雨水调蓄与综合利用技术

摘要：目前许多大中型城市的雨水排泄不畅和洪涝灾害越来越受到关注，本文主要介绍了有效改善排涝问题的技术方法。

关键词：洪涝 雨水调蓄 渗透 综合利用

目前，由于许多大中型城市排涝设施不足，或年久失修，导致城市雨水排泄不畅和洪涝灾害的发生，造成了严重的经济损失。而另一方面，因缺乏对城市雨水收集及综合利用系统的研究，缺乏系统的规划设计和工程设施，使雨季径流白白流走，而到了旱季却缺水严重，这使得许多城市不仅面临着防洪排涝的艰巨任务，同时又不得不想方设法解决水资源短缺的问题。

为此，城市雨水资源化作为防洪和缓解水资源危机的一种措施被提了出来。所谓城市雨水资源化就是通过规划和设计，采取相应的工程措施，将汛期雨水调蓄起来并利用为一种可用水源的过程。它不仅可以增加城市水源，在一定程度上缓解水资源的供需矛盾，同时还可以有效地减小城市径流量，延滞汇流时间，减轻城市排洪设施的压力，减少防洪投资和洪灾损失。

根据雨水利用的用途不同，主要分为直接集蓄利用为生活用水、间接渗透或回灌入地下补充地下水位及综合利用三大类。

1、雨水直接利用技术

1.1建筑屋面或小区雨水集蓄系统

主要用于家庭、公共和工业等方面的非饮用水，如浇灌、冲厕、冷却循环等中水系统。可产生节约饮用水，减轻城市排水和处理系统的负荷，减少污染物排放量和改善生态与环境等多种效益。该系统又可分为单体建筑物分散式系统和建筑群集中式系统。由雨水汇集区、输水管系、截污装置、储存、净化和配水等几部分组成。

利用屋顶做集雨面或屋顶绿化的雨水集蓄利用系统是一种削减径流量、减轻污染和城市热岛效应、调节建筑温度和美化城市环境新的生态技术，也可作为雨水集蓄利用和渗透的预处理措施，既可用于平屋顶，也可用于坡屋顶，植物和种植土壤的选择是屋顶绿化的技术关键，防渗漏则是安全保障。

在新建生活小区、公园或类似的环境条件较好的城市园区，可将区内屋面、绿地和路面的雨水径流收集利用，达到更显著削减城市暴雨径流量和非点源污染物排放量、优化小区水系统、减少水涝和改善环境等效果。

1.2集蓄雨水的水质与利用

一般而言，大气降水水质较好，不需要处理即可作为初级水源或补充水源加以利用。泰国的有关研究表明，雨水可能是最安全和最经济的饮用水源，虽然雨水集流系统提供的水源仅有40%符合世界卫生组织饮用水水质的标准，但调查水样中细菌、病毒和重金属等污染物质很少，不仅可以作为喷洒路面、工业冷却、绿地灌溉等城市杂用水，而且在发生水荒时，还可以进一步处理后用于生活用水补充供水。城市在规划建设蓄水设施时，应尽量考虑将其建在容易集水，且水质相对较好的地方，并且尽可能建在地下，既可以减少占地，又可以减少人为污染。此类拦截和蓄积雨水的工程设施，既控制了汛期多余的雨洪径流，减少了城市排水设施的压力，又为城市增加了新的供水水源，从而缓解了城市水资源的供需矛盾。

2、雨水间接利用技术

2.1 渗透地面

渗透地面可分为天然渗透地面和人工渗透地面两大类，前者在城区以绿地为主。

绿地是一种天然的渗透设施，主要优点有：透水性好；城市有大量的绿地可以利用,节省投资；一般生活小区建筑物周围均有绿地分布，便于雨水的引入利用；可减少绿化用水并改善城市环境；对雨水中的一些污染物具有较强的截留和净化作用。缺点是渗透流量受土壤性质的限制，雨水中如含有较多的杂质和悬浮物，会影响绿地的质量和渗透性能。

人造透水地面是指城区各种人工铺设的透水性地面，如多孔的嵌草砖、碎石地面，透水性混凝土路面等。主要优点是，能利用表层土壤对雨水的净化能力，对预处理要求相对较低；技术简单，便于管理；城区有大量的地面，如停车场、步行道、广场等可以利用。缺点是，渗透能力受土质限制，需要较大的透水面积，对雨水径流量的调蓄能力低。在条件允许的情况下，应尽可能多采用透水性地面。

2.2 渗透管沟

雨水通过埋设于地下的多孔管材向四周土壤层渗透，其主要优点是占地面积少，管材四周填充粒径20～30的碎石或其他多孔材料，有较好的调储能力。缺点是一旦发生堵塞或渗透能力下降，很难清洗恢复。而且由于不能利用表层土壤的净化功能，对雨水水质有要求，应采取适当预处理，不含悬浮固体。在用地紧张的城区，表层土渗透性很差而下层有透水性良好的土层、旧排水管系的改造利用、雨水水质较好、狭窄地带等条件下较适用。一般要求土壤的渗透系数明显大于10-6 m/s，距地下水位要有一定厚度的保护土层。

可以采用地面敞开式渗透沟或带盖板的渗透暗渠，弥补地下渗透管不便管理的缺点，也减少挖深和土方量。渗沟可采用多孔材料制作或做成自然的带植物浅沟，底部铺设透水性较好的碎石层。特别适于沿道路、广场或建筑物四周设置。

2.3 渗透井

渗透井包括深井和浅井两类，前者适用水量大而集中，水质好的情况，如城市水库的泄洪利用。城区一般宜采用后者。其形式类似于普通的检查井，但井壁做成透水的，在井底和四周铺设Φ10～30的碎石，雨水通过井壁、井底向四周渗透。

渗透井的主要优点是占地面积和所需地下空间小；便于集中控制管理。缺点是净化能力低，水质要求高，不能含过多的悬浮固体，需要预处理。适用于拥挤的城区或地面和地下可利用空间小、表层土壤渗透性差而下层土壤渗透性好等场合。

2.4 渗透池（塘）

渗透池的最大优点是渗透面积大，能提供较大的渗水和储水容量；净化能力强；对水质和预处理要求低；管理方便；具有渗透、调节、净化、改善景观等多重功能。缺点是占地面积大，在拥挤的城区应用受到限制；设计管理不当会造成水质恶化，蚊蝇孳生，和池底部的堵塞，渗透能力下降；在干燥缺水地区，蒸发损失大，需要兼顾各种功能作好水量平衡。适用于汇水面积较大、有足够的可利用地面的情况。特别适合在城郊新开发区或新建生态小区里应用。结合小区的总体规划，可达到改善小区生态环境，提供水的景观、小区水的开源节流、降低雨水管系负荷与造价等一举多得的目的。

2.5城市洼地

市区内一般都分布有一定面积的低洼地，有些是其下垫面入渗性较好的坑、塘之类的设施，而有些则是其下垫面已被“水泥化”了的停车场等大型场所。在以往的排洪过程中，这些低洼地仅仅起到暂时积水的作用，当洪水减少时，就将其中的积水排泄掉，而若将低洼地作为一种向地下蓄水池或是地下水回灌的一个水源，不仅可以减轻排洪负担，而且可以增加水源。对低洼地进行优化改造，并配以适当的引水设施，譬如对具有入渗性的低洼地可将其表层敷设土层更换成透水性较强的土层，就可以直接引渗地下，补充地下水；而对于“水泥化”的低洼地，则可以在其与地下蓄水池之间修建输水沟、渠或输水管，将水直接引入地下蓄水池。为了能使这些低洼地尽可能多地贮留汛期雨水，在规划设计时应尽可能进行综合考虑，使这些场所在雨期与无雨期的功用发挥到最优，而避免发生利用功能上的冲突。

3、雨水组合利用技术

多数情况下，雨水直接利用的经济效益或环境效益不明显，而雨水间接利用往往又会受到场地等的影响，因此最好根据现场条件将二者结合起来，建立生态化的雨水组合利用系统。

生态园区雨水组合利用系统是小区沿着排水道建有渗透浅沟，表面植有草皮，供雨水流过时下渗，超过渗透能力的雨水则进入雨水池或人工湿地，作为水景或继续下渗,利用生态学、工程学、经济学原理，通过人工净化和自然净化的结合，雨水集蓄利用、渗透与园艺水景观等相结合的综合性设计，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。这种系统具有良好的可持续性，能实现效益最大化，具体作法和规模依据园区特点而不同，一般包括屋顶绿化、水景、渗透、雨水回用、收集与排放系统等。有些还包括太阳能、风能利用和水景于一体的花园式生态建筑，使建筑、生物、水等元素达到自然的和谐与统一。

结语：随着社会的发展，公众对生活环境要求的提高，政府部门对雨水调蓄方面的重视程度应相对提高，雨水调蓄在未来社会的发展中起到了举足轻重的作用。

参考文献：车伍 李俊奇。城市雨水利用技术与管理。北京：中国建筑工业出版社2006

汪慧贞 车伍 李俊奇。城区雨水渗透设施计算方法及关键参数。给水排水2001.27（11）：18~23