淺談城市雨水的綜合利用

傅華

【摘 要】 本文首先介紹城市雨水綜合利用的優(yōu)點(diǎn)，其次探討雨水收集的技術(shù)方案，提出城市雨水綜合利用的主要構(gòu)筑物及設(shè)備，并從經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、環(huán)境效益分析了城市雨水綜合利用的綜合效益以及意義。

【關(guān)鍵詞】 城市;雨水;綜合利用

在當(dāng)今世界，由于人類的活動造成植被減少或破壞，城市發(fā)展中不透水面積的增加，導(dǎo)致雨水流失量增加和水循環(huán)系統(tǒng)的平衡遭到破壞，并引發(fā)一系列環(huán)境與生態(tài)問題。我國許多城市水資源嚴(yán)重不足，而大量雨水資源卻白白流失，雨水利用率極低。雨水作為一種寶貴的資源，在城市水循環(huán)系統(tǒng)和流域水環(huán)境系統(tǒng)中起著十分重要的作用。人們越來越認(rèn)識到雨水利用的重大效益，全國各地城市開始逐步實(shí)施雨水的綜合利用工程。

一、城市雨水綜合利用的優(yōu)點(diǎn)

1、雨水利用的優(yōu)點(diǎn)

（1）節(jié)水。用雨水沖洗廁所、澆灑路面、澆灌草坪、水景補(bǔ)水，甚至用于循環(huán)冷卻水和消防水，可節(jié)省城市自來水。

（2）雨洪調(diào)節(jié)。土壤的雨水入滲量增加和雨水徑流的存儲，都會減少進(jìn)入雨水排除系統(tǒng)的流量，從而提高城市排洪系統(tǒng)的可靠性，減少城市洪澇。

（3）水環(huán)境修復(fù)。強(qiáng)化雨水入滲，以增加土壤的含水量，甚至利用雨水回灌提升地下水的水位，可改善水環(huán)境乃至生態(tài)環(huán)境。

2、雨水利用和形式

（1）雨水的利用。雨水的利用應(yīng)根據(jù)區(qū)域的具體條件和項(xiàng)目要求而定。一般首先考慮補(bǔ)充地下水、涵養(yǎng)地表水、綠化，以及沖洗道路、停車場、洗車、景觀用水和建筑工地等雜用水，有條件或需要時還可作為洗衣、冷卻循環(huán)、沖廁和消防的補(bǔ)充水源，在嚴(yán)重缺水時也可作為飲用水水源。雨水利用系統(tǒng)一般包括雨水匯集區(qū)、輸水管系、截污裝置、儲存、凈化和配水等幾部分，另外還有溢流設(shè)施或滲透設(shè)施。

（2）雨水利用的形式。根據(jù)用途不同，雨水利用可以分為雨水直接利用（回用）、雨水間接利用（滲透）、雨水綜合利用等幾類。

①雨水的直接利用。雨水的直接利用是指建設(shè)雨水收集系統(tǒng)，將一定匯水面積上的雨水通過收集系統(tǒng)收集起來，貯存于雨水收集池，經(jīng)處理后用于綠化、沖廁、洗車等。雨水直接利用可以是建筑單體雨水利用，也可以是建筑群或園區(qū)雨水利用。雨水的直接利用是一種開源節(jié)流的有效途徑，可以緩解目前城市水資源緊缺的局面，可在一定條件下產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益。

雨水直接利用的凈化工藝主要根據(jù)徑流雨水的水質(zhì)、水量和雨水處理后所要達(dá)到的程度而定，如綠化、沖廁、道路清掃、消防、車輛沖洗、建筑施工等。

②雨水的間接利用。雨水的間接利用主要采用雨水滲透技術(shù)，將雨水下滲回灌地下。就雨量及其分布的不均勻性來說，間接利用（如滲透溝、滲透渠、滲透地面、滲透井、滲透塘及滲透綠地等）具有更高的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益，對于補(bǔ)充涵養(yǎng)地下水資源，改善城市生態(tài)環(huán)境，緩解地面沉降和海水入侵，減輕城區(qū)水澇危害和水體污染等都有極其重要的作用和意義。

在地下水位高、土壤滲透能力差或雨水水質(zhì)污染嚴(yán)重等條件下，雨水間接利用技術(shù)會受到限制。相對來講，我國北方大部分城市降雨量相對少而集中，蒸發(fā)量大，地下水利用比例較大，雨水的間接利用的優(yōu)點(diǎn)更為突出。

③雨水的綜合利用。雨水的綜合利用是借助生態(tài)學(xué)、工程學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，人工凈化和自然凈化相結(jié)合，雨水集蓄利用、滲透與園藝水景觀等相結(jié)合，通過綜合性設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)建筑、園林、景觀和水系的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一，以及人與自然的和諧共存。雨水的綜合利用具有良好的可持續(xù)性，能實(shí)現(xiàn)效益最大化，達(dá)到意想不到的效果。

二、雨水收集技術(shù)方案

1、雨水利用技術(shù)概述

雨水利用是雨水入滲、收集回用、調(diào)蓄排放的總稱。雨水利用系統(tǒng)應(yīng)采用雨水入滲系統(tǒng)、收集回用系統(tǒng)、調(diào)蓄排放系統(tǒng)或其組合。

雨水入滲系統(tǒng)和調(diào)蓄排放系統(tǒng)由滲透式蓄水方塊、滲透式雨水管和滲透雨水井組成。初期雨水污染較嚴(yán)重，必須排放，中后期雨水部分暫時儲存在滲透式蓄水方塊、雨水管和雨水井內(nèi)，待雨停后慢慢滲入地下，可用于缺水地區(qū)補(bǔ)充地下水，削減城市洪峰，目標(biāo)是使建設(shè)用地外排雨量接近或相當(dāng)于未建設(shè)前的原始地面雨水排放量。

雨水收集回用系統(tǒng)由初期雨水棄流裝置、雨水收集管網(wǎng)、沉砂井、蓄水方塊、雨水處理系統(tǒng)、排泥泵、加壓供水泵和供水管網(wǎng)組成。初期雨水污染較嚴(yán)重，必須排放，中后期雨水經(jīng)沉砂井沉淀后儲存在蓄水方塊內(nèi)，經(jīng)處理系統(tǒng)處理后由加壓泵和供水管網(wǎng)向用水點(diǎn)供水，可用于道路澆灑、綠化、沖廁和向水景補(bǔ)水。根據(jù)國家現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范，雨水水質(zhì)與自來水不同，為了供水安全，雨水回用系統(tǒng)供水管網(wǎng)應(yīng)單獨(dú)設(shè)置。

2、雨水利用方案設(shè)計(jì)

雨水收集因承接面不同，分為屋面雨水、硬化地面雨水和綠地雨水。其各自的特點(diǎn)歸納如下：

（1）屋面雨水。平時屋面被污染程度較小，同時受人為的影響也很小，使得屋面在較長時間內(nèi)能維持清潔。初期降雨可將屋面殘留的部分污染物（主要為灰塵）帶走，中后期雨水則較干凈，其水質(zhì)與雨水水質(zhì)一致。所以，屋面雨水經(jīng)棄流后，其水質(zhì)就可滿足或優(yōu)于《城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)。

（2）地面雨水。人的日常活動產(chǎn)生的丟棄物和汽車行駛所留下的油漬、橡膠磨損等，導(dǎo)致路面雨水污染程度很嚴(yán)重，即使經(jīng)初期棄流后污染物仍有部分殘留，需另外設(shè)置雨水處理設(shè)施來處理收集的雨水，方可滿足《城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，增加了一次性投資和運(yùn)行成本。

（3）綠地雨水。綠地有著良好的透水性和保水性，在降雨后，很難產(chǎn)生大的徑流，收集效率極低。因此，綠地可通過雨水滲透來實(shí)現(xiàn)對雨水的利用。

三、雨水利用主要構(gòu)筑物及設(shè)備

1、滲透式雨水口

滲透式雨水口設(shè)有攔污框，主要去除雨水中的泥沙樹葉等雜質(zhì)，保證下滲雨水的水質(zhì)，同時避免泥沙堵塞滲透構(gòu)造。攔污框由無紡布加不銹鋼固定環(huán)組成，需定期清理截留的雜質(zhì)。滲透式雨水口下設(shè)有部分雨水貯存空間，以便雨水滲透到地下。滲透式雨水口有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）可以截流部分雨水，緩解雨水管網(wǎng)的排水壓力。（2）可有效控制系統(tǒng)雨水管網(wǎng)標(biāo)高，避免因滿足重力排水而深埋雨水管網(wǎng)。減小雨水井室深度和安裝雨水管時的開挖量，節(jié)約工程投資，更便于日常管理維護(hù)。（3）更大限度地利用土壤蓄積雨水，使得土壤的保水量加大，尤其是種植土，可減少澆灌的用水量。

2、滲透式雨水管和滲透式雨水井

滲透式雨水管通過管上分布的小孔來實(shí)現(xiàn)滲透功能，滲透構(gòu)造從外到里依次為：粗砂保護(hù)層、透水土工布、碎石或卵石、開孔滲透管。滲透式雨水井和滲透式雨水口相似，采用塑料雨水井，井下部壁開孔。滲透構(gòu)造從外到里依次為：粗砂保護(hù)層、透水土工布、碎石或卵石、滲透井。

3、初期雨水棄流設(shè)備

如果長時間不下雨，導(dǎo)致雨水承接面有很多灰塵等雜質(zhì)，在降雨初期會被雨水沖刷而被一起帶走，這部分雨水的污染程度較高，不適宜收集，因此系統(tǒng)中設(shè)置初期雨水棄流裝置。常見的棄流裝置有：

（1）流量控制型雨水棄流裝置。它是使用智能流量計(jì)測得雨水徑流量，通過控制器控制電動閥的啟閉，達(dá)到雨水初期棄流的要求。智能流量計(jì)具有累計(jì)流量計(jì)量、信號轉(zhuǎn)換和遠(yuǎn)傳功能，并能在設(shè)定的復(fù)位時間打開電動閥，使雨水初期棄流裝置復(fù)位。

（2）雨量控制型雨水棄流裝置。它是靠雨量采集器，來記錄降雨厚度，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時，發(fā)出信號，通過控制器控制電動閥的啟閉，實(shí)現(xiàn)對初期雨水的棄流。因?yàn)閺膮R水面積的最遠(yuǎn)點(diǎn)至棄流點(diǎn)，雨水徑流需要經(jīng)過一段時間，在控制時加一個延時控制，延遲時間根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算。

（3）機(jī)械式初期雨水棄流裝置?？恐亓蛩鳟a(chǎn)生的離心力來實(shí)現(xiàn)棄流，不需電氣控制，所以故障率低，同時其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，使其可以保持長時間的清潔，不需要人為的清理。

4、模塊式雨水收集箱

采用裝配式模塊，用來收集和儲存雨水，采用優(yōu)質(zhì)再生料制作而成，節(jié)約了鋼筋水泥等不可再生資源的用量，充分體現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保及資源的可再生循環(huán)利用。裝配式模塊的運(yùn)用有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）材質(zhì)的物理化學(xué)性能良好。有很好的耐腐蝕，抗老化性能。同時不會成為微生物滋生的溫床，雨水水質(zhì)在存儲期間不會因?yàn)槲⑸锏姆敝扯鴲夯?/p>

（2）獨(dú)特的安裝形式?？晒?jié)約大量的人工，安裝更為快捷，大大縮短了施工周期和施工難度，可加快建設(shè)進(jìn)度，節(jié)約施工成本。

（3）模塊外用膜包裹密封，使其有良好的防滲能力。包裝膜有著優(yōu)良的抗拉伸和耐穿刺性能，施工時不易被破壞，密封性高。

四、城市雨水綜合利用的效益與意義

1、經(jīng)濟(jì)效益

雨水入滲系統(tǒng)和調(diào)蓄排放系統(tǒng)用于缺水地區(qū)補(bǔ)充地下水和削減城市洪峰，對自身而言，沒有經(jīng)濟(jì)效益。系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益體現(xiàn)在可降低城市市政管網(wǎng)和防洪設(shè)施配置標(biāo)準(zhǔn)，減少用于防治因過度開采地下水所造成危害的資金。雨水回用系統(tǒng)在水源性缺水地區(qū)經(jīng)濟(jì)效益明顯，在非水源性缺水地區(qū)使用國內(nèi)爭議很大，因自來水價較低，經(jīng)濟(jì)效益不明顯，投資回報期較長。

2、環(huán)境效益

雨水基本是清潔的，排放雨水不會污染環(huán)境。雨水利用系統(tǒng)的環(huán)境效益在于削減城市洪峰，盡量使建設(shè)用地外排雨量接近或相當(dāng)于未建設(shè)前的原始地面雨水排放量，減少對地表和地下水資源的使用，減少對自然界的擾動。

3、社會效益

雨水入滲系統(tǒng)和調(diào)蓄排放系統(tǒng)可降低城市市政管網(wǎng)和防洪設(shè)施配置標(biāo)準(zhǔn)，補(bǔ)充地下水，社會效益顯著。雨水回用系統(tǒng)在水源性缺水地區(qū)使用可降低對地表和地下水資源的依賴，提高人民的節(jié)水意識，響應(yīng)了政府號召，起到示范推廣作用，社會效益顯著。在非水源性缺水地區(qū)使用，國內(nèi)爭議很大，動用寶貴的資金購置設(shè)備材料，額外使用能源加壓供水，放棄安全、節(jié)能且必須大力發(fā)展的自來水，不符合低碳的要求，節(jié)水卻不節(jié)能，其中的利弊和平衡點(diǎn)還需要依靠實(shí)踐來驗(yàn)證。

城市雨水綜合利用是一種新型的多目標(biāo)綜合性技術(shù)，具有節(jié)水、水資源涵養(yǎng)與保護(hù)、減少城市水土流失和水澇、減少水污染和改善城市生態(tài)環(huán)境等綜合效益，滿足現(xiàn)代化城市對水資源的保護(hù)與可持續(xù)利用、城市水生態(tài)環(huán)境保護(hù)及可持續(xù)發(fā)展的要求。

城市雨水綜合利用是解決城市水資源短缺、減少城市洪災(zāi)的有效途徑，也是改善城市生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。若能將雨水利用與雨水徑流污染控制、城市防洪、生態(tài)環(huán)境的改善相組合，堅(jiān)持技術(shù)和非技術(shù)措施并重，因地制宜，擇優(yōu)選用，兼顧經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益，標(biāo)本兼治，將極大地促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

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【作者簡介】

傅 華（1968-）女，廣西南寧市水利局工程師.