城市雨水資源化利用現狀及發展趨勢

羅艷紅

（中北大學（朔州校區）山西朔州036000）

城市雨水資源化利用現狀及發展趨勢

羅艷紅

（中北大學（朔州校區）山西朔州036000）

城市建設改變了原有地表條件，使得雨水滯留能力大大下降，地表徑流量增加，從而導致雨水資源白白流失，且城市內澇風險增大。而雨水經簡單的處理即能用作城市雜用水。若能充分利用雨水資源，既可有效緩解城市水資源短缺現狀，又能降低城市內澇災害風險，同時可減輕地表徑流污染，改善城市水生態環境。然而目前我國雨水利用率很低，且利用形式單一。本文系統地闡述和分析了雨水資源化利用的可行性與主要技術，并展望了雨水資源化利用的發展趨勢，為我國推廣新型雨洪控制利用技術提供一定的借鑒。

水資源匱乏；雨水資源化；利用

1　引言

隨著城市規模不斷擴大，城市需水量大大增加，且不透水路面面積也逐年增大，導致城區地面下滲能力下降，雨水貯存能力不斷降低，地表徑流系數加大、匯水時間縮短，許多城市出現了雨季“看海”的現象，同時地下水位逐年下降，影響了整個區域的水文循環，加劇了城市供水的緊張。另外，我國大多數城市采用雨水管道排除雨水，不僅使大量水資源白白流走，且地表徑流雨水順著城市排水管道進入河、湖等水體，加劇了城市地表水源的污染[1-2]。

隨著水資源危機的加劇以及人類對城市水環境系統認識的加深，雨水作為一種特殊自然資源的價值逐漸被廣泛認知[3]。雨水是自然界水循環系統中的重要環節，合理地開發利用雨水資源對修復自然界水循環十分有效。與海水淡化技術、跨流域遠距離調水相比較，雨水資源化利用是經濟、廣泛、簡便、快捷，且行之有效的途徑[4]。

2　雨水資源化可行性分析

2.1雨水資源化利用概述

雨水利用是水資源開發最早的方式[5]。80年代初，國際雨水收集系統協會IRCSA成立，指出雨水資源化利用將成為解決21世紀人類水資源短缺的重要途徑[6]。雨水資源化是指通過各種人工生態化措施改善雨水徑流的形成、組分、輸送途徑和儲存方式等，盡量減少人類活動對水循環系統的破壞或干擾，維持更接近自然條件下的良性循環，改善城市水資

源的賦存條件和生態系統[7]。與傳統的雨水簡單收集利用不同，城市雨水資源化利用不僅是狹義的雨水利用，還可減緩城市洪澇和地下水位下降、控制暴雨徑流污染、改善城市區域環境等[8]。

2.2城市雨水利用的潛力分析

我國大部分城市都存在不同程度的水資源短缺現狀，北方的城市尤為嚴重，北方多年年平均降雨量為590 mm，南方則為1340mm，且大部門城市降雨在季節上都存在分配不均的現象。北方城市的雨水資源總量比南方少，從雨水資源量計算，南方城市雨水資源具有更大的利用潛力[9]。

2.3城市雨水資源化可行性分析

城市雨水經過有效地回收處理后可回用，如道路沖洗、綠地灌溉、景觀用水和清洗用水，從而減少整個城市的需水量，減緩了水資源短缺的局面，同時大大減輕了城市排水管網的供水壓力；對社區和用戶而言，雨水回收利用可減少生活開支；對整個城市而言，不僅可以減少地下水資源的過度開發，也可減少用來開發地下水而配套的設施和基建費用；多余的雨水還可回灌地下水，緩解城區因過度開發地下水資源而導致的地下水位下降；另外，城市雨水資源若能得到有效利用，還可降低暴雨引起的城市內澇災害和土壤侵蝕。另外，1m3的自來水（含污水處理費）為3元，而收集1m3雨水的年運行費用不足0.10元。因此，雨水資源化利用是一種環保、經濟的用水方式，同時也可實現城市的可持續發展[10]，與國家倡導的“海綿城市”理念不謀而合。

3　城市雨水資源化利用技術

目前我國雨水資源化利用技術還處在初級發展水平，而歐美、澳大利亞等國家已經形成較成熟的技術和管理條例。在我國城市雨水利用決策時，除借鑒發達國家經驗，各城市須根據當地自然條件，盡可能統一規劃，組團開發，因地制宜地選擇雨水利用方案。

3.1斷接技術

斷接作為低影響開發（LIDs）中有效的技術之一，主要通過斷接不透水區域，減少不透水區域面積，強化雨水下滲來減少進入排水系統的城市地表徑流。不透水區域不具有減緩徑流速度和增加滲透的功能，因此即使是特別小的降雨也會產生徑流并排往最近的排水系統。Lucas等[11]通過SWMM模型模擬了在改良土壤上的斷接情況，結果表明沒有使用斷接技術時最大流量是10.72 cfs（立方尺/秒），總流量是438,700 ft3（立方英尺）；使用斷接方案時最大流量是6.089 cfs，總流量是63,300 ft3。這種技術既實現了雨水的資源化利用，又降低了城市排水系統的負擔。

3.2生物滯留技術

生物滯留技術是利用淺洼地種植本土植物，通過植物、土壤等的過濾、吸附和過濾等作用，對降落在不透水表面，如屋面、路面等的雨水中的污染物進行截留和處理。常見的滯留池有濕式滯留池、干式滯留池和雙重滯留池。生物滯留技術具有處理效果好、靈活多變、易于改造的特點，可應用于住宅區、商業區、工業區、停車場等（如圖1），取代道路、小區等區域傳統綠化帶，更具有生態效益和環境效益。

3.3下凹式綠地

我國道路大部分是瀝青、水泥等路面，滲透能力較差，且道路匯水面積小，因此大量雨水資源排入城市排水管網，加大了城市污水處理廠的處理負荷，遭遇暴雨時還易引發城市內澇，并且需投資巨大的人力灌溉道路周邊綠化帶。

下凹式綠地是指比周邊地勢低5cm～20cm的綠地，可匯集路面、建筑物等產生的雨水，是一種具有滲蓄雨水、削減洪峰流量、減輕地表徑流污染等優點的生態型措施，如圖2。在設計時，應注意出水口高程的選定，一般來說應高于綠地而低于周邊地面；同時依據不同的目的對土壤進行改性，可向土壤中摻入爐渣、陶粒等。下凹式綠地可在不增加投資的前提下，使大量雨水匯入道路綠地，增大雨水就地入滲率，不僅能夠節約綠化用水，而且可在一定程度上預防城市洪澇災害。

圖1　生物滯留技術

圖2　下凹式綠地

3.4透水性鋪裝

透水性鋪張主要用于加大降雨原位入滲量，有效補充地下水。可將城市部分停車場、廣場、便道、單位庭院的路面由原來的水泥、瀝青等不透水性地面，改換成透水路面，上層采用透水鋪磚，下層設滲溝、滲井等，內填砂石、礫料等填料，增加雨水入滲量，可減低暴雨徑流的流速、流量，延長滯時，從而盡可能多的留住雨水。

上述各種技術的原理、處理效果和適用性各不相同，在實際中可根據各地降雨特征、地形坡度、面積、造價和環境影響等影響因素，結合各種措施的特點合理選用，亦可將不同的雨水資源利用方法結合形成組合措施，發揮各自的優勢，提高處理效率，延長工程壽命。

4　雨水資源化利用發展趨勢

未來城市雨水資源利用主要有三個方面：（1）大力推進雨水收集利用工程，將雨洪控制利用作為城市供水系統中重要的輔助性工程，補充部分工業用水和生活雜用水，減少自來水的需求量，緩解城市供水壓力；（2）踐行國家大力提倡的“海綿城市”理念，有效恢復城市地下水的采補平衡；（3）積極開展雨水綜合利用，利用城市中各種自然水體、綠地、廣場、屋面等空間，有效調蓄、凈化和利用城市徑流雨水，改善整個城區的水循環系統。

[1]王思思.國外城市雨水利用的進展[J].城市問題,2009,(10):79-84.

[2]NancyB.Grimm,etal.Global Change and the Ecology of Cities[J]. Science,2008(319):756-760.

[3]錢正英,張光斗.中國可持續發展水資源戰略研究報告集第1卷:中國可持續發展水資源戰略研究綜合報告及各專題報告[R].中國水利水電出版社,2001,16:177.

[4]BHATTACHARYA A,RANE O.Harvesting rainwater:catch water where it falls Environment Centre for Civil Society,422-439.http: //www.ccsindia.org/ccsindia/policy/enviro/studies/wp0076.pdf. 2007-05-11.

[5]Hendr ickson A,Glor feld K,Cronan T.On the repeated test-retest reliabilityofthe end-user computing satisfaction instrument[J].A comment,Decision Sciences,1994,25(4):655-667.

[6]Hiltz S,Jo hnson K.User satisfaction with computer-mediated communication systems[J].Management Science,1990,36(6):739-764.

[7]Ken.J.Gregory.Urban adjustments in a management context:an Australian example[J].Journal ofHydrology,2002,29(5):620-633. [8]車伍,李俊奇.城市雨水利用技術與管理[M].中國建筑工業出版社,2006

[9]車伍,等.我國城市降雨特點與雨水利用[J].給水排水,2007,33(6): 45-48.

[10]許勵敏.城市雨水資源化的探討與應用[J].中國水運,2010,10 (3):158-159.

[11]William C.Lucas.Modeling Impervious Area Disconnection with SWMM.LowImpact Development:Redefining Water in the City.2010: 897-908.

國家自然科學基金(項目批準號:51476150)。

羅艷紅（1988—），女，碩士，主要從事雨水資源化利用研究。基金項目