1、城市雨水的综合利用摘要：本文结合国内外一些城市雨水综合利用的具体实例介绍了现代城市雨水综合利用现状，阐述了城市雨水综合利用的必要性、可行性以及雨水综合利用工程中需解决的问题。 关键词：城市雨水 综合利用 水质控制 生态处理技术 中图分类号：TU991 文献标识码： A 文章编号： 1、前言 随着人口剧增和经济高速发展，水的供求矛盾已成为制约我国工农业生产和城市发展的瓶颈。由于天然雨水具有硬度低，污染物少等优点，因此把雨水作为重要水资源加以综合治理，减少城市雨洪危害，实行综合利用已经成为一个重要的新兴课题。真正现代意义上的雨水收集利用尤其是城市雨水的收集利用是从 20 世纪 80 年代到 90
2、年代约 20 年时间里发展起来。随着城市化的进一步加速，城市缺水的矛盾也进一步加深，环境与生态问题也同步扩展。为了解决缺水、环境、生态等一连串的矛盾，人们把注意力放到雨水的综合利用。雨水的综合利用不仅仅是减轻城市排水和河道行洪压力、保证城市防洪安全和回补地下水的重要措施，它还可以减轻城市日显巨大的自来水供水量压力等问题，对水土流失、河水污染等问题也有一定的缓解作用。 2、雨水综合利用的必要性 城市的浇灌绿化、冲洗马路等公益用水及洗车等新兴的用水行业进一步加重了自来水供应的负担，可是每年的暴雨季节，泛滥的雨水又给城市排水造成了极大的危害。而雨水的综合利用正好解决了雨水给城市建设带来的这两大难题。
3、 雨水的综合利用可以为我们带来许多的用途，我们可以把收集来的雨水用于日常生活，如洗衣洗车、冲洗厕所。当然浇灌绿化、冲洗马路、消防灭火等等更是雨水利用的大户。雨水的收集和利用还可以减少城市街道雨水径流量，减轻城市排水的压力，同时有效降低雨污合流，减轻污水处理厂的压力。 由此可见，我们有必要把雨水收集起来并加以综合利用。 3、雨水综合利用的必要条件 雨水充沛是我们能不能收集雨水的一个先决条件。此外，我们要考虑的第二个问题是，到哪里去收集雨水，收集的雨水蓄存在那里？屋顶是一个最好雨水收集点，马路、广场、操场、绿地等等都是收集雨水的好地方。收集的雨水可以存在新建的蓄水池以及景观水体等。我院曾为某别墅区
4、的雨水补充人工湖水做出专项设计方案，现仅将其中湖水水位保持方案部分做简单介绍。 该别墅区工程位于重庆市渝北区，一、二期总占地面积约 73 公顷，围绕人工湖（命名为蓝湖）建设，小区雨水的排放将对湖水水质造成一定影响，湖面面积 94047，平均水深约 15 米，正常蓄水位 398.00 米左右，在湖面东北角设一长方形排洪箱涵，箱涵大小 3.5 米1.5 米，箱涵底标高 399.08 米。蓝湖为原高石水库，一年前为一饮用水源取水点，水质较好。当周边地区由农业区转为居住建设区后，由于施工临时排放水排入湖中，对湖水有轻度污染外，无其他污染源，经现场踏勘观测湖水水质较好，总体基本能达到类水质。 为使湖水保
5、持较好的景观效果，将湖水水位保持在 398.68 米-399.08 米之间，利用雨水作为补充水源。因此必须使湖水的损失量和补充量长期处于平衡状态，湖水的损失量有蒸发损失和湖体渗漏损失两部分，而湖水补充量全部由降雨形成。将重庆市渝北区近 20 年各个月份平均降雨量及平均蒸发量统计如下表，从历年各月平均降雨量及月平均蒸发量可看出，仅就湖面而言，每月降雨量与蒸发量基本平衡，因此湖体渗漏量是使湖面水位下降的主要因素，需算出渗漏损失，依此计算需汇入湖的汇水面积。 （1）湖水渗漏量的估算 根据甲方的现场长期观测，七、八月份的某二十天中无降雨，湖面水位降低约 300 毫米，根据重庆市七月份和八月份的月平均蒸
6、发量约为200 毫米，估算此二十天中蒸发损失量为 2002/3=133 毫米，则二十天的湖水渗漏量以湖面水位下降计则为 300-133=167 毫米，因此水库月渗漏量为 1673/2=250 毫米/月。 重庆市渝北区月降水量及月蒸发量统计表 （2）最小汇水面积的计算 从历年各月平均降雨量及月平均蒸发量可看出，仅就湖面而言，每月降雨量与蒸发量基本平衡，但水库月渗漏量约为 250 毫米，此渗漏量必须依靠汇集地面径流来补充，因为需要对雨水进入湖水前进行处理，所以为使处理构筑物规模尽量小以节省工程建设期投资，我们在保证湖面水面在各个降雨期均不低于 398.68 米的前提下尽量收集最小汇水面积的雨水，此
7、汇水面积的最小值的计算需确定一个最不利时段，在此时段内地表径流对湖水的补充量最小，即降雨径流总量 W 最小。 W =10h F F 汇水面积（ha） W降雨径流总量（m3） 暴雨量径流系数 h设计时段降雨量（mm） 显然在汇水面积一定的时候，降雨量最小的时段的降雨径流总量最小，从月平均降雨量表中可知，一月为最不利时段，因此可列出如下关系式： h1F1+h1F2h2F2h3F2 h1一月份降雨量（mm） h2一月份蒸发量（mm） h3湖水月渗漏量（mm） F1汇水面积（不包括湖面面积） （ha） F2湖面面积（ha） 由小区各种类地面所占有的面积比例用加权平均法计算得整个汇水面积上的暴雨量径流系
8、数 约为 0.48，代入各数值可得 F1254（ha） 。一期、二期总占地面积约 72.8ha，远小于以上所算得的汇水面积，故可将其全部排放入湖。但以此来补充湖水水位下降明显不能满足要求。在一、二期用地的雨水全部汇入湖中的前提下，可通过计算得出四月至十月雨水的补充能满足水位要求，而十一月至第二年三月均不能满足补水要求，因此需考虑其他备用水源。 （3）计算备用水源的水量 同样以最不利时段一月作为计算对象，取汇水面积为 F1=72.8ha，则备用水源水量为： Q=10h3F210（h1F1+h1F2h2F2） h1一月份降雨量（mm） h2一月份蒸发量（mm） h3湖水月渗漏量（mm） F1汇水面
9、积（不包括湖面面积） （ha） F2湖面面积（ha） 经计算得 Q=17357m3/月，即 24m3/h。 若使用自来水作为补充水源，显然长期的投入费用十分昂贵，又无其他补充水源，因此可考虑中水回用，根据现场情况，可选择占地面积小，运行管理方便的一体化中水回用设备将经生化池处理后的生活污水处理后排放入湖。中水设备处理流量为 24m3/h，且运行期为每年枯水期，约四至五个月，丰水期和平水期由于降雨量较大，雨水可补充湖水水量损失，中水设备可根据湖水水位情况适当运行。 由以上实例分析可见，只要有充沛的降雨量，有足够的雨水收集场所，通过合理设计，综合利用雨水是可行的。 4、如何综合利用雨水 收集雨水首
10、先要有一个集水面，再配一套输水管，最后是蓄水池。收集雨水的系统并不复杂，投入最大的是蓄水池，其次是输水管。就目前的条件而言，收集屋顶的雨水，集水面也有，输水管也有，缺的只是蓄水池。这样的蓄水池还可以和人防建筑相结合，一方面满足了人防的建设指标，另一方面又增加了一条收集利用雨水的投资渠道。还有规模较大的系统将人工湖或水库做为一个大的蓄水池。 国外已有许多雨水综合利用的成功范例。 日本最早实施“雨水利用“工程。东京都墨田区把降到各家屋顶的雨水通过导水管收集到水箱中，然后用于冲厕所、浇庭园和洗车等。这项和居民合作来普及雨水利用的工程，获得了国际环境自治团休协商会的第一届环境奖。目前，越来越多的日本地
11、方政府响应在首都中心建立“微型水库“的号召，对些项费用提供补助，已先后在国技馆、日本电视台和上智大学图书馆等 1000 多个场所建立了微型水库。这对防止排水不及而造成的城市道路积水也起到了有益的作用。 柏林 Potsdamer 广场 Daimlerchrysler 区域城市水体工程也是雨水生态系统成功范例。该区域年产雨水径流量 2.3 万 m3。采取的主要措施：建有绿色屋顶 4ha；雨水贮存池 3500m3，主要用于冲厕和浇灌绿地（包括屋顶花园） ；建有人工湖 12ha，人工湿地 1900m2，雨水先收集进入贮存池，在贮存池中，较大颗粒的污染物经沉淀去除，然后用泵将水送至人工湿地和人工水体。通
12、过水体基层、水生植物和微生物等进一步净化雨水。此外，还建有自动控制系统，对磷、氮等主要水质指标进行连续监测和控制。使该水系统达到一种良性循环，野鸭、水鸟、鱼类等动植物依水栖息，使建筑、生物、水等元素达到自然的和谐与统一。 我国的雨水收集工作，经过多年的经验积累和研究，已经取得了良好的效果。在部分严重干旱地区的雨水利用工程，直接解决了居民的饮水问题，提高了农作物的产量。在城市则主要体现为城市的新建、改建、扩建工程与实施雨水工程同步进行，主要有以下几个方面：一、收集屋面雨水引入绿地，深入地面实行蓄水下渗，或者与中水设施相结合，经过净化作为中水使用；二、在道路、广场、停车场、庭院等地方铺装透水材料，
13、使雨水便于渗入地下，也可以将雨水集中引入透水区域用于灌溉或储存利用；三、把雨水工程与建设工程的景观水池等设施合并建设为统一的储水池，把草坪绿地建设为雨水的支流设施。 雨水的收集和利用方法很多，各地有很多经验与方法，并进行了一些针对性的研究工作，从而逐步应用于工程实践。重庆市环境综合整治重点工程之一的桃花溪流域生态环境综合整治项目的子项目彩云湖水库就是个典型的例子。彩云湖水库工程建设任务是以“蓄洪调节洪峰为主要功能，满足下游都市区防洪要求，在无雨时以 0.158m3/s 流量下泄，用作景观河道景观水源” ，环湖边坡的雨水经雨水截流净化带净化后入湖，彩云湖水库以降雨径流为主，辅以净化后的流域污废水
14、为水源，并以其下泄水作为景观河道水源，并经过一系列措施处理后的水质，可满足景观用水的要求。目前国内一批研究雨水利用的企业也正在慢慢兴起，他们以深度开发利用雨水资源为己任，集中优势科研、设计和生产、安装队伍，潜心研究雨水利用技术，填补了国内雨水收集与利用技术的空白。这必将有力地推动我国雨水利用工作的进度。 5、雨水综合利用的水质控制 用以上方法收集来的雨水并非是纯净的水。雨水水质控制是现代城市雨水利用不可忽视的问题。从部分城市降雨水质分析结果看，天然雨水中含有的污染成分为 SS、COD、硫化物，氮氧化物等，但浓度相对较低。其次是屋面材料的影响和在非降雨期屋面上积累的大气沉降物。还有路面雨水径流水
15、质和影响因素相对其他方面的污染，路面材料、汽车排泄物，生活垃圾、裸露或植被地带冲出的泥沙等等，其成分复杂，随机性很大。主要污染成分有 COD、SS、油类、表面活性剂等等。 为了有效控制雨水的水质，我们就必须采取一些措施，如路面雨水截污装置、初期雨水弃流装置等等。为了控制路面带来的树叶、垃圾、油类和悬浮固体等污染物，可以在雨水口和雨水井设置截污挂篮和专用编织袋等，或设计专门的浮渣隔离、沉淀截污井。也可设计绿地缓冲带来截留净化路面径流污染物，但必须考虑对地下水的潜在威胁，限用于污染较轻的径流，如生活小区、公园的路面雨水。 设计特殊装置分离污染较重的初期径流，保护后续渗透设施和收集利用系统的正常运行
16、。 除了上述源头控制措施外，还可以在径流的输送途中或终端采用雨水滞留沉淀、过滤、吸附、稳定塘及人工湿地等处理技术。以上所述重庆市桃花溪流域彩云湖水库的环湖净化带就是运用高效低耗的生态处理技术梯级人工复合渗滤床及天然人工湿地对入湖雨水进行多级净化，以保证湖水水质。雨水截流生物净化带是生物净化床的简化。在湖湾湖岸消落带上建立雨水截流生物净化带，对雨水进行生态处理，使雨水得到净化后再排放入湖。雨水截流收集系统有利于雨水截流，同时可以节约投资，通过以上措施避免了雨水对湖水的污染，实现雨水的净化利用。我国对城市雨水水质特性和相应的处理技术的研究尚处于初级阶段，没有相应的技术规范和要求。随着城市雨水利用技
17、术的推广和城市非点源污染控制的开展，雨水的净化处理也将受到越来越多的重视。 6、结语 现代城市雨水利用是一项涉及多学科的、复杂的系统工程，在选择雨水利用系统方案时，要特别注意地域及现场各种条件的差异。即使在同一个城市，由于项目间各种因素和条件的不同，宜采用的方案也可能完全不同，切勿生搬硬套。 规划设计要根据现场的气候及降雨、水文地质、水环境、水资源、雨水水质、给水排水系统、建筑、园林道路、地形地貌、高程、水景、地下构筑物和总体规划等各种条件，充分考虑收集利用和各种渗透设施的优缺点及适用条件，通过水量平衡、水力计算和技术经济分析来确定方案，力求最佳效果。 参考文献： 1王琳，王宝贞.城市水资源短缺与雨水收集利用J.给水排水.2001，27（02） 2李俊奇.德国城市雨水利用技术考察分析J.城市环境与城市生态.2002，15（01） 3丁跃元.德国的雨水利用技术J.北京水利.2000，20（06） 4游孟陶.城市公共建筑雨水利用技术分析与探讨J.中国环保产业.2004，3（04）
