体被认为是严重的污
染区域，游泳养鱼等活动都是不可以实现的。

恶劣的水质，再加上
缺乏有效的维护，已经导致85%的堤岸受到腐蚀，产生了高昂的清
洁费用。

2010年3月2日，环保机构将郭瓦纳斯运河列为国家优先
项目名单，同时也是污染黑名单，这使它成为美国环保局希望找到
解决措施的重点对象之一。

郭瓦纳斯运河海绵公园是一多功能开放式公共空间，可以减缓、吸收、渗透地表径流，治理污染的雨水，促进其与周边环境的友好发展。

通过机构与个人的合作，采纳居民、社区、市州联邦政府机构
的设计意愿，借助于景观设计手段，表达出对城市问题的关注，并
提出了应对之法。

纽约市多使用雨污合流下水道，在暴雨期间，降雨与城市污水一同
流入排水设施中，但是在大暴雨期间，雨水与污水就会溢流到郭瓦
纳斯运河，每年排入运河的水量超过了1100000m3。

改建的海绵公
园设计将雨水转移到水管理中心、户外空间、与植物缓冲带，这些
地区可以滞留，渗透部分雨水，减小进入合流下水道的雨水。

海绵公园提出了意象城市缝合计划，通过将公共空间与私人土地相连，为沿着运河2400m的娱乐空间设计一条连续的步道，而将现有
的街道作为入口，连接步道与滨水区，为居民提供各种各样的开放
性空间，包括社区花园、公共展示空间和临时性市集等。

这个项目
计划占地4.6hm2，其中约3.2hm2的步道与游憩空间，约1.4hm2
的湿地。

案例中选用的植物可适应恶劣的环境，降解污水中的重金属。

此外，周围的湿地也可以吸附有毒物质、重金属、细菌等。

场地的研究和资料的收集多关于城市水处理系统，项目研究了现存
的城市排水系统，流域边界、水生植物群落、水中污染物、水体修
复策略、透水材料、土壤渗透性和与水相关的一些公共项目。

此外
还深入了解了现有的城市雨水径流状况和排水原理，制定了直接吸
收雨水径流的策略，确定了通过植物修复净化径流的手段，最终维
持湿地的生态环境。

在这个案例中，海绵公园的雨水管理设计是基于对下水道与雨水系
统的重新组合，减少了对昂贵的工程的依赖。

除了经济获益之外，
海绵公园还将雨洪管理与重要的历史古迹、游憩区和社区服务设施
等文脉整合到了一起，不仅营造了城市开放性空间，还保护了环境。

值得一提的是，这个方式适宜应用在市政税收按龄收费的成熟城市，以及工业发展落后的污染区域。

在设计中，海绵公园的环境已经成
为雨水处理的系统之一，针对破败的基础设施，提出了切实可行的
修复策
略，兑现了一个更加清洁的未来。

四、结论与展望
发达国家对于雨水的收集利用经历了多年的技术研究与实践，不仅
将传统的水处理工艺用于雨水的处理与回用，而且不断的将景观设
计与雨水处理相结合，使得对于雨水的处理高效化、节能化、模块化，使得用地面积和投资都有所降低，这也应该成为我们未来的研
究方向。

虽然国外雨水资源利用的技术比较先进，可以学习和借鉴，但是鉴于我国自身特殊的自然条件，不可能完全照搬照抄，所以国
内的城市雨水利用的理论和技术还处于不断摸索的阶段，相关专著
非常少，在一些方面还有待进一步深入研究。

例如城市可利用雨水
资源量的计算及其合理调配，水力计算及其设计参数的合理确定，
雨水水质对地表水、地下水的影响机理，雨水利用工程对生态环境
影响评价体系的建立，雨水利用区划与适宜的利用模式，雨水利用
与城市最佳水面率的关系等。

此外，我国雨水利用相关法规与政策还不够完善，尚需要借鉴国外
先进的雨水利用理念，同时先进的理念推广需要加大国家在政策方
面的支持力度。

就如在雨水综合利用与城市排水、城市内涝、污染
防治的相关政策；雨水综合利用与水资源、城市供水、生态环境建设、城市规划、建筑、小区的相关政策等等。

参考文献
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【篇二：国内外雨水利用技术的发展和应用】
国内外雨水利用技术的发展和应用
吴正刚
摘要：雨水是一种宝贵的资源，针对水资源短缺和水资源污染日益
严重的事实，就国内外雨水利用现状、雨水综合利用等方面做了详
细介绍。

关键词：雨水、资源、节水、可持续利用
引言
水是人类赖以生存不可或缺的资源，但随着人口的日益增加，地表
水和地下水受到污染。

全世界的水资源已日益短缺，目前世界上许
多城市供水不足，不少城市因超采地下水造成地表水下降。

水资源
短缺已成为21 世纪人类面临的重大难题，也成了影响中国经济能否
持续发展的制约瓶颈。

为了缓解水资源危机，只有采用各种有效方
法节约用水和大力促进水资源的二次利用，而开发利用雨水资源已
成为许多国家和地区解决水危机的又一途径，受到普遍关注。

1 国内雨水资源利用发展简况
雨水利用是一项古老而又有巨大潜力的技术，在我国有悠久的历史。

早在2700年前春秋时期，黄土高原地区已有引洪漫地技术，在600多年前出现水窑。

2500年前，安徽寿县修建了平原水库来拦截径流，灌溉作物。

在汉水流域的丘陵地区修建了串联式塘群。

古人对雨养
农业和集雨农业已有朴素的认识。

20世纪60年代，水窖集蓄雨水(集雨节灌技术)发展粮食生产在北方普遍应用，当时仅建在地头，用
以拦蓄地面径流和发展粮食作物，但由于当时集流系统研究条件的
限制和管理体制的问题，常常是有窖无水，以后逐年被雨水泥土淤积，最终报废。

进入90年代，因近年干旱加剧，利用雨水资源的热
潮在我国的西北部悄然兴起，人们将古老传统的窑窖用现代化技术
与物质条件予以改善并与节水技术、高效种养及庭院经济结合，成
为旱区具有抗旱增产功能的新型农业类型---窑窖农业。

其集流效率
可达67%～73%。

尔后窑窖农业逐渐在北方地区大规模推开，成为
我国农业生产力提高的新突破口。

一批集雨示范区陆续建立起来，
甘肃“122”工程，宁夏“窑窖工程”，内蒙“122”工程和陕西“甘露工程”等在雨水利用上都有一定实践效果，仅建水窑就
达100余万眼。

虽然我国利用雨水的历史很悠久,
但我国对集雨农业的系统研究相对较晚:20世纪60年代,我国科学家
在黄土高原进行水土保持研究时曾涉及到鱼鳞坑和水平沟雨水集流
技术;20世纪70年代山西昔阳采用集雨梯田发展雨养农业。

在我国
半干旱区逐步建立了初具规模的庭院经济集雨农业模式,收集的雨水
除供人畜饮用外,还结合点灌和微灌措施发展果园、蔬菜及花卉和小
规模的大田作物生产。

在生产中形成了一定区域特色，但仍有一系
列应用基础和技术问题需要研究，特别是对集雨存贮和高效利用等
方面的一系列问题[3]。

自古以来，雨养农业（雨水农业）一直是农业生产最主要的方式：
雨水集流作为家庭用水、农业用水水源，在我国黄土高原等干旱、
半干旱地区都具有悠久的历史。

时至今日，在许多边远地区，尤其
是边远的干旱、半干旱地区，它仍是唯一的供水方式。

本世纪70年
代以前，雨水集流系统主要应用在没有任何其它替代供水方式的地区，如缺乏合适地表淡水资源的珊瑚岛和边远的干旱、半干旱地区；70年代以来这一技术世界许多地区和国家流行开来，如新加坡、肯
尼亚、印度尼西亚、泰国和菲律宾等[2]。

2 国外雨水资源利用发展简况
世界其他国家的雨水利用也是经历了大规模使用-冷落-再度兴起的过程。

早在4000年之前的中东、南阿拉伯以及北非就出现了用于灌溉、生活、公共卫生等的雨水收集系统。

古代中东的纳巴特人(n abateans) 在涅杰夫沙漠, 把从岗丘汇集的径流由渠道分配到各个田块, 或把径流贮存到窖里, 以供农作物利用, 获得了较好的收成。

阿富
汗等干旱半干旱地区的国家也推广使用了纳巴特人的利用雨水资源
的方法[31]。

阿拉伯人汇集雨水以保障农业，曾以罗马帝国的粮仓著称。

内盖
夫沙漠(地处地中海和里海间，终年为副热带高压所控制，它占到整
个以
色列面积的60%)中，雨水是唯一的水源，年降雨量仅100mm，以
色列却种出庄稼并建立了一系列城市，成就了灿烂一时的沙漠文明。

印度和斯里兰卡，为了发展农业，早在公元前就建立了一系列小型
阶式池塘在丰雨季节蓄水，供缺水季节使用。

随着人口、耕地的增
加和水资源过度开发，较少污染的雨水利用技术又日益被人重视，
20世纪80年代雨水集流系统得到迅速的发展，主要是提供农村生活、牲畜用水，灌溉庭院作物和部分农田以及有些地区补充城市用水。

各国根据自身的社会、经济和科技发展情况，因地制宜地发展集雨
存水罐，肯尼亚的存水罐容量很大，一般每罐贮水10～100m3;伊朗
建立微集水、广泛集水、洪水收集3种集水类型及永久灌、补灌和
污水灌溉等类型灌水方法。

美国、日本作为雨水利用比较成功的国家，已经开始制定雨水收集系统的标准和规划指南以及系统的优化
设计等，而多数发展中国家包括中国在内还处在以民间方式初步利
用阶段[3]。

国际上最早的集雨农业科学试验是由一位名叫asknyon的澳大利亚
工程师于1929年所做的,他用26000平方英尺(合2415.4m2)的白铁
皮收集雨水并把它输送贮存到一个90000加仑(合409.1m3)的带盖
的蓄水池中,并分析了当地1878～1928年的降水记录(当地平均年降
水量为12英寸,合304.8mm)。

研究表明,既使在降水量最低的年份,
该系统也能为6个人、10匹马、2头牛和150只羊提供足够的用水。

但此后随着第二次世界大战的爆发和国际政治形势的动荡,这项技术
逐步被忽视。

从20世纪50年代开始,随着二战结束和世界经济的复苏,集雨农业技术重新受到人们的重视,试验研究大量增加,特别是进入20世纪80年代后,随着首届国际雨水集流系统会议的召开和国际雨
水集流系统协会的成立,国际上掀起了集雨农业理论和技术研究的热潮,研究内容涉及集雨面处理、集雨系统设计、集雨模型和收集雨水
的高效利用等。

到2003年,国际上共召开了11届雨水集流系统会议,收集的雨水已成为许多国家农业、畜牧、家庭用水等的主要补充来源。

（1）日本的雨水利用
日本是个水资源较缺乏的国家，政府除了采取开源节流措施、提高
水的有效利用率、鼓励全社会利用循环水外，还十分重视对雨水的
收集和
利用。

日本于1963年开始兴建滞洪和储蓄雨水
的蓄水池，许多城市在屋顶修建用雨水浇灌的“空中花园”，在减少
城市地表径流的同时，减少自来水的消耗，增加了城市的绿地面积，美化了城市环境，净化了城市空气，吸收了城市噪音，还能够降低
城市的热岛效应。

有些大型建筑物如相扑馆、大会场、机关大楼，
建有数千立方米容积的地下水池来储存雨水，并充分利用了地下空
间[8]。

早在1980年日本建设省就开始推行雨水贮留渗透计划，来涵养地下水源、复活泉水、恢复河川基流，改善生态环境，并在1988
年成立了有清水、住友、日产、三菱等著名公司在内的84家公司参
加的“日本雨水贮留渗透技术协会”，利用公园、绿地、庭院、停车
场、运动场、道路以及建筑物等场所，设置渗透井、管、池和渗透
性覆盖等收集雨水的设施，将收集到的雨水用于消防、洗车、冲厕所、冷却用水，也可以经过处理后供居民饮用。

近年来，各种雨水
入渗设施在日本得到迅速发展，包括渗井、渗沟、渗池等。

现在已
拥有利用雨水设施的建筑物一百多座、屋顶集水面积二十多万平方米，如东京汇东区文化中心修建的收集雨水设施集雨面积5600 m2，雨水池容积为400 m3，每年作饮用水和杂用的雨水占其年用水量的45%；东京的一座相扑馆每天一百多立方米冲洗用水大部分来自屋
顶收集的雨水[6]。

在日本，雨水利用最有特色的工程之一是1984年11月竣工的国技馆。

国技馆约有8360m2屋顶面积和2000m2的水泥地面，每年使
用约90天，利用屋顶收集雨水，贮存的雨水水质较好，可以满足厕
所冲洗水、冷却塔补给水和其它用水
[5]
要求。

国技馆采用降雨强度计，连续监测降雨
水位时，由雨水储存槽补充，从而确保一定量的储存水供消防或灾
害时饮用水的使用，储存槽内的水位由数字电极和投入式水位计算
机两种仪器控制。

日本也注重修建蓄积雨水的工程设施，既控制了汛期多余的雨水径流，又减少了排水设施，同时也缓解了城市水资源的供需矛盾。

如
日本名古屋的若宫大通调节池，建在城市街道下面（与地面仅有一
层混凝土板相隔），长约316m,宽度为47～50m，最大贮流量约为100m3。

日本政府于1992年颁布了”第二代城市排水总体规划”,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、改建的大型公共建筑物必须设置雨水下渗设施[5]。

（2）美国的雨水利用
美国的雨水利用以提高天然入渗能力为目的，兴建地下隧道蓄水系统，建立屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回
灌系统，让洪水迂回滞留于曾经被堤防保护的土地中，既利用了洪
水的生态环境功能，同时减低了其他重要地区的防汛压力[8]。

美国的科罗拉多州(1974年)、佛罗里达州(1974年)和宾西法尼亚州(1978年)分别制定了《雨水管理条例》。

这些条例规定新开发区的
暴雨雨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”。

例如在1972年，芝加
哥城市卫生。