我國(guó)城市雨水利用的現(xiàn)狀與技術(shù)分析

摘 要:本文作者通過(guò)對(duì)我國(guó)城市雨水利用的意義及國(guó)內(nèi)外的雨水利用現(xiàn)狀和技術(shù)進(jìn)行了闡述，主要就我國(guó)目前城市雨水直接和間接利用兩種技術(shù)方式進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞:雨水利用利用的意義利用現(xiàn)狀利用技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào):TV213.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)07(a)-0251-02

我國(guó)是一個(gè)水資源相對(duì)貧乏、時(shí)空分布又極不均勻的國(guó)家。淡水資源總量為28000億m3，占全球水資源的6%，僅次于巴西、俄羅斯和加拿大，名列世界第四位。但是，我國(guó)的人均水資源量只有2300m3，僅為世界平均水平的1/4，是全球人均水資源最貧乏的國(guó)家之一。水資源空間分布為南豐北缺。南方水資源占我國(guó)的80%以上，北方僅占不到20%，特別是華北和西北地區(qū)，缺水最為嚴(yán)重。時(shí)間分布為夏季降雨集中，汛期河水暴漲，易造成洪澇災(zāi)害;冬春季則降水少，河流進(jìn)入枯水期，北方一些河流嚴(yán)重干旱缺水。水資源年內(nèi)隨季節(jié)變化大，降水及徑流分配集中在夏季的幾個(gè)月中，連豐、連枯年份交替出現(xiàn)，造成一些地區(qū)干旱災(zāi)害頻繁和水資源供需矛盾突出等問(wèn)題。由于水資源分布的差異以及我國(guó)水資源污染的日益加重，我國(guó)城市的水資源正面臨著嚴(yán)重短缺的問(wèn)題。全國(guó)600多座城市中，已有400多個(gè)城市存在供水不足問(wèn)題，嚴(yán)重缺水城市達(dá)110個(gè)[1]。因此，雨水利用在我國(guó)應(yīng)得到了廣泛關(guān)注。

1 城市雨水利用的意義

雨水資源作為一種較豐富的水資源，對(duì)其加以利用則可以有效地緩解水資源嚴(yán)重短缺的現(xiàn)象。善用這一資源對(duì)人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展有著長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義，第一、城市雨水通過(guò)有效途徑回收，作為中水加以利用，可直接節(jié)約生活用水資源，緩解城市供水緊張狀況;第二，采用新技術(shù)、新工藝，使雨水下滲，可涵養(yǎng)地下水，增加淺層土壤的含水量，調(diào)節(jié)所候，遏制城市熱島效應(yīng)，減輕城區(qū)雨洪負(fù)荷，減少接納水體下游洪峰流量和洪澇災(zāi)害威脅;第三，城市雨水得以有效利用，可以減輕城區(qū)因雨水徑流導(dǎo)致的面源污染，減少對(duì)城市河湖的水體污染，還可以減少揚(yáng)塵污染。另外，回收的雨水還可以作為城市中水系統(tǒng)的一個(gè)重要水源，對(duì)城市給水系統(tǒng)、中水系統(tǒng)的供需矛盾起到平衡作用[2～3]。

2 國(guó)內(nèi)外城市雨水利用的現(xiàn)狀

2.1 國(guó)內(nèi)雨水利用現(xiàn)狀

我國(guó)雨水利用具有悠久的歷史，而真正意義上城市雨水利用的研究與應(yīng)用卻是從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，并于90年代發(fā)展起來(lái)的。總的來(lái)說(shuō)技術(shù)還較落后，缺乏系統(tǒng)性，更缺少法律、法規(guī)保障體系。目前，我國(guó)大中城市的雨水利用基本處于探索與研究階段。20世紀(jì)80年代，北京市開(kāi)始透水路面研究，近幾年應(yīng)用推廣迅速，截止現(xiàn)在，北京市累積應(yīng)用透水路面達(dá)300萬(wàn)m2，主要用于人行道、步行街、廣場(chǎng)、庭院等場(chǎng)所。與德、日等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)透水路面普及速度較慢，推廣面積小，存在很大差距。2008年，北京在奧運(yùn)場(chǎng)館、水立方、中南海等地方均大量使用透水磚鋪裝。有關(guān)部門(mén)順勢(shì)加大推廣力度，在廣場(chǎng)、公園、商場(chǎng)前等地方提倡使用透水性材料進(jìn)行鋪裝，增加透水面積，達(dá)到減少地表徑流、補(bǔ)充地下水，保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的。一些地區(qū)發(fā)展較快，如甘肅的“121雨水集流工程”、寧夏的“窖水蓄流節(jié)灌工程”等。其中，甘肅的“121雨水集流工程”獲得了“特等獎(jiǎng)”。這些省區(qū)雨水利用技術(shù)的研究與應(yīng)用，取得了一批成果，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。此外，上海、大連、哈爾濱等許多城市都在對(duì)雨水利用進(jìn)行探索和研究，并且已顯示出良好的發(fā)展勢(shì)頭，推動(dòng)了我國(guó)雨水利用技術(shù)的發(fā)展[1～6]。

2.2 國(guó)外雨水利用現(xiàn)狀

從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，世界各國(guó)就開(kāi)始探索雨水資源化利用。世界上很多國(guó)家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了雨水的利用價(jià)值，采用各種技術(shù)、設(shè)備和措施對(duì)雨水進(jìn)行收集、利用、控制和管理。美國(guó)、加拿大、意大利、德國(guó)、法國(guó)、日本等五大洲約40多個(gè)國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)開(kāi)展了不同規(guī)模的雨水利用與管理的研究和應(yīng)用。德國(guó)計(jì)劃將國(guó)內(nèi)80%的城市面積改建成透水地面。日本在1996年初，僅東京就鋪設(shè)透水性鋪裝49萬(wàn)m2。國(guó)外許多國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)出臺(tái)了相應(yīng)的技術(shù)手冊(cè)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，制訂了一系列有關(guān)雨水利用的法律法規(guī)。對(duì)雨水利用給予支持，如德國(guó)聯(lián)邦水法、建設(shè)法規(guī)和地區(qū)法規(guī)均以法律條文的形式，要求加強(qiáng)對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)和雨水資源的可持續(xù)利用，在鼓勵(lì)雨水利用的同時(shí)，通過(guò)經(jīng)濟(jì)手段向使用不透水地面的部門(mén)法人征收懲罰性費(fèi)用[4]。在一系列鼓勵(lì)措施的引導(dǎo)下，國(guó)外專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)雨水利用設(shè)備的廠家和公司也逐漸增多。例如，德國(guó)GEP公司的雨水過(guò)濾器、屋頂雨水利用控制設(shè)備、雨水儲(chǔ)存罐等;荷蘭WAVIN公司的孔隙雨水蓄水池填充料、整體式雨水檢查井、雨水口等[5]。

3 城市雨水利用技術(shù)分析

城市雨水利用技術(shù)從方式上還可分為直接利用和間接利用兩種。其中直接利用可分為屋頂集雨、道路集雨和綠地水景水域攔蓄;間接利用主要為滲透技術(shù)，應(yīng)用較廣[7]。

3.1 屋頂集雨

屋頂集雨，即利用建筑物屋頂面積蓄雨水，蓄水池或集雨罐儲(chǔ)存，生活使用[7]。(1)蓄水池。該技術(shù)系統(tǒng)主要由屋頂面積、檐槽、引水管道、蓄水池、水泵、供水管道和過(guò)濾器或反滲透過(guò)濾器等組成1蓄水池可用混凝土澆筑。蓄水池設(shè)攔污網(wǎng)和攔污池。供水管道可借用原屋內(nèi)供水管道，管道進(jìn)水口和出水口分別安設(shè)過(guò)濾和反滲透過(guò)濾器。這種裝置可以單戶使用，也可以用于居民小區(qū)、商業(yè)小區(qū)、辦公大樓等。城市可以制定相應(yīng)的制度，鼓勵(lì)居民和居民小區(qū)推行屋頂集雨工程。(2)集雨罐。利用集雨罐進(jìn)行雨水的收集利用具有應(yīng)用靈活、安裝快捷的優(yōu)點(diǎn)，適用于雨水收集量較小的建筑場(chǎng)合。

3.2 道路集雨

道路集雨，即利用街道、馬路專(zhuān)設(shè)雨水管道引水，分段設(shè)置蓄水池儲(chǔ)存，就地利用或通過(guò)中水管道，作為中水水源。雨水管道和污水管道采用分流制。蓄水池可置于綠地下，容量根據(jù)集雨面積和降水量確定。這種集雨系統(tǒng)，不僅可應(yīng)用于市內(nèi)街區(qū)，也可用于居民小區(qū)，自蓄自用。該利用措施可由城建部門(mén)統(tǒng)一規(guī)劃，輔以經(jīng)濟(jì)、行政措施推行[8]。

3.3 綠地、水域攔蓄

近年，隨著城市化進(jìn)程的加快，土地成了稀缺資源，擠占排水河道和市區(qū)湖泊、洼地、綠地等現(xiàn)象十分突出。不僅減少水域、綠地欄蓄能力，而且增加暴雨匯流強(qiáng)度和內(nèi)澇的機(jī)率。而通過(guò)有計(jì)劃地恢復(fù)城市水域空間和綠地面積，可以增加雨水?dāng)r蓄能力，減免澇災(zāi)，恢復(fù)生態(tài)，從而達(dá)到雨水利用的目的[9]。(1)利用湖體貯存雨水。如果城市建設(shè)區(qū)域內(nèi)有湖體，可以利用湖體作為雨水收集池，這樣不僅可以節(jié)約大量的工程建設(shè)費(fèi)，獲得較大的雨水貯存空間，而且有利于改善人工湖體的水質(zhì)，是直接進(jìn)行雨水收集利用的行之有效的方法。(2)建設(shè)蓄水池貯存雨水。如果建設(shè)區(qū)域內(nèi)沒(méi)有可以利用的雨水貯存設(shè)施，可以根據(jù)雨水的回用量建造地下或地上蓄水池來(lái)貯存雨水。(3)利用景觀水池貯存雨水。利用景觀水池貯存雨水也是對(duì)區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有貯存空間的科學(xué)利用。不僅可以節(jié)約工程投資，而且可用雨水替代景觀用水節(jié)約水資源[8～9]。

3.4 間接利用技術(shù)—— 滲透

雨水滲透是一種間接的雨水利用技術(shù)，是合理利用和管理雨水資源，改善生態(tài)環(huán)境的有效方法之一。與雨水直接排放和雨水集中收集、儲(chǔ)存、處理與利用的技術(shù)方案相比，它具有技術(shù)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)靈活、易于施工、運(yùn)行方便、投資少、環(huán)境效益顯著等優(yōu)點(diǎn)。(1)下凹式綠地。綠地是一種天然的滲透設(shè)施。下凹式綠地是在綠地建設(shè)時(shí)，使綠地高程低于周?chē)孛妫岳谥苓叺挠晁畯搅鞯膮R入。下凹式綠地透水性能良好，建設(shè)成本與常規(guī)綠地相近，可減少綠化用水并改善城市環(huán)境，對(duì)雨水中的污染物具有較強(qiáng)的截留和凈化作用。因此，在城市綠化規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮建設(shè)下凹式綠地，以增加雨水滲透量。下凹式綠地的下凹深度一般5～10cm為宜[6]。(2)人造透水地面。人造透水性地面是指各種人工材料鋪設(shè)的透水地面，如多孔的嵌草磚、碎石地面、透水磚、透水性混凝土路面等。人造透水地面能利用表層土壤對(duì)雨水的凈化能力，過(guò)濾水中較大顆粒固態(tài)物質(zhì)，從而達(dá)到凈化雨水的作用其特點(diǎn)是:可實(shí)施地點(diǎn)靈活，停車(chē)場(chǎng)、步行道、廣場(chǎng)等場(chǎng)所均可采用這種利用方式，運(yùn)行管理也較簡(jiǎn)單。在城市道路、廣場(chǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能采用透水性地面替代傳統(tǒng)的硬化地面來(lái)增加雨水的滲透利用[4]。(3)滲透管。滲透管是由透水材料制成的管渠，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)可將常規(guī)的雨水管或明渠改為滲透管(穿孔管)或滲透渠，周?chē)靥畹[石，雨水通過(guò)埋設(shè)于地下的多孔管材向四周土壤層滲透。(4)滲透井。滲透井占地面積和所需地下空間小，適宜于表層土壤滲透性差而下層土壤透性好的場(chǎng)合實(shí)施，但滲透井的凈化能力較低，對(duì)水質(zhì)要求高，不能含過(guò)多的懸浮固體，雨水須經(jīng)預(yù)處理再進(jìn)入滲透井。(5)滲透池。當(dāng)可利用土地充足且土壤滲透性能良好時(shí)，可采用地面滲透池。地面滲透池可大可小，也可多池聯(lián)合使用，視地形條件而定。地面滲透池有干式和濕式之分，干滲透池在非雨季常常無(wú)水，雨季時(shí)則水位較高1濕式滲透池常有水，類(lèi)似一個(gè)水塘[5]。城市雨水利用技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用中，為了達(dá)到較高的利用效果，往往將以上幾種技術(shù)結(jié)合起來(lái)使用。總之，在雨水利用工程規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能最大限度地利用雨水，并做到經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的有機(jī)統(tǒng)一。

4結(jié)語(yǔ)

城市雨水利用作為公益事業(yè)，不僅具有環(huán)境生態(tài)效益，還有潛在的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。城市雨水得以有效利用，可以減輕城區(qū)因雨水徑流導(dǎo)致的面源污染，減少對(duì)城市河湖的水體污染，涵養(yǎng)地下水，維護(hù)生態(tài)平衡。實(shí)施雨水利用工程可以減少用于污水處理廠、污水管線和排洪設(shè)施的政府投資;實(shí)施雨水利用工程對(duì)補(bǔ)充城市水源，緩解城市供需水矛盾具有積極作用;雨水利用有良好的產(chǎn)業(yè)前景，能形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，雨水與中水利用設(shè)備產(chǎn)業(yè)可以吸引大量的民間資本進(jìn)入，形成一個(gè)新產(chǎn)業(yè)，吸納就業(yè)減輕社會(huì)負(fù)擔(dān)。可以肯定，城市雨水利用對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、促進(jìn)城市整體可持續(xù)發(fā)展也是大有裨益的。

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