台州雨水利用的可行性研究

邱战洪，王先兵 ，柯 尘

(1.台州学院 建筑工程学院，浙江 台州 318000；2.三门建安工程有限公司，浙江 三门 317100）

台州雨水利用的可行性研究

邱战洪1，王先兵1，柯 尘2

(1.台州学院 建筑工程学院，浙江 台州 318000；2.三门建安工程有限公司，浙江 三门 317100）

随着城市化进程的发展，雨水利用的地位正在不断提高。水资源的矛盾、污染的产生、雨洪问题的突出，人们不得不重新思考雨水利用的问题。国外雨水利用技术已经有很大的进展，尤其是在一些缺水的国家。国内在雨水利用方面还处在初级阶段，很多问题亟待解决。从目前的调查看，雨水利用在台州尚少见。根据从国内外雨水利用的经验，结合台州市的实际情况，对台州雨水利用的必要性和可行性进行研究。

雨水利用；处理工艺；城市雨洪防治

0 前言

雨水利用是一种古老而传统的技术。古代，人们就开始利用天落水，用以饮用、洗刷；近代工业化后，人们不断向城市移居，当时水资源比较充沛，人们可以随意地抽取地下水和利用地表水，雨水是城市基础设施的一种负担，特别是暴雨季节，以迅速排除雨水为目标。随着城市人口的剧增，城市化引起的水资源枯竭和污染的加重，使城市面临着无水可用的水资源危机，人们开始对雨水进行重新审视，并加以收集利用［1］。

随着城市的发展，不透水路面、屋面的增加，雨水在短时间内就能较快形成径流。但随着城市化进程的不断加快，硬化地面激增，城市雨水收集和排放系统暴露出许多新的矛盾：（1）雨水径流系数增大，在暴雨期间，由于雨水管道很难在短时间内排除雨水，造成城市积水，防洪排涝成为城市在雨季的一项重要的任务，耗费大量的人力和财力；（2）降雨径流水质受大气污染物、道路材料、屋面材料及生活垃圾的影响，据一些研究表明，雨水中的主要污染物是（COD）和悬浮固体（SS），初期雨水径流也含有铅、锰、石油类等污染物，再加上汽车轮胎的磨损、漏油、汽车尾气的排放等，更加重了降雨径流的污染［2］。

本文主要思考根据国内外雨水利用的现状和台州市的实际情况，对在台州实行雨水利用的可能性及必要性进行研究。

1 国内外雨水利用现状

1.1 国外雨水利用现状

近20年来，城市雨水利用技术迅速发展。在以色列、非洲、印度等许多国家和地区，修建了数以万计的雨水收集利用系统；美国、加拿大、德国、澳大利亚、新西兰、新加坡和日本等许多发达国家也开展了不同规模、不同内容的雨水利用研究和实施计划。

日本年降雨量高达1000-2000 mm，超过年蒸发量，但由于其特殊地理条件等自然因素和经济发展等社会因素，水资源也比较缺乏。为此，日本政府除了采取开源措施和提高水利用率、鼓励全社会利用循环水外，还十分重视雨水利用。日本雨水利用主要有三种方式：调蓄渗透；调蓄净化后利用；利用人工和天然水体调蓄雨水，提供环境用水和改善城市、住区和公园等场所的水生态环境。日本目前对城市雨水利用虽无硬性规定，但国家和地方政府都大力支持和鼓励雨水项目［3、4］。

德国长期致力于雨水利用技术研究与开发，从规划、设计到应用，不但形成了完善的技术体系，而且制定了配套的法规和管理规定。本世纪初已形成“第三代”雨水利用技术及相关标准。其主要特征是设备集成化，其中以MR系统（水洼—渗透渠组合系统）最为典型［5］。该系统是德国近十年发展起来的雨水处理工艺，其上层种植草类植物的浅水沟，下层为渗透渠，详见图1。

英国世纪穹顶主体是一个人工湿地雨水处理系统［6］，详见图2。它包括一个前处理系统和一个主体湿地。前处理工艺主要通过自然沉淀去除较重颗粒和浮渣，主体湿地种植芦苇等主要挺水植物。

澳大利亚悉尼奥运会场馆的雨水处理系统［7］主要使雨水径流先经过一系列氧化塘后，再经微滤及反渗透处理，用于冲厕及场馆绿地浇灌，详见图3。

图1 MR系统构造Fig.1 MR system construction

图2 英国伦敦世纪穹顶雨水处理系统Fig.2 Rainwater Treatment system of Century dome in London

图3 悉尼奥运会雨水、污水处理、利用和回用系统Fig.2 Rainwater and Sewage Treatment，Utilization and Gathering system of Sydney Olympic village

1.2 国内城市雨水利用现状

自20世纪80年代末，甘肃实施“121雨水集流工程”、内蒙古实施“集雨节水灌溉工程”、宁夏实施“小水窖工程”等促进雨水集蓄利用项目的研究和推广，产生了明显的经济和社会生态效应。2001年国务院批准了包括雨洪利用规划内容 “21世纪初期首都水资源可持续利用规划”；2003年3月北京市规划委员会和水利局（现为水务局）又联合发布经市政府同意“关于加强建设工程用地内雨水资源利用暂行规定”，指出“凡在本市行政区内新建、改建、扩建工程均进行雨水利用工程设计和建设。建设工程附属设施应与雨水利用工程结合。景观水池应设计为雨水调蓄设施，草坪绿地应设计建设为雨水滞留设施”［4］。

目前，国内雨水利用技术以物理处理为主，通过一定的过滤、渗透处理回收利用雨水。现在流行雨水生态处理技术是高花坛-低绿地-植被浅沟系统，此系统是屋面雨水通过地势较高花坛净化作用，再排放到绿地。

2 台州雨水利用的必要性

2.1 台州的地形、地貌复杂

台州地貌形态类型较为复杂，生态类型多样，主要由天台、括苍、北雁荡三支主要山脉分别构成全市诸水系的分水岭，形成了由西向东缓倾下降的阶梯状地势格局，组成了山地、丘陵、台地、平原和海洋、岛屿齐全的农业生态类型区，并自然形成了西北部和中部仙居、天台、三门、临海、黄岩等不同类型的河谷盆地生态环境和东南部椒江、路桥、温岭、玉环等沿海平原与丘陵岛屿等生态环境。

2.2 台州降雨量丰富

台州地处东南沿海，气候温和，降雨量充沛，属于亚热带季风气候区。全年季节变化明显，春末夏初（4月16日-7月15日），由于太平洋副热带高压逐渐加强，与北方南下冷空气交绥，静止锋徘徊，形成连绵阴雨天气，称梅汛期。夏秋季节（7月16日-10月15日）受太平洋副热带高压控制，热带风暴或台风活动频繁，经常发生大暴雨，称为台风期。10月16日-翌年4月15日称为非汛期。台州地区多年平均气温为16.9℃，极端高温气温为38.1℃，最低气温为-6.8℃，相对湿度为82%。多年平均降雨量为1500-1600 mm左右，多年平均蒸发量为1336 mm（20 cm蒸发皿观测值）。

2.3 台州市市区河道污染严重

台州市内五大水系从大到小分别是椒江水系、金清河网、三门河流、椒北河网和玉环河流。根据台州市2001年环境质量报告书介绍，其中属于Ⅱ类水质的河段长332.15 km，占总河段长的30.7%。属于Ⅲ类水质的河段长91.75 km，占总河段长的8.5%；属于Ⅳ水质的河段长172.1 km，占总河段长的15.9%；属于Ⅴ类水质的河段长44.78 km，占总河段长的4.1%；劣于Ⅴ类水质的河段长441.10 km，占总河段长的40.8%。水体污染特征为有机型，主要污染因子为氨氮、总磷、高锰酸盐指数、生化需氧量、挥发酚和石油类等。而城市内河的污染，除了来自生活污水外，最主要是来自路面由于雨水的冲刷而形成的。

污染产生的原因主要是由于台州过去几年太过注重经济的发展，而忽视了环境的问题，尤其是一些企业的排污情况及市政管道和处理设施的建设情况。以椒江为例，目前椒江区的污水处理厂只有位于椒江区东部岩头十塘处的台州市椒江污水处理厂一处，而一期的处理功能只有5万m3/d，二期已经启动，日处理量为10万m3，其中建成一5万m3/d中水处理设置。而椒江每天产生污水为8.064万m3/d。这还不包括工业企业排水。换句话说，就算二期污水处理设施建成，也接近满负荷运行，而且还有两种状况不容忽视。

（1）椒江现行雨污水管混接严重及居民对雨污水管道毫无概念。

（2）由于还有将近30%的污水直排，直接排放。加上雨季城市雨水路面的沉积物的排入及雨污管混接及混用。椒江的水系将面临很大的问题，城市的防洪也进一步凸现。

2.4台州水资源短缺

人口的增加，城市污染的加剧，使很多大中城市面临着日益严重的水资源危机。目前，台州作为一个快速发展的城市，城市化进程日益加快，城市人口急剧膨胀，工业发展特别是机械制造和医药化工行业日趋迅猛，对水资源的消耗量也迅猛上升，对台州水资源带来很大压力。特别是椒江区，作为台州市市府所在地，供水水源就只有黄岩的长潭水库，而没有任何的备用水源，夏季停水、断水情况经常发生。

2.5城市化建设带来的雨洪问题日趋严重

城市化的建设，屋面及硬化路面的增加，城市水循环系统正在慢慢的改变：降雨引起的地下水补给由城市化前到城市化后降低18%左右，蒸发量由城市化前到城市化后降低15%，并且城市化后43%的雨水必须通过城市的管道系统排除［8］。这就为城市的市政管道建设和城市雨洪防治提出了更高的要求。

台州地区的雨水较充沛，而80%的降雨量集中在汛期。降雨时，降雨量大，降雨历时短，每每都是50年一遇，有的甚至是百年一遇。而城市排水系统的建设远远赶不上泄洪的要求，这样使台州市面临日趋严重的雨洪压力。

2.6 台州市现行雨水利用工程

目前，台州市雨水利用工艺基本没有，表现在两个方面：

（1）市区中罕见雨水利用工程，尤其是新建小区及大型广场等。台州“市民广场”所用之水大部分也以自来水作为补充水源。而就在市民广场东面，有大型的绿地，但却没有将这部分的雨水加以利用。新建小区内部就更少有雨水利用工艺。

（2）从台州市总体规划来看，原先的规划中虽有雨水的拦蓄工艺，但还在考察期，未见有实施的成果呈现。目前，在椒江、黄岩、路桥三区交界正在筹建“绿心”工程，绿心地带近38.58 km2的山水。常年可维持1000万m3的后备水源。由绿心工程引发的“台州市平原水库工程”、“台州市栅岭汪蓄排工程”等工程，都和雨水的利用及城市的储备水源、防洪有关。

3 总结

从国内外雨水利用情况分析及台州现行水资源情况来看，雨水利用在台州切实可行，主要可以有以下几方面。

（1）国内雨水利用技术正处在初级阶段，而国外雨水利用技术较成熟，所以可以为雨水在台州的利用提供技术支持保障。

（2）台州地处东南沿海，气候温和，年降雨量为1500 mm～1600 mm之间，而据研究表明，雨水利用工程适用于年降雨量＞400 mm的地区，所以台州雨水利用具备自然条件。

（3）目前，台州的水资源情况较紧张，面临资源性缺水及污染性缺水，而雨水的回收利用，可以有效的缓减这两方面的缺水问题。尤其是“台州市平原水库工程”的建设，一定程度上缓减了资源性缺水的问题。而对城市雨洪的控制及雨水初期弃流、雨污混接的管理，可有效的降低污染性水资源短缺问题。

（4）由于目前在台州雨水利用具体的措施尚缺少，因此需要进一步探讨台州雨水利用具体实施步骤，为雨水利用在台州的实行提供依据。

［1］张新燕，蔡焕杰.雨水集蓄利用研究进展［J］.干旱区资源与环境，2001，15(3)：87-92.

［2］张艳杰，叶 剑.城市道路与雨水利用［J］.水利科技与经济，2005，11(12)：741-744.

［3］汪慧贞，李宪法.北京城区雨水径流的污染及控制［J］.城市环境与城市生态，2002，15(2)：16-18.

［4］车 武，李俊奇.城市雨水利用技术与管理［M］.北京：中国建筑工业出版社，2006：08.

［5］Matheson Z，Ford S，Hill S.Waste Minimization and Water Recycling-a Case Study at the Milennium Dome［M］，IWA Yearbook，2000：30-32.

［6］SieKer F.On Site Storm water management as an alternative to conventional sewer system：a new concept spreading in Germany.Wat Sci Tech，1998，38(10)：65-71.

［7］王凯军，朱 民.悉尼奥运会水资源综合利用［J］.给水排水，2002，28(10)：4-6.

［8］车武，李俊奇.城市雨水利用技术与管理［M］.北京：中国建筑工业出版社，2006：08.

Feasibility Study of Rainwater Utilization in Taizhou City

QIU Zhan-hong1,WANG Xian-bing1，KE Chen2
(1.School of Architectural Engineering,Taizhou University,Taitzhou 318000,China；2.Sanmen Building Construction and Installation Corporation，Sanmen，317100，China)

With the development of the urbanization process,the status of rainwater utilization is being constantly improved. As the contradiction of water resources, the issues of pollution and flood arise, the matter of rainwater utilization has to be rethought. The technology of foreign rainwater utilization has been greatly advanced, especially in some countries lack of water. The rainwater utilization is still at the initial stage in our country.Many problems need to be solved.Based on the current survey,the example of rainwater utilization is still scarce in Taizhou city. According to the experience of rainwater utilization at home and abroad, and the actual situation of Taizhou city, the necessity and feasibility of rainwater utilization in Taizhou city have been discussed

rainwater utilization;processing technology;rainwater control of city

周小莉）

TU146.4

A

1672-3708（2010）03-0049-05

2009-05-21；

2009-06-13

邱战洪（1970- ），男，河南驻马店人，副教授，博士。主要从事土木工程专业的研究。