淺析雨水收集利用技術幾種方式和意義

陳偉

我國的水資源比較貧乏，并且水資源的時空分布極其不均，每年降水及徑流分配都集中在夏季，且經常交替出現連豐、連枯年份，所以導致水資源供需矛盾突出，一些地區干旱災害頻繁。在此背景下，節能節水的呼聲越來越高。而建設行業是一個資源能源消耗較大的行業，尤其是給排水系統對水資源的消耗量十分大，所以在給排水系統設計中，應當要采取有效的方法盡可能地節能節水。在這方面，雨水收集利用技術發揮出了重要作用。該技術是將自然雨水收集起來，再用于實現給排水系統的諸多功能，從而既節約水資源，又發揮出給排水系統本身的作用。以下筆者就來談談雨水收集利用技術幾種方式和意義，僅供參考。

1 雨水收集利用的意義

1.1 社會效益

通過雨水收集利用可以有效減輕水資源緊缺壓力及城市出產和日常用水情況。城市中存在著大量的硬質不透水表面，所以給雨水的排放帶來了一定的困難，同時也是導致地下水位降低的一項主要原因。而在城市中的硬質不透水表面中，約有三成左右都是建筑屋面。為了有效收集利用屋面上的雨水，可以采用種植屋面的方式。城市建設本身會在一定程度上破壞自然植被和土壤等，諸多城市建筑，如房屋、道路、停車場等會逐漸替代自然地表。長期以來，人們多是采用不透水面層對這些人工構筑物進行處理，然后通過排水裝置將降落在其表面的雨水迅速排入城市雨水管網。雨水本身是一種自然資源，且硬度低、污染少，所以在開拓水源方面有著十分重要的應用。同時，通過對雨水的回收利用，還能夠減少城市雨洪危害。建筑屋面及地面雨水經收集和處理后，不但可以用于補充地下水和澆灌農作物，更還可以用來作洗車場用水、冷卻水補充、道路沖洗、沖廁以及景觀綠化等非生活用水。

1.2 生態效益

通過雨水收集利用可以創造很大的生態效益。具體來說，首先通過對雨水的收集使用，并用之補給地下水資源，可以在很大程度上減輕市政管網的防洪壓力，減少因市政防洪排水設備不完善所致的洪災；其次通過對雨水的收集使用，可以調理城區河湖水量，削減旱季洪峰量，改進區域微氣候及城市居民的居住環境；再者，通過對雨水的收集使用，能夠有效預防路面積水現象，方便人們的出行。

1.3 經濟效益

雨水收集利用的經濟效益主要體現在兩方面：①能夠節約市政管網出資；②能夠節約市政和居民用水支出。首先說節約市政管網出資方面：由于城市中一些舊的排洪設備已經逐漸無法滿足旱季時發作的洪峰量，所以為了有效防洪，政府往往需要耗費大量資金進行排洪防洪排錯設備擴建，但是，通過雨水收集利用體系的使用，可以有效減少市政管網用于污水處理及排洪防洪排錯設備擴建的資金投入，從而大大節約市政管網出資。再說節約市政和居民用水支出方面：市政建設在運行過程中需要運用到大量的水資源，同樣城市居民在日常生活中也需要運用到大量的水資源，但是如果運用雨水收集利用技術，將部分市政和居民用水改為使用經處理后的雨水，例如用雨水來進行市政灌溉或沖廁等，均能夠在一定程度上節約市政和居民用水方面的支出。

2 雨水收集利用技術的幾種方式

2.1 屋面雨水收集利用系統

屋面雨水收集利用系統主要有兩種形式，一種是單體建筑分散式，一種是建筑群集中系統，但其基本的工藝流程是相同的。該系統運用了雨水初期棄流裝置，可以有效降低雨水利用難度及運行成本，提高凈化效率。通常情況下，初期棄流量可定為2mm。影響屋面雨水水質的因素有很多，包括大氣質量影響、降雨量影響、降雨間隔影響以及屋面材料本身的影響等。所以，在進行建筑給排水系統設計時，需要充分考慮到這方面的問題，盡量選擇有利于凈化雨水水質的金屬、陶瓦、混凝土等作為集水屋頂材料，而避免采用含鉛材料。經相關實驗發現，屋面雨水的可生化性較差，所以對其的處理宜采用物化方法，如接觸過濾+消毒等。一般初期棄流的屋面雨水經最佳接觸過濾后可去除65%的COD、90%以上的SS、55%的色度，這足以達到生活雜用水的水質標準。

2.2 屋面花園雨水收集利用系統

屋面花園是建筑屋頂上的綠化、花草種植等的統稱。無論是平屋頂還是坡屋頂，均可以進行屋面花園設計。一般屋面花園的構造層次共有六層：第一層是植被層，第二層是基質層，第三層是隔離過濾層，第四層是排（蓄）水層，第五層是隔根層，第六層是分離滑動層。其中，植被層是最關鍵的一部分。植被層的土壤必須要有一定滲透性且適合與植被生長。由于屋頂的承重有一定限制，所以種植層應當具備自重輕、保水保肥、不板結、施工方便以及經濟性等性能。通過屋面花園雨水收集利用系統，可以有效提高雨水利用率，降低屋面雨水徑流系數，還可以延長防水層壽命。

2.3 雨水滲透地面

雨水滲透地面主要有天然滲透和人工滲透兩種方式。天然滲透地面主要是滲透綠地，人工滲透地面主要是人為鋪裝透水性地面。滲透地面的主要目的是為了使雨水滲透接近水源，從而保持及恢復良好的自然循環。天然滲透的主要優點是：透水性能好、便于雨水引入和利用、減少綠化用水、凈化雨水當中的污染物等。其缺點則是：受土壤性質的限制滲透量有限、雨水中的雜質和懸浮物較多、影響綠地質量等。通過在綠地中做淺溝的方式，可以在降雨時實現臨時貯水目的，不過需要注意避免溢流及綠地過度積水。人工滲透地面的優點是：技術簡單、對雨水的預處理要求低、便于管理等。缺點則是：雨水徑流量調蓄能力較差、需要較大的透水面積。

2.4 工程案例

分析以上三種雨水集中利用的方式，各有優點和缺點，在工程實踐中應取其精粹，相互補充，使雨水利用形成統一的自然生態循環系統。

系統流程：屋頂雨水花園收集雨水→室外生態草溝或旱溪收集地面及屋面雨水→排至人工湖→中水處理站以湖中雨水為水源進行工藝處理→處理達到城市雜用水標準后用于沖廁、綠化澆灑等。以海南省澄邁縣老城鎮某生態智慧高新產業園區為例：

2.4.1 屋頂花園排水

辦公建筑的頂層辦公空間室外屋頂花園采用暗溝排水方式。屋頂花園周邊均布置現澆混凝土排水暗溝，構造層分五層，第一層種植層；第二層為基質層采用腐殖土；第三層采用無紡布過濾；第四層采用塑料排蓄水板；第五層采用塑料隔根層；通過雨水立管連接暗溝排水并排至室外的截水溝等。

2.4.2 室外旱溪、生態草溝排水

（1）室外場地空間中主要收集部分場地及建筑排水的采用生態明渠——旱溪，明渠深度為400mm。旱溪分為兩種形式，一種為蓄水旱溪，構造層第一層為河卵石或火山石塊，底層砌筑，上層浮擱；第二層為20厚1：3水泥砂漿保護層；第三層為300g/m2無紡布；第四層為膨潤土防水毯防水層；第五層為300g/m2無紡布；第六層為200厚細土夯實，此種方式可在雨洪來臨之際承擔一部分雨水調蓄作用，并可在雨后經過濾層過濾形成一道景觀溪流，即有排水和調蓄的作用又兼作為觀賞性水景，可謂一舉多得。另一種為不蓄水旱溪，構造層第一層為河卵石或火山石塊浮擱；第二層為優質種植土回填；第三層為200厚細土夯實，此種方式可快速排放雨水，并可以使部分雨水過濾后入滲地下，使排水效率得以提高。

（2）園路及廣場鋪裝兩側均設置深100～300mm，寬400～3500mm的植草溝，將雨水匯入人工湖。

（3）在建筑周邊及雨落口附近設蓋板上覆卵石的截水溝或暗渠，引導建筑屋面及周邊雨水匯入旱溪。旱溪過路面采用涵洞形式。

3 結語

綜上所述，給排水系統是現代城市建設中的重要系統，而在給排水系統設計中，對雨水進行收集利用是一項有效的手段和措施。雨水收集利用技術的應用，既能產生較高的社會效益，也能產生生態效益和經濟效益。所以，在給排水設計中應當要充分應用雨水收集利用技術，并不斷研究更加先進的雨水回收利用技術。