雨水收集利用常見技術(shù)

雨水是自然界水循環(huán)系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，合理利用不僅具有直接經(jīng)濟效益，還有間接經(jīng)濟益、生態(tài)效益和經(jīng)濟效益，實現(xiàn)了經(jīng)濟發(fā)展和水資源可持續(xù)利用的雙贏。

1、為什么要收集利用雨水

城市的澆灌綠化、沖洗馬路等公益用水及洗車等新興的用水行業(yè)進一步加重了自來水供應的負擔?？墒敲磕甑谋┯昙竟?jié) ，泛濫的雨水又給城市排水造成了極大的困難。而雨水的收集和利用正好解決了這一給城市建設(shè)帶來的兩大難題。

雨水收集和利用可以為我們帶來許多的好處 ，我們可以把收集來的雨水用于 日常生活，如洗衣洗車、沖洗廁所。當然澆灌綠化、沖洗馬路、消防滅火等等更是雨水利用的大戶。

雨水收集和利用還可以減少城市街道雨水徑流量 ，減輕城市排水的壓力，同時有效降低雨污合流 ，減輕污水處理的壓力。有此可見，我們有必要把雨水收集起來并加以利用。

2、城市雨水利用項目的建設(shè)

城市雨水收集利用在我國是一項新事物，剛剛起步，有些作法尚在探索之中。因此，在建設(shè)與管理必須堅持因地制宜、自力更生的原則，在政府的積極引導和支持下 ，按照當?shù)氐挠嘘P(guān)規(guī)定進行。首先應遵循下列基本原則：

1、雨水利用工程設(shè)計以城市總體規(guī)劃為主要依據(jù)，從全局出發(fā)，正確處理雨水直接利用與雨水滲透補充地下水、雨水安全排放的關(guān)系，正確處理雨水資源的利用與雨水徑流污染控制的關(guān)系，正確處理雨水利用與污水再生水 回用、地下 自備井水與市政管道 自來水之間的關(guān)系，以及集 中與分散 、新建與擴建、近期與遠期的關(guān)系。

2、我國城市雨水利用工程是一項新的技術(shù) ，目前正處在示范和發(fā)展階段，’相應的標準、規(guī)范還未健全，應注意引進新技術(shù)，鼓勵技術(shù)創(chuàng)新 ，不斷總結(jié)和推廣先進經(jīng)驗，使這項技術(shù)不斷完善和發(fā)展。

3、雨水利用工程應做好充分的調(diào)查和論證工作 ，明確雨水的水質(zhì)、用水對象及其水質(zhì)和水量要求。應確保雨水利用工程水質(zhì)水量安全可靠，防止產(chǎn)生新的污染。

4、建設(shè)單位在編制建設(shè)工程可行性研究報告時，應對建設(shè)工程的雨水利用進行專題研究，并在報告書中設(shè)專節(jié)說明。雨水利用工程應與主體建設(shè)工程同時設(shè)計、同時施工、同時投入使用 ，其建設(shè)費用可納入基本建設(shè)投資預、決算。施工單位必須按照經(jīng)有關(guān)部門審查的施工設(shè)計圖建設(shè)雨水利用工程。擅 自更改設(shè)計的，建設(shè)單位不得組織竣工驗收，并由職能部門負責監(jiān)督執(zhí)行。

3、怎么樣收集利用雨水

收集雨水首先要有一個集水面，再配一套輸水管，最后是蓄水池。收集雨水的系統(tǒng)并不復雜，投入最大的是蓄水池，其次是輸水管。就目前的條件而言，收集屋頂?shù)挠晁嬉灿?，輸水管也?，缺的只是蓄水池 。而建蓄水池也并不是一件很復雜的事，只要在每棟房前的花園或綠地底下建一個蓄水池，上面留一供取水和清掃池底垃圾的口，頂上復蓋土并種上綠化。這樣的蓄水池還可以和人防建筑相結(jié)合，一方面滿足了人防的建設(shè)指標 ，另一方面又增加了一條收集利用雨水的投資渠道。

高速公路 同樣也是一個收集利用雨水的好場所。我區(qū)現(xiàn)有的一條高速公路就是一個很好的實例。

只要在高速公路的邊上每隔一定的距離建一蓄水池，再把各個蓄水池 串聯(lián)起來，把一個個分散的小蓄水池變成一個統(tǒng)一的蓄水系統(tǒng) ，結(jié)合高速公路的綠化帶 的用水 ，這樣就可以方便的收集和取用雨水。

4、城市雨水收集利用的運行維護

雨水利用設(shè)施 必須按照操作規(guī)程和要求使用與維護，一般設(shè)專人管理。應定期對工程運行狀態(tài)進行觀察，發(fā)現(xiàn)異常情況及時處理。如 ：在雨水利用各工藝過程 (如調(diào)節(jié)沉淀池 、截污掛籃等 ) 中，會產(chǎn)生沉淀物和攔截的漂浮物 ，應及時進行清理。雨水調(diào)節(jié)沉淀池和清水池應及時清淤。人工控制濾池運行時，應注意觀察清水池蓄水量，蓄水位達到設(shè)定水位時應及時停止運行。對雨水濾池還應采取反沖洗等維護措施。對匯流管 (溝) 、溢流管(口) 等應經(jīng)常觀察，進行疏掏，保持暢通。地下水池埋設(shè)深度不夠防凍深度或開敞式水池應采取冬季防凍措施 ，防止凍害。地下清水池和調(diào)節(jié)池的人孔應加蓋 (門) 鎖牢。

雨水處理后往往僅用于雜用水 ，其供配水系統(tǒng)應單獨建造。為了防止出現(xiàn)誤用和與飲用水混淆，應在該系統(tǒng)上安置特殊控制閥和相應的警示標志。應盡量保持集水面及其四周清潔。避免采用污染材料做匯水面，不得在雨水匯集面上堆放污物或進行可能造成水污染的活動。

通過城市雨水收集利用項目的建設(shè)，形成雨水的收集、傳輸、處理和利用。有效的改善了區(qū)域生態(tài)環(huán)境 ，提高了水資源利用效率，減輕城市防洪和排水系統(tǒng)的壓力。通過合理配置水源，實現(xiàn) 了經(jīng)濟發(fā)展與水資源可持續(xù)利用的雙贏。使有限的水資源滿足人民生活、適應經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展和城市建設(shè)的需要 。

我國對城市雨水水質(zhì)特性和相應的處理技術(shù)的研究尚處于初級階段，沒有相應的技術(shù)規(guī)范和要求。隨著城市雨水利用技術(shù)的推廣和城市非點源污染控制的開展 ，雨水的凈化處理也將受到越來越多的重視。

現(xiàn)代城市雨水利用是一項涉及多學科的、復雜的系統(tǒng)工程，在選擇雨水利用系統(tǒng)方案時，要特別注意地域及現(xiàn)場各種條件的差異。即使在同一個城市，由于項目間各種因素和條件的不同，宜采用的方案也可能完全不同，切勿生搬硬套。

規(guī)劃設(shè)計要根據(jù)現(xiàn)場的氣候及降雨、水文地質(zhì)、水環(huán)境、水資源、雨水水質(zhì)、給水排水系統(tǒng)、建筑、園林道路、地形地貌、高程、水景、地下構(gòu)筑物和總體規(guī)劃等各種條件，充分考慮收集利用和各種滲透設(shè)施的優(yōu)缺點及適用條件，通過水量平衡、水力計算和技術(shù)經(jīng)濟分析來確定方案 ，力求最佳效果。

雨水是自然界水循環(huán) 系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié) ，對調(diào)節(jié) 、補充地區(qū)水資源和生態(tài)環(huán)境起著極為關(guān)鍵的作用。雨水利用作為公益事業(yè)，不僅具有直接經(jīng)濟效益，更重要的是還有間接經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益。它可以增加城市水源，在一定程度上緩解水資源的供需矛盾 ，同時還可以有效地減輕城市排洪設(shè)施的壓力，減少防洪投資和洪災損失。

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我國大多數(shù)城市的道路硬質(zhì)化后，在天空和地面之間形成了一個不透水的隔離層，雨水滲透量大大減少，過剩的雨水不但無法補充地下儲水，而且還產(chǎn)生積水。雨后路面積水是長期以來困擾我國許多城市的難題。積水會使路面產(chǎn)生水膜，易引發(fā)水滑性交通事故;會導致交通阻塞，給人們的生活、工作帶來許多不便。與此同時，雨水又是潛在的、可利用的水資源，一些輕污染雨水（如屋面雨水）直接可以用作中水。面對目前全球性水資源短缺、水污染嚴重等水資源問題，國內(nèi)外學者正積極研究雨水利用技術(shù)，滲透式收集利用正是在此背景下出現(xiàn)的一種雨水收集利用技術(shù)。

滲透式收集利用的原理

雨水經(jīng)多孔透水路面的表層直接滲入到集料層，然后逐漸滲入周圍土壤或地下集水設(shè)施。其中，集料是指在混合料中起骨架或填充作用的粒料，包括巖石天然風化而成的礫石（卵石）、砂以及各種尺寸的碎石和石屑等。集料層比路面略寬。典型的雨水滲透系統(tǒng)見圖1、圖2。

雨水經(jīng)路面直接滲透減少了地面徑流，同時經(jīng)過路面和土壤的截留、吸附、生物降解等作用后，雨水中的溶解性污染物和某些重金屬離子被去除，成為水質(zhì)相對較好的地下水補充水源。

雨水收集方式比較

1、管道收集

市政工程中都設(shè)計有雨水管渠，但由于各種原因，目前雨污分流的效果并不理想。大量雨水涌入污水管，再加上雨水流經(jīng)路面時攜帶的泥沙等常常淤積在污水管內(nèi)，致使排水系統(tǒng)負荷大、運行不順暢，容易老化甚至崩潰。即使實行雨污分流，管道施工也顯得費材費時（見圖 3、表 1）。

通過圖3和表1可以看出城市中僅某一街坊的雨水管道、雨水口、雨水檢查井的工程量就已經(jīng)很大了，整個城市的雨水管渠工程量更是可想而知。

調(diào)蓄收集

水塘、水池等調(diào)蓄設(shè)施對調(diào)蓄污水、收集雨水都是有用的。有些還能通過內(nèi)部動植物對雨水中的污染物進行降解或去除。但因其占地面積大，對目前城市地價昂貴的現(xiàn)狀來說，要修建雨水大型調(diào)蓄設(shè)施不大現(xiàn)實。雨水截留設(shè)施一般只適用于人口密度不大的城市或地區(qū)。

滲透式收集

滲透式收集的優(yōu)點:（1）能就地部分去除雨水中的污染物。研究表明土壤過濾對溶解性污染物特別是營養(yǎng)鹽和重金屬離子的去除效果優(yōu)于雨水截留池。（2）雨水經(jīng)土壤滲透至地下儲水層，可涵養(yǎng)地下水，抑制暴雨徑流，減輕城市排水設(shè)施的負荷。這可解決目前許多城市因大量開挖地下水而引發(fā)的地面下降、地下水減少的問題。目前許多地方擬建的地下水庫，其水源之一就是滲透后的雨水。這主要是充分利用了此類雨水污染物較少，能補充水源的特點。 （3）雨水能迅速滲透而排除，路面積水，出現(xiàn)水膜的幾率小了，增強了交通的安全性和順暢度。

滲透式收集利用的設(shè)計要點

1、路面的形式

滲透式收集利用的基礎(chǔ)在于路面需采用滲透性強的混凝土和瀝青混合材料經(jīng)特殊設(shè)計而成（見圖4）。

從圖4可以看出，一般路面主要考慮路基的強度和穩(wěn)定度，往往不注意它的透水性，不能很好地利用雨水資源，還會產(chǎn)生路面積水。

透水性路面能將雨水通過透水層滲透至路基以下，有的會到達地下儲水層。此種路面具有排水迅速、補充地下水、地面的熱發(fā)射大大低于全硬化地面等優(yōu)點。而對于路基的強度和穩(wěn)

定度沒有太大影響。透水路面還減少了原不透水路面的坑洞內(nèi)水分子在冬天結(jié)冰，體積膨脹后對道路造成的破壞。英國 1977年開始使用第一個透水瀝青路面停車場，至今運作良好。透水性路面可恢復土壤中的水分涵養(yǎng)，使樹木生長并可調(diào)節(jié)大氣溫度。

排水性路面是將雨水以表面排水方式，導入邊溝及地下排水設(shè)施。我國公路多采用路界表面排水系統(tǒng)（4）此種排水系統(tǒng)屬于非透水性路面或排水性路面，會導致雨水排水管長增加和管徑增大，加大市政工程投入，還會出現(xiàn)管道、溝渠因堵塞或滿負荷而出現(xiàn)路面積水的可能。

相比較而言，透水性路面不僅生態(tài)而且環(huán)保，其在歐洲的普及率已達25%。它能有效地滲透雨水，為雨水收集利用打下很好的基礎(chǔ)。

2、滲透性（透水）路面

透水路面是由上至下均有良好的透水性，在表層采用孔隙率高的耐磨材料（如連鎖磚、植草磚、水泥板塊、砌石、透水性瀝青），并以透水性較高的砂石為基層，則降水可由表層面材間的縫隙滲入地表以下，使得整體而言具有良好的透水性能。一般透水性路面的透水能力為正常土壤吸收雨水的60倍。

對于透水性路面，其主要性能參數(shù)是透水性、抗壓性、耐磨性。同時，路面下基礎(chǔ)層的蓄水度和土壤層的吸水能力也是此種路面滲透雨水的能力的相關(guān)因素。

塊狀透水路面

這是目前國內(nèi)利用較多的形式。即在人行道和停車場地面，非連續(xù)拼接塊狀或鏤空的植草磚、連鎖磚，這些框格狀鏤空模塊鋪在較厚的粗礫石之上，多孔的可滲透織物鋪設(shè)在礫石之下，以防止土壤顆粒擴散進入礫石的空隙之中。模塊中間植草，使雨水滲透到土層，使地表土既可滲水又可接觸空氣、陽光，以利植物生長。草皮磚因有草類植物生長，能更好地凈化雨水徑流及調(diào)節(jié)大氣溫度和濕度，試驗表明它對重金屬如鉛、鋅、鉻等有一定去除效果。框格狀地磚鋪設(shè)的可滲透路面，基本不存在堵塞問題，它在任何氣候條件下都能較好的工作。然而磚塊會因為受過多車輛的碾軋易發(fā)生沉降或錯位現(xiàn)象。

整體透水路面

為全面提高雨水的滲透式收集利用，應發(fā)展整體透水路面。這種路面的材質(zhì)多為透水性瀝青、透水性混凝土、多孔性混凝板構(gòu)造、透水性樹脂混合天然石砂粒。這里詳細介紹透水性瀝青混凝土（Porous Asphalt）[5] 。傳統(tǒng)的不透水瀝青路面是不同粒徑的集料均勻拌和的密實結(jié)構(gòu)，孔隙率僅為 4%左右。透水性瀝青路面是不同粒徑集料抽離的孔隙結(jié)構(gòu)（無砂混凝土），其級配為開級配，粗粒料含量最高達85%，孔隙率可達 15%～25%。瀝青混合料的強度依靠粒料顆粒間互制結(jié)構(gòu)產(chǎn)生互鎖作用，強化了集料與瀝青的結(jié)合力，相應騰出的孔隙又增加了透水的路徑。

粒料間空隙大，填充孔隙的瀝青含量就高。級配瀝青混合料使用較多的瀝青膠泥，包裹粒料的瀝青膜厚度較厚，可增強耐久性。為使瀝青膠泥具有足夠勁度，多采用高粘滯度的地瀝青或改性瀝青，有時還添加有礦物纖維的改良物，如纖維或石灰，這些添加料還能起到降噪（4dB～7dB）的作用。

由此可見，透水性瀝青路面雖然孔隙多、孔隙率大，但耐久性并未降低，因此不僅可用于車流量小的地方，高速公路也可以使用這種路面材料。已有資料表明，此路面材料運用于高速公路是安全持久的。

具有透水管的路面

這種路面可用于土質(zhì)滲透性較差的地方，利用滲透管道收集雨水，或用在需大量集中收集雨水的地方。滲透管多采用穿孔 P V C 管或透水材料制成，匯集的雨水通過透水管渠進入四周碎石層，日本和德國在滲透管方面已經(jīng)有較成熟的經(jīng)驗。

排水基層

排水基層是一個比較硬的結(jié)構(gòu)層，材質(zhì)為砂石、混凝土等。須兼顧其透水性和穩(wěn)定性。

基層透水性

采用透水性材料，透水性材料可選用三類混合料:

（1）不含或含少量開級配碎石（或礫石）集料。開級配集料比密級配集料的透水性好。同時有研究表明，細集料含量越少，粒料透水性越好。

（2）瀝青處治開級配碎石集料。如德國就在混凝土板下面采用10cm厚的瀝青處治材料。

（3）水泥處治開級配碎石（或礫石）集料。

穩(wěn)定性

穩(wěn)定性是指在施工碾壓時的穩(wěn)定性和使用過程中的變形度。粒料排水基層一般在施工時較難壓實平整，且抗變形能力差，可采用穩(wěn)定透水性粒料，如多孔性瀝青穩(wěn)定碎石、多孔性水泥穩(wěn)定碎石、復合土工排水板（不同密度的聚乙烯或聚氯乙烯做成不同斷面形狀的芯體，外面包裹無紡土工織物如聚丙烯或聚酯類無紡布，作為濾層）等來提高其強度。

雨水是城市地區(qū)寶貴且經(jīng)濟的水資源。將雨水從封閉路面或屋頂引向非封閉路面，經(jīng)過土壤滲透、過濾既可以減緩雨水地表徑流的強度，使地下水得到補充; 也可部分去除雨水中的污染物，就地排除雨水，減少積水引發(fā)的事故; 還可將過濾后的雨水用作城市非飲用水，減少飲用水的需求量，節(jié)約水資源、緩解城市供水的壓力; 另外，還能節(jié)省飲用水配水管網(wǎng)的建設(shè)費用，獲得可觀的經(jīng)濟效益。因此，滲透式收集雨水是一項可行的雨水利用技術(shù)，其透水性路面的設(shè)計將結(jié)合環(huán)境工程、交通工程、市政工程而日趨完善，廣泛應用于各種路面建設(shè)中。