于晓晶，李梅，李娜
摘要：介绍了国内外雨水利用研究的现状，针时我国雨水利用的情况和存在的问题，对适合我国实际情况的雨水收集、贮存的模式和处理工艺等方面做了初步的探索。利用雨水资源，可以补给城市水源，涵养地下水，调节城市生态环境。
关键词：雨水利用；收集；工程模式；工艺流程
中图分类号：TU991.14文献标识码：A
我国水资源不仅贫乏，而且污染严重。据统计，全国700多座城市中有近400座城市缺水或严重缺水，其中大部分集中在我国北方及西北干旱、半干旱地区。为解决水资源短缺问题，开发非常规水资源成为一条重要途径。非常规水资源开发包括污水回用、海水淡化和雨水利用等。其中雨水是继中水、海水之后，作为“第三水源”加以开发利用的。雨水利用可以缓解城市用水紧张的状况，节约水资源，而且也是改善城市生态环境的有效措施。
1国外雨水利用研究现状
国外城市雨水利用较早，且已形成规模。雨水利用已成为国际上普遍重视的课题，国际研究的共识是：雨水利用将成为解决21世纪水资源短缺的重要途径。雨水利用发展比较好的有日本、德国、美国、英国、澳大利亚和瑞典等国家。
20世纪60年代，日本开始收集利用路面雨水，70年代修筑集流面收集雨水，80年代开展了对城市雨水利用与管理的研究，提出“雨水抑制型下水道”，并纳入国家下水道推进计划，制定相应的政策，已有大量的工程实施。如日本福冈体育场和国技馆，建筑面积69130m2，屋顶面积50000m2，而雨水收集面积为25900m2，设计雨水蓄水池总容积2900m3，福冈体育场通过雨水利用每年可节约12万美元的费用。以色列由于干旱，雨水资源的利用率竟高达98%。索马里采用塑料薄膜、金属板等作为集水面集水效果也很好。世界上比较有名的雨水利用工程还有德国的汉诺世博会和英国的世纪穹顶等。
2国内雨水利用情况及存在的问题
2.1雨水利用情况
我国对雨水资源的利用自古即有，但大多应用于农业方面，主要集中于干旱、半干旱地区解决人畜饮水和集雨水灌溉问题上。如1995年在甘肃省东部干旱地区实施了“121雨水集流工程”，在内蒙古则实行了“112集雨节水灌溉工程”。我国对城市雨水资源化及其应用方面的研究尚处于起步阶段。1995年6月北京举办了第七届国际雨水集流系统大会。2001年水利部颁布了《雨水集蓄利用工程技术规范》，标志这项技术的初步成熟。
中德合作研究项目“北京市水资源可持续利用——城区雨洪控制及利用”已开始实施，并在北京水利水电学校、双紫小区、丰台体育场等地建立了雨水利用的示范基地。
我国甘肃省西海固地区、山东省长岛、西沙群岛、南沙群岛等地的雨水收集利用工程都获得良好的综合效益。
2.2雨水利用存在的问题
目前我国已对城市雨水生态利用展开研究，但是还存在着一系列的问题。
(1)雨水利用研究与规划滞后。
近年来，虽然国内一些学者和专家也开始重视对城镇雨水利用和雨水径流污染的研究，但总体看，这两个领域的研究还显得薄弱，滞后于城镇建设与发展。城镇雨水利用和雨水径流污染控制很大程度上要从基础设施上，确切地说，要从排水设施（污染源头控制、收集、利用和输送等）建设着手，即在城镇规划建设与发展的同时，加以妥善解决。
(2)缺乏配套技术与管理。
由于认识与研究上的不足，我国目前在城镇雨水的利用及雨水径流污染控制领域还没有形成实用的技术体系及相应的设计规范，也缺乏配套的法规、政策和管理体系。
3城市雨水利用方式
3.1雨水的收集
目前城市雨水利用成熟的技术主要有三种：屋顶雨水收集，城市路面雨水利用，城市绿地、花坛和园林雨水集蓄利用。
3.1.1城市道路路面雨水利用工程模式
城市道路路面、广场和停车场等都是良好的雨水收集面。雨后自然产生径流，只要修建一些简单的雨水收集和蓄存工程，就可将雨水资源化，用于城市清洁、绿地灌溉、维持城市水景等城市道路的雨水收集可以采取分路段于绿地下修建蓄水池的工程模式，见图1。
图1城市道路路面雨水收集利用工程模式图.gif
由于人行便道面积小，分散性强，可以采用在人行便道上铺设可渗透路面砖的工程模式，雨水直接渗入地下，回补地下水。可渗透路面砖的强度应大于30MPa，渗水能力保证在1mm/s的降雨情况下随降随渗。典型地面铺设见图2。
图2典型可渗透地面铺设图.gif
可渗透路面砖是由特殊级配的骨料、胶凝材料、水及增强剂拌制成混合料，经特定工艺制成的混凝土制品，其中含有很大比例的连通孔隙；滤层原料为粗沙，用来过滤下渗的雨水，主要是为了满足城区雨洪控制和利用；碎石层可起到短时贮存雨水的作用，主要为防止由于雨水在土壤中下渗不及而产生积水的现象。
3.1.2屋顶雨水收集利用工程模式
将屋顶雨水收集并储存于地下或地面的蓄水池，经简单处理后直接用于浇花、冲洗厕所或者洗衣等。该设备安装和使用都很方便，在德国等国家得到了广泛的应用。屋顶雨水的收集利用要比城市道路雨水收集利用复杂的多，主要包括雨水收集系统、过滤系统、贮存系统、回用系统等图3为典型的屋顶雨水利用工程模式。
图3典型屋顶雨水利用工程模式图.gif
雨水经屋顶汇集，通过落水管流入沙砾石层，过滤后沿输水管道进入蓄水池，因此蓄水池可分为两层，上部蓄水池直接接纳输水管道的雨水，再由分隔层——大孔隙混凝土层再次过滤后流入下部蓄水池。当然，对该类设施雨水的处理也比较严格，通常的方法包括湿地生态处理、膜处理、砂滤、紫外线消毒等，以确保雨水使用的安全性。
3.1.3城市绿地、花坛和园林雨水集蓄
为了在绿地、花坛等地收集雨水，专家建议采用下凹式绿地，即在建造绿地时，应调查好绿地周边高程、绿地高程和集蓄水池高程的关系，使周边高程高于绿地高程，雨水口设在绿地上，集蓄水池高程略高于绿地高程而低于周边高程。这样降雨后雨水径流进入绿地，经绿地蓄渗、补充消耗的土壤水分后，多余的雨水流入集蓄水池。集蓄水池集蓄的雨水既可用来灌溉绿地，也可作为城市清洁用水。
3.2雨水的处理工艺
城市雨水在降落过程中，携带了一定浓度的溶解性气体、悬浮物及溶解性固体等，并且在形成径流过程中受到屋面材料、道路路面等因素的影响，致使水质变差如果雨水利用作为生活杂用水，则在用前必须进行处理处理工艺的选择应该以简单、实用为原则，优先考虑混凝、沉淀、过滤等物化处理方案。
3.2.1对屋面、道路雨水直接过滤、消毒
屋面、道路雨水采用投加混凝剂后直接过滤，消毒工艺流程见图4。
图4屋面、道路雨水利用工艺图.gif
通过对某住区屋面的雨水径流的自然沉淀和混凝沉淀实验表明，当沉淀时间超过90min时，自然沉淀的COD去除率达到30%以上，混凝沉淀的COD去除率超过40%，处理后均能达到生活杂用水的指标要求。
3.2.2绿地雨水利用绿地直接渗透
绿地对径流雨水有滞蓄入渗作用，绿地的雨水可利用绿地直接渗透，以补充地下水工艺。流程见图5。
图5绿地雨水利用工艺图.gif
3.2.3屋面、道路和绿地雨水相结合处理
在屋面、道路雨水和绿地雨水处理工艺的基础上，将两者结合，设计出综合利用流程。综合工艺流程见图6。
图6雨水利用综合流程图.gif
3.3水质保护措施
雨水初期径流水质较差，含有一定量的悬浮颗粒和杂质，因此在雨水进入渗透装置之前应先进行初期雨水的弃流和必要的截污、过滤等预处理。对蓄水池须进行定期的维护和更换，对蓄水池的维护措施主要有：
(1)水池必须加盖以避免阳光照射而导致藻类生长，使用钢丝网或尼龙网盖住所有的入口以防止小动物进入；
(2)定期检查和清洗集雨系统的各个部位以确保蓄水池无渗漏、无污染；
(3)不得将其他来源的水与蓄水池中存水混合。
4结语
雨水资源就地吸纳利用，可减轻城市排水管网负荷，减少大型污水处理厂、收集污水管线和扩建排洪设施的政府资金投入。虽然雨水利用的社会效益显著，但由于目前我国的水价偏低，单从经济效益来看往往不可行，故必须尽快出台我国城市雨水利用的相关政策、法规与发达国家相比，我国城市雨水利用最大的难题之一是雨水水质较差，所以必须寻求并实施减少城市雨水径流污染要求的最佳管理模式和技术措施，制订符合我国国情与当地条件及城镇生态建设要求的远、近期规划，使雨水利用能被广泛推广，以节约我国的水资源通过这些措施，并以发达国家的经验与教训为鉴，缩短在这个领域与发达国家的差距，尽快建设更多优美的生态城镇。
参考文献
刘树坤．21世纪的中国水问题．全国城市水利学术讨论论文集，1998.
ShizuoShindo.RainfallharvestinginVolcanicIslandsofJapanesestudiesoftheIzuIslands．ProceedingofIn-ternationalSymposium＆2ndChineseNationalconferenceonRainwaterUtilization．Xuzhou，1998，131一133．
ZaizenM，UrakawaT，MatsumotoY，etal.TheeoHeeifonofrainwaterfromdomestadiumsinJapna．UrbnaWa-ter，1999，（1）:355一359
马乃喜，尹怀庭，马俊杰，等．西安生态环境建设研究．西安：西安地图出版社，1998.
AnayaMG.TovarJs.Differentsoiltreatmentsforhar-vestingwaterforradishproductionintheMexicovalley．Pro.waterHarvestingSymp.PhonemisAZ.ARS.W-22USDA，1975.
ModellKronsberg-Eeologielaopitmizationatkronsberg．www.hnanover.de/deutsch/doku/kronseng.Nf.
AlanSmith，Jukhow，SianHills，etc.WaterreuseattheUK′sMillenniumDome．MembraneTechnology，118.
刘小勇，吴普特．雨水资源蓄集利用研究综述．自然资源学报，2000，15(2)：189一193.
李俊奇，车武．德国城市雨水利用技术考察分析．城市环境与城市生态，2002,15(l):47-49.
王琳．王宝贞．分散式污水处理与回用．北京：化学工业出版社，2003.
车武，欧岚，刘红，等．屋面雨水上壤层渗透净化研究．给水排水，2001.27(9):38一41.