城市雨水資源化利用概述

付丹

摘要：指出了城市的水污染及水資源短缺等問題已對城市的可持續發展提出嚴峻挑戰，雨水的資源化利用可以緩解城市水資源短缺，具有重大的社會效益和生態環境效益。介紹了國內外雨水資源利用的現狀，分析了雨水資源化收集處理利用方式，并提出了對我國一些雨水資源化利用的建議。

關鍵詞：雨水;收集;雨水利用;資源化

中圖分類號：TV213

文獻標識碼：A?文章編號：1674-9944（2020）14-0178-02

1?引言

在城市高速發展的過程中，城市用水需求日益增多，許多城市水資源嚴重不足，而水資源短缺給未來城市經濟發展帶來了巨大壓力。我國雖有豐富的雨水資源，但大部分城市的大量雨水資源白白流失，雨水利用率不到1%[1]。城市雨水資源的收集和利用可以解決城市水資源短缺的問題，推進城市雨水資源化，推進城市的可持續發展。

2?城市雨水資源化利用的必要性和可行性

2.1?城市雨水資源化利用的必要性

據統計，在我國600多個城市中有60%以上的城市供水不足[2]。城市水資源缺乏已成為制約我國城市發展的瓶頸因素，采用了各種措施、政策努力節水用以緩解城市水資源極度匱乏的現狀，卻忽視了總量可觀，利用潛力巨大的城市雨水資源。我國城市雨水量雖大，但資源化利用率低，雨水資源化利用發展潛力巨大，是增加水源供給，緩解城市水資源緊缺的重要手段之一。根據我國城市的雨水資源現狀，城市發展進程，雨水資源化利用越來越受青睞[3]。

2.2?城市雨水資源化利用的可行性

城市雨水資源豐富，除自然蒸發和滲透外，城市雨水收集利用具有較大潛力和較好的發展前景，隨著城市化的發展，城市區域將不斷擴展，雨水資源化利用潛力也隨之增加。加之國內外的豐富經驗，如美國、德國、英國、日本等發達國家的城市雨水資源化技術系統，我國的浦東機場、北京奧運會國家體育館雨水資源化試點等，為城市雨水資源化利用奠定基礎，城市雨水資源化利用既可有效緩解城市缺水，也有望引導出一個利潤豐厚的朝陽產業。

3?國內外雨水資源化研究概況

3.1?國外雨水資源化利用經驗

國外雨水資源化利用探索起步較早，從20世紀60年代開始，國外發達國家開始探索城市雨水資源化，并長期致力于雨水資源化利用技術的研發和實踐探索，已形成較為成熟的雨水資源化利用技術和做法[6]。全世界已建立了數以萬計的雨水系統，而且越來越多的國家對雨水資源化利用感興趣。美國、德國、英國、日本、丹麥、澳大利亞、新加坡等發達國家，城市雨水資源利用已形成較多的成功經驗與方法，為我國城市雨水資源化發展提供相關技術經驗。

日本于1992年，頒布了《第二代城市下水總體規劃》，將建設雨水滲溝、滲塘及透水地面作為城市總體規劃的組成部分，并實行補助金制度。

美國雨水利用大多以蓄水回灌地下水為主，以提高天然入滲能力，并制定相應法律法規對雨水資源化利用給予支持。

與日本美國相似，丹麥、英國等國家也建設了較多實用的雨水收集利用系統，將收集的雨水用于非飲用生活用水、景觀用水及回灌地下水等。

德國在雨水資源化利用研究方面形成了一整套較為成熟的雨水資源利用的實用性技術、行業標準和管理條例[7]。德國規定無論是工業、商業還是居民小區均要設計雨水利用設施，否則，將征收雨水排放設施費和雨水排放費，部分地區利用雨水可節約飲用水達50%。

3.2?國內雨水資源化利用現狀

我國城市雨水資源化利用研究始于20世紀80年代，發展于90年代， 大中城市的雨水利用推動力度較大，北京、天津、上海、青島、大連、南京、深圳等城市結合自身的具體情況陸續開展了雨水的利用與研究，但大多城市處于示范階段，并沒有實質性投入使用。雨水資源化利用效果明顯，取得較好效益的多為缺水較嚴重的農村地區，如甘肅的“121雨水集流節灌”工程、寧夏的“窯窯農業”、陜西的“甘露”工程、內蒙的“集雨水灌溉”工程等。

與國外雨水資源化利用相比，我國城市雨水資源化利用還處于研究發展階段，還存在著諸多的問題，阻礙雨水資源化利用進程。

4?雨水資源化利用方法

城市雨水資源化利用是一個復雜的過程，要通過相關的規劃和設計并利用有效技術，采取相應的工程措施，在經濟、社會、生態環境綜合效益最大的前提下，盡可能的利用雨水資源。

4.1?城市雨水收集方法

城市雨水收集的方法有屋面雨水收集、綠地雨水收集、道路雨水收集等。由于雨水的污染程度、雨水途徑等特點，雨水收集設計有所差異。充分利用城市雨水水質特點，結合處理技術，探究更據有實用性的綜合收集技術，以提高城市雨水利用能力和效率。

4.1.1?屋面雨水收集

屋面雨水徑流量大，占城區雨水資源量65%左右，污染程度較輕，且易于收集，是城區雨水利用的主要對象[8]。

屋面的雨水初期污染較嚴重，需經過預處理，在經雨水立管收集進入后續處理系統之前，考慮通過棄流裝置將初期較臟的雨水排至污水管道，經過棄流裝置處理的雨水經后續處理后可用作城市的綠地澆灌、路面噴灑、景觀補水等。

另外，也可以利用屋頂綠化，將雨水收集和生態景觀有機結合，不僅節約能源和水資源，還可改善居住生態環境、凈化城市空氣等，是利用雨水的有效辦法。

4.1.2?綠地雨水收集

綠地雨水收集通常以入滲為主要利用方式，在城市規劃中，建立下凹式綠地，可利用綠地直接滲透。雨水經過綠地表面的過濾、滲透吸收作用去除污染物質，使雨水得到凈化。綠地集流率較差，但因其集流面較大，也比較容易收集大量雨水。同時可在綠地設計時依綠地功能不同搭配植物，實現生態綠化和環保相結合的城市綠地。

4.1.3?道路雨水收集

道路雨水收集主要利用城市地表多為水泥、瀝青等不透水特性，雨水無法下滲，在建筑物附近地面采用“可蓄水地面”，貯存經自然過濾后的雨水[9]。道路雨水收集因功能性不同及地面鋪設材料的差異性，其雨水收集率也不同，公園、廣場區常用透水性材料進行鋪設，可增加滲水性，有效地將雨水收集入滲，回補地下水。道路路面和廣場可通過設計坡度將雨水匯集到蓄水系統，進行后續的過濾、沉淀、消毒等水處理技術后回用。

4.2?城市雨水資源化方法

4.2.1?城市雨水利用途徑

隨著城市雨水資源化利用技術的推廣，雨水處理越來收到青睞，利用途徑也日益廣泛。即可作為生活用水如沖廁、洗衣、道路沖洗、消防用水等，也可用于園林灌溉、河湖用水補給、地下水回灌等。但無論作為何種用途，都應該相應符合各種用途水質的相關標準[10]。

4.2.2?城市雨水處理方法

城市雨水積累了大量的污染物，COD、SS、N、P的含量超過地表水標準的V類標準，要經過處理后才可利用。目前國內對雨水的處理技術有人工濕地、滲透渠、滲濾、雨水深度處理和MBR處理等。

人工濕地處理雨水具有高效率、低投資、低運行費用、低維持技術等優點，但存在運行過程易堵塞、占地面積大、負荷小、濕地床內溶解氧低除氮效果等問題[11]，因此其應用受到了局限性。

滲透管渠是通過埋設穿孔PVC管，或者透水材料向土壤滲透[12]，滲透管渠即可單獨使用，也可與滲透池、滲透井等綜合使用，有較好的調儲能力，且占地較少，但管材容易發生堵塞，也不能利用表層土壤的凈化功能，一般多用于用地緊張的地區，雨水水質較好、狹窄地帶等條件下較適用。

滲濾受土壤介質、雨水特點、運行方式等影響，同時在運行過程中會產生甲烷和氧化亞氮等溫室氣體，影響周圍的環境，可使用于水利負荷較穩定、溫度適宜的區域。

雨水深度處理對雨水回用水質標準要求高，通過吸附、膜分離、消毒等工藝對雨水深度處理，以提高雨水水質，避免雨水回用后帶來的隱患。

MBR處理技術是將膜技術應用于雨水處理的技術，也是目前國際上流行的中水回用技術。?MBR工藝是在緊湊的空間內實現微生物對污染物質的降解和超濾膜對污染物質的分離[13]，是曝氣生物濾池與膜分離器相組合的工藝，是高效實用的處理技術，工藝占地面積小，維護較方便運行成本具有可調性，且處理水質好。

綜上所述，城市雨水處理方法多種多樣，按照回用目的選擇合理的處理技術，滿足回用要求。雨水資源化利用模式可以是上述處理方法的單獨應用，也可以是多種處理方法的綜合應用。

5?雨水資源化利用的效益

5.1?經濟效益

城市雨水資源化利用是增加城市水資源供給途徑之一，可用于農業噴灌，綠地灌溉等，節約水資源，同時也可用于居民生活方面，如洗車、沖廁、洗衣等，可減少居民用水支出。

5.2?社會效益

雨水的資源化利用可以有效補給城市地下水，減緩生產用水壓力，同時也可減輕城市排水壓力，此外雨水利用可以保持大氣清潔，改善城區水環境[14]。

5.3?生態環境效益

利用雨水補充涵養地下水，維持河湖的水量，改善水循環系統，改善植被。

6?雨水資源化利用的建議

目前，雨水的資源化利用還存在著一定的限制，隨著政府部門的推動和鼓勵，人們環保意識的增強，城市雨水的資源化利用發展迅猛，同時也希望各相關部門做好一些配合工作。

6.1?強化管理與政策扶持

國家已陸續出臺關于雨水資源化利用的法律法規，鼓勵雨水資源化利用，但由于監管能力不足和管理機制不健全等因素雨水資源化利用的實質性開展滯后。雨水資源化利用作為環保產業，涉及城建、水利、環保、質檢等多個部門，政府應給與相應優惠政策，調動各企事業單位的積極性。

6.2?科學化及系統化研究

在雨水資源化利用規劃中，不同的區域選擇合理的雨水資源化利用技術，因地制宜推進城市雨水資源化利用，結合各地的實際情況進行科學化及系統化研究。

6.3?加強與其他系統的協調

城市雨水資源化利用要與其他城市功能內系統，如建筑、園林、給排水系統等統一規劃，并從整個城市總體上進行系統規劃。

7?結語

雨水的資源化利用，在防治水環境污染和防洪減災等方面，具有重大的經濟、社會及生態環境效益。在推動城市雨水資源化利用過程中仍存在諸多問題，建議國內在借鑒國外雨水資源化成功技術經驗的同時，根據我國城市的水資源現狀、城市發展環境，制定出一系列具有獎懲性的雨水資源化利用的法律法規，促進我國城市雨水資源化規范化、科學化和規模化發展，最終達成城市雨水資源化利用。

參考文獻：

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