城市雨水资源化利用分析

王 文

（广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司中南分公司，长沙 410000）

城市雨水资源利用是指在汛期积累雨水，通过规划、设计和采取相应的工程措施，将其作为可利用的水源。它不但可以补充城市水资源，缓解供需矛盾，而且可以有效调节城市雨水径流高峰，错流排放雨水，保障城市免受洪涝灾害。20世纪末以来，全球范围内雨水资源利用技术得到了大规模的推广，多个国家开展了相关研究。当前，有必要进一步研究雨水资源利用技术，促进城市雨水的资源化利用。

1 我国水资源现状

我国是一个水资源严重短缺的国家，时空分布不均，南方多于北方，东部多于西部，且水资源利用率很低，导致很多地区水资源与生产力严重不匹配。伴随着我国工业化、城市化的推进，大量人口涌入城市，进一步加剧了城市水资源短缺问题[1-3]。

1.1 人均水资源占有量不足

我国陆地水资源总量为2.8 万亿m3，位居世界第六，仅次于巴西、俄罗斯、加拿大、美国和印度尼西亚。但是，我国人均占有量仅为2 630 m3，约占世界人均占有量的1/4，人均水资源量居世界第121 位[1-3]。

1.2 水资源补给年内与年际变化大

我国降水年分布很不均衡，大部分地区连续4 个月（6—9月）的降水量占全年降水量的60%～80%。换言之，中国大约三分之二的水资源是洪水径流。此外，年降水量变化很大。南方最大年降水量是最小年降水量的2 ～4 倍，北方最大年降水量是最小年降水量的3 ～8 倍。我国部分地区出现过连续丰水年或连续枯水年的情况[1-3]。

1.3 生态环境用水问题突出

随着我国城市化进程的加快和人口的增长，污水排放量大幅增加。大量的生活污水和工业废水排入江河和海洋，形成江海有机污染，造成江河和海洋富营养化，加重了水资源的供需矛盾，影响了城市的可持续发展。在当前水资源短缺、水污染严重的总体环境下，雨水资源利用既对城市增收节支，也是改善城市水环境、形成城市健康循环的有效措施。我国应采取多种形式，多范围开发利用雨水资源[1-3]。

2 国内外雨水资源利用概况

2.1 国外雨水资源利用概况

随着世界范围内水资源短缺和污染形势的日益严峻，20世纪后期，一些国家开始了雨水资源利用技术的研究，目前已进入标准化和产业化阶段。其中最具代表性的国家有德国、日本、美国等，其均已形成较为完善的水资源利用体系[4-5]。

2.1.1 德国

自1989年制定屋顶雨水利用设施相关标准以来，德国经历了三大变革：进入工业化、标准化阶段，逐步向一体化发展。主要雨水利用系统包括屋面雨水收集与储存系统、屋顶花园雨水利用系统、雨水截渗系统和生态社区综合利用系统。屋面收集的雨水主要用作家庭、市政和工业领域的非饮用水，而道路雨水主要排入下水道或用于涵养地下水。此外，德国以法律等形式加强对自然环境的保护和对水资源的可持续利用[4-5]。

2.1.2 日本

日本政府和非政府组织为城市雨水资源的利用做出诸多努力，以确保雨水资源化利用的实施。日本实施雨水利用补贴制度，根据雨水利用设施的规模和类型提供补贴，以促进城市雨水资源化利用[4-5]。

2.1.3 美国

美国强调非工程生态技术的开发和应用。许多城市已经建立了由屋顶蓄水池、原位渗水池、渗井、生态草沟和透水地面组成的地表补给系统，并作为土地规划的一部分应用在新的开发区。此外，美国联邦和各州政府通过税收总量控制、补贴、贷款和发行强制性债券等经济手段，鼓励雨水的合理处理和利用[4-5]。

2.2 国内雨水资源利用概况

20世纪末，上海、北京、大连和哈尔滨等城市相继开展了城市雨水资源化利用技术的研究。经过多年的探索和发展，雨水资源化利用进程正在加快。但总体来看，技术还相对落后，基本处于探索阶段，缺乏系统性，更缺乏法律法规保障体系和完善的管理体系[4-5]。

3 城市雨水资源化途径

城市雨水资源化利用是一个多目标、综合复杂的研究项目，其实施过程大体分为雨水收集、贮留、处理和回用四个阶段。具体实现途径包括雨水渗透和雨水收集利用两个方面。

3.1 雨水渗透

雨水渗透是一种间接的雨水利用方式，最大的优点是补充和积蓄地下水资源。主要技术包括加强地表渗透、建设地下蓄排水系统、雨水径流主动补给等，这种利用方式适用于水资源匮乏地区。

3.1.1 透水性路面

透水性路面是指用一定渗透系数和保水率的透水混凝土、透水沥青、透水砖等透水性材料代替传统的普通混凝土、沥青、花岗岩地砖等，铺设道路、广场等。透水性路面可以快速地将地面雨水渗透至道路基层以下，甚至到达地下含水层，而不会造成地表积水。

3.1.2 渗透管（沟）

在一些地下水位低、雨水水质较好的地区，可以将传统的雨水收集系统（雨水管、雨水口等）改为渗透管（沟）。收集的雨水通过埋设于砾石层内的渗透管（沟）进一步渗入周围土壤。渗透管（沟）一次性投资少、质量小、机械强度高且方便施工，但对水质要求较高，通常需要对雨水进行预处理，以降低其悬浮物浓度。

3.1.3 下凹绿地+雨水花园

目前，市政道路设计常采用“下凹绿地+雨水花园”组合技术。下凹绿地用于衔接雨水花园，其将雨水收集、输送至雨水花园，同时具有一定的渗透、调蓄、净化功能。雨水花园主要负责收集和处理沿线相邻车行道、人行道、非机动车道及绿化带的径流雨水，通过入渗进行水质处理；超出下渗能力的雨水在持水区持续蓄积，随着蓄水高度进一步增大，通过溢流口直接溢流至雨水系统中。该技术具有投资少、雨水收集高效等特点，还能对雨水中的悬浮物起到过滤、净化作用。

3.1.4 植被浅沟

植被浅沟是指在地表沟渠中种植植被，是一种工程措施。它一般建于城市公园内道路两侧、不透水地面的周边、大面积绿地内等，可以同渗透渠或雨水管网联合运行，在完成输送排放功能的同时实现雨水净化。

3.2 雨水收集利用

雨水收集利用是指雨水经过各种收集及处理设施，达到相关水质标准后，作为城市用水的补充资源。其主要用于绿化喷灌、市政道路浇洒、消防、建筑施工等，可以在一定程度上满足近年来城市日益增加的用水需求，缓解我国水资源严重短缺的问题。

3.2.1 屋面雨水收集利用

屋面雨水因人为影响程度小，径流量大且相对清洁，因此作为雨水收集的主要对象。屋面雨水水质主要受大气质量、屋面材料、降雨量和降雨间隔等因素的影响。屋面雨水通过雨水斗等雨水收集装置，经过雨落水管接入雨水收集装置。雨水收集装置可以是设置在建筑密集区或小区内的集中利用系统，也可以是设置在单体建筑内的分散利用系统。处理后，雨水主要作为城市自来水的补充水源，用于生活和生产中。

3.2.2 路面雨水收集利用

路面雨水收集利用系统通常将市政道路、广场等作为集雨面，其雨水水质受车流量、路面卫生、路面材料、降雨量和降雨间隔等因素的影响。路面雨水水质受人为因素影响较大，相比屋面雨水水质，总体较差。因机动车道交通量较大，路面雨水受有机污染严重，建议优先收集非机动车道、人行道、广场范围的雨水。近年来，路面雨水收集系统常常与初雨截流系统联合运用，将初雨中泥沙、路面有机污染物等截流至污水处理系统，大大提高了雨水收集系统收集的雨水水质。

3.2.3 绿地雨水收集利用

绿地雨水收集利用系统不仅可以收集及输送雨水，还可以拦截雨水中悬浮物。在输送过程中，其可以对收集雨水中的悬浮物等进行截留，并净化雨水中的污染物，收集的雨水水质较好。雨水输送时，部分下渗到土壤中，大大补充了地下水，但同时会导致雨水收集量减少。因此，应结合降雨量、土壤性质等因素，合理选用绿地雨水收集利用系统。

4 结论

本文分析了我国水资源特点和国内外雨水利用现状，探讨了我国城市雨水资源化途径。结果表明，雨水资源化利用不仅可以补充城市水资源，缓解供需矛盾，还可以有效调节城市雨水径流高峰，错流排放雨水，保障城市免受洪涝灾害，是改善城市水环境、形成城市健康循环的有效措施。