城市雨水的收集和利用

#城市雨水的收集和利用WHQ摘要：城市缺水日益严重,泛滥的雨水却使城市排水系统不堪重负。本文阐述了雨水资源利用的必要性。由国内外部分城市,地区合理利用雨水资源的成功典范,阐明利用雨水资源的可行性，提出了雨水收集与利用的具体方案关键词：城市雨水收集利用前言：每当暴雨来临，泛滥的雨水总会使城市排水系统不堪重负，道路积水、低洼地被淹、民居进水现象时有发生，给居民的生活造成极大不便。与此同时，由于不合理使用、污染和环境影响，地下水位逐年下降，现代城市饱受“干渴”的煎熬。目前，在我国660多座城市中，缺水城市有400多座，其中严重缺水的城市110座。前些年，我国川渝等地遭受50年不遇的特大干旱，造成几百万市民饮水困难，经济损失逾百亿元。缺水已成为影响我国经济发展、人民生活和环境改善的一大制约因素。一、雨水收集利用的必要性把雨水收集起来，经简单处理用于土地入渗补充地下水、城市的浇灌绿化、冲洗马路、消防、洗车、冲厕、洗衣服及其他生活用途，既能减少城市雨洪危害、减轻城市排水和河道行洪压力，又能缓解城市水资源短缺的危机。在我国，城市雨水利用还处于刚刚起步阶段。城市建设中，由于偏重于基础设施的建设，忽视对城市自然调节功能的保留和培育，导致整个城市被钢筋水泥覆盖，市区地面大面积硬化，雨水难以下渗，大量雨水通过排水系统白白流走，造成资源的巨大浪费。据测算，北京市城区每年可利用的雨水量有2．3亿立方米而目前，全市年收集水量仅为150万立方米，大量雨水白白地流走了，非常可惜。因此，在水资源危机和雨洪危害日益严重的情况下，加强雨水的收集利用，成为我国城市建设中的重要新兴课题。二、雨水收集利用的成功案例在美国芝加哥，为了解决城市防洪和雨水利用问题，大多数的建筑安装了屋顶蓄水和入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统。美国不但重视工程措施，而且还制定了相应的法律法规对雨水利用给予支持。如科罗拉多州、佛罗里达州和宾夕法尼亚州分别制定了《雨水利用条例》。条例规定新开发区的暴雨洪水洪峰流量不能超过开发前的水平，所有新开发区必须实行强制的“就地滞洪蓄水”。在注重环保和细节的德国，他们在城市利用公共雨水管收集雨水，采用简单的处理后，达到杂用水水质标准，便可用于街区公寓的厕所冲洗和庭院浇洒。通过采用新的卫生原则，并有效地同雨水收集相结合，实现了雨水的最大收集。丹麦过去供水主要靠地下水，一些地区的含水层已被过度开采。为此，丹麦开始寻找可替代水源。在城市地区从屋顶收集雨水，收集后的雨水经过收集管底部的预过滤设备，进入贮水池进行储存。使用时利用泵经进水口的浮筒式过滤器过滤后，用于冲洗厕所和洗衣服。在7个月的降雨期，从屋顶收集的雨水量，就足以满足冲洗厕所的用水。而洗衣服的需水量仅4个月就可以满足。每年能从居民屋顶收集645万立方米的雨水，占居民冲洗厕所和洗衣服实际用水量的68%，占居民用水总量的22%。日本于1963年开始兴建滞洪和储蓄雨水的蓄洪池，还将蓄洪池的雨水用作喷洒路面、灌溉绿地等城市杂用水。这些设施大多建在地下，以充分利用地下空间。而建在地上的也尽可能满足多种用途，如在调洪池内修建运动场，雨季用来蓄洪，平时用作运动场。近年来，各种雨水入渗设施在日本得到迅速发展，包括渗井、渗沟、渗池等，这些设施占地面积小，可因地制宜地修建在楼前屋后。日本于1992年颁布了“第二代城市下水总体规划”，正式将雨水渗沟、渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分，要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨水就地下渗设施。而就在发展中国家——印度的贫穷边远地区，地方政府通过政府投资、居民自己筹资以及民间捐资等手段，为农民修建了不少雨水收集设施。一些大型的雨水接收装置还派专人管理，统一分配用水。2005年，被称为水资源领域“诺贝尔奖”的“斯德哥尔摩年度水奖”颁发给了印度科学和环境中心，以表彰其成立25年来对于雨水资源开发利用的成就。统计数据显示，通过充分收集及利用雨水，印度一些城市的地下水位稳定上升。新德里11个雨水收集项目资料显示，两年中该市地下水位上升了5-10米。新德里年降雨量为611毫米，城市面积是1486平方公里，假定收集效率是50%，每年可收集4500亿升水，相当于整个城市水需求量的35%左右。三、雨水收集利用的可行性分析第一、从基础的收集技术到小区雨水综合利用技术，已经非常成熟。目前在国内已一些小区或是学校试点使用。例如北京海淀区的双紫园小区就建成了具有储雨、过滤、沉淀、收集和输送等功能，容积为850立方米的地下储雨池以及1120平方米的透水地面。在2006年，北京夏季最大的一次暴雨中，小区内不仅没有积雨，而且一天的蓄水量达到500多立方米。第二，成本问题。建造雨水综合利用的成本比普通排水系统高出了2到3倍。但是我们来算一笔帐，一个2万平米的办公区，按北京的年降雨量每平米500毫升计算。办公区可收集的雨水为10万吨水，而办公区每年的用水量也只有8万吨左右。按目前平均水价5元/吨计算，一年办公用水要花费40万元。如果建造时使用了雨水综合利用系统，需要的花费在400万左右。按照一年节省水费40万元计算，整个雨水综合利用系统需要10年才能收回成本。四、雨水收集与利用的具体方案方案一、广场雨水的收集利用集蓄利用系统是将广场作为集雨面，通过收集-输水-净水-储存等渠道利用雨水。其收集到的水可以用于绿化用水、公共设施等方面的非饮用水，如浇灌、冲洗、冷却循环等中水系统。这里的中水是指生活污水经过处理后,达到规定的水质标准,可在一定范围内重复使用的非饮用水。我们可借助广场中心的较低地势，将雨水收集到预先建好的蓄水池中，然后将收集到的雨水应用于广场中央喷泉用水。由于广场占地面积较大，能够收集较多的雨水，经过净化后的雨水可用于绿化用水，及人工喷泉的用水，在节水方面效果十分明显。对于严重缺水的城市而言意义重大。下面是设计简图：渗透盲沟＋渗透管

/甩z^xZ^\/ZXI/2V\/心SIf4严勿戴污装賢北I时/穿晞応沁沁尺：覆土_:;$*・，呼0j4严勿戴污装賢北I时/穿晞応沁沁尺：覆土_:;$*・，呼0j'三I1j^20mm)士工布gLD*ra*t广场雨水的收集利用方案二、绿地雨水的收集利用雨水经过绿地后，会有相当一部分被截留在绿地土壤中，但仍有一部分多余的雨水会以地面径流的方式浪费掉，而这部分水经过绿地后,得到大幅度的净化,有很高的利用价值，因此我们应该收集起来进行利用。绿地的雨水收集可以采取建造雨水贮留设施的方法，雨水贮留设施可分为地面蓄水和地下蓄水两种：地面蓄水设施可以是蓄水池、水库、也可以是塘坝。直接的也是最经济的办法是将城市低洼地进行优化改造，并配以适当的引水设施，能很好地蓄存雨水径流；对于收集后的雨水，我们采取直接利用和间接利用的方法。直接利用是将雨水径流收集起来，据用途的不同进行不同程度处理后用于绿化、洗车、道路喷洒、厕所冲洗等。间接利用是使用多种措施强化雨水就地入渗，使更多雨水留在城市境内并渗入地下以补充地下水。绿地中，雨水的利用途径方案的选择应根据水资源的紧缺程度、雨水利用的可行性与可靠度、投资额以及管理的难易程度等多方面因素综合考虑来决定。对于缺水地区来说，以较少的资金获得较大的生态效益，我们应该采取以大部分渗透，小部分收集排放为主要设计方案。在这一方面，我们可以采取四种方式：第一种方式，增加植被或其他材料的覆盖，减少硬质铺装和裸露地表面积研究表明，植被覆盖度对径流量的影响极为显著。植被覆盖能够有效的影响地表反射率、地表温度、下垫面的粗糙度和土壤-植被-大气连续体间的水分交流。随植被的覆盖度的增加，径流量明显减少，特别是覆盖度从30%增至80%时，径流量减少尤为明显，当覆盖度超过80%后，径流量就基本趋于稳定。如图1

图1第二种方式，降低地表坡度值，并将单一坡度变为陡缓结合的坡度坡度是一个影响土壤侵蚀的重要因子，一般认为在其他条件相同情况下，坡度越大，产流速度越快，径流量越大。但从各坡度范围分析，径流量随坡度增加而增加，并非连续的，而是存在一个临界坡度，这个临界坡度大约为26。一30。，从26。到30。径流量随坡度的增加而减少，大于30。后，径流量又随坡度的增加而增加。在进行绿地设计时应尽可能控制地表坡度，坡度越趋于平缓，雨水汇集的速度减缓，增加了雨水渗透的时间，同时也增加了渗透量。将单一坡度变为陡缓结合的坡度可以有效延长雨水下渗量。如图2陡缓结合的地形有利于雨水的渗透图2第三种方式，降低绿地标高，形成下凹绿地在建设绿地时应协调好绿地周边高程、绿地高程的关系，使周边高程高于绿地高程，形成下凹绿地。这样，降雨后雨水径流进入绿地，经绿地蓄渗、补充消耗的土壤水分后，多余的雨水再流入雨水管道。北京市在1990年一1991年做了草坪高度对入渗量的影响试验，结果表明若草坪低于路面，其入渗量是高于路面时的3~4倍。如图3道路引导排水—排放到绿地下凹绿地可以临时储存雨水并渗透图3第四种方式，变坡为坎在处理绿地的高差时，将陡坡变为陡坎，是雨水蓄积利用的好方法，同时还可以减少土壤侵蚀的发生。如图4景山公园的陡坎，保持水土，增加渗透量法国幻想花园将坡改成坎，并微微隆起，坡面雨水完全渗透进土壤图4方案三、楼房屋顶雨水的收集利用楼房屋顶雨水的收集利用主要分为集蓄利用和屋顶绿化，集蓄利用系统是将屋顶作为集雨面，通过收集-输水-净水-储存等渠道利用雨水。其收集到的水可以用于家庭、公共设施、工业等方面的非饮用水，如浇灌、冲洗、冷却循环等中水系统。根据当地的气候条件选择适宜的植被和土壤类型，在屋顶铺设一定厚度的土壤层，进行屋顶绿化。%«%管辻吸格粧星水水水应11溢洗泵«>院流所柚⑤水泵给永干管1⑪混凝土预制双格水箱屋面雨水收集储存利用模式屋面雨水的收集和输送屋面雨水的储存利用方案四、对已有建筑物的改建实现雨水的收集利用第一、可将绿地建设成下凹式，从地面上看起伏不平，在低洼处设置窖式水池、渗水井，以便蓄集雨水，或回补地下水。在水池中设置抽水泵站，在草坪上设置喷灌设施，当干旱时，利用水池中的水喷灌草坪。第二、在停车场修建地下蓄水池或地下渗井，以利用这些不透水地面的雨水径流。利用得当，草坪或树木灌溉，基本上不必引用其他水源。第三、可将人行道用透水方砖铺设，在方砖下用砂土或其他透水材料铺设，以增加雨水下渗量，补充地下水。五、结束语收集、利用雨水，是发展循环经济、建设节约型社会的重要举措。这就要求有关部门转变城市治水思路，本着先发展雨水利用工程、再建排水系统的原则，依靠科技，加大投入，建立先进高效、生态环保的城市排水系统。同时，要建立健全规章制度和法律法规。应尽早制定《雨水利用条例》，积极推动城市雨水利用与管理进程，使之成为集经济效益、社会效益和生态效益为一体的和谐工程。Abstract:urbanwatershortagesbecomingseriousfloodofrainwillmakeurbansewersystems.Thispaperexpoundsthenecessityofrainwateruse.Bydomesticandforeignpartsofthecity,districtreasonableuseofrainwaterresourcesusesuccessfulmodel,expoundsthefeasibilityofrainwat