城市居住區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展中需要重點完成的工作，為了更好滿足城市居住區的用水需求，提升城市水資源利用率，在居住區內配置雨水收集系統，并在完成處理后作為非飲用水進行利用是必然選擇。

一、城市居住區的雨水收集常用做法分析

（一）雨水收集系統的搭建

1.屋頂雨水收集系統

通過在住宅建筑的屋頂區域設置花園、綠化系統、雨水回收系統等，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的負擔，并為后續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，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，完成住宅建筑屋頂的搭設[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

現階段，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，實現對雨水的充分利用。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，應當在城市居住區的道路進行兩側傾斜的設計，引導雨水向道路兩側的地下集水系統處聚集；在人行道區域敷設雨水地板磚，強化雨水向下滲透的效果；在停車場區域、公園或是廣場區域的建設中，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。無論對此區域內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、懸浮物固體顆粒；針對一些在利用環節可能與人體發生接觸的待處理雨水，必須實施消毒處理。

二、城市居住區雨水的優化利用策略探究

（一）雨水利用要點

雨水利用必須要考慮雨水原水水質和降水量兩項要點。受城市地理和氣候環境影響，降雨本身會受到諸多因素的影響，雨水徑流水質波動較大，初期雨水水質污染較為嚴重，根據雨水利用途徑不同，需要控制降雨污染量低于60%，才能在城市居住區內使用。降雨量則是雨水資源開發利用可持續的基本原則，開發利用建設規模要根據區域需求和降雨量進行規劃設計，不能超過雨水資源的承載力?？梢愿鶕?至2年內降雨量的40%設計用水量，并結合雨水利用系統利用程度進行計算，保障城市居住區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、水景構造、建筑施工等領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、循環冷卻用水、消防用水、衛生間沖洗用水（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化設計，促使其轉變為集雨面，為屋面雨水集蓄利用的實現提供支持。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、工業生產等方面的非飲用水實現回收利用，例如綠地澆灌、洗衣、沖廁、冷卻循環等等。屋面雨水集蓄系統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構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，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、輸水管系、截污設施，來實現儲存、凈水，可以將相關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量，可以引入屋頂綠化系統，以此達到降低屋頂徑流系數、雨水徑流量的效果。實踐中，需要結合實際情況（區域自然條件、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，隨著城市規模和數量的不斷增多，傳統綠地面積受到擠壓，人們對綠色生態景觀的需求卻得到了增長，而屋頂綠化可以為居住區提供良好的生活環境，是改善人民居住環境，提高生活質量，有效利用生態效應的重要舉措。

3.園區雨水集蓄利用

如果城市居住區的環境條件較好，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，保證雨水利用的質量。而且園區內的集蓄利用需要一定的投資成本，并且當地降雨量需要較多，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，是一種根據間接利用技術。根據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，參考區域大小、現實條件與需求等設定規模以及設施種類，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域。分散式滲透可以充分利用居住區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，或是雨水的水質污染嚴重、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。例如在一個居住區內將滲透地面、綠地、滲透池、身體管井等組合為一個滲透系統，使滲透地面和綠地可以截留凈化部分雜質，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

對于雨水的綜合利用來說，其主要實現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、建筑的協調，推動環境效益與經濟效益共同增長。綜合利用系統中最常見的雨水花園設計，其可以接收和過濾來自屋頂的雨水以及硬質表面的雨水。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，具有相當的美感，有利于美化居住區環境。而且雨水花園的投入成本較低，維護管理也比傳統綠地簡單。

城市居住區的雨水花園可以根據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、地區降水量決定。過淺會難以發揮其滲透作用，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，能夠將過剩雨水直接引入植物景觀當中。

三、總結

在居住區內配置雨水收集系統，并在完成處理后作為非飲用水進行利用，是城市優化建設的必然選擇。通過搭建屋頂雨水收集系統、地下雨水收集系統，結合根據雨水收集場所以及使用途徑的不同選用雨水處理技術，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。