王 文

（廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)股份有限公司中南分公司，長(zhǎng)沙 410000）

城市雨水資源利用是指在汛期積累雨水，通過規(guī)劃、設(shè)計(jì)和采取相應(yīng)的工程措施，將其作為可利用的水源。它不但可以補(bǔ)充城市水資源，緩解供需矛盾，而且可以有效調(diào)節(jié)城市雨水徑流高峰，錯(cuò)流排放雨水，保障城市免受洪澇災(zāi)害。20世紀(jì)末以來，全球范圍內(nèi)雨水資源利用技術(shù)得到了大規(guī)模的推廣，多個(gè)國家開展了相關(guān)研究。當(dāng)前，有必要進(jìn)一步研究雨水資源利用技術(shù)，促進(jìn)城市雨水的資源化利用。

1 我國水資源現(xiàn)狀

我國是一個(gè)水資源嚴(yán)重短缺的國家，時(shí)空分布不均，南方多于北方，東部多于西部，且水資源利用率很低，導(dǎo)致很多地區(qū)水資源與生產(chǎn)力嚴(yán)重不匹配。伴隨著我國工業(yè)化、城市化的推進(jìn)，大量人口涌入城市，進(jìn)一步加劇了城市水資源短缺問題[1-3]。

1.1 人均水資源占有量不足

我國陸地水資源總量為2.8 萬億m3，位居世界第六，僅次于巴西、俄羅斯、加拿大、美國和印度尼西亞。但是，我國人均占有量?jī)H為2 630 m3，約占世界人均占有量的1/4，人均水資源量居世界第121 位[1-3]。

1.2 水資源補(bǔ)給年內(nèi)與年際變化大

我國降水年分布很不均衡，大部分地區(qū)連續(xù)4 個(gè)月（6—9月）的降水量占全年降水量的60%～80%。換言之，中國大約三分之二的水資源是洪水徑流。此外，年降水量變化很大。南方最大年降水量是最小年降水量的2 ～4 倍，北方最大年降水量是最小年降水量的3 ～8 倍。我國部分地區(qū)出現(xiàn)過連續(xù)豐水年或連續(xù)枯水年的情況[1-3]。

1.3 生態(tài)環(huán)境用水問題突出

隨著我國城市化進(jìn)程的加快和人口的增長(zhǎng)，污水排放量大幅增加。大量的生活污水和工業(yè)廢水排入江河和海洋，形成江海有機(jī)污染，造成江河和海洋富營養(yǎng)化，加重了水資源的供需矛盾，影響了城市的可持續(xù)發(fā)展。在當(dāng)前水資源短缺、水污染嚴(yán)重的總體環(huán)境下，雨水資源利用既對(duì)城市增收節(jié)支，也是改善城市水環(huán)境、形成城市健康循環(huán)的有效措施。我國應(yīng)采取多種形式，多范圍開發(fā)利用雨水資源[1-3]。

2 國內(nèi)外雨水資源利用概況

2.1 國外雨水資源利用概況

隨著世界范圍內(nèi)水資源短缺和污染形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，20世紀(jì)后期，一些國家開始了雨水資源利用技術(shù)的研究，目前已進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化階段。其中最具代表性的國家有德國、日本、美國等，其均已形成較為完善的水資源利用體系[4-5]。

2.1.1 德國

自1989年制定屋頂雨水利用設(shè)施相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以來，德國經(jīng)歷了三大變革：進(jìn)入工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化階段，逐步向一體化發(fā)展。主要雨水利用系統(tǒng)包括屋面雨水收集與儲(chǔ)存系統(tǒng)、屋頂花園雨水利用系統(tǒng)、雨水截滲系統(tǒng)和生態(tài)社區(qū)綜合利用系統(tǒng)。屋面收集的雨水主要用作家庭、市政和工業(yè)領(lǐng)域的非飲用水，而道路雨水主要排入下水道或用于涵養(yǎng)地下水。此外，德國以法律等形式加強(qiáng)對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)和對(duì)水資源的可持續(xù)利用[4-5]。

2.1.2 日本

日本政府和非政府組織為城市雨水資源的利用做出諸多努力，以確保雨水資源化利用的實(shí)施。日本實(shí)施雨水利用補(bǔ)貼制度，根據(jù)雨水利用設(shè)施的規(guī)模和類型提供補(bǔ)貼，以促進(jìn)城市雨水資源化利用[4-5]。

2.1.3 美國

美國強(qiáng)調(diào)非工程生態(tài)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。許多城市已經(jīng)建立了由屋頂蓄水池、原位滲水池、滲井、生態(tài)草溝和透水地面組成的地表補(bǔ)給系統(tǒng)，并作為土地規(guī)劃的一部分應(yīng)用在新的開發(fā)區(qū)。此外，美國聯(lián)邦和各州政府通過稅收總量控制、補(bǔ)貼、貸款和發(fā)行強(qiáng)制性債券等經(jīng)濟(jì)手段，鼓勵(lì)雨水的合理處理和利用[4-5]。

2.2 國內(nèi)雨水資源利用概況

20世紀(jì)末，上海、北京、大連和哈爾濱等城市相繼開展了城市雨水資源化利用技術(shù)的研究。經(jīng)過多年的探索和發(fā)展，雨水資源化利用進(jìn)程正在加快。但總體來看，技術(shù)還相對(duì)落后，基本處于探索階段，缺乏系統(tǒng)性，更缺乏法律法規(guī)保障體系和完善的管理體系[4-5]。

3 城市雨水資源化途徑

城市雨水資源化利用是一個(gè)多目標(biāo)、綜合復(fù)雜的研究項(xiàng)目，其實(shí)施過程大體分為雨水收集、貯留、處理和回用四個(gè)階段。具體實(shí)現(xiàn)途徑包括雨水滲透和雨水收集利用兩個(gè)方面。

3.1 雨水滲透

雨水滲透是一種間接的雨水利用方式，最大的優(yōu)點(diǎn)是補(bǔ)充和積蓄地下水資源。主要技術(shù)包括加強(qiáng)地表滲透、建設(shè)地下蓄排水系統(tǒng)、雨水徑流主動(dòng)補(bǔ)給等，這種利用方式適用于水資源匱乏地區(qū)。

3.1.1 透水性路面

透水性路面是指用一定滲透系數(shù)和保水率的透水混凝土、透水瀝青、透水磚等透水性材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的普通混凝土、瀝青、花崗巖地磚等，鋪設(shè)道路、廣場(chǎng)等。透水性路面可以快速地將地面雨水滲透至道路基層以下，甚至到達(dá)地下含水層，而不會(huì)造成地表積水。

3.1.2 滲透管（溝）

在一些地下水位低、雨水水質(zhì)較好的地區(qū)，可以將傳統(tǒng)的雨水收集系統(tǒng)（雨水管、雨水口等）改為滲透管（溝）。收集的雨水通過埋設(shè)于礫石層內(nèi)的滲透管（溝）進(jìn)一步滲入周圍土壤。滲透管（溝）一次性投資少、質(zhì)量小、機(jī)械強(qiáng)度高且方便施工，但對(duì)水質(zhì)要求較高，通常需要對(duì)雨水進(jìn)行預(yù)處理，以降低其懸浮物濃度。

3.1.3 下凹綠地+雨水花園

目前，市政道路設(shè)計(jì)常采用“下凹綠地+雨水花園”組合技術(shù)。下凹綠地用于銜接雨水花園，其將雨水收集、輸送至雨水花園，同時(shí)具有一定的滲透、調(diào)蓄、凈化功能。雨水花園主要負(fù)責(zé)收集和處理沿線相鄰車行道、人行道、非機(jī)動(dòng)車道及綠化帶的徑流雨水，通過入滲進(jìn)行水質(zhì)處理；超出下滲能力的雨水在持水區(qū)持續(xù)蓄積，隨著蓄水高度進(jìn)一步增大，通過溢流口直接溢流至雨水系統(tǒng)中。該技術(shù)具有投資少、雨水收集高效等特點(diǎn)，還能對(duì)雨水中的懸浮物起到過濾、凈化作用。

3.1.4 植被淺溝

植被淺溝是指在地表溝渠中種植植被，是一種工程措施。它一般建于城市公園內(nèi)道路兩側(cè)、不透水地面的周邊、大面積綠地內(nèi)等，可以同滲透渠或雨水管網(wǎng)聯(lián)合運(yùn)行，在完成輸送排放功能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)雨水凈化。

3.2 雨水收集利用

雨水收集利用是指雨水經(jīng)過各種收集及處理設(shè)施，達(dá)到相關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后，作為城市用水的補(bǔ)充資源。其主要用于綠化噴灌、市政道路澆灑、消防、建筑施工等，可以在一定程度上滿足近年來城市日益增加的用水需求，緩解我國水資源嚴(yán)重短缺的問題。

3.2.1 屋面雨水收集利用

屋面雨水因人為影響程度小，徑流量大且相對(duì)清潔，因此作為雨水收集的主要對(duì)象。屋面雨水水質(zhì)主要受大氣質(zhì)量、屋面材料、降雨量和降雨間隔等因素的影響。屋面雨水通過雨水斗等雨水收集裝置，經(jīng)過雨落水管接入雨水收集裝置。雨水收集裝置可以是設(shè)置在建筑密集區(qū)或小區(qū)內(nèi)的集中利用系統(tǒng)，也可以是設(shè)置在單體建筑內(nèi)的分散利用系統(tǒng)。處理后，雨水主要作為城市自來水的補(bǔ)充水源，用于生活和生產(chǎn)中。

3.2.2 路面雨水收集利用

路面雨水收集利用系統(tǒng)通常將市政道路、廣場(chǎng)等作為集雨面，其雨水水質(zhì)受車流量、路面衛(wèi)生、路面材料、降雨量和降雨間隔等因素的影響。路面雨水水質(zhì)受人為因素影響較大，相比屋面雨水水質(zhì)，總體較差。因機(jī)動(dòng)車道交通量較大，路面雨水受有機(jī)污染嚴(yán)重，建議優(yōu)先收集非機(jī)動(dòng)車道、人行道、廣場(chǎng)范圍的雨水。近年來，路面雨水收集系統(tǒng)常常與初雨截流系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)用，將初雨中泥沙、路面有機(jī)污染物等截流至污水處理系統(tǒng)，大大提高了雨水收集系統(tǒng)收集的雨水水質(zhì)。

3.2.3 綠地雨水收集利用

綠地雨水收集利用系統(tǒng)不僅可以收集及輸送雨水，還可以攔截雨水中懸浮物。在輸送過程中，其可以對(duì)收集雨水中的懸浮物等進(jìn)行截留，并凈化雨水中的污染物，收集的雨水水質(zhì)較好。雨水輸送時(shí)，部分下滲到土壤中，大大補(bǔ)充了地下水，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致雨水收集量減少。因此，應(yīng)結(jié)合降雨量、土壤性質(zhì)等因素，合理選用綠地雨水收集利用系統(tǒng)。

4 結(jié)論

本文分析了我國水資源特點(diǎn)和國內(nèi)外雨水利用現(xiàn)狀，探討了我國城市雨水資源化途徑。結(jié)果表明，雨水資源化利用不僅可以補(bǔ)充城市水資源，緩解供需矛盾，還可以有效調(diào)節(jié)城市雨水徑流高峰，錯(cuò)流排放雨水，保障城市免受洪澇災(zāi)害，是改善城市水環(huán)境、形成城市健康循環(huán)的有效措施。