城市雨水资源化利用现状及发展趋势

罗艳红

（中北大学（朔州校区）山西朔州036000）

城市雨水资源化利用现状及发展趋势

罗艳红

（中北大学（朔州校区）山西朔州036000）

城市建设改变了原有地表条件，使得雨水滞留能力大大下降，地表径流量增加，从而导致雨水资源白白流失，且城市内涝风险增大。而雨水经简单的处理即能用作城市杂用水。若能充分利用雨水资源，既可有效缓解城市水资源短缺现状，又能降低城市内涝灾害风险，同时可减轻地表径流污染，改善城市水生态环境。然而目前我国雨水利用率很低，且利用形式单一。本文系统地阐述和分析了雨水资源化利用的可行性与主要技术，并展望了雨水资源化利用的发展趋势，为我国推广新型雨洪控制利用技术提供一定的借鉴。

水资源匮乏；雨水资源化；利用

1　引言

随着城市规模不断扩大，城市需水量大大增加，且不透水路面面积也逐年增大，导致城区地面下渗能力下降，雨水贮存能力不断降低，地表径流系数加大、汇水时间缩短，许多城市出现了雨季“看海”的现象，同时地下水位逐年下降，影响了整个区域的水文循环，加剧了城市供水的紧张。另外，我国大多数城市采用雨水管道排除雨水，不仅使大量水资源白白流走，且地表径流雨水顺着城市排水管道进入河、湖等水体，加剧了城市地表水源的污染[1-2]。

随着水资源危机的加剧以及人类对城市水环境系统认识的加深，雨水作为一种特殊自然资源的价值逐渐被广泛认知[3]。雨水是自然界水循环系统中的重要环节，合理地开发利用雨水资源对修复自然界水循环十分有效。与海水淡化技术、跨流域远距离调水相比较，雨水资源化利用是经济、广泛、简便、快捷，且行之有效的途径[4]。

2　雨水资源化可行性分析

2.1雨水资源化利用概述

雨水利用是水资源开发最早的方式[5]。80年代初，国际雨水收集系统协会IRCSA成立，指出雨水资源化利用将成为解决21世纪人类水资源短缺的重要途径[6]。雨水资源化是指通过各种人工生态化措施改善雨水径流的形成、组分、输送途径和储存方式等，尽量减少人类活动对水循环系统的破坏或干扰，维持更接近自然条件下的良性循环，改善城市水资

源的赋存条件和生态系统[7]。与传统的雨水简单收集利用不同，城市雨水资源化利用不仅是狭义的雨水利用，还可减缓城市洪涝和地下水位下降、控制暴雨径流污染、改善城市区域环境等[8]。

2.2城市雨水利用的潜力分析

我国大部分城市都存在不同程度的水资源短缺现状，北方的城市尤为严重，北方多年年平均降雨量为590 mm，南方则为1340mm，且大部门城市降雨在季节上都存在分配不均的现象。北方城市的雨水资源总量比南方少，从雨水资源量计算，南方城市雨水资源具有更大的利用潜力[9]。

2.3城市雨水资源化可行性分析

城市雨水经过有效地回收处理后可回用，如道路冲洗、绿地灌溉、景观用水和清洗用水，从而减少整个城市的需水量，减缓了水资源短缺的局面，同时大大减轻了城市排水管网的供水压力；对社区和用户而言，雨水回收利用可减少生活开支；对整个城市而言，不仅可以减少地下水资源的过度开发，也可减少用来开发地下水而配套的设施和基建费用；多余的雨水还可回灌地下水，缓解城区因过度开发地下水资源而导致的地下水位下降；另外，城市雨水资源若能得到有效利用，还可降低暴雨引起的城市内涝灾害和土壤侵蚀。另外，1m3的自来水（含污水处理费）为3元，而收集1m3雨水的年运行费用不足0.10元。因此，雨水资源化利用是一种环保、经济的用水方式，同时也可实现城市的可持续发展[10]，与国家倡导的“海绵城市”理念不谋而合。

3　城市雨水资源化利用技术

目前我国雨水资源化利用技术还处在初级发展水平，而欧美、澳大利亚等国家已经形成较成熟的技术和管理条例。在我国城市雨水利用决策时，除借鉴发达国家经验，各城市须根据当地自然条件，尽可能统一规划，组团开发，因地制宜地选择雨水利用方案。

3.1断接技术

断接作为低影响开发（LIDs）中有效的技术之一，主要通过断接不透水区域，减少不透水区域面积，强化雨水下渗来减少进入排水系统的城市地表径流。不透水区域不具有减缓径流速度和增加渗透的功能，因此即使是特别小的降雨也会产生径流并排往最近的排水系统。Lucas等[11]通过SWMM模型模拟了在改良土壤上的断接情况，结果表明没有使用断接技术时最大流量是10.72 cfs（立方尺/秒），总流量是438,700 ft3（立方英尺）；使用断接方案时最大流量是6.089 cfs，总流量是63,300 ft3。这种技术既实现了雨水的资源化利用，又降低了城市排水系统的负担。

3.2生物滞留技术

生物滞留技术是利用浅洼地种植本土植物，通过植物、土壤等的过滤、吸附和过滤等作用，对降落在不透水表面，如屋面、路面等的雨水中的污染物进行截留和处理。常见的滞留池有湿式滞留池、干式滞留池和双重滞留池。生物滞留技术具有处理效果好、灵活多变、易于改造的特点，可应用于住宅区、商业区、工业区、停车场等（如图1），取代道路、小区等区域传统绿化带，更具有生态效益和环境效益。

3.3下凹式绿地

我国道路大部分是沥青、水泥等路面，渗透能力较差，且道路汇水面积小，因此大量雨水资源排入城市排水管网，加大了城市污水处理厂的处理负荷，遭遇暴雨时还易引发城市内涝，并且需投资巨大的人力灌溉道路周边绿化带。

下凹式绿地是指比周边地势低5cm～20cm的绿地，可汇集路面、建筑物等产生的雨水，是一种具有渗蓄雨水、削减洪峰流量、减轻地表径流污染等优点的生态型措施，如图2。在设计时，应注意出水口高程的选定，一般来说应高于绿地而低于周边地面；同时依据不同的目的对土壤进行改性，可向土壤中掺入炉渣、陶粒等。下凹式绿地可在不增加投资的前提下，使大量雨水汇入道路绿地，增大雨水就地入渗率，不仅能够节约绿化用水，而且可在一定程度上预防城市洪涝灾害。

图1　生物滞留技术

图2　下凹式绿地

3.4透水性铺装

透水性铺张主要用于加大降雨原位入渗量，有效补充地下水。可将城市部分停车场、广场、便道、单位庭院的路面由原来的水泥、沥青等不透水性地面，改换成透水路面，上层采用透水铺砖，下层设渗沟、渗井等，内填砂石、砾料等填料，增加雨水入渗量，可减低暴雨径流的流速、流量，延长滞时，从而尽可能多的留住雨水。

上述各种技术的原理、处理效果和适用性各不相同，在实际中可根据各地降雨特征、地形坡度、面积、造价和环境影响等影响因素，结合各种措施的特点合理选用，亦可将不同的雨水资源利用方法结合形成组合措施，发挥各自的优势，提高处理效率，延长工程寿命。

4　雨水资源化利用发展趋势

未来城市雨水资源利用主要有三个方面：（1）大力推进雨水收集利用工程，将雨洪控制利用作为城市供水系统中重要的辅助性工程，补充部分工业用水和生活杂用水，减少自来水的需求量，缓解城市供水压力；（2）践行国家大力提倡的“海绵城市”理念，有效恢复城市地下水的采补平衡；（3）积极开展雨水综合利用，利用城市中各种自然水体、绿地、广场、屋面等空间，有效调蓄、净化和利用城市径流雨水，改善整个城区的水循环系统。

[1]王思思.国外城市雨水利用的进展[J].城市问题,2009,(10):79-84.

[2]NancyB.Grimm,etal.Global Change and the Ecology of Cities[J]. Science,2008(319):756-760.

[3]钱正英,张光斗.中国可持续发展水资源战略研究报告集第1卷:中国可持续发展水资源战略研究综合报告及各专题报告[R].中国水利水电出版社,2001,16:177.

[4]BHATTACHARYA A,RANE O.Harvesting rainwater:catch water where it falls Environment Centre for Civil Society,422-439.http: //www.ccsindia.org/ccsindia/policy/enviro/studies/wp0076.pdf. 2007-05-11.

[5]Hendr ickson A,Glor feld K,Cronan T.On the repeated test-retest reliabilityofthe end-user computing satisfaction instrument[J].A comment,Decision Sciences,1994,25(4):655-667.

[6]Hiltz S,Jo hnson K.User satisfaction with computer-mediated communication systems[J].Management Science,1990,36(6):739-764.

[7]Ken.J.Gregory.Urban adjustments in a management context:an Australian example[J].Journal ofHydrology,2002,29(5):620-633. [8]车伍,李俊奇.城市雨水利用技术与管理[M].中国建筑工业出版社,2006

[9]车伍,等.我国城市降雨特点与雨水利用[J].给水排水,2007,33(6): 45-48.

[10]许励敏.城市雨水资源化的探讨与应用[J].中国水运,2010,10 (3):158-159.

[11]William C.Lucas.Modeling Impervious Area Disconnection with SWMM.LowImpact Development:Redefining Water in the City.2010: 897-908.

国家自然科学基金(项目批准号:51476150)。

罗艳红（1988—），女，硕士，主要从事雨水资源化利用研究。基金项目