水資源是基礎自然資源,是生態(tài)環(huán)境的控制性因素之一;同時(shí)水資源又是戰略性經(jīng)濟資源,是一個(gè)國家綜合國力的有機組成部分。隨著(zhù)城市化和經(jīng)濟的高速發(fā)展,資源不足的矛盾和城市化建設的快速發(fā)展和城市人口的不斷增加,一方面使得城市用水量需求增加,另一方面城市不透水面積擴大,導致雨水資源流失增加和水循環(huán)系統的平衡遭到破壞。雨水作為一種自然資源,污染輕,對調節補充城市水資源、改善城市自然生態(tài)系統具有重要作用?,F代城市雨水利用是一種新型的多目標綜合性技術(shù),可實(shí)現節水、水資源涵養與保護、控制城市水土流失和水澇、減少水污染和改善城市生態(tài)環(huán)境等功能。國外對城市雨水利用的實(shí)踐及研究起步較早,從20世紀80年代開(kāi)始,世界各國就開(kāi)始探索城市雨水資源化,全球至少有40個(gè)國家和地區開(kāi)展了雨水管理與利用的研究和實(shí)踐。美國、德國、英國、澳大利亞、日本和以色列等國長(cháng)期致力于雨水管理技術(shù)的研發(fā),已形成了相對成熟的雨水利用技術(shù),開(kāi)發(fā)了多種水文模型,并建立起了較為完善的保障體系。我國城市雨水利用盡管取得了一定成果,但總體上起步晚、發(fā)展相對滯后。通過(guò)分析國外雨水利用的現狀,提出了雨水收集及利用技術(shù),旨在為我國的雨水利用提供借鑒和啟示。
1.國內外城市雨水利用現狀
1.1國外城市雨水利用現狀
從上世紀80年代起,歐美及日本等發(fā)達國家開(kāi)展了對雨水進(jìn)行收集利用的研究。美國的雨水利用常以提高天然入滲能力為目的。美國不但重視工程措施,而且還制定了相應的法律法規對雨水利用給予支持。如科羅拉多州、佛羅里達州和賓夕法尼亞州分別制定了《雨水利用條例》,這些條例規定新開(kāi)發(fā)區的暴雨洪水洪峰流量不能超過(guò)開(kāi)發(fā)前的水平,所有新開(kāi)發(fā)區必須實(shí)行強制的“就地滯洪蓄水”。其他的發(fā)達國家如德國、英國、日本等國家城市雨水利用的主要經(jīng)驗包括兩個(gè)方面:一是制定一系列有關(guān)雨水利用的法律法規,如目前德國在新建小區之前,無(wú)論是工業(yè)、商業(yè)還是居民小區,均要設計雨水利用設施,若無(wú)雨水利用措施,政府將征收雨水排放設施費和雨水排放費。日本于1992年頒布了“第二代城市下水總體規劃”,正式將雨水滲溝、滲塘及透水地面作為城市總體規劃的組成部分,要求新建和改建的大型公共建筑群必須設置雨水就地下滲設施。二是建設完善的雨水收集、利用設施,將收集到的雨水主要用于沖廁所、洗車(chē)、澆庭院及回灌地下水等。目前,德國的雨水利用技術(shù)已發(fā)展到第三代,其特征是設備的集成化,尤其對于屋面雨水的收集、截污、儲存、過(guò)濾、滲透、提升、回用和控制,形成了系列化的定型產(chǎn)品和組裝式的成套設備。在英國,泰晤士河水公司為了研究不同規模的水循環(huán)方案,設計了倫敦世紀圓頂雨水收集利用系統示范工程。丹麥在城市地區從屋頂收集雨水,收集后的雨水經(jīng)過(guò)收集管底部的預過(guò)濾設備,進(jìn)入貯水池進(jìn)行儲存。使用時(shí)利用泵經(jīng)進(jìn)水口的浮筒式過(guò)濾器過(guò)濾后,用于沖洗廁所和洗衣服。
1.2我國城市雨水利用現狀
我國雨水利用有悠久的歷史,但是真正意義上的雨水資源利用研究約從20世紀80年代才開(kāi)始。城市雨水利用在我國剛剛起步,只有個(gè)別城市進(jìn)入工程實(shí)施和推廣階段,主要是缺水地區的一些小型、局部的非標準性應用,比較典型的是山東長(cháng)島縣、大連璋子島和舟山市葫蘆島等雨水集流利用工程。目前我國建筑小區雨水利用工程中采用最普遍的是雨水入滲和雨水收集回用,北京、上海、天津、深圳、大連、西安等許多城市正在結合自身的具體情況開(kāi)展雨水收集利用項目研究。由于缺水形勢嚴峻,北京市開(kāi)展的步伐較快。2001年國務(wù)院批準了包括雨洪利用規劃內容的“21世紀初期首都水資源可持續利用規劃”,北京市規劃委員會(huì )和北京市水利局于2003年3月共同制定并發(fā)布了《關(guān)于加強建設工程用地內雨水資源利用的暫行規定》,其中規定今后在北京市新建、改建、擴建工程時(shí)要同時(shí)建設雨水利用工程,建設中的工程也必須同時(shí)考慮建設雨水利用設施。2008年奧運場(chǎng)館和奧林匹克公園建設中也都采用了雨洪利用技術(shù)?!赌暇┦谐鞘泄┧凸澕s用水管理條例》也要求規劃用地面積二萬(wàn)平方米以上的新建建筑物應當配套建設雨水收集利用系統。
2.雨水利用技術(shù)
2.1雨水收集
雨水收集系統包括屋面的雨水收集系統和地面的雨水收集系統。由于屋面受到人類(lèi)活動(dòng)的影響小一些,所以屋面對雨水的污染程度比路面要輕的多。而且地面要考慮到相當一部分的雨水途徑綠地回補地下含水系統,因此兩種收集系統在設計上有所差異。
2.1.1屋面雨水的收集
屋面雨水一般占城區雨水資源量65%左右,易于收集,且水質(zhì)相對較好,是城區雨水利用的主要對象。屋面雨水由于受污染少,水質(zhì)較好,稍加處理或不經(jīng)處理即可直接用于沖洗廁所、澆灌綠地或用作水景,也可直接進(jìn)入滲透管溝或通過(guò)土壤經(jīng)初步滲透后再進(jìn)入滲透管系。對屋面雨水典型的收集方式為:屋面雨水經(jīng)雨水立管進(jìn)入初期棄流裝置,通過(guò)初期棄流裝置將初期較臟的雨水排至小區污水管道,進(jìn)入城市污水處理廠(chǎng)處理后排放。經(jīng)過(guò)初期棄流的雨水經(jīng)獨立設置的雨水管道流入貯水池,雨水在池中經(jīng)過(guò)過(guò)濾、沉淀、再過(guò)濾、消毒處理后,出水進(jìn)入專(zhuān)為沖洗用水、洗滌用水和庭院澆灌用水設置的管網(wǎng),可用于家庭、公共和工業(yè)等3方面非飲用水供水。
2.1.2地面雨水的收集
由于地面的雨水水質(zhì)較差,其主要用在系統和地表蓄水池。對于采取合流制排水小區綠化用水和景觀(guān)用水上。地面雨水收集方式包括綠地蓄水下滲回補地下含水系統的老城區,如果將地面雨水就近收集并回灌地下,不僅可以減少對環(huán)境的污染,還可提高城市污水廠(chǎng)的處理效果,降低處理成本。采取分流制的地區,地面雨水徑流從集水口流入雨水管道,直接匯入雨水貯水池,相對比較簡(jiǎn)單。
2.2雨水回用
屋面雨水的污染程度較地面雨水輕,且徑流量大,便于收集,利用價(jià)值也高。初期徑流棄流后COD一般為80~120mg/L,而道路初期雨水水質(zhì)較差,初期徑流中COD高達3000~4000mg/L。所以雨水的匯水源頭、收集方式以及其回用的水質(zhì)都是制約雨水凈化工藝選擇的因素。雨水凈化按照雨水處理工藝可以分為自然凈化和物化處理。對雨水水質(zhì)條件較好、地下水位較低、平均坡度小且土壤滲透能力較好的道路(透水性路面)區,可利用表層植被和土壤凈化功能的自然凈化方法處理雨水,同時(shí)還可以減輕對雨水收集、輸送系統的壓力,補充地下水。
3.結語(yǔ)
城市雨水利用,對解決水資源短缺、防治水環(huán)境污染和防洪減災等方面,具有重大的社會(huì )效益和環(huán)境效益,是水資源可持續利用的有效途徑。通過(guò)對國外發(fā)達國家雨水進(jìn)行收集利用所取得的成果的借鑒與學(xué)習,建議國內把雨水利用納入水資源的統一管理體系之中,盡快完善關(guān)于雨水利用的各項政策法規。由政府出臺相關(guān)雨水利用建筑的管理辦法,明確今后的小區建設和建筑物設計要服從雨水收集回用系統需要。對于已建成的小區或單位,采用政府投資、地方集資和用戶(hù)投入的辦法進(jìn)行改造。在雨水利用研究上加大科研投入力度,提供專(zhuān)項資金支持,使研究成果盡快轉化,提高雨水綜合利用程度。同時(shí),要加大雨水收集回用的宣傳教育,強化人們的節水意識。