北方城市雨水的收集與利用
任保忠
摘要：我們國家水資源匱乏，尤其是北方城市，隨著經(jīng)濟(jì)和社會的不斷發(fā)展，對水的需求也越來越多，雨水作為一種水資源，應(yīng)加以收集利用。
關(guān)鍵詞：雨水收集 利用 透水鋪裝
一、前言
水是城市生存和發(fā)展的命脈。我國是一個水資源嚴(yán)重短缺的國家，人均水資源量僅為世界人均占有量的1/4，而且我國水資源分布存在顯著時空不均。隨著城市化進(jìn)程加快，水資源匱乏、生態(tài)環(huán)境惡化等問題的出現(xiàn)，城市雨水作為水資源利用迅速在世界各地得到發(fā)展。城市雨水的利用涉及到城市雨水資源的科學(xué)管理、雨水徑流的污染控制、雨水作中水等雜用水源的直接收集利用、用各種滲透設(shè)施將雨水回灌地下的間接利用、城市生活小區(qū)水系統(tǒng)的合理設(shè)計及其生態(tài)環(huán)境建設(shè)等方面，是一項(xiàng)涉及面很廣的系統(tǒng)工程。
二、雨水利用的現(xiàn)狀
發(fā)達(dá)國家很早就對雨水的收集利用進(jìn)行了研究并加以實(shí)施，比如美國、德國、新加坡、日本等。早在1989年德國就出臺了雨水利用設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)(DIN1989)，對住宅、商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域雨水利用設(shè)施的設(shè)計、施工和運(yùn)行管理，過濾，儲存，控制與監(jiān)測4個方面制定了標(biāo)準(zhǔn)。到1992年已出現(xiàn)"第二代"雨水利用技術(shù)。又經(jīng)過近10年的發(fā)展與完善，到今天的"第三代"雨水利用技術(shù)，新的標(biāo)準(zhǔn)也正在審批中。我們國家也有一些城市如北京、深圳、昆明等已經(jīng)制定了地方性法規(guī)，將雨水的收集利用作為一項(xiàng)重要的工程來實(shí)施。我們在借鑒發(fā)達(dá)國家成功經(jīng)驗(yàn)的同時也要結(jié)合自己城市的實(shí)際情況進(jìn)行因地制宜的建設(shè)。
三、北方城市的降雨特點(diǎn)及排水分析
筆者所在的城市是典型的北方城市，北方城市的降雨有其自身的特點(diǎn)，降雨期集中，一般集中在6～9月份，而其他月份則比較干旱少雨；降雨量也比較集中，一般情況下降雨歷時短、強(qiáng)度大，以短時降雨為主，下很長時間淅淅瀝瀝的小雨比較少見。
目前大部分城市的雨水排放系統(tǒng)是由雨水管道、雨水泵站、排放水體等組成，對于雨水主要是以快速排放、減少地面積水為目的。隨著城市的不斷發(fā)展，城區(qū)面積越擴(kuò)越大，道路、廣場、小區(qū)等越建越多，這對雨水排放系統(tǒng)提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)，每到暴雨來臨之時，市政管理部門都如臨大敵，到街道上對管道進(jìn)行維護(hù)與疏通。盡管這樣，每年都會有不少城市遭受內(nèi)澇的危害，造成人員傷亡與財產(chǎn)損失。
四、雨水收集與利用
西方國家的研究表明，在自然植被覆蓋的地面上降雨后有25%的雨量形成淺層滲透，25%形成深層滲透，40%蒸發(fā)，只有10%的雨量形成了地表徑流；而在建筑發(fā)達(dá)與密集的城市，降雨后只有10%的雨量形成淺層滲透， 5%形成深層滲透，30%蒸發(fā)，卻有55%的雨量形成了地表徑流。大部分北方城市綠化少、道路硬化及小區(qū)、廣場硬鋪裝比較多，這就導(dǎo)致降雨后地面徑流形成快、徑流量大，對雨水管道及泵站的沖擊負(fù)荷也大，遇到暴雨時地面徑流超出雨水管道設(shè)計負(fù)荷，造成城市內(nèi)澇也就不可避免了。要解決與水的收集與利用就必須改變現(xiàn)有的城市建設(shè)思維，增加綠化、減少硬鋪裝，以減少雨水的排放。
雨水利用主要有以下兩種方法：一是間接利用，滲透回灌以補(bǔ)充地下水是雨水的間接利用方法。一些國家的雨水設(shè)計體系已把滲透和回灌列入雨水系統(tǒng)設(shè)計的考慮因素。但目前我國城鎮(zhèn)雨水的設(shè)計體系仍是“直接排放水體”的模式，無法獲得削減徑流量、減輕污染負(fù)荷、補(bǔ)充地下水源、改善生態(tài)環(huán)境等綜合效益。二是直接利用，將雨水收集處理后直接利用。主要用于城市的綠地澆灌、路面噴灑、景觀補(bǔ)水等，可有效地緩解城市供水壓力。
城市雨水利用是一種多目標(biāo)的綜合性技術(shù)。目前應(yīng)用的技術(shù)可分為以下幾大類：分散住宅的雨水收集利用中水系統(tǒng)；建筑群或小區(qū)集中式雨水收集利用中水系統(tǒng)；分散式雨水滲透系統(tǒng)；集中式雨水滲透系統(tǒng)；屋頂花園雨水利用系統(tǒng)；生態(tài)小區(qū)雨水綜合利用系統(tǒng)(屋頂花園、中水、滲透、水景)等。上述系統(tǒng)幾乎都涉及雨水的污染控制、截污和儲存，這也是各系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵。
城市的市政道路系統(tǒng)中有路面、人行道、綠化帶等組成，在建設(shè)中如果我們將現(xiàn)有的瀝青換成透水瀝青，將人行道鋪裝換成透水鋪裝，將綠化帶與道路設(shè)置聯(lián)通段，使地面徑流可以流入綠化帶中。這樣做可以顯著減少地面積水的產(chǎn)生。但是問題也隨之而來，下滲后的雨水對路基的浸泡又對道路的使用產(chǎn)生了不良影響，有時甚至還在透水路面下重新修建了一套排水系統(tǒng)，讓下滲的雨水盡快排走，保證路基的承載力�？梢妼ΜF(xiàn)有市政道路進(jìn)行改造是不現(xiàn)實(shí)的，在新建道路中將雨水管道與下滲雨水的排放結(jié)合起來進(jìn)行設(shè)計倒是可行的。
市政道路在城市面積中所占比例畢竟是少量的，大量的城市面積被居住區(qū)、機(jī)關(guān)單位、工廠等所占據(jù)，如果能將這些區(qū)域的雨水收集起來，盡量不排放或少排放，這對減少對雨水管網(wǎng)的沖擊、雨水的利用上才是有效地措施。這也就是美國提出來的低沖擊開發(fā)技術(shù)，其初始原理是通過分散的、小規(guī)模的源頭控制機(jī)制和設(shè)計技術(shù)，來達(dá)到對暴雨所產(chǎn)生的徑流和污染的控制，從而使開發(fā)區(qū)域盡量接近于開發(fā)前的自然水文循環(huán)狀態(tài)。這是一種以生態(tài)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，從徑流源頭開始的暴雨管理方法。
目前對于這種小區(qū)式的雨水利用主要分為以下幾種：
一是屋面雨水集蓄系統(tǒng)，收集下來的雨水經(jīng)過簡單的處理后，達(dá)到雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)主要用于家庭、公共場所和企業(yè)的非飲用水。由于初期雨水水質(zhì)比較惡劣，可考慮增設(shè)初期棄流裝置。獨(dú)立的雨水收集利用系統(tǒng)根據(jù)初期棄流后的屋面雨水水質(zhì)的情況和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用以下處理流程，其出水水質(zhì)可滿足《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》要求。屋面雨水——雨落管——初期棄流裝置——貯水池——泵——加藥裝置——濾池——中水池——消毒裝置——中水利用。在流程中，屋面雨水經(jīng)雨落管進(jìn)入初期棄流裝置：經(jīng)初期棄流后的雨水通過貯水池收集，貯水池容積大小根據(jù)當(dāng)?shù)氐谋┯陱?qiáng)度公式，繪出不同歷時的雨量曲線來確定。處理后的雨水可用于小區(qū)各種生活雜用水，如沖廁、綠化、噴灑路面等。
二是雨水截污與滲透系統(tǒng)。小區(qū)或單位道路雨水通過管道排入大型蓄水池，雨水管道口均設(shè)有截污設(shè)施，以攔截雨洪徑流攜帶的污染物；蓄水池設(shè)溢流管與城市道路排水管道向連通，以排走超出蓄水池蓄水容量的雨水。小區(qū)硬鋪裝地面使用可滲透的地磚，以減小徑流。行道樹周圍以疏松的樹皮、木屑、碎石、鏤空金屬蓋板覆蓋。收集到的雨水經(jīng)沉淀及簡單處理后也可用于綠化、噴灑路面等雜用。
三是生態(tài)小區(qū)雨水利用系統(tǒng)。小區(qū)或單位沿著道路修建有滲透淺溝，表面植有草皮，供雨水徑流流過時下滲。超過滲透能力的雨水則進(jìn)入雨洪池或人工濕地，作為水景或繼續(xù)下滲。
同時，北方城市春季風(fēng)沙大，經(jīng)常出現(xiàn)揚(yáng)沙天氣，到了夏季將雨期，泥沙和垃圾隨地面徑流流入雨水管道，所以在市政雨水管道排出口應(yīng)盡量設(shè)置生態(tài)濕地等簡單的水處理設(shè)施，使雨水在排入河道或其他水體之前能夠得到凈化，不但保持了水體的自然生態(tài)，又增加了城市的生態(tài)景觀。
五、雨水收集利用需政府支持與社會參與
雨水的收集與利用在我們國家還算是一個剛剛起步的課題，要想成規(guī)模的發(fā)展與推廣需要政府的政策引導(dǎo)與財政支持。如目前德國在新建小區(qū)之前，無論是工業(yè)、商業(yè)還是居民小區(qū)，均要設(shè)計雨水利用設(shè)施，對于雨水利用設(shè)立相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)激勵措施，若無雨水利用措施，政府將征收雨水排放設(shè)施費(fèi)和雨水排放費(fèi)。我們國家可以在這方面加以借鑒。在政府引導(dǎo)與支持的前提下，還需要加大節(jié)約用水與科學(xué)用水的知識普及，讓廣大人民群眾都能從根本上意識到水資源的匱乏與雨水資源化的可行性、必要性，真正做到全社會的廣泛認(rèn)同與參與。
最后，無論采用何種雨水收集利用的方法，都要因地制宜的結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕涤炅颗c降雨水質(zhì)，并根據(jù)當(dāng)?shù)氐某鞘邪l(fā)展與經(jīng)濟(jì)狀況，才能達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)、社會與生態(tài)效益。
 

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