水是生命之源,水資源是發(fā)展經(jīng)濟(jì)、維系民生最不可缺少的重要自然資源。隨著城市化進(jìn)程的加快,城市用水需求不斷提高,部分地區(qū)對(duì)水資源的需求已經(jīng)超過當(dāng)?shù)厮Y源本身所能負(fù)荷的程度。同時(shí),城市化進(jìn)程的推進(jìn)不可避免地伴隨著道路、建筑群等不透水面積的增大,大雨時(shí)徑流迅速匯集造成地面積水,導(dǎo)致城市局部洪災(zāi)。另外,為了解決城市缺水問題,部分城市過度開發(fā)地下水資源,但由于地面硬化導(dǎo)致雨水無法下滲起到補(bǔ)充地下水的作用,從而產(chǎn)生路面下沉現(xiàn)象,嚴(yán)重影響城市居民生活與生命安全。
城市雨水利用是指在城市范圍內(nèi),有目的地采用各種措施對(duì)雨水資源的保護(hù)和利用,包括收集、調(diào)蓄和凈化后的直接利用;也包括利用各種人工或自然水體、池塘、濕地或洼地使雨水滲透補(bǔ)充地下水資源的間接利用;還包括回用與滲透相結(jié)合,利用與洪澇控制、污染控制、生態(tài)環(huán)境改善相結(jié)合的綜合利用。通過收集、儲(chǔ)存、綜合利用城市雨水,可以有效防止城市性洪水,為城市解渴,降低城市地面沉降風(fēng)險(xiǎn)。
城市雨水利用是解決城市缺水和防洪問題的重要舉措,是完善城市水文循環(huán)的一項(xiàng)重要步驟,具有重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。
首先,城市雨水利用能有效解決水資源短缺問題。雨水是地表水的主要來源,我國(guó)具有豐富的雨水資源,可利用水資源量巨大。隨著城市化進(jìn)程的加快,地面硬化面積也與日俱增,嚴(yán)重影響了城市自然水文循環(huán):大量雨水流失,交通路面頻繁積水影響正常生活,雨洪峰值變大加重排水系統(tǒng)負(fù)荷,土壤含水量減少,熱島效應(yīng)及地下水位下降現(xiàn)象加劇等。有效利用城市雨水,能很大程度上減輕城市用水負(fù)擔(dān),降低對(duì)水資源的破壞性開發(fā),緩解當(dāng)前水資源短缺的問題。
其次,城市雨水利用能創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。雨水是人類生活中最重要的淡水資源,雨水礦化度低,可直接或僅需簡(jiǎn)單處理就可達(dá)到生產(chǎn)和環(huán)境用水標(biāo)準(zhǔn)。水資源短缺,水價(jià)上漲,利用雨水取代自來水作為工廠生產(chǎn)或者城市綠化等方面用水,其所能創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價(jià)值是極為可觀的,它所能創(chuàng)造的長(zhǎng)期效益是無法估量的。
再次,城市雨水利用能極大改善城市生態(tài)環(huán)境。城市綠地、園林、花壇和一些濕地、河道、湖泊都是現(xiàn)代化城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,隨著居民生活水平的提高和環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng),城市綠化建設(shè)不僅可為居民提供娛樂、休閑、游覽和觀光的場(chǎng)所,而且是改善和美化城市環(huán)境的重要措施。雨水空間分布分散,水質(zhì)清潔,是城市生態(tài)環(huán)境用水的最理想來源,城市雨水有效利用能促進(jìn)城市生態(tài)環(huán)境的完善和進(jìn)步。
最后,城市雨水利用還具有良好的社會(huì)意義。城市雨水利用有利于提高人們珍惜水資源、節(jié)約水資源的意識(shí);可以減少水土流失,緩解城市化進(jìn)程中用水與排水之間的矛盾,有著巨大的社會(huì)效益。
人類對(duì)于雨水的利用已經(jīng)有了很長(zhǎng)的歷史。雨水集流系統(tǒng)的研究可以追溯到公元前8世紀(jì)古羅馬時(shí)期。在歐洲,德國(guó)還成立了專門的雨水回用組織,頒布了一系列法律法規(guī)。日本是亞洲最早實(shí)行雨水回收利用的國(guó)家,從1982年開始就逐步將雨水回用納入國(guó)家發(fā)展日程。我國(guó)對(duì)于雨水的回用起步較晚,直至20世紀(jì)90年代,我國(guó)才將雨水的回用作為一門單獨(dú)的學(xué)科展開研究。
以德國(guó)為例,最基本的雨水利用單元是居民住宅。家庭雨水利用的一般模式是首先將屋頂雨水通過雨漏管進(jìn)行收集處理,然后通過分散或集中式過濾除去徑流中的顆粒污染物,再將過濾后的雨水引入蓄水池儲(chǔ)蓄,最后通過水泵輸送至用水單元,一般多用于沖洗廁所或灌溉綠地等。第二種雨水利用的典型區(qū)域是城市居民小區(qū)。通過人工設(shè)計(jì),依賴水生植物系統(tǒng)或土壤的自然凈化作用,將雨水利用與景觀設(shè)計(jì)相結(jié)合,從而實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與生態(tài)、環(huán)境的和諧與統(tǒng)一。其具體做法和規(guī)模依據(jù)小區(qū)特點(diǎn)而不同,一般包括屋頂花園、水景、滲透、中水回用等。第三種城市雨水利用的典型對(duì)象是大面積商業(yè)開發(fā)區(qū)。德國(guó)有關(guān)法律不但規(guī)定受到污染的降雨徑流必須經(jīng)過處理達(dá)標(biāo)后排放,而且規(guī)定新建開發(fā)區(qū)必須考慮雨水利用系統(tǒng)。因此,開發(fā)商在進(jìn)行開發(fā)區(qū)規(guī)劃建設(shè)時(shí),均將雨水利用作為重要內(nèi)容考慮,尤其在大面積商業(yè)開發(fā)區(qū)建設(shè)時(shí),一般開發(fā)商都結(jié)合開發(fā)區(qū)雨情水情,因地制宜,將雨水利用系統(tǒng)作為開發(fā)區(qū)建設(shè)的重要組成部分。
城市雨水利用途徑眾多。利用大面積集中雨水,城市的建筑屋頂、大型廣場(chǎng)、小區(qū)庭院、城市的不透水地面都可大面積地匯集雨水,是良好的雨水收集面。降雨產(chǎn)生地面徑流,只要修建一些簡(jiǎn)單的雨水收集和貯存工程,就可將城市雨水資源化。利用滲透設(shè)施集水,利用各種人工設(shè)施強(qiáng)化雨水滲透,如滲透集水井、透水性鋪裝、滲透管、滲透溝、滲透池等。對(duì)收集的雨水就地利用,根據(jù)當(dāng)?shù)丶昝娣e、降雨量以及用水方式來進(jìn)行設(shè)計(jì)和建造蓄水池,就地利用雨水。雨污分流,建立單獨(dú)的城市雨水系統(tǒng),雨水與污水分流,從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度更低成本地利用雨水。
雨水花園是當(dāng)前國(guó)際上普遍應(yīng)用于城市雨水利用的重要設(shè)施。雨水花園利用自然形成的或人工挖掘的淺凹綠地,匯聚并吸收來自屋頂或地面的雨水,通過植物、沙土的綜合作用使雨水得到凈化,并使之逐漸滲入土壤,涵養(yǎng)地下水,或使之補(bǔ)給景觀用水、廁所用水等城市用水,同時(shí)能夠減少80%左右的地面雨水徑流量,有效緩解城市內(nèi)澇。除了能夠有效進(jìn)行雨水滲透,雨水花園還可以通過其植物的蒸騰作用調(diào)節(jié)環(huán)境中空氣的濕度與溫度,改善小氣候環(huán)境;能夠?yàn)槔ハx與鳥類提供良好的棲息環(huán)境;能夠有效地去除徑流中的懸浮顆粒、有機(jī)污染物以及重金屬離子、病原體等有害物質(zhì);雨水花園維護(hù)與管理成本低,能夠給人更好的視覺感受。
作為解決水資源短缺問題的途徑之一,城市雨水資源的利用必須得到足夠的重視。雨水作為一種優(yōu)質(zhì)的自然資源,收集和使用方便,污染少,處理簡(jiǎn)單,用于城市和生活,可以有效緩解城市生活供水不足的矛盾。雨水利用是一項(xiàng)典型的生態(tài)保護(hù)技術(shù),對(duì)于水資源的優(yōu)化配置,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有十分積極的意義。