高校校园雨水收集利用研究现状探讨与分析★

王晓玲 张宝军 白建国

(江苏建筑职业技术学院，江苏 徐州 221116)

高校校园雨水收集利用研究现状探讨与分析★

王晓玲 张宝军 白建国

(江苏建筑职业技术学院，江苏 徐州 221116)

在充分了解国内外雨水利用技术的基础上，总结了校园雨水各种收集方法、处理技术、回收利用的特点及机理,提出了系统性、综合性、多样化的雨水收集利用方法，以期将雨水纳入到校园水环境系统中去，统筹协调地综合管理校园水环境。

校园，雨水，收集，利用

在我国人均水资源日益短缺的情况下，怎样节水和水资源的回收利用，已越来越受到国内研究者的关注。除了污水回用，还有另一种重要的水资源，那就是雨水资源，我国年平均降雨总量达5万亿m3，雨水作为自然界水循环的阶段性产物，其水质优良，是城市中十分宝贵的水资源。高校人口多，用水量大，据统计，至2009年年底，全国共有普通高等学校和成人学校2 706所,在校学生及教职工总数超过3 259万人[1]。同时校园面积广阔,不仅绿化面积较大，而且很多校园具有景观湖，存在较大的节水空间。因此，开展高校雨水利用在一定程度上可缓解城市水资源的供需矛盾，体现国家对资源可持续发展的战略要求，具有重要的现实意义和实用价值。本文在结合多个高校校园雨水利用建设方案的基础上，总结了高校校园雨水收集方法、处理技术、回收利用的特点及机理，为其他校园雨水利用设计提供借鉴。

1 雨水收集

1.1 雨水传统收集

1)屋面雨水收集。屋面雨水径流量大，虽然初期径流污染较严重，但经初期弃流后水质良好，CODCr值均小于 50 mg/L[2]，只需简单处理即可满足生活杂用水和景观环境用水的水质标准。高校校园中有大量的建筑，包括宿舍楼区、教学区、办公区等建筑，屋面雨水将初期径流排出后采用沉淀、过滤进行处理，提升后回用。这种雨水收集工艺简便、成本较低、易操作且处理效果较好。如果校园采用雨污分流的排水体系，可增大雨水集水井的体积，建造地下雨水贮水池，贮水池兼具贮藏、调节、沉淀的作用。同时增加提升泵站将收集处理后的雨水用于绿地浇灌和道路喷洒。由于屋面材料的影响，直接收集的屋顶雨水污染物较严重，因此可以通过屋顶土壤层渗透净化系统，通过渗透系统净化雨水，去除雨水中大量的有机物和悬浮物，达到较好的水质，用于建筑内冲厕、绿地浇灌等杂用。屋顶土壤层渗透净化系统就是在建筑屋顶上覆盖土壤层后再种植植物，不仅有效开发利用屋顶空间，实现屋顶绿化，而且建设花园式屋顶有利于美化校园景观。但屋顶土壤层渗透净化系统工程需要综合考虑屋顶承重能力及屋顶防水性等因素，因此建议在今后的建筑工程规划设计时要加强屋顶结构尤其是其承重和防水能力的设计[3]。2)道路雨水收集。高校校园道路雨水相对于城市道路雨水中的杂质、悬浮物、油渍等物质较少，处理工艺流程较为简单。降雨后的地面水流集中向道路两边的雨水口汇集，汇集的雨水经过过滤拦截道路上的树叶、烟头、悬浮固体等杂物，通过道路两侧的雨水管线流入雨水贮水池。雨水贮水池宜建在地势较低的地方，便于雨水收集。贮水池中的雨水经过混凝、沉淀、过滤等处理工艺，通过泵站提升后便可回用。但是道路雨水同屋面雨水一样，初期汇集的雨水水质较差，为了收集到较好水质的径流雨水，应该去除初期的雨水汇流。

1.2 雨水生态收集

1)复合生态景观水系。高校校园经常有些小河流或者景观湖，这种生态景观水系具有复合的、多功能的作用。首先作为水景的基本作用，为校园增添自然人文氛围，使自然与人类更加亲近。同时河流或景观湖可以收集直落的雨水。如遇暴雨洪峰，水系可以降低洪峰值，起到排洪、泄洪作用。除了缓解区域排洪压力，生态景观水系通过植被、土壤及生物降解等共同作用，水质较好，在收集雨水的同时，可以直接抽取景观水灌溉周边绿地或道路喷洒，方便就近使用[4]。2)植被浅沟。植被浅沟是人工在地表沟渠中建造具有一定宽度和坡度的植被带，一般通过重力流收集处理径流雨水。当雨水流经浅沟时，经颗粒物沉积、植被过滤、土壤渗透及微生物降解等共同作用下，不仅径流量达到一定的消减，而且雨水中的污染物也被去除，达到雨水径流的收集利用和补充地下水的目的。因此，有选择地建造在潜在污染源和收纳体之间，如校园道路的两侧、景观湖的周边、大面积绿地内等。可以同雨水管网相结合运行，达到雨水净化处理、保证景观湖水质，还可以完成输送排放的功能[5]。3)下凹式绿地。下凹式绿地具有很好的渗透性，不仅能增加降雨的下渗量，而且能使不透水汇水区的产流量流入下凹式绿地。因此，在生态校园的建设中，不仅可以在广场中设置下凹式绿地，也可在校园的各处绿地之中设置一些下凹式绿地。这些下凹式绿地具有复合性多种功能：净化渗入地下的雨水；收集渗透雨水用于补充地下水源；当地下入渗达到饱和后，下凹式绿地可以储存5 cm深度的雨水，起到调蓄洪峰的作用。4)透水路面和植草砖。长期城市化发展的过程中，大规模的路面硬化和新建筑造成不透水面积大大增加，使得雨水不能顺利地回归自然。校园同样如此，必须减少大规模的硬化路面及大面积的硬化广场。而透水路面就能够滞洪蓄雨、涵养甘霖、透水透气、降尘减噪，增加校园环境的舒适度，平衡校园的生态系统。因此，校园尽量增加地面渗透量，比如在广场和非主要交通干道均可设置为透水路面和植草砖，允许径流通过渗透路面下渗至土壤，净化和补充地下水。

2 雨水处理技术

根据雨水的水质污染不同和用途不同，雨水的处理技术也不同。由于水质的要求，无论是屋面雨水还是道路雨水均需要处理后才能使用。雨水处理可分为初级处理和较深度处理。初级处理包括自然净化和简单的物理处理工艺，如混凝、沉淀、过滤等，这些处理工艺简便、成本较低、易操作且处理效果较好，可用于水质要求较低的场所；较深度的处理是指通过生物化学处理工艺，如膜过滤、活性炭等技术，这些处理效果明显但处理费用较高。

目前常用的处理流程如下:流程1：集水→沉砂→粗滤→精滤→水泵提升→回用。流程2：集水→沉砂→粗滤→精滤→消毒→水泵提升→回用。流程3：集水→沉砂→粗滤→混凝→沉淀→过滤→消毒→水泵提升→回用。处理流程1，适用于水质较好的集水场所，这时的处理装置考虑沉砂槽、滤网、过滤器、水泵等设备。处理流程2，集水条件同前面流程1，适用于要求较高水质的环境用水。处理流程3，适用于水质较差，同时回用要求较高水质的雨水收集场所。

3 雨水利用

3.1 雨水直接利用

雨水收集处理后直接进行使用称为雨水直接利用。如主要由雨落管收集的屋面雨水，通过雨水管道、雨水口收集的路面雨水和绿地雨水。收集到的雨水进入集水池后经过格栅去除较大的污染杂质，然后进行混凝、沉淀、过滤、水泵提升等处理流程后便可回用。处理后的雨水主要用于建筑冲厕、道路浇洒及景观补水等，雨水直接利用可有效缓解区域的供水压力和排洪压力。

3.2 雨水间接利用

雨水间接利用是指将雨水渗透到地面下，用以补充地下水的过程。通过地面渗透，可以有效降低雨水径流量，使雨水产流汇流滞后，消减洪峰峰值，缓解区域的排洪压力。雨水的渗透已经在一些发达国家作为雨水系统设计的重要考虑因素。在地面空间允许且土壤入渗性能较好的条件下，可利用下凹式绿地、生态景观湖、植被浅沟、透水路面等集蓄雨水，进行地面蓄水入渗，补充地下水源；如果地表层的土壤渗透性能较难满足要求时，可在地下建设渗透井、渗透管(渠)、雨水花园等典型增深设施。

3.3 雨水综合利用

雨水综合利用是一个复合的雨水收集利用系统，是将雨水直接利用和间接利用有机相结合而成的。随着雨水利用多种技术的迅速发展，研究人员已经将各种技术措施相结合来实现区域雨水资源多种功能的综合雨水利用。这种利用包括雨水的收集回用、补充地下水源等，同时发展生态水景、屋顶绿化等多种技术。尤其在高校校园，大量的教学楼、办公楼、宿舍楼以及错综的道路，能够收集较多的屋面雨水和道路雨水，收集处理后可用于冲厕、道路和绿地浇洒。同时校园绿化面积较大，在绿地中增加下凹式绿地，可有效补充地下水源。一般高校校园中具有生态复合景观，景观水系不仅可收集储存雨水，而且周边绿地需要灌溉或道路需要清洗时，可直接抽取景观水，方便就近使用。景观水的水质可以通过增设在水系旁边的植被浅沟来净化。由此说明高校校园可通过各种技术有机的结合，能够充分、高效地利用雨水资源。

4 结语

高校作为城市的一个重要系统，具有人数多、面积大、用水基数较大、节能节水潜力大等特点，同时校园水环境的建设也非常重要，雨水资源是一种可有效利用的重要水源，基于以上特点及要求，如何在高校校园建设一套雨水收集利用系统，能够系统性、综合性、多样化地收集利用雨水，将雨水纳入到校园的节水及水生态文明建设中去，统筹协调地综合管理校园水环境，是当前研究的重点。本文在充分了解国内外雨水利用技术的基础上，对雨水的收集、处理、利用等方面进行初步探讨和研究，为其他校园雨水利用设计提供借鉴。

[1] 张福麟.推进高校节约型校园建设示范[J].建设科技，2010(22):51-53.

[2] 杨 凯.屋面雨水净化与直接利用技术研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010:15-17.

[3] 权 威.某高校新校区雨水生态化综合利用研究[D].天津：天津大学，2015:11-12.

[4] 王 华.中科院研究生院怀柔园区雨水生态规划设计研究[J].给水排水,2012,38(2):81-84.

[5] 张 炜.植被浅沟在城市雨水利用系统中的应用[J].给水排水,2006,32(8):33-35.

Discussion and analysis on research situation of campus rainwater collection and utilization★

WANG Xiao-ling ZHANG Bao-jun BAI Jian-guo

(JiangsuBuildingCareerTechnicalCollege,Xuzhou221116,China)

Based on fully understanding the rainwater utilization technology at home and abroad, this paper summarized the characteristics and mechanism of various collection method, processing technology, collection and utilization of campus rainwater, presented systematic, comprehensive, diversified rainwater collection and utilization methods, in order to put the rainwater into campus water environment system, integration and coordination comprehensive management of campus water environment.

campus, rainwater, collection, utilization

1009-6825(2014)28-0129-02

2014-07-28★：江苏建筑职业技术学院科学研究基金项目(项目编号：JYA13-24)

王晓玲(1980- )，女，硕士，助教； 张宝军(1963- )，男，教授； 白建国(1964- )，男，副教授

TU991.114

A