雨水資源利用技術(shù)淺析

賀麗娟

（山西汾河一壩管理有限公司，山西太原030002）

水資源短缺是制約我國北方各大城市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的普遍性問題。部分城市水資源的開發(fā)利用程度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其承載能力，地表徑流常年斷流，地下水系統(tǒng)嚴(yán)重超采，地下水水位持續(xù)下降，由此，造成了地表沉降、地面裂縫、海水入侵等一系列地質(zhì)環(huán)境問題[1-3]。積極尋找新的替代水源是解決這一問題的關(guān)鍵。

雨水資源作為城市地區(qū)可利用的潛在資源，引起了越來越多的國家的高度重視。城市雨水利用研究是自上世紀(jì)60年代在一些西方發(fā)達(dá)國家興起的，并取得了一些重要成果。目前，我國在城市雨水資源利用這一領(lǐng)域還處在一個比較低的水平上，集雨方式、雨水處理和雨水供應(yīng)均大多采用傳統(tǒng)技術(shù)，比較陳舊，雨水資源利用率較低。

當(dāng)前，我國正在大規(guī)模推進(jìn)城鎮(zhèn)化建設(shè)，積極進(jìn)行城市雨水資源化研究，并將其在城市規(guī)劃中加以推廣及應(yīng)用，提高雨水資源利用率，對解決城市水資源短缺，改善生態(tài)環(huán)境意義重大。本文對國內(nèi)外城市雨水資源利用現(xiàn)狀進(jìn)行了簡要分析，并對主要城市雨水資源利用技術(shù)進(jìn)行了介紹，旨在為我國目前正在進(jìn)行的海綿城市建設(shè)提供一定的理論支持。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1 國外雨水資源利用研究進(jìn)展

雨水是一種極為寶貴的水資源，早在上世紀(jì)60年代就引起了一些西方發(fā)達(dá)國家及地區(qū)的高度重視。90年代，中國臺灣地區(qū)成立了國際雨水收集利用協(xié)會（IRCSA），為雨水資源利用技術(shù)的交流與傳播提供了很好的平臺，該協(xié)會兩年召開一次技術(shù)交流大會，使城市雨水資源利用技術(shù)和信息能夠快速的傳播。當(dāng)前，城市雨水利用技術(shù)較為先進(jìn)的國家主要是德國、日本等一些發(fā)達(dá)國家及地區(qū)，其中，德國技術(shù)最為先進(jìn)，處于世界領(lǐng)先水平。

1.1.1 德國雨水利用方法

主要有三種方式：一是屋面（屋頂）雨水集蓄方式。屋頂雨水相對干凈，經(jīng)過簡單的過濾和沉淀后可直接存入集蓄池，可作為城市綠化、公共場所的非飲用水；二是雨水截污與滲透方式。采用透水面磚等將路面雨水直接滲透至地下水系統(tǒng)或者將路面積水通過排水管道排入雨水集蓄池，一般在排水管道進(jìn)口處設(shè)置截污系統(tǒng)，將雨水初步凈化；三是生態(tài)小區(qū)雨水利用方式。生態(tài)小區(qū)表面種植草皮，減緩徑流速度，并沿排水道設(shè)置滲透淺溝，增加雨水下滲量，補(bǔ)充地下水。當(dāng)降水強(qiáng)度超過地表入滲能力時，將地表積水通過排水管道排入雨水集蓄池，或者流入人工濕地，建設(shè)水景，改善生態(tài)環(huán)境，例如慕尼黑新機(jī)場和國際展覽中心等均為雨水資源化的典型案例。

德國通過立法要求地表經(jīng)開發(fā)商開發(fā)后產(chǎn)生徑流量不得高于開發(fā)前的徑流量，因此，開發(fā)商必須采用適當(dāng)?shù)挠晁么胧乐挂蛳聣|面條件改變造成徑流增大。另外，德國高度重視雨水集蓄利用技術(shù)的推廣，例如，若用戶實施了雨水利用技術(shù)，國家將免除雨水排放費，這對多為獨門獨戶的德國家庭來說，可節(jié)省一筆可觀的費用。

1.1.2 日本雨水利用方法

日本自上世紀(jì)60年代開始大規(guī)模興建滯洪、儲蓄雨水的蓄洪池，以集蓄雨水。為了節(jié)約利用土地，這些設(shè)施大多修建在地下，而在地上修建的場地則大多滿足多種功能用地需求，雨季有集蓄雨水的功能，非雨季則主要用作運動場地。近些年來，日本大規(guī)模發(fā)展?jié)B井、滲溝、入滲池等集雨設(shè)施，增加雨水入滲率，補(bǔ)充地下水系統(tǒng)。這些設(shè)施占地少，可因地制宜的修建在樓前和樓后，既節(jié)約了用地，又減少了地表徑流。日本通過模擬實驗得出：通過科學(xué)配置雨水滲溝、滲塘和透水面磚等雨水集蓄和入滲設(shè)施的密度，可以大大增大雨水入滲量，入滲速率可達(dá)到5mm/h，每年可減少50%的BOD 排出量。

1.2 國內(nèi)雨水資源利用研究進(jìn)展

我國的雨水資源利用起源于上世紀(jì)80年代，總體來說仍處于探索研究階段，相對于西方發(fā)達(dá)國家技術(shù)還比較落后。上世紀(jì)90年代，我國的一些城市開始規(guī)劃在一些建筑物中建設(shè)雨水收集系統(tǒng)，例如，長島縣、獐子島和葫蘆島等地區(qū)均在建筑中規(guī)劃建設(shè)了雨水集流利用工程，但是相對于西方先進(jìn)技術(shù)仍比較落后，沒有設(shè)置雨水處理和回用系統(tǒng)。2000年北京市人民政府明確要求在市區(qū)開展雨水利用工程，并且編制了雨水利用設(shè)計指南。2010年，我國正式頒布了《雨水集蓄利用工程技術(shù)規(guī)范》。截止目前，我國的雨水利用主要存在以下3 個方面的制約因素：

一是投入不足。這是影響我國城市雨水資源利用主要制約因素。一方面可考慮通過安排專項資金等措施適當(dāng)增加國家財政的投資比例，另外，政府可通過制定一些激勵政策吸引社會資本籌建雨水集蓄利用工程。

二是布局不合理。目前，我國一些地區(qū)的雨水利用工程由于規(guī)劃布局部不合理導(dǎo)致蓄不上、蓄不滿水。應(yīng)全面調(diào)查工程區(qū)已有雨水利用工程的蓄水能力、布局結(jié)構(gòu)及形式，科學(xué)分析工程區(qū)雨水集蓄潛力，合理規(guī)劃工程布局，科學(xué)設(shè)計工程形式。

三是保障不力。目前，我國已有雨水利用工程多是當(dāng)?shù)卣蜷_發(fā)商的自發(fā)行為，缺少法律層面的保障體系。

2 城市雨水資源利用技術(shù)

2.1 雨水收集技術(shù)

2.1.1 屋頂綠化

綠化屋頂可以有效存儲降水，從而有效減少地表徑流，減輕排水系統(tǒng)的排水壓力，傳統(tǒng)硬化或瓦面屋頂，徑流系數(shù)較高，可達(dá)0.9 以上，屋頂經(jīng)綠化后，徑流系數(shù)顯著降低，可至0.3 以下，另外，屋頂綠化后還可起到過濾和截污作用。合理規(guī)劃布設(shè)屋頂綠化措施，一是可以減輕城市排水系統(tǒng)壓力，減少處理污水的費用；二是可以增大城市綠化面積，從而改善城市生態(tài)環(huán)境；三是合理結(jié)合地下蓄水池和下滲等措施，可顯著降低小區(qū)內(nèi)雨水排出量。

2.1.2 墻面綠化

城市國土空間有限，土地價格昂貴，城市土地綠化成本很高，墻面綠化是增加城市綠化面積的有效方式之一。在建筑外墻、圍墻、橋住、陽臺、窗臺進(jìn)行綠化，以改善城市生態(tài)環(huán)境。主要方式有模塊式墻面綠化、拉絲式墻面綠化和鋪貼式墻面綠化。墻面進(jìn)行綠化后，墻面的植物冠層也可以攔蓄部分雨水，增加雨水利用率。

2.1.3 散水綠化

散水綠化，又名“暗埋式混凝土散水”，是指直接在散水的坡面上做植物種植槽，然后填土，種植綠化直接利用雨水澆灌。

2.1.4 透水硬化

透水性鋪裝是一種多孔構(gòu)造鋪裝，它能有效連通外部空氣和鋪地下墊層，使降水能夠透過鋪裝本身滲入下部土壤，從而有效補(bǔ)充地下水系統(tǒng)。一方面雨水通過透水性鋪裝時可以得到有效過濾而凈化，另一方面透水鋪裝及下部土壤中豐富的微生物可以有效凈化雨水中的有機(jī)雜質(zhì)，保證了滲透雨水的清潔要求。因此，透水性鋪裝的推廣及應(yīng)用是有效利用雨水資源的重要途徑。

2.2 雨水處理技術(shù)

雨水處理主要是指去除降水過程中所帶入的污染物或泥沙。一般的污染物可通過在蓄水池入口處設(shè)置篩網(wǎng)篩出；泥砂一般通過蓄水池沉淀和設(shè)置過濾設(shè)施去除。處理方法與裝置則主要取決于以下幾個方面:一是雨水的集水方式；二是用途及所要達(dá)到的水質(zhì)目標(biāo)；三是雨水收集區(qū)域的面積與流量；四是當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)能力與管理維護(hù)條件。

2.3 雨水供應(yīng)技術(shù)

一是通過透水性鋪裝、滲透井、滲透管、調(diào)節(jié)池及綠地等方式將雨水滲透補(bǔ)給地下水系統(tǒng)，增加地下水儲量；二是將雨水引入蓄水池，經(jīng)沉淀、過濾、處理和消毒后使用，一般可用于城鎮(zhèn)綠化用水、洗車、景觀和消防用水；三是用水泵提升至頂樓的水塔，供室內(nèi)沖洗衛(wèi)生間使用。