浅析海绵城市建设中的屋面雨水利用

2018-06-06张文韬

科教导刊·电子版 2018年6期

张文韬

摘要如今，逢雨必涝，城市里看海；逢旱则干，热岛效应加剧，这种现象在城市发展中越发严重。而海绵城市是新一代城市雨洪管理概念，在下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用，这样既能改善我国逢雨必涝的现状同时又能利用雨水资源。本文针对如何更好的实施海绵城市建设中屋面雨水利用，对目前国内外屋面雨水利用的现状，屋面雨水利用系统等方面进行了分析，并提出了改善其利用效果的建议。

关键词海绵城市屋面雨水利用现状建议

中图分类号：TU992 文献标识码：A

水对于城市来说，既是滋养土地、维系经济发展的生命之源，又是带来洪涝灾害的自然隐患，也是生态景观不可缺少的要素。我国是一个干旱缺水严重的国家，而城市化的加速发展和城市地表水严重污染，又进一步加剧了当前国内许多城市可用水资源短缺的问题，从而雨水的收集利用已成为一种必然的趋势。自20世纪70年代末起，发达国家就开始研究雨水的收集和利用，并取得了一定的实践成就。还有，我国由于不同地域的地理条件及气候迥异，中国年降雨量呈现由东南沿海向西北内陆逐渐减少的分布规律，并有着显著差异的丰水期枯水期。因此，我国在雨水利用建设方面可借鉴国外先进优秀的方法和技术，并结合本国的实际情况，建设适合当地情况的屋面雨水利用系统。

1绪论

1.1城市雨水利用发展概况

雨水利用是一种古老的传统技术，数千年以前就被人们采用，并一直在缺水国家和地区广泛应用。现代城市雨水利用是一种新型的多目标综合性技术，其技术应用有着广泛而深远的意义。近年来，城市雨水利用技术迅速发展。目前城市雨水收集利用方式主要包括屋顶绿化雨水利用、屋面雨水利用、区域雨水利用和回灌地下水雨水利用四种。

1.2国外屋面雨水利用

城市雨水资源利用的可行性首先要考虑的是雨水水质。一般情况下，不经过处理或者经过简单处理的雨水足可用于城市绿化用水、工业循环水以及景观娱乐用水等。屋面径流雨水水质较好，因此屋面雨水利用是城市雨水利用的重要组成部分。以下就国内外城市屋面雨水利用的现状进行了分析。

1.2.1日本的雨水利用

日本是亚洲重视城市雨水利用的典范，十分重视环境、资源的保护和积极倡导可持续发展的理念。日本目前虽然对城市雨水利用没有硬性规定，但国家和地方政府都大力支持和鼓励雨水项目。日本有的是将收集到的屋面雨水经砂滤和消毒后回用，也有的将屋面雨水收集，排入溢流井，溢流井下设有渗透沟槽，溢流雨水排入污水管道。据统计，日本目前已拥有利用雨水设施的建筑物多座，屋頂集水面积多万。例如，在城市屋顶修建雨水浇灌的“空中花园”，这种措施，在减少城市地表径流的同时，减少了自来水的消耗，增加了城市的绿地面积，对美化城市环境、净化城市空气、吸收城市噪声起到了很大的作用，还能够降低城市的热岛效应。

1.2.2德国的雨水利用

德国是欧洲极力主张广泛进行雨水利用的国家之一，也是欧洲开展雨水利用工程最好的国家之一。其先后制定了有关雨水利用的法律法规，对城市屋面雨水的利用展开了大量的研究，如德国柏林建造的第一座生态办公楼。

屋面雨水利用技术在德国也已经广泛应用。城市屋面雨水利用的主要技术有：（1）屋面雨水集蓄利用系统；（2）雨水屋顶花园利用系统。其屋面雨水的集蓄利用方式主要有两种：第一种是居民小区雨水利用；第二种是单户家庭雨水利用技术。德国的居民小区屋面雨水利用是通过雨漏管、入渗沟或洼地、溢流系统等实现的。屋顶的雨水首先通过雨漏管进入楼寓周围绿地，经过天然土壤渗入地下，若雨水大于土壤的入渗能力，则进入小区的根据绿地的耐淹水平设计的入渗沟或洼地。标准降水径流可全部入渗，若遇超标准降水，则通过溢流系统排入市政污水管道。而德国单户家庭屋面雨水集蓄利用需要将水过滤，主要过程是将屋顶雨水通过雨漏管收集，通过分散或集中过滤除去径流中颗粒物质，然后将水引入蓄水池贮蓄，再通过水泵输送至用水单元。一般用于冲洗厕所或灌溉绿地等。

1.2.3美国的雨水利用

美国的雨水利用常以提高天然入渗能力为目的，建造渗滤田补充地下水层，并制定相应的法规限制雨水的直接排放。这些条例规定新开发区的暴雨洪水洪峰流量不能超过开发前的水平。所有新开发区必须强行实行“就地滞洪蓄水”。

综上所述，国外发达国家城市雨水利用的主要是制定一系列有关雨水利用的法律法规，建立完善的屋顶蓄水和地表回灌系统，并将收集到的雨水主要用于生活用水和回灌地下水。

1.3我国屋面雨水利用

我国城市雨水利用虽具有悠久的历史，而真正意义上的城市雨水利用的研究与应用还只有20多年的历程。近年来，屋顶花园在一些经济发达城市发展很快，并随着我国城市化的加速，已越来越受到重视。但总的来说技术还不太成熟，缺乏系统性，更缺少法律、法规保障体系。

我国的屋面雨水利用的主要形式也是将雨水收集后过滤处理利用。就北京奥林匹克公园中心区雨水利用为例。北京奥林匹克公园中心区雨水利用系统，在排水通畅的前提下，将透水铺装区域、绿地、水系等各类用地均考虑在内，通过使用透水砖、增渗设施等新型透水材料，利用透水铺装和增渗设施来净化雨水。在收集雨水过程中，实现对水质进一步净化，使收集的水质满足灌溉、水景、回灌地下的相关标准，节省了成本，建成了高标准的公园雨水利用系统。其中，中心区水系东岸地下商业屋顶种植绿地，在屋顶结构上有一层的覆土层，在屋顶板范围内间隔设置相互平行的若干条疏、排水支线来收集入渗水，顶板外侧边缘设排水主沟，雨水通过种植土下渗进入疏、排水支线，再由疏、排水支线进入排水主沟，排水主沟与渗性集水井连接。

总的来说，国内屋面雨水利用在整体上还依旧倾向依靠“排与疏”、“雨污分流”等措施来解决问题，因而也缺少与雨水收集系统相配套的雨水的处理与回用系统。所以，我们可以根据当地实际情况，结合国外已经成熟的技术方法，建设合适的屋面雨水系统。

2屋面雨水利用

2.1屋面雨水收集

屋面雨水一般占城区雨水资源量 65% 左右，易于收集，且水质相对较好，是城区雨水利用的主要对象。屋面雨水稍加处理或不经处理即可直接用于冲洗厕所、浇灌绿地或用作水景，也可直接进入渗透管沟或通过土壤经初步渗透后再进入渗透管系。通常屋面雨水收集系统包括收集区域、屋面排水沟和落水管系统、初期雨水分流和滤网过滤系统、储水设施、输水系统和处理系统。

屋面雨水收集量受当地气候和环境、屋面建筑材料、降雨量、降雨强度等因素的影响。因此，在屋面雨水的收集过程中，可以通过建筑群中占地面积较大的塔楼收集屋面雨水，通过重力流排水这种节能的形式排入预处理设备中，再供给群楼屋面上的绿化和景观用水。或者利用屋顶的重力势能，通过压力流雨水收集系统使雨水在管道内呈负压状态而具有抽吸作用，雨水可以较大的流速排入贮水池。

2.2雨水处理

雨水回用一般主要用于水景补水、绿化用水、空调系统循环冷却补水、擦洗车辆等。处理过程一般为第一步，集水，可用绿色屋面或普通屋面收集雨水；第二步，初期雨水弃流，将水通过筛网除去大颗粒物质；第三步，将透过筛网的水放置沉淀池沉淀，排除泥沙；第四步，在蓄水池投药消毒；第五步，提升回用。当然，具体工艺还应该根据具体情况在工程实践中做优化调整。如可以采用“混凝-沉淀-过滤-微纳米增氧系统”处理工艺，处理后的水质可达到较高的标准，屋面雨水径流中含有粘土颗粒，选取聚合氯化铝为混凝剂聚集成大的絮凝体，然后进入滤柱系统，由滤料对水中杂质截留、吸附，达到净水的目的，滤柱滤料为石英砂和活化沸石。

在实施工艺的过程中，要保证水质的优质，比如屋面材料要有严格要求，屋面场地要注意保持卫生，经常清理维护；每根排水管都要设置滤网以有效阻挡泥砂和树叶等进入回用系统中；避免雨水的二次污染；尽量避免水池内出现水流死角，保证所有的雨水都能迅速收集，迅速处理和利用。雨水回用的构筑物要注意管道密封，防止雨水倒流污染。

3建议

其一：由于雨水径流有明显的初期冲刷作用，污染物集中在初期的雨量中，因此，要控制初期雨水，并使用切换式或小管弃流井、旋流分离式初雨弃流设备、自动翻板式初雨分离器等型式的初雨弃流装置。降雨径流的可生化性较差，因此建议采用物化方法对其进行处理，宜采用筛网格栅、混凝沉淀及过滤等工艺。还有，由于雨水的季节性，应该严格控制弃流装置的容积，避免弃流效率低、耐用性差、投资高等问题。

其二：目前国内缺少对屋面雨水利用这方面相关的法规及技术和应用标准，使得实施不能更好的进行，因此，国家和政府应该加强对这方面的重视，建立健全该方面的规定。也应该加大对屋面雨水利用的鼓励与支持力度，引起大家的重视。

其三：国内应该多借鉴国外发达国家屋面雨水利用的经验和先进技术及设备，结合自身实际情况，加以完善改革。提高屋面雨水收集和处理的技术，提高其利用的效果，建立一套完善的屋面雨水收集系统。

其四：当然，更重要的是，屋面雨水收集系统相对投资小，管理维护简单，适用范围广，可以在建造住宅和公共建筑时优先考虑屋面雨水系统的建设，并作为节能型建筑的一个组成部分。并通过混凝剂的作用，可使水质达到生活饮用水的要求，从而也可缓解水资源短缺的问题。

4总结

我国屋面雨水利用的发展，有着良好的社会效益和环境生态效益，适应海绵城市建设的现状与需求，对人与自然的和谐相处起到了意味深远的作用，具有广阔的应用前景。因此，我们要借鉴国外雨水利用经验并结合我国实际情况，加快屋面雨水利用的进程，真正实现海绵城市的建设。

参考文献

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