论城市雨水利用发展趋势

摘要：针对我国部分干旱缺水地区水资源的特点, 分析了城市雨水利用的紧迫性、发展概况、存在问题及应用前景, 阐述了目前国内外雨水资源化的理论与实践进展情况。结合我国实际情况, 对雨水资源利用今后的工作提出合理化建议。研究表明, 城市雨水利用不仅是开源节流的良策,也是改善生态环境、形成区域健康循环的有效措施。

关键词：雨水收集雨水利用

中图分类号：TU991.11+4文献标识码：A 文章编号：

1 城市雨水导致的问题及产生原因

1.1 城市暴雨导致内涝的问题

近年来, 我国许多城市深受暴雨内涝之害。短时间的暴雨使得城市出现大面积淹水现象, 不仅造成了巨大的经济损失, 还严重干扰了城市正常秩序, 给居民生活带来很多不便。例如, 2009年5月23日, 深圳全市平均降雨约110毫米，而两天来深圳全市累计雨量普遍在100毫米～300毫米之间，其中最大降雨出现在宝安区大浪街道，高达263毫米。大雨造成深圳多处街道、民宅、工厂遭到水浸。据统计，受灾严重的大浪、龙华、观澜、石岩等街道以及部分交通干线共出现30余处不同程度的积水和内涝，最深处水深约1米。道路中断、车辆抛锚、小区淹水、市民出行困难, 城市应急系统受到严峻的考验。由于城市建筑与路面等不透水地面的面积不断扩大, 城市水文过程急剧变化, 类似这样的城市内涝现象, 比比皆是,并呈逐年加剧的趋势。

1.2 城市暴雨导致内涝的原因

近年来, 全国众多大城市常出现严重积水危害,究其原因主要有以下几个方面。

1) 城市不透水面积不断加大。城市化进程使得城市面积不断加大, 相应的城市不透水面积也在加大。大面积土地被城市建筑、水泥、沥青路面等覆盖, 雨水入渗到地下的途径被人为阻断, 只能依靠城市排水管道。这就使得原本可渗入地下的水资源, 反而成为灾害的根源。

2) 对城市雨水资源性质认识不够。目前市政建设与规划部门未充分认识到城市雨水的资源性与宝贵性, 似乎理所当然的把城市暴雨作为灾害, 只是一味地想办法把雨水排走。据统计, 全国600 多个城市中, 有400 多个城市供水不足。其中, 北方很多城市地表水不够用, 人们大量抽取地下水, 造成地下水超采, 引起一系列环境地质问题; 南方城市, 当地表水被污染时, 也有利用地下水的需求, 长江下游和珠江三角洲地区, 亦是如此。由此可见，城市建设陷入了一个矛盾的怪圈，一方面要花大量的人力和物力将雨水排走, 白白浪费大量淡水资源; 另一方面却又面临严重的水资源短缺问题，比如深圳，是我国降雨量排在前列的城市，但是它却是全国七大缺水城市之一，每年因为没有合理收集利用而流失掉的雨水达15亿吨。

3) 城市排水系统的设计重现期较小。如果把城市排水系统提高到10 a 至50 a 一遇, 在经济上并不合算。因此, 当城市雨水排水系统遇到重现期较大的暴雨时, 就会大大超过其设计负荷,仍然会导致道路积水等问题, 出现年年投资, 年年积的问题。可见单从改善排水系统并不能解决城市暴雨致灾问题。

2 我国城市雨水利用的现状及存在的主要问题

2.1 国内城市雨水利用发展概况

我国城市城区雨水利用总的来说技术还较落后,缺乏系统性, 更缺少法律法规保障体系。目前主要在缺水地区有一些小型、局部的非标准性应用。比较典型的有深圳侨香村经济适用房示范性工程（如下图所示流程图）、深圳体育学校等雨水回收利用工程。而2008 年的奥运场馆“鸟巢”、“水立方”等比赛场馆, 在建设过程中都把雨水收集利用放在首位, 其中“鸟巢”馆的雨水收集利用相当于一个小型污水处理厂1 年的污水处理量。

侨香村经济适用房雨水收集和利用流程图

2.2 雨水利用目前存在的主要问题

1) 认识问题。虽然雨水收集和利用系统在国外非常普遍，但在国内还处于初始阶段。对于产品长期的环保效益没有准确的认识，还需要时间来进行宣传和推广。

2) 成本问题。建造雨水综合利用比普通建筑排水系统价格要高，利益为先的开发商，很少去选择成本较高的雨水综合利用。

3 国外雨水利用发展状况及评述

3.1 国外城市雨水利用发展状况

由于全球范围内水资源紧缺和暴雨水水灾害频繁,近20 年来美国、加拿大、日本、澳大利亚、德国等约40 多个国家和地区在城市和农村开展了不同规模的雨水利用研究,。其中, 美国和日本等经济发达、城市化进程发展较早的国家, 城市雨水利用发展较快。

在澳大利亚，政策先行成就了雨水收集和利用的普及。澳大利亚几乎每家每户都安装了雨水收集容器，雨水被用来浇花、洗车、冲厕等非饮用水方面。

德国是欧洲开展雨水利用工程最好的国家之一。德国的城市雨水利用主要是通过3 种形式: 屋面雨水集蓄系统, 集下来的雨水主要用于家庭、公共场所和企业的非饮用水; 道路雨水通过下水道排入沿途大型蓄水池或通过渗透补充地下水; 生态小区内沿着排水道建有渗透浅沟, 表面植有草皮, 供雨水径流流过时下渗, 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。德国制定了一系列有关雨水利用的法律法规, 对雨水利用的措施给予支持。

3.2 国外雨水利用情况评述

综上所述, 在世界很多国家, 都有收集雨水解决生活和生产用水的成功做法。发达国家城市雨水利用的主要经验是: 建立了完善的屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统; 制定了一系列有关雨水利用的法律法规; 收集的雨水主要用于冲厕所、洗车、浇庭院、洗衣服和回灌地下水, 都取得了良好的效果。因此, 发达国家在城市雨水资源化和雨水的收集利用方面的经验和方法, 对解决我国缺水问题很有借鉴意义。

4 我国城市雨水利用的潜力

有资料表明, 我国的年平均降水量是650 mm,我国的国土面积为960 万km2, 可以推算出我国每年的原生水资源( 总降水量) 量约为6.24 万亿m3 。在沿海城市, 雨水收集利用具有更大的潜力。上海年平均降雨量1124 mm, 全市每年的降雨总量应为70 亿m3, 扣除蒸发、渗透等因素, 水务部门估计, 全市每年白白流失的雨水总量约在24 亿m3 左右。深圳年均降水量1 900 mm, 每年从天而降近40 亿m3 雨水, 而深圳各大水库雨水蓄水量不到总降雨量的1 / 8,因此每年至少有35 亿m3 的雨水白白流失。

5 我国城市雨水收集与利用应采取的主要措施

5.1城市雨水收集储存措施

1) 排水系统采用雨污分流制。鉴于雨污合排的种种弊端, 采用雨污分流是值得大力推广的。但是,要修建2 套完整的管网, 费用非常昂贵, 目前只能在经济发达城市或者在待建或重建排水系统的城市推广。采用雨污分流的排水系统, 可以利用雨水下渗管道,沿线补给地下含水层, 也可将雨水引到适当的地点集中入渗补给含水层或直接加以利用。

2) 增加城市透水面积。以前大多数城市采用水泥或沥青路面, 雨水不能渗进地下, 加剧了城市内涝的风险。现在国内外很多城市采用各种改善措施增加城市透水面积, 例如, 采用多孔沥青或多孔混凝土路面, 在人行道、广场或休闲区铺设草皮砖, 增加城市绿化面积, 立法规定建设区内的最低可渗面积率等,使得雨水可以快速入渗进入地下含水层。

3) 重视小区雨水储存。国内很多城市小区的屋顶雨水收集系统已经比较完善了, 但是却没有相应的处理和回收系统, 收集的雨水得不到有效的利用。例如深圳宝安国际机场的航站楼建有17.6 万m2 完善的雨水收集系统, 在暴雨时节1 h 可收集雨水500 m3, 但是却任其自然流走，但是在我司设计的扩建新航站区内的工程，拟采用处理后的雨水作为冲厕水源。如果这些雨水能有效处理和加以利用,将比处理利用轻污染的生活污水更为经济、更为简便易行, 而这只需要增加雨水储存入渗设备就可以办到。

4) 广泛利用城市低洼地。我国降雨时间集中,为了避免道路积水和暴雨径流的增加, 需要在短时间内将雨水暂时蓄存起来。这就需要利用城市低洼地, 如地下停车场、运动场等将雨水暂时收集起来。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。如日本在低洼地修建运动场, 雨季用来蓄洪, 有的则在运动场下面修建地下水库。此外, 有条件的区域也可以利用低地的浅层含水层蓄存雨水。

5.2 城市雨水利用措施

通过很多的成功案例, 可以总结出城市雨水利用的几种方式：

1) 从屋面、周围道路、广场收集雨水, 流入地下贮水池作简单处理, 用于家庭、公共和工业等方面的非饮用水, 如浇灌、冲厕、洗衣、冲洗路面、冷却循环等等。

2) 采用屋顶绿化的形式留住雨水, 削减径流量, 减轻城市排水管网压力, 减轻污染, 缓解城市热岛效应, 调节建筑温度, 美化城市。

3) 花园小区城市雨水利用, 绿地入渗, 维护绿地面积, 同时回灌地下水。

4) 利用地下水库调蓄城市雨水。雨水既可以储存于地表经简单处理后直接使用, 也可储存于地下在缺水时期使用。因此, 雨水集蓄系统需要足够大的容量储存, 才能保障缺水时期使用, 这种情况下, 配合利用地下水库来储存收集城市雨水, 既可减轻城市内涝灾害, 又可以缓解城市水资源短缺的矛盾。

参考文献：

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