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點，其次探討雨水收集的技術方案，提出城市雨水綜合利用的主要構筑物及設備，并從經濟效益、社會效益、環境效益分析了城市雨水綜合利用的綜合效益以及意義。

【關鍵詞】 城市;雨水;綜合利用

在當今世界，由于人類的活動造成植被減少或破壞，城市發展中不透水面積的增加，導致雨水流失量增加和水循環系統的平衡遭到破壞，并引發一系列環境與生態問題。我國許多城市水資源嚴重不足，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，在城市水循環系統和流域水環境系統中起著十分重要的作用。人們越來越認識到雨水利用的重大效益，全國各地城市開始逐步實施雨水的綜合利用工程。

一、城市雨水綜合利用的優點

1、雨水利用的優點

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

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

（3）水環境修復。強化雨水入滲，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，可改善水環境乃至生態環境。

2、雨水利用和形式

（1）雨水的利用。雨水的利用應根據區域的具體條件和項目要求而定。一般首先考慮補充地下水、涵養地表水、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、沖廁和消防的補充水源，在嚴重缺水時也可作為飲用水水源。雨水利用系統一般包括雨水匯集區、輸水管系、截污裝置、儲存、凈化和配水等幾部分，另外還有溢流設施或滲透設施。

（2）雨水利用的形式。根據用途不同，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雨水收集系統，將一定匯水面積上的雨水通過收集系統收集起來，貯存于雨水收集池，經處理后用于綠化、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雨水利用。雨水的直接利用是一種開源節流的有效途徑，可以緩解目前城市水資源緊缺的局面，可在一定條件下產生直接經濟效益。

雨水直接利用的凈化工藝主要根據徑流雨水的水質、水量和雨水處理后所要達到的程度而定，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，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）具有更高的經濟、社會和環境效益，對于補充涵養地下水資源，改善城市生態環境，緩解地面沉降和海水入侵，減輕城區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污染嚴重等條件下，雨水間接利用技術會受到限制。相對來講，我國北方大部分城市降雨量相對少而集中，蒸發量大，地下水利用比例較大，雨水的間接利用的優點更為突出。

③雨水的綜合利用。雨水的綜合利用是借助生態學、工程學、經濟學原理，人工凈化和自然凈化相結合，雨水集蓄利用、滲透與園藝水景觀等相結合，通過綜合性設計，從而實現建筑、園林、景觀和水系的協調統一，實現經濟效益和環境效益的統一，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性，能實現效益最大化，達到意想不到的效果。

二、雨水收集技術方案

1、雨水利用技術概述

雨水利用是雨水入滲、收集回用、調蓄排放的總稱。雨水利用系統應采用雨水入滲系統、收集回用系統、調蓄排放系統或其組合。

雨水入滲系統和調蓄排放系統由滲透式蓄水方塊、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，待雨停后慢慢滲入地下，可用于缺水地區補充地下水，削減城市洪峰，目標是使建設用地外排雨量接近或相當于未建設前的原始地面雨水排放量。

雨水收集回用系統由初期雨水棄流裝置、雨水收集管網、沉砂井、蓄水方塊、雨水處理系統、排泥泵、加壓供水泵和供水管網組成。初期雨水污染較嚴重，必須排放，中后期雨水經沉砂井沉淀后儲存在蓄水方塊內，經處理系統處理后由加壓泵和供水管網向用水點供水，可用于道路澆灑、綠化、沖廁和向水景補水。根據國家現行相關規范，雨水水質與自來水不同，為了供水安全，雨水回用系統供水管網應單獨設置。

2、雨水利用方案設計

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，其水質與雨水水質一致。所以，屋面雨水經棄流后，其水質就可滿足或優于《城市雜用水水質標準》中規定的各項指標。

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

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

三、雨水利用主要構筑物及設備

1、滲透式雨水口

滲透式雨水口設有攔污框，主要去除雨水中的泥沙樹葉等雜質，保證下滲雨水的水質，同時避免泥沙堵塞滲透構造。攔污框由無紡布加不銹鋼固定環組成，需定期清理截留的雜質。滲透式雨水口下設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點：

（1）可以截流部分雨水，緩解雨水管網的排水壓力。（2）可有效控制系統雨水管網標高，避免因滿足重力排水而深埋雨水管網。減小雨水井室深度和安裝雨水管時的開挖量，節約工程投資，更便于日常管理維護。（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現滲透功能，滲透構造從外到里依次為：粗砂保護層、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。滲透構造從外到里依次為：粗砂保護層、透水土工布、碎石或卵石、滲透井。

3、初期雨水棄流設備

如果長時間不下雨，導致雨水承接面有很多灰塵等雜質，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，因此系統中設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測得雨水徑流量，通過控制器控制電動閥的啟閉，達到雨水初期棄流的要求。智能流量計具有累計流量計量、信號轉換和遠傳功能，并能在設定的復位時間打開電動閥，使雨水初期棄流裝置復位。

（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，當達到設定值時，發出信號，通過控制器控制電動閥的啟閉，實現對初期雨水的棄流。因為從匯水面積的最遠點至棄流點，雨水徑流需要經過一段時間，在控制時加一個延時控制，延遲時間根據實際情況計算。

（3）機械式初期雨水棄流裝置。靠重力或水流產生的離心力來實現棄流，不需電氣控制，所以故障率低，同時其獨特的結構，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，采用優質再生料制作而成，節約了鋼筋水泥等不可再生資源的用量，充分體現了節能環保及資源的可再生循環利用。裝配式模塊的運用有以下優點：

（1）材質的物理化學性能良好。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，雨水水質在存儲期間不會因為微生物的繁殖而惡化。

（2）獨特的安裝形式。可節約大量的人工，安裝更為快捷，大大縮短了施工周期和施工難度，可加快建設進度，節約施工成本。

（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、經濟效益

雨水入滲系統和調蓄排放系統用于缺水地區補充地下水和削減城市洪峰，對自身而言，沒有經濟效益。系統的經濟效益體現在可降低城市市政管網和防洪設施配置標準，減少用于防治因過度開采地下水所造成危害的資金。雨水回用系統在水源性缺水地區經濟效益明顯，在非水源性缺水地區使用國內爭議很大，因自來水價較低，經濟效益不明顯，投資回報期較長。

2、環境效益

雨水基本是清潔的，排放雨水不會污染環境。雨水利用系統的環境效益在于削減城市洪峰，盡量使建設用地外排雨量接近或相當于未建設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

雨水入滲系統和調蓄排放系統可降低城市市政管網和防洪設施配置標準，補充地下水，社會效益顯著。雨水回用系統在水源性缺水地區使用可降低對地表和地下水資源的依賴，提高人民的節水意識，響應了政府號召，起到示范推廣作用，社會效益顯著。在非水源性缺水地區使用，國內爭議很大，動用寶貴的資金購置設備材料，額外使用能源加壓供水，放棄安全、節能且必須大力發展的自來水，不符合低碳的要求，節水卻不節能，其中的利弊和平衡點還需要依靠實踐來驗證。

城市雨水綜合利用是一種新型的多目標綜合性技術，具有節水、水資源涵養與保護、減少城市水土流失和水澇、減少水污染和改善城市生態環境等綜合效益，滿足現代化城市對水資源的保護與可持續利用、城市水生態環境保護及可持續發展的要求。

城市雨水綜合利用是解決城市水資源短缺、減少城市洪災的有效途徑，也是改善城市生態環境的重要組成部分。若能將雨水利用與雨水徑流污染控制、城市防洪、生態環境的改善相組合，堅持技術和非技術措施并重，因地制宜，擇優選用，兼顧經濟效益、環境效益和社會效益，標本兼治，將極大地促進城市的可持續發展。

【參考文獻】

[1] 建筑與小區雨水利用工程技術規范實施指南編制組.建筑與小區雨水利用工程技術規范實施指南[M].中國建筑工業出版社，2008.

[2] 李俊奇、車武.德國雨水利用技術考察分析[J].城市環境與城市生態，2002（1）.

[3] 赫俊國等.城市水環境評價與技術[M].哈爾濱工業大學出版社，2008.

【作者簡介】

傅 華（1968-）女，廣西南寧市水利局工程師.