城市雨水利用的技术与分析

城市雨水利用的技术与分析
作者：李林
来源：《城市建设理论研究》2013年第24期
摘要：随着我国经济的快速发展，城市规模的不断扩大，水资源短缺和水环境污染日趋严重。

而雨水作为一种宝贵的资源，在城市水循环系统和流域水循环系统中起着十分重要的作用。

我国许多城市水资源严重不足，而大量雨水资源却白白流失，雨水利用率不足10%。

针对这样一种现状，文中笔者对城市雨水利用技术进行了分析，以供广大同行间的交流。

关键词：城市雨水、雨水利用、水资源
中图分类号： TU991 文献标识码： A 文章编号：
一、前言
我国素来被称之为“地大物博、人口众多”，但因地理差异，导致我国水资源匮乏，人均占有量更是少之又少，再则随着城市用水量、工业用水量增多，更是加重了地下水的负担。

而雨水作为一种自然的天然资源，以其处理成本低廉，处理方法简单等优点，逐步成为一种新的可利用可再生水资源。

基于此，文中笔者就城市雨水利用技术进行了探讨。

二、我国水的资源的现状
随着国家经济的飞速发展，城市规模不断向周围扩展，水资源短缺和水环境污染日趋严重。

我国是一个水资源相对贫乏的国家，降水也受季节和区域影响较大，造成全国各地旱涝不均，水资源供需矛盾突出。

我国水资源总量为28000多亿立方米，居世界第六位，但人均水资源占有量只有2100立方米左右，约为世界人均水平的四分之一。

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%。

目前，我国七大水系有近一半以上已不同成度被污染，流经42个大中城市的44条大小河流中，大约有93%的被污染。

种种现象表明，我国的水资源短缺和水环境污染日趋严重。

加强水资源的管理，对水资源进行合理开发，全面地节约用水、高效利用，控制水资源的污染，有效保护、综合治理已是摆在我们面前的一项重要任务。

也是保证我国经济高速发展和社会长足进步不可忽视的重要因素。

三、城市雨水资源的收集
雨水资源的收集方式有很多种。

在自然界雨水以地表径流的方式流入江河、湖泊、湿地等蓄存。

在城市收集方式有多种。

如果建筑物是硬化屋顶的，雨水应该集中引入绿地、透水路面，或引入储水设施内蓄存；如果是地面硬化广场、人行道、庭院等，应该利用配套的建筑设施引入渗水区或引入储水设施内蓄存；如果是城市道路等基础设施，应该结合沿线绿化带建设雨水利用设施，或利用城市地下雨水管网集中蓄存、处理。

如果是住宅小区，安装一些简单的
雨水收集处理设施，雨水集中收集后，经过简单的处理就能用来小区内刷地、洗车、浇灌绿地，或者用泵送到各家各户来冲洗马桶，这样不但可以节约大量的自来水，还能为居民节省了大量的水费。

城市雨水的回收利用方式可分为以下几个方面的内容：
1、屋面雨水收集利用
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。

将雨水从屋顶收集后，通过重力管道过滤，然后雨水通过稳定的进口流入储水池，处理后由泵送至各用水点，根据区域的要求和具体项目条件，可用于补充地下水、绿化、冲洗道路、停车场、洗车、景观用水、建筑工地等杂用水，有条件的还可作为洗衣、冷却循环、冲厕和消防的补充水源。

2、路面雨水收集利用
路面雨水收集系统可以采用雨水管、雨水暗渠、雨水明渠等方式。

水体附近汇集面的雨水也可以利用地形通过地表面向水体汇集。

利用道路两侧的低绿地或有植被的自然排水浅沟，是一种有效的路面雨水收集截污系统。

雨水浅沟通过一定的坡度和断面自然排水，表层植被能拦截部分颗粒物，小雨或初期雨水会部分自然下渗，是收集的径流雨水水质沿途可以改善。

但受地面坡度的限制，还涉及到与园林绿化和道路等的关系；浅沟的宽度、深度往往受到美观、场地等条件的限制，所负担的排水面积会受到限制；可收集的雨水水量也会相应减少。

3、雨水渗透系统利用技术
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，雨水渗透设施主要有渗透集水井、渗透性铺装、渗透管、渗透沟、渗透池等。

研究表明，渗透设施涵养地下水、抑制暴雨径流的作用十分显著。

渗水地面分为天然深水地面和人工渗水地面。

前者以绿地为主。

人工透水地面是人工铺设的透水性地面，如多孔沥青地面、碎石地面和草坪砖地面等，多铺设在道路两侧的透水人行道、停车场等。

其主要优点是利用表层土壤对雨水的净化能力，对预处理要求低，技术简单；缺点是渗透能力受土质所限，需要较大的透水面积。

绿地是一种天然的渗透设施。

它具有透水性好、节省投资、便于雨水引入就地消纳等优点；同时对雨水中的一些污染物具有一定的截留和净化作用。

目前我国城市规划要求有较高的绿化率。

可以通过改造或设计成低势绿地，以增加雨水渗透量，减少绿化用水并改善环境。

低势绿地的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。

还需要和园林景观设计密切配合。

渗水洼塘即利用天然或人工修筑的池塘或洼地进行雨水渗透，补给地下水。

种植草坪的洼地对雨水不仅有调蓄作用，还可以去除水中的污染物，同时具有很好的观赏价值。

渗水池塘一般是人工修建的比洼地深的雨水滞蓄和入渗设施，其周围一般种植树木，也有较好的观景效果。

四、雨水弃流、储存
1、初期弃流装置
雨水收集首先就要对雨水进行粗分。

雨水从屋顶汇集后进入落水管，与雨水同时进入落水管的树叶、树枝等粗大杂物被过滤网阻挡，雨水则进入收集系统。

降水初期，雨水冲洗了房顶等受雨面的灰尘、以及可溶的与不可溶的杂物，因此初期的雨水被称为初雨。

由于初雨污染程度高，在雨水利用时，对初期雨水的控制主要采用弃流处理。

将这部分雨水弃流，排入污水管网，大大减少降低后续雨水处理的难度，提高雨水收集用水的水质，可大大提高工程的技术经济可行性。

初雨弃流设备多样，虹吸式屋面雨水收集系统可采用自动控制弃流装置，其他屋面雨水系统采用渗透弃流装置。

地面雨水收集系统采用渗透弃流或弃流池的方式，自动控制弃流一般分为时间控制和水量控制两种，用于完成降雨初期污染严重雨水的自动排放和预过滤。

2、雨水储蓄池
考虑到雨水降雨的不均匀性，需要设置雨水贮存池，雨水储存调蓄池根据建造位置不同可分为地下封闭式、地上封闭式、地上敞开式等。

小区范围内雨水直接利用时，可采用地下封闭式调蓄池；单体建筑雨水直接利用时，可采用地上封闭式调蓄池；有景观水体的小区，可采用地表敞开式调蓄池。

储存池的大小根据雨水降雨量特征、贮水池的形式及雨水回用的效益等综合确定，一般而言，贮存池越大，可收集的雨水量较大，雨水的集蓄效率越高，但储存池投资大；相反，贮存池小，降雨量超过设计调蓄容积多，储存池投资小，但可收集的雨水量也小。

储水池设计中，有效储水容积的确定是关键，《建筑与小区雨水利用工程技术规范》中的7.1.2条对这方面有所规定，并说明储水池排空得越快，储水池的周转利用率越高。

五、雨水处理技术
地表径流污染的来源广泛、复杂，但污染物的迁移和转化的主要载体是雨水及其所形成的径流，其水动力因素主要是降雨的冲刷作用和地表径流的冲刷作用，雨水中的污染物主要有无机物质和一些有机物质（主要是挥发性化合物），同时还存在少量的重金属（如铜、铬、铅、锌等），如果将这些雨水直接排入河道，对环境造成一定的污染。

因此，雨水中污染物的控制是控制水源污染一个最关键的问题。

常规处理：沉淀+传统过滤+消毒；通过简单沉淀、过滤、消毒等处理措施，出水水质可达到杂用水水质要求。

深度处理：活性炭技术、微滤技术、膜技术。

可经济有效地去除嗅、色度、重金属、消毒副产物、氯化有机物、农药、放射性有机物等。

能更有效改善色度、嗅等感观指标，大大降低有机物含量，这种技术合理运用，出水水质可达到中水水质标准。

雨水蓄渗净化技术：在房屋建筑外围通常会建造位置较高的花坛，不但能够给居住区增加绿化，同时能够作为天然的雨水过滤系统，对于流经的雨水进行过滤。

雨水经过无动力过滤层，进入收集器的流经过程中完成了过滤。

雨水流过花坛，在花坛中混合具有净化效果的人工泥土实现了对于雨水的净化。

雨水蓄渗净化技术由上至下分别由植被层（草皮）、基质层、隔离过滤层、储水层、渗滤层等组成。

利用地表密植的植物对径流雨水中的污染物进行截留，它能够在径流雨水输送的过程中将污染物从径流中分离出来，使到达收纳水体的径流水质得到明显的改善，研究表明，地表植被去除污染物的机理主要为吸附、沉淀、过滤、沉淀和生物吸收过程。

国外对于植物、土壤系统净化雨水的研究较多。

六、雨水利用的发展前景
近些年来，我国的雨水利用已经有了长足的发展。

利用范围也从生活用水向城市用水和农业用水发展。

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，雨水利用工程首先能够为国家节省巨额的市政投资。

减少由政府投入的用于污水处理厂、污水管网以及扩建排洪设施的资金。

将收集到的雨水就近渗入地下，减少了污水处理厂的处理压力，保证了污水的处理效果，提高了污水处理的工作效率。

其次，节省了市政和居民用水的费用支出。

雨水利用运行费用低廉，经济效益突出。

七、结语
综上所述，加强对城市雨水利用效率可以有效缓解我国水资源问题紧张的现状。

随着城市建设者对雨水“由排到用”意识的不断转变，充分利用雨水的理念已经进入到城市建设中，相信小区雨水收集利用技术一定会进一步完善、成熟。

参考文献：
[1] 宋进喜李怀恩李琦：《城市雨水资源化及其生态环境效应》，《生态学杂志》，2003年02期
[2] 张军锋何俊仕：《沈阳市城区雨水利用对策》，《沈阳农业大学学报》，2004年01期
[3] 张晶：《城市雨水利用与城市水环境改善的研究》，《大连理工大学》，2004年
[4] 孙毅：《城市雨水资源化利用研究》，《甘肃农业大学》，2007年。