城市居住区的雨水收集与利用分析

贺陈高 天津城建设计院有限公司第六分公司

在环境问题严重、资源紧张的背景下，对雨水进行收集利用是城市建设与发展中需要重点完成的工作，为了更好满足城市居住区的用水需求，提升城市水资源利用率，在居住区内配置雨水收集系统，并在完成处理后作为非饮用水进行利用是必然选择。

一、城市居住区的雨水收集常用做法分析

（一）雨水收集系统的搭建

1.屋顶雨水收集系统

通过在住宅建筑的屋顶区域设置花园、绿化系统、雨水回收系统等，能够达到降低城市雨水径流的效果，有效控制面源污染，减轻城市下水道系统的负担，并为后续雨水的利用提供支持。实践中，需要人工林、水体中增设防水与排水系统，并在屋顶材料的表层土壤中引入耐冲刷性强、孔隙率高的人造/天然材料。应当设置顶棚，利用无铅材料搭建起水泥混凝土屋顶或是瓷砖屋顶，配合粘土、混凝土材料的应用，完成住宅建筑屋顶的搭设[1]。针对一些面积相对较小的住宅建筑屋顶，可以使用重力流雨水回收的方式，依托雨桶、雨水管、雨水管道完成对雨水的收集；针对一些面积相对较大的住宅建筑屋顶，可以使用虹吸雨水回收的方式，在添加整流器的支持下缩短雨水收集时间。需要注意的是，这样的雨水收集过程无法保证雨水质量，所以在利用前必须要进行对雨水的集中处理。

2.地下雨水收集系统

现阶段，海绵城市建设理念深入人心，此时，需要搭建起地下雨水收集系统，实现对雨水的充分利用。在此过程中，要将地下雨水收集的目光聚焦于地上渗透，通过持续强化地上渗透，达到降低土壤温度、缓解“热岛效应”的效果。实践中，应当在城市居住区的道路进行两侧倾斜的设计，引导雨水向道路两侧的地下集水系统处聚集；在人行道区域敷设雨水地板砖，强化雨水向下渗透的效果；在停车场区域、公园或是广场区域的建设中，尽量避免应用硬化地面，为雨水渗透提供支持，提升地下雨水收集效果。

（二）雨水处理技术的引入

通常来说，收集的雨水必须要在完成处理的条件下展开应用，实践中，根据雨水收集场所以及使用途径的不同，所选用的雨水处理技术也存在差异性，具体如下：第一，屋面、屋顶收集雨水。将其作为冲厕用水则可在不进行处理的条件下应用；将其作为冷却循环用水、景观用水、绿化用水、清洁或洗车用水、消防用水，则需要在使用前完成简单的自然沉淀。第二，公园、绿地、停车场收集雨水。将其作为冲厕用水则可在不进行处理的条件下应用；将其作为冷却循环用水、景观用水、绿化用水，则需要在使用前完成简单的自然沉淀；将其作为清洁或洗车用水、消防用水，需要在使用前落实自然沉淀与碎石过滤。第三，道路收集雨水。无论对此区域内收集到的雨水进行何种应用，均需要在使用前落实自然沉淀与碎石过滤。第四，人工渗透地面收集雨水。将其作为冲厕用水则可在不进行处理的条件下应用；将其作为冷却循环用水、景观用水、绿化用水、清洁或洗车用水、消防用水，则需要在使用前完成简单的自然沉淀。

综合来说，必须要对雨水展开一级处理之后才能够投入使用，包括沉淀、过滤以及消毒。其中，利用平流式沉淀池对雨水进行沉淀处理，可以剔除雨水中包含的70%悬浮物以及40%有机污染物；利用过滤，可以进一步除去雨水中残留的有机物、胶体物质、悬浮物固体颗粒；针对一些在利用环节可能与人体发生接触的待处理雨水，必须实施消毒处理。

二、城市居住区雨水的优化利用策略探究

（一）雨水利用要点

雨水利用必须要考虑雨水原水水质和降水量两项要点。受城市地理和气候环境影响，降雨本身会受到诸多因素的影响，雨水径流水质波动较大，初期雨水水质污染较为严重，根据雨水利用途径不同，需要控制降雨污染量低于60%，才能在城市居住区内使用。降雨量则是雨水资源开发利用可持续的基本原则，开发利用建设规模要根据区域需求和降雨量进行规划设计，不能超过雨水资源的承载力。可以根据1至2年内降雨量的40%设计用水量，并结合雨水利用系统利用程度进行计算，保障城市居住区雨水科学合理的利用。

（二）雨水的直接利用

在对收集到的雨水进行直接利用的过程中，普遍将其作为绿化、洗车、冲洗道路、水景构造、建筑施工等领域的杂用水进行应用。在条件允许的情况下，还可以将雨水作为洗衣用水、循环冷却用水、消防用水、卫生间冲洗用水（冲厕）等补充用水展开应用，以此达到提升水资源利用率的效果。在雨水的直接利用中，可以归纳为以下几种途径：

1.屋面雨水集蓄利用

对住宅建筑的屋顶进行优化设计，促使其转变为集雨面，为屋面雨水集蓄利用的实现提供支持。一般来说，在住宅建筑屋面采集到的雨水，普遍作为家庭生活、公共、工业生产等方面的非饮用水实现回收利用，例如绿地浇灌、洗衣、冲厕、冷却循环等等。屋面雨水集蓄系统可以分为单独建筑和建筑群集中两种。单体建筑通过在建筑结构中设置溢流孔或是用落水管截留，可以防治雨水进行下水道系统，能重新导入绿地、花园、渗透池当中。建筑群则通过建立雨水汇集区、输水管系、截污设施，来实现储存、净水，可以将相关设施与蓄水池连接已作他用。

2.屋顶绿化雨水利用

为了进一步提升雨水直接利用的质量，可以引入屋顶绿化系统，以此达到降低屋顶径流系数、雨水径流量的效果。实践中，需要结合实际情况（区域自然条件、气候条件等）选取植物与土壤，并重点强化屋顶防渗处理。通常情况下，需要引入本地生的耐旱植物，并在土壤的上层区域配置密度小、耐冲刷性强、孔隙率高的材料。屋顶绿化也被称为屋顶花园，随着城市规模和数量的不断增多，传统绿地面积受到挤压，人们对绿色生态景观的需求却得到了增长，而屋顶绿化可以为居住区提供良好的生活环境，是改善人民居住环境，提高生活质量，有效利用生态效应的重要举措。

3.园区雨水集蓄利用

如果城市居住区的环境条件较好，则可以对屋面、绿地、路面的雨水径流进行采集与利用。通过直接设置大面积的蓄水池或者导流管，将雨水送入储水池当中，可以导入居住区水池，也可以用作洗车、灌溉，不过在集蓄过程中，必须要对收集到的雨水展开处理，包括截污、净化等等，保证雨水利用的质量。而且园区内的集蓄利用需要一定的投资成本，并且当地降雨量需要较多，能够充分满足集蓄需要。

（三）雨水的间接利用

雨水的间接利用形式为渗透，雨水渗透就是让雨水在设施引导下回灌地下，补充地下水源，是一种根据间接利用技术。根据渗透地面的不同则可以分为天然渗透和人工渗透两类，而根据渗透方式的不同，可以细化为集中回灌以及分散渗透两种。

天然渗透以绿地为主，有着良好的透水性，在城市居住区周边有着大量路堤分布，便于雨水的利用，可以减少绿化用水。不过雨水当中带有的污染物以及雨水渗透流量受土壤性质限制的问题，会影响绿地植物生长以及净化效果。而人工地面则可以有效净化和截留雨水中的杂物，有着良好的渗透导向功能。

在城市居住区的雨水间接利用过程中，一般更适合应用分散渗透形式。实践中，参考区域大小、现实条件与需求等设定规模以及设施种类，包括渗透池、渗透井、渗透管沟、渗透地面、低势绿地等等[2]。通常的设置方法是将不透水的地面砖换为透水砖，并在透水砖下方铺设碎石、砂砾作为过滤层。渗透井渗透方式是利用一条埋入地下的管道收集雨水，也可以通过集水管将屋顶、停车场等区域的雨水收集到渗水井当中。也可直接将绿地地面降低，形成凹式绿地，作为承接和回渗雨水的区域。分散式渗透可以充分利用居住区表层植被和土壤的净化功能，减少径流代入水体的污染物。而集中回灌对地下水位、雨水水质有着较高要求，在城市雨水收集和利用中应慎重使用。另外需要注意的是，雨水渗透的速度相对较慢，且如果地下水位上涨、处于较高状态，或是雨水的水质污染严重、土壤渗透能力偏低，则渗透的应用实效性受限。因此，必须要切实参考区域水文与地理等自然条件确定是否引入雨水间接利用措施，并配合雨水直接利用措施共同应用。例如在一个居住区内将渗透地面、绿地、渗透池、身体管井等组合为一个渗透系统，使渗透地面和绿地可以截留净化部分杂质，而超出渗透能力的雨水将进入渗透池，渗透池溢流的雨水再通过渗透管井集聚，保证雨水得到更充分的利用。

（四）雨水综合利用系统

对于雨水的综合利用来说，其主要实现了对自然净化以及人工净化的整合应用，具体而言，就是对雨水集蓄利用、园艺水景、渗透等方法展开综合性设计，由此达到水系、景观、园林、建筑的协调，推动环境效益与经济效益共同增长。综合利用系统中最常见的雨水花园设计，其可以接收和过滤来自屋顶的雨水以及硬质表面的雨水。雨水花园的泥土层可以起到过滤效果，而碎石层则起到排干作用。从景观角度来看，雨水花园可以由不同色彩、花期的植物搭配组合，具有相当的美感，有利于美化居住区环境。而且雨水花园的投入成本较低，维护管理也比传统绿地简单。

城市居住区的雨水花园可以根据降水量设计深度及复杂性，通常情况下只需保证其可以达到设计雨水排入的要求接口。雨水花园的设计深度也可以看做蓄水层的深度，一般处在10~20cm之间，由土壤渗透性能、地面坡度、地区降水量决定。过浅会难以发挥其渗透作用，过深则会致使蓄水层长时间积水，影响植物生长。雨水花园中绿地可以利用与道路的高度差进行雨水收集，并做好雨水收集和排水处理。对于人行道，要合理设计坡度，能够将过剩雨水直接引入植物景观当中。

三、总结

在居住区内配置雨水收集系统，并在完成处理后作为非饮用水进行利用，是城市优化建设的必然选择。通过搭建屋顶雨水收集系统、地下雨水收集系统，结合根据雨水收集场所以及使用途径的不同选用雨水处理技术，并对处理后的雨水进行直接、间接以及综合利用，提升了城市雨水的利用率，更好的满足城市居民用水需求。