城市居住區(qū)的雨水收集與利用分析

賀陳高 天津城建設計院有限公司第六分公司

在環(huán)境問題嚴重、資源緊張的背景下，對雨水進行收集利用是城市建設與發(fā)展中需要重點完成的工作，為了更好滿足城市居住區(qū)的用水需求，提升城市水資源利用率，在居住區(qū)內(nèi)配置雨水收集系統(tǒng)，并在完成處理后作為非飲用水進行利用是必然選擇。

一、城市居住區(qū)的雨水收集常用做法分析

（一）雨水收集系統(tǒng)的搭建

1.屋頂雨水收集系統(tǒng)

通過在住宅建筑的屋頂區(qū)域設置花園、綠化系統(tǒng)、雨水回收系統(tǒng)等，能夠達到降低城市雨水徑流的效果，有效控制面源污染，減輕城市下水道系統(tǒng)的負擔，并為后續(xù)雨水的利用提供支持。實踐中，需要人工林、水體中增設防水與排水系統(tǒng)，并在屋頂材料的表層土壤中引入耐沖刷性強、孔隙率高的人造/天然材料。應當設置頂棚，利用無鉛材料搭建起水泥混凝土屋頂或是瓷磚屋頂，配合粘土、混凝土材料的應用，完成住宅建筑屋頂?shù)拇钤O[1]。針對一些面積相對較小的住宅建筑屋頂，可以使用重力流雨水回收的方式，依托雨桶、雨水管、雨水管道完成對雨水的收集；針對一些面積相對較大的住宅建筑屋頂，可以使用虹吸雨水回收的方式，在添加整流器的支持下縮短雨水收集時間。需要注意的是，這樣的雨水收集過程無法保證雨水質(zhì)量，所以在利用前必須要進行對雨水的集中處理。

2.地下雨水收集系統(tǒng)

現(xiàn)階段，海綿城市建設理念深入人心，此時，需要搭建起地下雨水收集系統(tǒng)，實現(xiàn)對雨水的充分利用。在此過程中，要將地下雨水收集的目光聚焦于地上滲透，通過持續(xù)強化地上滲透，達到降低土壤溫度、緩解“熱島效應”的效果。實踐中，應當在城市居住區(qū)的道路進行兩側(cè)傾斜的設計，引導雨水向道路兩側(cè)的地下集水系統(tǒng)處聚集；在人行道區(qū)域敷設雨水地板磚，強化雨水向下滲透的效果；在停車場區(qū)域、公園或是廣場區(qū)域的建設中，盡量避免應用硬化地面，為雨水滲透提供支持，提升地下雨水收集效果。

（二）雨水處理技術(shù)的引入

通常來說，收集的雨水必須要在完成處理的條件下展開應用，實踐中，根據(jù)雨水收集場所以及使用途徑的不同，所選用的雨水處理技術(shù)也存在差異性，具體如下：第一，屋面、屋頂收集雨水。將其作為沖廁用水則可在不進行處理的條件下應用；將其作為冷卻循環(huán)用水、景觀用水、綠化用水、清潔或洗車用水、消防用水，則需要在使用前完成簡單的自然沉淀。第二，公園、綠地、停車場收集雨水。將其作為沖廁用水則可在不進行處理的條件下應用；將其作為冷卻循環(huán)用水、景觀用水、綠化用水，則需要在使用前完成簡單的自然沉淀；將其作為清潔或洗車用水、消防用水，需要在使用前落實自然沉淀與碎石過濾。第三，道路收集雨水。無論對此區(qū)域內(nèi)收集到的雨水進行何種應用，均需要在使用前落實自然沉淀與碎石過濾。第四，人工滲透地面收集雨水。將其作為沖廁用水則可在不進行處理的條件下應用；將其作為冷卻循環(huán)用水、景觀用水、綠化用水、清潔或洗車用水、消防用水，則需要在使用前完成簡單的自然沉淀。

綜合來說，必須要對雨水展開一級處理之后才能夠投入使用，包括沉淀、過濾以及消毒。其中，利用平流式沉淀池對雨水進行沉淀處理，可以剔除雨水中包含的70%懸浮物以及40%有機污染物；利用過濾，可以進一步除去雨水中殘留的有機物、膠體物質(zhì)、懸浮物固體顆粒；針對一些在利用環(huán)節(jié)可能與人體發(fā)生接觸的待處理雨水，必須實施消毒處理。

二、城市居住區(qū)雨水的優(yōu)化利用策略探究

（一）雨水利用要點

雨水利用必須要考慮雨水原水水質(zhì)和降水量兩項要點。受城市地理和氣候環(huán)境影響，降雨本身會受到諸多因素的影響，雨水徑流水質(zhì)波動較大，初期雨水水質(zhì)污染較為嚴重，根據(jù)雨水利用途徑不同，需要控制降雨污染量低于60%，才能在城市居住區(qū)內(nèi)使用。降雨量則是雨水資源開發(fā)利用可持續(xù)的基本原則，開發(fā)利用建設規(guī)模要根據(jù)區(qū)域需求和降雨量進行規(guī)劃設計，不能超過雨水資源的承載力?？梢愿鶕?jù)1至2年內(nèi)降雨量的40%設計用水量，并結(jié)合雨水利用系統(tǒng)利用程度進行計算，保障城市居住區(qū)雨水科學合理的利用。

（二）雨水的直接利用

在對收集到的雨水進行直接利用的過程中，普遍將其作為綠化、洗車、沖洗道路、水景構(gòu)造、建筑施工等領(lǐng)域的雜用水進行應用。在條件允許的情況下，還可以將雨水作為洗衣用水、循環(huán)冷卻用水、消防用水、衛(wèi)生間沖洗用水（沖廁）等補充用水展開應用，以此達到提升水資源利用率的效果。在雨水的直接利用中，可以歸納為以下幾種途徑：

1.屋面雨水集蓄利用

對住宅建筑的屋頂進行優(yōu)化設計，促使其轉(zhuǎn)變?yōu)榧昝?，為屋面雨水集蓄利用的實現(xiàn)提供支持。一般來說，在住宅建筑屋面采集到的雨水，普遍作為家庭生活、公共、工業(yè)生產(chǎn)等方面的非飲用水實現(xiàn)回收利用，例如綠地澆灌、洗衣、沖廁、冷卻循環(huán)等等。屋面雨水集蓄系統(tǒng)可以分為單獨建筑和建筑群集中兩種。單體建筑通過在建筑結(jié)構(gòu)中設置溢流孔或是用落水管截留，可以防治雨水進行下水道系統(tǒng)，能重新導入綠地、花園、滲透池當中。建筑群則通過建立雨水匯集區(qū)、輸水管系、截污設施，來實現(xiàn)儲存、凈水，可以將相關(guān)設施與蓄水池連接已作他用。

2.屋頂綠化雨水利用

為了進一步提升雨水直接利用的質(zhì)量，可以引入屋頂綠化系統(tǒng)，以此達到降低屋頂徑流系數(shù)、雨水徑流量的效果。實踐中，需要結(jié)合實際情況（區(qū)域自然條件、氣候條件等）選取植物與土壤，并重點強化屋頂防滲處理。通常情況下，需要引入本地生的耐旱植物，并在土壤的上層區(qū)域配置密度小、耐沖刷性強、孔隙率高的材料。屋頂綠化也被稱為屋頂花園，隨著城市規(guī)模和數(shù)量的不斷增多，傳統(tǒng)綠地面積受到擠壓，人們對綠色生態(tài)景觀的需求卻得到了增長，而屋頂綠化可以為居住區(qū)提供良好的生活環(huán)境，是改善人民居住環(huán)境，提高生活質(zhì)量，有效利用生態(tài)效應的重要舉措。

3.園區(qū)雨水集蓄利用

如果城市居住區(qū)的環(huán)境條件較好，則可以對屋面、綠地、路面的雨水徑流進行采集與利用。通過直接設置大面積的蓄水池或者導流管，將雨水送入儲水池當中，可以導入居住區(qū)水池，也可以用作洗車、灌溉，不過在集蓄過程中，必須要對收集到的雨水展開處理，包括截污、凈化等等，保證雨水利用的質(zhì)量。而且園區(qū)內(nèi)的集蓄利用需要一定的投資成本，并且當?shù)亟涤炅啃枰^多，能夠充分滿足集蓄需要。

（三）雨水的間接利用

雨水的間接利用形式為滲透，雨水滲透就是讓雨水在設施引導下回灌地下，補充地下水源，是一種根據(jù)間接利用技術(shù)。根據(jù)滲透地面的不同則可以分為天然滲透和人工滲透兩類，而根據(jù)滲透方式的不同，可以細化為集中回灌以及分散滲透兩種。

天然滲透以綠地為主，有著良好的透水性，在城市居住區(qū)周邊有著大量路堤分布，便于雨水的利用，可以減少綠化用水。不過雨水當中帶有的污染物以及雨水滲透流量受土壤性質(zhì)限制的問題，會影響綠地植物生長以及凈化效果。而人工地面則可以有效凈化和截留雨水中的雜物，有著良好的滲透導向功能。

在城市居住區(qū)的雨水間接利用過程中，一般更適合應用分散滲透形式。實踐中，參考區(qū)域大小、現(xiàn)實條件與需求等設定規(guī)模以及設施種類，包括滲透池、滲透井、滲透管溝、滲透地面、低勢綠地等等[2]。通常的設置方法是將不透水的地面磚換為透水磚，并在透水磚下方鋪設碎石、砂礫作為過濾層。滲透井滲透方式是利用一條埋入地下的管道收集雨水，也可以通過集水管將屋頂、停車場等區(qū)域的雨水收集到滲水井當中。也可直接將綠地地面降低，形成凹式綠地，作為承接和回滲雨水的區(qū)域。分散式滲透可以充分利用居住區(qū)表層植被和土壤的凈化功能，減少徑流代入水體的污染物。而集中回灌對地下水位、雨水水質(zhì)有著較高要求，在城市雨水收集和利用中應慎重使用。另外需要注意的是，雨水滲透的速度相對較慢，且如果地下水位上漲、處于較高狀態(tài)，或是雨水的水質(zhì)污染嚴重、土壤滲透能力偏低，則滲透的應用實效性受限。因此，必須要切實參考區(qū)域水文與地理等自然條件確定是否引入雨水間接利用措施，并配合雨水直接利用措施共同應用。例如在一個居住區(qū)內(nèi)將滲透地面、綠地、滲透池、身體管井等組合為一個滲透系統(tǒng)，使?jié)B透地面和綠地可以截留凈化部分雜質(zhì)，而超出滲透能力的雨水將進入滲透池，滲透池溢流的雨水再通過滲透管井集聚，保證雨水得到更充分的利用。

（四）雨水綜合利用系統(tǒng)

對于雨水的綜合利用來說，其主要實現(xiàn)了對自然凈化以及人工凈化的整合應用，具體而言，就是對雨水集蓄利用、園藝水景、滲透等方法展開綜合性設計，由此達到水系、景觀、園林、建筑的協(xié)調(diào)，推動環(huán)境效益與經(jīng)濟效益共同增長。綜合利用系統(tǒng)中最常見的雨水花園設計，其可以接收和過濾來自屋頂?shù)挠晁约坝操|(zhì)表面的雨水。雨水花園的泥土層可以起到過濾效果，而碎石層則起到排干作用。從景觀角度來看，雨水花園可以由不同色彩、花期的植物搭配組合，具有相當?shù)拿栏?，有利于美化居住區(qū)環(huán)境。而且雨水花園的投入成本較低，維護管理也比傳統(tǒng)綠地簡單。

城市居住區(qū)的雨水花園可以根據(jù)降水量設計深度及復雜性，通常情況下只需保證其可以達到設計雨水排入的要求接口。雨水花園的設計深度也可以看做蓄水層的深度，一般處在10~20cm之間，由土壤滲透性能、地面坡度、地區(qū)降水量決定。過淺會難以發(fā)揮其滲透作用，過深則會致使蓄水層長時間積水，影響植物生長。雨水花園中綠地可以利用與道路的高度差進行雨水收集，并做好雨水收集和排水處理。對于人行道，要合理設計坡度，能夠?qū)⑦^剩雨水直接引入植物景觀當中。

三、總結(jié)

在居住區(qū)內(nèi)配置雨水收集系統(tǒng)，并在完成處理后作為非飲用水進行利用，是城市優(yōu)化建設的必然選擇。通過搭建屋頂雨水收集系統(tǒng)、地下雨水收集系統(tǒng)，結(jié)合根據(jù)雨水收集場所以及使用途徑的不同選用雨水處理技術(shù)，并對處理后的雨水進行直接、間接以及綜合利用，提升了城市雨水的利用率，更好的滿足城市居民用水需求。