羅 偉，劉 昆

（1.天津市濱海新區(qū)新地置業(yè)投資有限責(zé)任公司，天津市 300457；2.天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津市 300457）

1 雨水利用理念及必要性

工程中雨水利用是特指有目的地對(duì)降雨資源進(jìn)行收集、調(diào)配和利用等。城市雨水利用包括雨水的收集、儲(chǔ)存、控制并高效利用等過(guò)程。目前雨水用途包括：補(bǔ)充地下水、綠化用水、景觀用水、城市雜用（洗車、沖洗道路及建筑物、消防等）、居民雜用、工業(yè)用水，深度處理后甚至還可以用作飲用。

水是人類賴以生存的基礎(chǔ)，是人類社會(huì)發(fā)展的重要資源之一。我國(guó)淡水資源嚴(yán)重短缺，淡水資源人均占有量?jī)H為世界人均占有量的1/4，是世界13個(gè)人均淡水資源最貧乏的國(guó)家之一。我國(guó)可利用的淡水資源量只有11 000億m3左右，并且分布不均衡。在我國(guó)大部分地區(qū)，雨季時(shí)大量雨水都隨徑流排放，這部分可作為資源的雨水在北方缺水城市沒(méi)有得到合理利用，大部分雨水經(jīng)過(guò)管網(wǎng)系統(tǒng)直接排走。一方面可供使用的水資源極度緊缺，另一方面又未能有效利用寶貴的雨水資源，造成了水資源的浪費(fèi)。

因此城市雨水資源化利用成為可能，雨水利用以其處理成本經(jīng)濟(jì)、處理方法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，成為一種新的可利用水資源。

2 我國(guó)雨水利用現(xiàn)狀

我國(guó)城市雨水利用起步較晚，在以往的城鎮(zhèn)雨水排水工程中主要以排放為主，基本上沒(méi)有考慮雨水的利用。大量雨水通過(guò)管道直接排入水體，這對(duì)于中國(guó)這個(gè)世界上嚴(yán)重缺水的國(guó)家來(lái)說(shuō)是一種極大的浪費(fèi)，同時(shí)也造成了初期雨水對(duì)水體的污染。

目前我國(guó)的雨水應(yīng)用主要在缺水地區(qū)有一些小型、局部的非標(biāo)準(zhǔn)性應(yīng)用，大中城市的雨水利用基本處于探索和研究階段。北京、上海、天津、西安等大城市的城市雨洪利用研究與應(yīng)用也有所發(fā)展，例如，北京奧林匹克公園中心區(qū)雨水利用系統(tǒng)，提出了“水體自然凈化的雨水利用”設(shè)計(jì)理念，將透水鋪裝區(qū)域、綠地、水系等各類用地統(tǒng)盤考慮，通過(guò)透水磚、露骨料透水混凝土、增滲設(shè)施等新型透水材料，利用透水鋪裝、滲濾溝內(nèi)的砂礫料及增滲設(shè)施凈化雨水。在收集雨水過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)進(jìn)一步凈化，使收集的水質(zhì)滿足灌溉、水景、回灌地下的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，建成了高標(biāo)準(zhǔn)的公園雨水利用系統(tǒng)，對(duì)北京水資源的循環(huán)利用具有重要意義。上海世博園建造了天然和人工滲透設(shè)施補(bǔ)充地下水，另外收集雨水進(jìn)行處理作為雜用水等。天津某些高檔住宅小區(qū)建立了雨水凈化收集系統(tǒng)，將經(jīng)過(guò)生態(tài)凈化后的雨水收集起來(lái)作為小區(qū)內(nèi)景觀水體的補(bǔ)充水源?？傮w而言，近年來(lái)我國(guó)在城市雨水利用方面也取得了一定的進(jìn)展，但尚處于示范階段，絕大部分城市雨洪利用仍屬空白。我國(guó)雨水利用技術(shù)還較落后，缺乏系統(tǒng)性。隨著國(guó)家的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步和公民素質(zhì)的逐步提高，環(huán)保理念逐步深入人心，政府對(duì)環(huán)境污染防治的投入也在逐漸增加。雨水利用技術(shù)在我國(guó)一些區(qū)域逐漸發(fā)展起來(lái)。

3 雨水利用的主要途徑

雨水利用主要有屋頂集雨系統(tǒng)、雨水滲透、雨水回灌、人工濕地調(diào)蓄、開發(fā)地下水庫(kù)等多種途徑，通過(guò)雨水利用可以達(dá)到緩解水資源緊張、消減洪峰流量的目的。

地塊內(nèi)雨水的綜合利用主要通過(guò)社區(qū)內(nèi)屋面雨水集蓄利用系統(tǒng)進(jìn)行綜合調(diào)蓄利用。進(jìn)而達(dá)到以調(diào)峰、蓄滯、收集利用為主，以外排為輔的城市排水理念。

雨水入滲可采用各種雨水滲透設(shè)施，讓雨水回灌地下，補(bǔ)充涵養(yǎng)地下水資源，是一種間接的雨水利用技術(shù)，還有緩解地面沉降、減少水澇和海水倒灌等多種效益。綠地入滲可與景觀相結(jié)合，配以洼地、滲井和滲溝、生態(tài)邊溝、植被淺溝等人工入滲設(shè)施；慢行系統(tǒng)可采取透水路面，通過(guò)入滲達(dá)到減排、降低雨水洪峰流量的同時(shí)，又補(bǔ)充了地下水的目的。

雨水的綜合存蓄系統(tǒng)可利用公園的綠地系統(tǒng)做地下儲(chǔ)水池或人工濕地，通過(guò)簡(jiǎn)單的處理即可就近回用為城市綠化用水。

設(shè)置市政雨水的收集與排放系統(tǒng)的首要目的是為了防止洪澇災(zāi)害的發(fā)生，保障城市的安全。在此前提下，可以適當(dāng)考慮對(duì)市政雨水進(jìn)行收集與利用。

4 雨水綜合利用措施[1]

城市雨水利用應(yīng)在綜合分析城市可利用的雨水資源的基礎(chǔ)上，考慮在技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)、環(huán)境及社會(huì)效益最大的前提下，采取工程措施，在減輕城市雨洪災(zāi)害的同時(shí)，合理利用、開發(fā)雨水資源，使之成為繼地表水、地下水、再生水之后的城市第四水源。

目前大部分城市規(guī)劃以生態(tài)宜居、山水人合一為主基調(diào)，故工程設(shè)計(jì)上雨水綜合利用將突破傳統(tǒng)的雨水收集排放模式，結(jié)合區(qū)域規(guī)劃特點(diǎn)，充分利用各種行之有效的途徑對(duì)雨水進(jìn)行收集、調(diào)蓄、凈化和利用，改善水環(huán)境和生態(tài)環(huán)境。

4.1 污染控制途徑

為保證本地區(qū)水環(huán)境，需對(duì)雨水徑流污染進(jìn)行控制。要求城市范圍內(nèi)小區(qū)內(nèi)綜合徑流系數(shù)控制在0.5～0.6，以下為具體控制途徑和措施。

4.1.1 源頭控制

雨水淋洗建筑物使建筑物表面材料所含成分進(jìn)入雨水中，因此建筑物屋頂以及外壁的材料應(yīng)為環(huán)保材料，不含有毒物質(zhì)，或浸出液中有毒有害物質(zhì)含量低,并可將屋頂進(jìn)行綠化處理，減小污染物流失。

為降低雨水流速、減少污染物流失，應(yīng)避免形成大范圍的不透水區(qū)域，通過(guò)低勢(shì)綠地、植被淺溝、滲透鋪裝、雨水花園等將不透水區(qū)域分開，利用植物區(qū)域截流污染物。

4.1.2 中途截留

雨水口為污染物進(jìn)入管網(wǎng)的入口，污染物進(jìn)入管道后會(huì)由于沉淀而沉積在管道內(nèi)，會(huì)堵塞管道，長(zhǎng)時(shí)間積累的污染物會(huì)發(fā)生腐化分解，在雨水的沖洗下排入水體。在雨水口設(shè)置截污掛籃可以截留雨水中的懸浮物（垃圾、樹葉等），同時(shí)旱季進(jìn)入雨水口的垃圾等能夠被掛籃收集，通過(guò)清掃易于清除，從而避免管道內(nèi)積累垃圾等對(duì)雨水的污染。

在雨水管道適當(dāng)位置設(shè)置截流井，截流的雨水可以排入污水管道，輸送到污水處理廠處理。

4.1.3 末端截流與處理

可將初期雨水排入人工濕地進(jìn)行處理，同時(shí)，在非雨季道路沖洗水進(jìn)入雨水管網(wǎng)后，也可由水泵提升至人工濕地進(jìn)行處理。人工濕地的形式有：表面流人工濕地（FWS）、潛流式生態(tài)床（SFS）、垂直流人工濕地系統(tǒng) 、綜合生物塘等。

工程中人工濕地主要處理雨水或非汛期沖洗道路水，其特點(diǎn)是水質(zhì)相對(duì)較好、流量較大、季節(jié)性較強(qiáng)，結(jié)合地塊規(guī)劃中水系岸堤具體位置，人工濕地的形式在實(shí)際工程中一般采用結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、投資省的表面流人工濕地。

4.1.4 人工濕地參數(shù)及面積確定

（1）人工濕地主要是處理初期雨水和非汛期沖洗道路水，由于道路沖洗水相對(duì)初期雨水流量較小，因此本規(guī)劃人工濕地面積以初期雨水量進(jìn)行計(jì)算。

（2）對(duì)于以居住、商業(yè)、休閑娛樂(lè)產(chǎn)業(yè)為主的規(guī)劃地塊，初期雨水量按照每場(chǎng)雨前6 mm降雨形成的徑流量考慮。

（3）初期雨水量為：

式（1）中:V為系統(tǒng)內(nèi)總的初期雨水量，m3；F為匯水面積，km2；ψ為綜合系統(tǒng)區(qū)域徑流系數(shù)。

（4）濕地有效水深取h=0.4～0.6 m。

（5）水力負(fù)荷為1.0 m3/（m2·d）。

計(jì)算得到濕地面積為：S=V/h。

4.1.5 人工濕地位置及數(shù)量

（1）位置：一般設(shè)置在水系岸邊景觀水體、湖區(qū)周邊及綠化帶內(nèi)，經(jīng)過(guò)濕地凈化雨水可安全排入河道及景觀湖中補(bǔ)水。

（2）數(shù)量：根據(jù)具體地塊面積、地形而定。

4.2 小區(qū)雨水利用規(guī)劃

北方地區(qū)建筑面積大于2.5萬(wàn)m2的建筑小區(qū)，宜設(shè)置屋面雨水收集系統(tǒng)及小區(qū)雨水利用設(shè)施。

4.2.1 屋頂集雨系統(tǒng)

屋面雨水的利用以單體建筑物為單位，采取就地收集、就地處理、就地利用的原則。屋面雨水經(jīng)過(guò)收集系統(tǒng)初期棄流、沉淀、過(guò)濾后進(jìn)入儲(chǔ)水罐,然后回用于小區(qū)的市政雜用。初期棄流進(jìn)入市政雨水收集系統(tǒng)。

根據(jù)《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定以兩年一遇日降雨量確定系統(tǒng)蓄水體積，根據(jù)公式：

式（2）中：Chy為兩年一遇日降雨量，m；F為地塊屋面的總面積2 663.5 m2；Ψ為屋面雨量徑流系數(shù)，取0.95；W為蓄水體積，m3。

4.2.2 綠色屋頂

應(yīng)積極推廣綠色屋頂?shù)膽?yīng)用。綠化屋面以綠色植物為主要覆蓋物，配以植物生存所需要的營(yíng)養(yǎng)土層、蓄水層以及屋面所需要的植物根阻攔層、排水層、防水層等所共同組成的整個(gè)屋面系統(tǒng)。它是改善城市生態(tài)環(huán)璄、調(diào)節(jié)小氣候、減少?gòu)搅?、凈化空氣、降低室溫、豐富城市景觀的一項(xiàng)重要措施。

4.2.3 雨水花園

雨水花園等生物滯蓄設(shè)施是指利用淺的洼地（深約3～45 cm），種植當(dāng)?shù)氐南菜参?，通過(guò)吸附、滲透和過(guò)濾等原理，對(duì)降落在不透水表面，如屋頂、車道、巷弄或街道等的雨水進(jìn)行控制，削減其產(chǎn)生的雨水徑流，改善雨水水質(zhì)，盡量減少其對(duì)受納水體的負(fù)面影響。

4.2.4 植被淺溝

植被淺溝是指在地表溝渠中種有植被的一種工程性措施，該技術(shù)主要功能是用重力流收集雨水并通過(guò)植被截流和土壤過(guò)濾處理雨水徑流。

植被淺溝可以用作收集、輸送雨水的生態(tài)措施，能夠增強(qiáng)雨水下滲，降低流速，有利于污染的沉淀去除，并且淺溝內(nèi)的植被能夠吸附降解污染物，同時(shí)節(jié)約管道建設(shè)費(fèi)用。

4.2.5 滲透鋪裝

滲透鋪裝有兩種:一種是材料本身具有滲透性能，如透水混凝土、透水磚等；另一類是采用透水的制作與鋪裝形式，使鋪面能夠透水，如草坪磚、碎石卵石鋪面等。這些鋪面完全能夠取代傳統(tǒng)的不透水鋪面，而成本并不高。透水鋪裝能夠有效促進(jìn)雨水入滲，減少了對(duì)硬化鋪裝區(qū)的沖刷，污染物流失量得到控制。

4.3 市政道路、廣場(chǎng)、停車場(chǎng)雨水利用規(guī)劃

雨水的收集與利用方式呈多樣化，技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析顯示，雨水滲透、滯蓄方案設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)、效果顯著。

4.3.1 雨水收集

道路雨水的收集應(yīng)利用道路綠化帶，使之成為道路徑流滲透與污染物截流的第一道屏障。綠化帶高程控制在道路高程以下100 mm，可設(shè)計(jì)為低式綠地或植被淺溝。道路雨水通過(guò)徑流流入兩側(cè)的綠化帶內(nèi)，通過(guò)設(shè)置在綠地內(nèi)的雨水口收集后由雨水管道輸送至雨水泵站。雨水口設(shè)置截污掛籃，以截留大的懸浮物。

道路人行道、廣場(chǎng)、停車場(chǎng)可采用鋪設(shè)滲透路面，入草坪磚、透水磚等，達(dá)到將雨水入滲地下的目的。部分雨水通過(guò)透水路面滲透到地下，可以對(duì)地下水起到補(bǔ)給作用。另外，具有一定吸附性的土石料可以對(duì)雨水中所含的污染物等雜質(zhì)起到一定的吸附作用。由于本地區(qū)土質(zhì)有濕陷性黃土層，要求滲透路面所滲透的雨水量較小，此種滲透方案可作為雨水利用的輔助方案，建議可在沿北川河等主要河道兩岸區(qū)域及景觀水體周邊公園廣場(chǎng)做實(shí)驗(yàn)段，因?yàn)楹拥浪w周邊土質(zhì)較好，滲透雨水可以作為補(bǔ)水利用,根據(jù)實(shí)際效果進(jìn)行推廣。

4.3.2 雨水凈化

雨水徑流可能包含有種類很多的污染物，這些污染物可以分為以下幾大類：懸浮固體、好氧物質(zhì)、重金屬、富營(yíng)養(yǎng)化物質(zhì)、細(xì)菌和病毒、油脂類物質(zhì)、酸類物質(zhì)、有毒有機(jī)物和腐殖質(zhì)。國(guó)內(nèi)外檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示，機(jī)動(dòng)車道的雨水徑流含有較高濃度的污染物質(zhì),可以說(shuō)，城市初期雨水中所含的污染物質(zhì)，大部分來(lái)自機(jī)動(dòng)車道的雨水徑流。

研究表明：機(jī)動(dòng)車道徑流中主要的污染物成分為懸浮固體（SS）、COD、BOD、重金屬 Pt、Cr、Cu、Ni等以及多環(huán)芳烴（PAHs）、油和脂等。

機(jī)動(dòng)車道雨水徑流污染物進(jìn)入水體后對(duì)水體水質(zhì)的影響很大，導(dǎo)致水體的物理、化學(xué)性質(zhì)和微生物特性發(fā)生變化，甚至成為影響水質(zhì)的主導(dǎo)因素，一些有毒有機(jī)物如PAHs及重金屬會(huì)對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，并可能產(chǎn)生潛在的二次污染等。因此，解決機(jī)動(dòng)車道雨水徑流污染，尤其是初期雨水徑流污染對(duì)水環(huán)境具有重要意義。

道路、廣場(chǎng)、停車場(chǎng)的雨水凈化措施有：

（1）綠地系統(tǒng)凈化雨水

充分利用綠地系統(tǒng)的凈化和過(guò)濾作用對(duì)雨水進(jìn)行凈化，同時(shí)雨水口設(shè)置截污掛籃。

（2）人工濕地凈化雨水

通過(guò)建設(shè)人工濕地，使初期雨水在人工濕地內(nèi)得到凈化處理。人工濕地內(nèi)水生植物的類型也是多種多樣，一般以挺水植物為主。目前研究、運(yùn)用較多的水生植物有蘆葦、燈心草、寬葉香蒲、英白、浮萍、美人蕉、紅楓、風(fēng)眼蓮、茬芝、席草、大米草、水葫蘆、水花生等類型，最為常用的是蘆葦，插植密度為1～3株/m2。研究表明，不同的植物類型對(duì)不同的污染物質(zhì)也具有一定的針對(duì)性。如英白、蘆葦對(duì)N、P污染物有較好的去除作用，寬葉香蒲對(duì)Pb、Zn、Cd等重金屬有較好的去除作用，植物的選取還要參考成活率(當(dāng)?shù)氐闹参镱愋统苫盥矢?、經(jīng)濟(jì)價(jià)值、衍生的微生物種群等方面。

（3）污水處理廠凈化雨水

設(shè)置初期雨水儲(chǔ)水池也是解決初期雨水污染的措施之一，儲(chǔ)水池可設(shè)置在北川河等主要河道沿岸綠地內(nèi)，儲(chǔ)水池中的初期雨水可在污水排放低峰期通過(guò)池中的污水泵排放至污水處理廠處理，達(dá)標(biāo)后排放。

4.3.3 雨水儲(chǔ)存

雨水的綜合存蓄系統(tǒng)可利用公共廣場(chǎng)、綠地、公共停車場(chǎng)等，并結(jié)合周圍的條件進(jìn)行適當(dāng)?shù)南掳?，以利于滯留、調(diào)蓄，以達(dá)到市政雨水匯流的洪峰交錯(cuò)，降低雨水排出口的過(guò)流量，快速排出局部雨水，同時(shí)也達(dá)到了儲(chǔ)存雨水的目的；也可以在這些區(qū)域適當(dāng)選擇做地下儲(chǔ)水池，通過(guò)簡(jiǎn)單的處理即可就近回用為城市綠化用水。地下儲(chǔ)水池應(yīng)配套建有一套雨水凈化設(shè)施。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著雨水利用的推廣，工程措施也將層出不窮，本文中的工程措施為現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用的總結(jié)，相信隨著工程技術(shù)手段不斷的進(jìn)步，雨水利用的新工藝會(huì)越來(lái)越多、越具備可操作性。

[1]郭殿乙.雨洪利用技術(shù)緩解城市內(nèi)澇的應(yīng)用 [J].廣東水利水電,2012,8(8):13-16.