浅谈城市雨水的综合利用

傅华

【摘 要】 本文首先介绍城市雨水综合利用的优点，其次探讨雨水收集的技术方案，提出城市雨水综合利用的主要构筑物及设备，并从经济效益、社会效益、环境效益分析了城市雨水综合利用的综合效益以及意义。

【关键词】 城市;雨水;综合利用

在当今世界，由于人类的活动造成植被减少或破坏，城市发展中不透水面积的增加，导致雨水流失量增加和水循环系统的平衡遭到破坏，并引发一系列环境与生态问题。我国许多城市水资源严重不足，而大量雨水资源却白白流失，雨水利用率极低。雨水作为一种宝贵的资源，在城市水循环系统和流域水环境系统中起着十分重要的作用。人们越来越认识到雨水利用的重大效益，全国各地城市开始逐步实施雨水的综合利用工程。

一、城市雨水综合利用的优点

1、雨水利用的优点

（1）节水。用雨水冲洗厕所、浇洒路面、浇灌草坪、水景补水，甚至用于循环冷却水和消防水，可节省城市自来水。

（2）雨洪调节。土壤的雨水入渗量增加和雨水径流的存储，都会减少进入雨水排除系统的流量，从而提高城市排洪系统的可靠性，减少城市洪涝。

（3）水环境修复。强化雨水入渗，以增加土壤的含水量，甚至利用雨水回灌提升地下水的水位，可改善水环境乃至生态环境。

2、雨水利用和形式

（1）雨水的利用。雨水的利用应根据区域的具体条件和项目要求而定。一般首先考虑补充地下水、涵养地表水、绿化，以及冲洗道路、停车场、洗车、景观用水和建筑工地等杂用水，有条件或需要时还可作为洗衣、冷却循环、冲厕和消防的补充水源，在严重缺水时也可作为饮用水水源。雨水利用系统一般包括雨水汇集区、输水管系、截污装置、储存、净化和配水等几部分，另外还有溢流设施或渗透设施。

（2）雨水利用的形式。根据用途不同，雨水利用可以分为雨水直接利用（回用）、雨水间接利用（渗透）、雨水综合利用等几类。

①雨水的直接利用。雨水的直接利用是指建设雨水收集系统，将一定汇水面积上的雨水通过收集系统收集起来，贮存于雨水收集池，经处理后用于绿化、冲厕、洗车等。雨水直接利用可以是建筑单体雨水利用，也可以是建筑群或园区雨水利用。雨水的直接利用是一种开源节流的有效途径，可以缓解目前城市水资源紧缺的局面，可在一定条件下产生直接经济效益。

雨水直接利用的净化工艺主要根据径流雨水的水质、水量和雨水处理后所要达到的程度而定，如绿化、冲厕、道路清扫、消防、车辆冲洗、建筑施工等。

②雨水的间接利用。雨水的间接利用主要采用雨水渗透技术，将雨水下渗回灌地下。就雨量及其分布的不均匀性来说，间接利用（如渗透沟、渗透渠、渗透地面、渗透井、渗透塘及渗透绿地等）具有更高的经济、社会和环境效益，对于补充涵养地下水资源，改善城市生态环境，缓解地面沉降和海水入侵，减轻城区水涝危害和水体污染等都有极其重要的作用和意义。

在地下水位高、土壤渗透能力差或雨水水质污染严重等条件下，雨水间接利用技术会受到限制。相对来讲，我国北方大部分城市降雨量相对少而集中，蒸发量大，地下水利用比例较大，雨水的间接利用的优点更为突出。

③雨水的综合利用。雨水的综合利用是借助生态学、工程学、经济学原理，人工净化和自然净化相结合，雨水集蓄利用、渗透与园艺水景观等相结合，通过综合性设计，从而实现建筑、园林、景观和水系的协调统一，实现经济效益和环境效益的统一，以及人与自然的和谐共存。雨水的综合利用具有良好的可持续性，能实现效益最大化，达到意想不到的效果。

二、雨水收集技术方案

1、雨水利用技术概述

雨水利用是雨水入渗、收集回用、调蓄排放的总称。雨水利用系统应采用雨水入渗系统、收集回用系统、调蓄排放系统或其组合。

雨水入渗系统和调蓄排放系统由渗透式蓄水方块、渗透式雨水管和渗透雨水井组成。初期雨水污染较严重，必须排放，中后期雨水部分暂时储存在渗透式蓄水方块、雨水管和雨水井内，待雨停后慢慢渗入地下，可用于缺水地区补充地下水，削减城市洪峰，目标是使建设用地外排雨量接近或相当于未建设前的原始地面雨水排放量。

雨水收集回用系统由初期雨水弃流装置、雨水收集管网、沉砂井、蓄水方块、雨水处理系统、排泥泵、加压供水泵和供水管网组成。初期雨水污染较严重，必须排放，中后期雨水经沉砂井沉淀后储存在蓄水方块内，经处理系统处理后由加压泵和供水管网向用水点供水，可用于道路浇洒、绿化、冲厕和向水景补水。根据国家现行相关规范，雨水水质与自来水不同，为了供水安全，雨水回用系统供水管网应单独设置。

2、雨水利用方案设计

雨水收集因承接面不同，分为屋面雨水、硬化地面雨水和绿地雨水。其各自的特点归纳如下：

（1）屋面雨水。平时屋面被污染程度较小，同时受人为的影响也很小，使得屋面在较长时间内能维持清洁。初期降雨可将屋面残留的部分污染物（主要为灰尘）带走，中后期雨水则较干净，其水质与雨水水质一致。所以，屋面雨水经弃流后，其水质就可满足或优于《城市杂用水水质标准》中规定的各項指标。

（2）地面雨水。人的日常活动产生的丢弃物和汽车行驶所留下的油渍、橡胶磨损等，导致路面雨水污染程度很严重，即使经初期弃流后污染物仍有部分残留，需另外设置雨水处理设施来处理收集的雨水，方可满足《城市杂用水水质标准》，增加了一次性投资和运行成本。

（3）绿地雨水。绿地有着良好的透水性和保水性，在降雨后，很难产生大的径流，收集效率极低。因此，绿地可通过雨水渗透来实现对雨水的利用。

三、雨水利用主要构筑物及设备

1、渗透式雨水口

渗透式雨水口设有拦污框，主要去除雨水中的泥沙树叶等杂质，保证下渗雨水的水质，同时避免泥沙堵塞渗透构造。拦污框由无纺布加不锈钢固定环组成，需定期清理截留的杂质。渗透式雨水口下设有部分雨水贮存空间，以便雨水渗透到地下。渗透式雨水口有如下优点：

（1）可以截流部分雨水，缓解雨水管网的排水压力。（2）可有效控制系统雨水管网标高，避免因满足重力排水而深埋雨水管网。减小雨水井室深度和安装雨水管时的开挖量，节约工程投资，更便于日常管理维护。（3）更大限度地利用土壤蓄积雨水，使得土壤的保水量加大，尤其是种植土，可减少浇灌的用水量。

2、渗透式雨水管和渗透式雨水井

渗透式雨水管通过管上分布的小孔来实现渗透功能，渗透构造从外到里依次为：粗砂保护层、透水土工布、碎石或卵石、开孔渗透管。渗透式雨水井和渗透式雨水口相似，采用塑料雨水井，井下部壁开孔。渗透构造从外到里依次为：粗砂保护层、透水土工布、碎石或卵石、渗透井。

3、初期雨水弃流设备

如果长时间不下雨，导致雨水承接面有很多灰尘等杂质，在降雨初期会被雨水冲刷而被一起带走，这部分雨水的污染程度较高，不适宜收集，因此系统中设置初期雨水弃流装置。常见的弃流装置有：

（1）流量控制型雨水弃流装置。它是使用智能流量计测得雨水径流量，通过控制器控制电动阀的启闭，达到雨水初期弃流的要求。智能流量计具有累计流量计量、信号转换和远传功能，并能在设定的复位时间打开电动阀，使雨水初期弃流装置复位。

（2）雨量控制型雨水弃流装置。它是靠雨量采集器，来记录降雨厚度，当达到设定值时，发出信号，通过控制器控制电动阀的启闭，实现对初期雨水的弃流。因为从汇水面积的最远点至弃流点，雨水径流需要经过一段时间，在控制时加一个延时控制，延迟时间根据实际情况计算。

（3）机械式初期雨水弃流装置。靠重力或水流产生的离心力来实现弃流，不需电气控制，所以故障率低，同时其独特的结构，使其可以保持长时间的清洁，不需要人为的清理。

4、模块式雨水收集箱

采用装配式模块，用来收集和储存雨水，采用优质再生料制作而成，节约了钢筋水泥等不可再生资源的用量，充分体现了节能环保及资源的可再生循环利用。装配式模块的运用有以下优点：

（1）材质的物理化学性能良好。有很好的耐腐蚀，抗老化性能。同时不会成为微生物滋生的温床，雨水水质在存储期间不会因为微生物的繁殖而恶化。

（2）独特的安装形式。可节约大量的人工，安装更为快捷，大大缩短了施工周期和施工难度，可加快建设进度，节约施工成本。

（3）模块外用膜包裹密封，使其有良好的防渗能力。包装膜有着优良的抗拉伸和耐穿刺性能，施工时不易被破坏，密封性高。

四、城市雨水综合利用的效益与意义

1、经济效益

雨水入渗系统和调蓄排放系统用于缺水地区补充地下水和削减城市洪峰，对自身而言，没有经济效益。系统的经济效益体现在可降低城市市政管网和防洪设施配置标准，减少用于防治因过度开采地下水所造成危害的资金。雨水回用系统在水源性缺水地区经济效益明显，在非水源性缺水地区使用国内争议很大，因自来水价较低，经济效益不明显，投资回报期较长。

2、环境效益

雨水基本是清洁的，排放雨水不会污染环境。雨水利用系统的环境效益在于削减城市洪峰，尽量使建设用地外排雨量接近或相当于未建设前的原始地面雨水排放量，减少对地表和地下水资源的使用，减少对自然界的扰动。

3、社会效益

雨水入渗系统和调蓄排放系统可降低城市市政管网和防洪设施配置标准，补充地下水，社会效益显著。雨水回用系统在水源性缺水地区使用可降低对地表和地下水资源的依赖，提高人民的节水意识，响应了政府号召，起到示范推广作用，社會效益显著。在非水源性缺水地区使用，国内争议很大，动用宝贵的资金购置设备材料，额外使用能源加压供水，放弃安全、节能且必须大力发展的自来水，不符合低碳的要求，节水却不节能，其中的利弊和平衡点还需要依靠实践来验证。

城市雨水综合利用是一种新型的多目标综合性技术，具有节水、水资源涵养与保护、减少城市水土流失和水涝、减少水污染和改善城市生态环境等综合效益，满足现代化城市对水资源的保护与可持续利用、城市水生态环境保护及可持续发展的要求。

城市雨水综合利用是解决城市水资源短缺、减少城市洪灾的有效途径，也是改善城市生态环境的重要组成部分。若能将雨水利用与雨水径流污染控制、城市防洪、生态环境的改善相组合，坚持技术和非技术措施并重，因地制宜，择优选用，兼顾经济效益、环境效益和社会效益，标本兼治，将极大地促进城市的可持续发展。

【参考文献】

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[2] 李俊奇、车武.德国雨水利用技术考察分析[J].城市环境与城市生态，2002（1）.

[3] 赫俊国等.城市水环境评价与技术[M].哈尔滨工业大学出版社，2008.

【作者简介】

傅 华（1968-）女，广西南宁市水利局工程师.