城市雨水利用措施
关键字：水资源,城市雨水利用,透水,径流系数
一、水资源及雨水利用的现状
随着我国城市化进程的加快和国民经济的高速发展，水资源短缺和水环境污染日趋严重。对水资源进行合理开发、高效利用、全面节约、有效保护和综合治理，已经是迫在眉睫的战略任务。加强水资源管理，控制水资源污染，从根本上解决我国水资源短缺问题，已成为我国经济和社会可持续发展的重要因素。
我国是一个水资源相对贫乏、时空分布又极不均匀的国家。水资源在时间上变化大，降水及径流的年内分配集中在夏季的几个月中；丰水枯水不规则交替出现，造成一些地区干旱灾害出现频繁和水资源供需矛盾突出等问题。我国水资源总量28000多亿m3，居世界第6位，但人均水资源占有量只有2300m3，约为世界人均水平的1/4。全国水资源的81％集中分布在长江及其以南地区，而淮河及其以北地区，水资源量仅占全国的19％[1]。
因而，总体来说：水资源的分布是南方多于北方，东部地区多于西部地区。由于水资源分布的差异以及我国水资源污染的日益加重，我国城市的水资源正在面临着不足和短缺等问题。造成城市水资源不足和短缺的主要原因：一是水资源总量先天不足，人口多，人均水资源少。二是水源水质日趋恶化，不能满足水体正常循环使用的功能要求，大大减少了有效水资源的利用状况。城市中的一部分污水没有经过处理直接排入江河湖海中，造成天然水体的污染，破坏了天然水体的良性循环。目前，全国七大水系有一半以上被污染，流经42个大中城市的44条河流中大约有93％被污染。
河北省是严重的资源型缺水省份，多年平均水资源量为203亿m３，人均水资源占有量为311m３，是全国平均值的1/7，不及国际上公认的人均1000m3缺水标准的1/3，甚至比不上以干旱缺水著称的中东和北非地区。近几年，由于经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，河北省用水量逐年增长，年用水量已经高达220亿m3，但可利用量仅为170亿m3，供需矛盾十分突出。
二、城市雨水利用技术流程
各个国家的雨水利用技术发展的程度因重视程度不同而参差不齐。成熟的雨水利用技术从屋面雨水的收集、截污、储存、过滤、渗透、提升、回用到控制都有一系列的定型产品和组装式成套设备。对于雨水的利用工程可分为三个部分：雨水收集、处理和供应。
1、雨水收集
雨水的收集利用，广义的范围内，包括了大型水库的建设，河川径流的取用等。雨水收集的方式有许多种型式，例如屋顶集水、地面径流集水、截水网等。
建筑工程中的雨水收集有三种方式：如果建筑物屋顶硬化，雨水应该集中引入绿地、透水路面，或引入储水设施；如果是地面硬化的庭院、广场、人行道等，应该首选透水材料铺装或建设汇流设施，将雨水引入透水区域或储水设施中；如果地面是城市主干道等基础设施，应该结合沿线绿化灌溉建设雨水利用设施。
2、雨水处理
雨水收集后的处理过程，与一般的污水处理过程相似，由于雨水水质比一般回收水的水质好，依据试验研究显示，雨水除了pH值较低（平均约在5.6左右）以外，其主要污染物是初期降雨所带入的收集面污染物或泥砂。而一般的污染物（如树叶等）可经由筛网过滤，泥砂则可经由沉淀及过滤的处理过程加以去除。处理方法与处理装置的组合主要取决于:①集水方式；②雨水利用目的与处理水质的标准；③收集面积与雨水流量；④经济能力与管理维护条件等。
雨水处理设备趋向于定型化产品和组装式成套设备方向发展。如适合于屋面雨水收集的独立式分散型雨水收集器、带过滤斗的环保型雨水口、集成式雨水处理系统等。
3、雨水的回用类型
雨水的使用，在未经过妥善处理前（如消毒等），一般建议用于替代不与人体直接接触的用水（如卫生用水、浇灌等）为主。也可将所收集下来的雨水，经处理与储存的过程后，用水泵将雨水提升至顶楼的水塔，供厕所的冲洗使用。
雨水除了可以作为冲厕用水外，也可作为其它用水如空调冷却水、消防用水、洗车用水、绿地浇灌、景观用水、道路浇洒等使用。
三、雨水利用技术的设施
1、透水地面砖
对传统的铺装地砖进行了革新，解决了透水性的提高与地面砖强度相对降低的矛盾，不仅能使砖的透水系数达到0.5毫米/秒以上，还能使抗压强度达到35兆帕以上。砖的颜色和形状可以根据具体情况变化。
2、截流式雨水口
雨水径流由雨水箅子初步拦截较大污物后进入箅子下的过滤斗，过滤斗底封闭，水从侧壁的缝隙进入雨水口内，缝隙的宽度5~10毫米。初期雨水先进入雨水口的前部存储空间内，当降雨小于初雨量时，全部截留在雨水口内，不向下游流。雨水口内的初雨由下部的透水墙逐渐渗入周围的土壤，自然排空。当来水量超过初雨量时，经堰板溢流到末端的小格内，沿管道排向下游。溢流板前有一个拦污板，挡板具有隔油作用并可以拦截漂浮、悬浮污染物。可以将漂浮的污染物拦截。溢流板下的透水墙，还能将雨水过滤后下排。池内拦截的初期雨水通过透水墙自然渗出到周围土壤，节省动力消耗，设计合理，技术可靠，材料环保，可做成一体化产品，便于安装和管理。
3、填料蓄水池
填料蓄水池由单元模块组成，其整体的95%的空间可用于存水，表面积的43%可用于渗水。单元模块可相互连接成一层，而后多层叠放在一起。通过不同的连接头，储水器与普通的排水管网相连。每一个单元内部结构的设计都要能够控制大量的雨水并暂时对它们进行储存。采用基本单元模块结构对现有储水池的工作原理和结构形式进行了彻底改变，减少了施工量和投资。单元模块结构，便于安装，高强度、高坚固性，甚至可用于停车场等地面荷重较高的场所而无需特殊处理[3]。
四、雨水利用技术的推广应用
结合我国城市的实际情况，可通过以下途径来实现对雨水的综合利用：
1、建设屋面雨水集蓄与回用系统。从屋顶收集后的雨水经沉淀和过滤等简易处理后主要用于公共场所、企业和家庭的人体非直接接触用水（如冷却循环水、地面冲洗用水、绿化用水、厕所冲洗水等）。该方法应用时间长，技术、管理上都已经很成熟。
2、改进城市绿化带的模式，使其具备收水功能。推广下凹式绿地，提高绿地草坪的雨水入渗能力。城市道路分隔带的路缘石可采用锯齿形或穿孔形，同时兼顾过水和安全隔离的作用。
3、在学校、小区、大型公共场所等单位内部道路的两侧兴建滞洪和蓄洪池，将积蓄的雨水处理后用作喷洒路面、灌溉绿地、消防、水景景观用水等城市杂用水，也可回灌补充地下水，努力实现社区雨水零排放。这些设施大多建在地下，以充分利用地下空间。
4、建设雨水下渗设施，如渗井、渗沟、渗池等。在新建、改建的广场、道路中，铺设下渗式雨水管道，路面雨水通过管道排入沿线蓄水池或通过渗透补充地下水；人行道面采用透水砖铺设等。
5、制定相关雨水利用的法律法规。规定新建的工业、商业和居民小区，均要设计雨水利用设施等。
由于雨水本身存在不确定性，对雨水利用有较大影响，如雨水收集、处理的容量计算，雨水利用备用水源的设置等方面，这些问题需要多个部门共同来协调。
五、雨水利用对城市排水系统的影响
随着我国城市化进程的加快，城市面积不断扩大，城市硬化率也不断增加，这在方便交通、减少扬尘的同时也带来了很多负面效应。比如在原始森林，一场大雨形成径流需要几个小时甚至几十个小时，而在城市，有时一场大雨会在一小时或更短时间形成洪峰，威胁城市的安全。这主要是因为硬化率的增加直接加大了径流系数、缩短了径流时间，径流系数由城市化前的0.2-0.3增加到0.6-0.7甚至更高。地面径流量的增加、集水时间的缩短，不仅威胁城市安全，同时也将我国城市发展中最紧缺的水资源带走。
目前城市发展是由中心城区向外扩大，按规划计算雨水流量较大，而城市道路断面位置比较紧张，通常做法是将雨水管设在机动车道下，这样大管径的管道铺设在道路下对交通有一定的影响，而且道路的路基需要特殊处理。
实施城市雨水利用不仅可以降低雨水径流、延缓径流时间、增加城市可利用的水资源、补充地下水，同时又可以减小排水管网投资，而且也会减小城市供水管网管径。
参考资料：
[1]尉永平，张国祥.《国内外雨水利用情况综述》.山西水利科技
[2]晏中华.《国外雨水利用的方法》.节能
[3]雨洪利用技术在住宅小区中的实践《住宅产业》2005年01期
