城市雨水资源化利用概述

付丹

摘要：指出了城市的水污染及水资源短缺等问题已对城市的可持续发展提出严峻挑战，雨水的资源化利用可以缓解城市水资源短缺，具有重大的社会效益和生态环境效益。介绍了国内外雨水资源利用的现状，分析了雨水资源化收集处理利用方式，并提出了对我国一些雨水资源化利用的建议。

关键词：雨水;收集;雨水利用;资源化

中图分类号：TV213

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2020）14-0178-02

1 引言

在城市高速发展的过程中，城市用水需求日益增多，许多城市水资源严重不足，而水资源短缺给未来城市经济发展带来了巨大压力。我国虽有丰富的雨水资源，但大部分城市的大量雨水资源白白流失，雨水利用率不到1%[1]。城市雨水资源的收集和利用可以解决城市水资源短缺的问题，推进城市雨水资源化，推进城市的可持续发展。

2 城市雨水资源化利用的必要性和可行性

2.1 城市雨水资源化利用的必要性

据统计，在我国600多个城市中有60%以上的城市供水不足[2]。城市水资源缺乏已成为制约我国城市发展的瓶颈因素，采用了各种措施、政策努力节水用以缓解城市水资源极度匮乏的现状，却忽视了总量可观，利用潜力巨大的城市雨水资源。我国城市雨水量虽大，但资源化利用率低，雨水资源化利用发展潜力巨大，是增加水源供给，缓解城市水资源紧缺的重要手段之一。根据我国城市的雨水资源现状，城市发展进程，雨水资源化利用越来越受青睐[3]。

2.2 城市雨水资源化利用的可行性

城市雨水资源丰富，除自然蒸发和渗透外，城市雨水收集利用具有较大潜力和较好的发展前景，随着城市化的发展，城市区域将不断扩展，雨水资源化利用潜力也随之增加。加之国内外的丰富经验，如美国、德国、英国、日本等发达国家的城市雨水资源化技术系统，我国的浦东机场、北京奥运会国家体育馆雨水资源化试点等，为城市雨水资源化利用奠定基础，城市雨水资源化利用既可有效缓解城市缺水，也有望引导出一個利润丰厚的朝阳产业。

3 国内外雨水资源化研究概况

3.1 国外雨水资源化利用经验

国外雨水资源化利用探索起步较早，从20世纪60年代开始，国外发达国家开始探索城市雨水资源化，并长期致力于雨水资源化利用技术的研发和实践探索，已形成较为成熟的雨水资源化利用技术和做法[6]。全世界已建立了数以万计的雨水系统，而且越来越多的国家对雨水资源化利用感兴趣。美国、德国、英国、日本、丹麦、澳大利亚、新加坡等发达国家，城市雨水资源利用已形成较多的成功经验与方法，为我国城市雨水资源化发展提供相关技术经验。

日本于1992年，颁布了《第二代城市下水总体规划》，将建设雨水渗沟、渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分，并实行补助金制度。

美国雨水利用大多以蓄水回灌地下水为主，以提高天然入渗能力，并制定相应法律法规对雨水资源化利用给予支持。

与日本美国相似，丹麦、英国等国家也建设了较多实用的雨水收集利用系统，将收集的雨水用于非饮用生活用水、景观用水及回灌地下水等。

德国在雨水资源化利用研究方面形成了一整套较为成熟的雨水资源利用的实用性技术、行业标准和管理条例[7]。德国规定无论是工业、商业还是居民小区均要设计雨水利用设施，否则，将征收雨水排放设施费和雨水排放费，部分地区利用雨水可节约饮用水达50%。

3.2 国内雨水资源化利用现状

我国城市雨水资源化利用研究始于20世纪80年代，发展于90年代， 大中城市的雨水利用推动力度较大，北京、天津、上海、青岛、大连、南京、深圳等城市结合自身的具体情况陆续开展了雨水的利用与研究，但大多城市处于示范阶段，并没有实质性投入使用。雨水资源化利用效果明显，取得较好效益的多为缺水较严重的农村地区，如甘肃的“121雨水集流节灌”工程、宁夏的“窑窑农业”、陕西的“甘露”工程、内蒙的“集雨水灌溉”工程等。

与国外雨水资源化利用相比，我国城市雨水资源化利用还处于研究发展阶段，还存在着诸多的问题，阻碍雨水资源化利用进程。

4 雨水资源化利用方法

城市雨水资源化利用是一个复杂的过程，要通过相关的规划和设计并利用有效技术，采取相应的工程措施，在经济、社会、生态环境综合效益最大的前提下，尽可能的利用雨水资源。

4.1 城市雨水收集方法

城市雨水收集的方法有屋面雨水收集、绿地雨水收集、道路雨水收集等。由于雨水的污染程度、雨水途径等特点，雨水收集设计有所差异。充分利用城市雨水水质特点，结合处理技术，探究更据有实用性的综合收集技术，以提高城市雨水利用能力和效率。

4.1.1 屋面雨水收集

屋面雨水径流量大，占城区雨水资源量65%左右，污染程度较轻，且易于收集，是城区雨水利用的主要对象[8]。

屋面的雨水初期污染较严重，需经过预处理，在经雨水立管收集进入后续处理系统之前，考虑通过弃流装置将初期较脏的雨水排至污水管道，经过弃流装置处理的雨水经后续处理后可用作城市的绿地浇灌、路面喷洒、景观补水等。

另外，也可以利用屋顶绿化，将雨水收集和生态景观有机结合，不仅节约能源和水资源，还可改善居住生态环境、净化城市空气等，是利用雨水的有效办法。

4.1.2 绿地雨水收集

绿地雨水收集通常以入渗为主要利用方式，在城市规划中，建立下凹式绿地，可利用绿地直接渗透。雨水经过绿地表面的过滤、渗透吸收作用去除污染物质，使雨水得到净化。绿地集流率较差，但因其集流面较大，也比较容易收集大量雨水。同时可在绿地设计时依绿地功能不同搭配植物，实现生态绿化和环保相结合的城市绿地。

4.1.3 道路雨水收集

道路雨水收集主要利用城市地表多為水泥、沥青等不透水特性，雨水无法下渗，在建筑物附近地面采用“可蓄水地面”，贮存经自然过滤后的雨水[9]。道路雨水收集因功能性不同及地面铺设材料的差异性，其雨水收集率也不同，公园、广场区常用透水性材料进行铺设，可增加渗水性，有效地将雨水收集入渗，回补地下水。道路路面和广场可通过设计坡度将雨水汇集到蓄水系统，进行后续的过滤、沉淀、消毒等水处理技术后回用。

4.2 城市雨水资源化方法

4.2.1 城市雨水利用途径

随着城市雨水资源化利用技术的推广，雨水处理越来收到青睐，利用途径也日益广泛。即可作为生活用水如冲厕、洗衣、道路冲洗、消防用水等，也可用于园林灌溉、河湖用水补给、地下水回灌等。但无论作为何种用途，都应该相应符合各种用途水质的相关标准[10]。

4.2.2 城市雨水处理方法

城市雨水积累了大量的污染物，COD、SS、N、P的含量超过地表水标准的V类标准，要经过处理后才可利用。目前国内对雨水的处理技术有人工湿地、渗透渠、渗滤、雨水深度处理和MBR处理等。

人工湿地处理雨水具有高效率、低投资、低运行费用、低维持技术等优点，但存在运行过程易堵塞、占地面积大、负荷小、湿地床内溶解氧低除氮效果等问题[11]，因此其应用受到了局限性。

渗透管渠是通过埋设穿孔PVC管，或者透水材料向土壤渗透[12]，渗透管渠即可单独使用，也可与渗透池、渗透井等综合使用，有较好的调储能力，且占地较少，但管材容易发生堵塞，也不能利用表层土壤的净化功能，一般多用于用地紧张的地区，雨水水质较好、狭窄地带等条件下较适用。

渗滤受土壤介质、雨水特点、运行方式等影响，同时在运行过程中会产生甲烷和氧化亚氮等温室气体，影响周围的环境，可使用于水利负荷较稳定、温度适宜的区域。

雨水深度处理对雨水回用水质标准要求高，通过吸附、膜分离、消毒等工艺对雨水深度处理，以提高雨水水质，避免雨水回用后带来的隐患。

MBR处理技术是将膜技术应用于雨水处理的技术，也是目前国际上流行的中水回用技术。 MBR工艺是在紧凑的空间内实现微生物对污染物质的降解和超滤膜对污染物质的分离[13]，是曝气生物滤池与膜分离器相组合的工艺，是高效实用的处理技术，工艺占地面积小，维护较方便运行成本具有可调性，且处理水质好。

综上所述，城市雨水处理方法多种多样，按照回用目的选择合理的处理技术，满足回用要求。雨水资源化利用模式可以是上述处理方法的单独应用，也可以是多种处理方法的综合应用。

5 雨水资源化利用的效益

5.1 经济效益

城市雨水资源化利用是增加城市水资源供给途径之一，可用于农业喷灌，绿地灌溉等，节约水资源，同时也可用于居民生活方面，如洗车、冲厕、洗衣等，可减少居民用水支出。

5.2 社会效益

雨水的资源化利用可以有效补给城市地下水，减缓生产用水压力，同时也可减轻城市排水压力，此外雨水利用可以保持大气清洁，改善城区水环境[14]。

5.3 生态环境效益

利用雨水补充涵养地下水，维持河湖的水量，改善水循环系统，改善植被。

6 雨水资源化利用的建议

目前，雨水的资源化利用还存在着一定的限制，随着政府部门的推动和鼓励，人们环保意识的增强，城市雨水的资源化利用发展迅猛，同时也希望各相关部门做好一些配合工作。

6.1 强化管理与政策扶持

国家已陆续出台关于雨水资源化利用的法律法规，鼓励雨水资源化利用，但由于监管能力不足和管理机制不健全等因素雨水资源化利用的实质性开展滞后。雨水资源化利用作为环保产业，涉及城建、水利、环保、质检等多个部门，政府应给与相应优惠政策，调动各企事业单位的积极性。

6.2 科学化及系统化研究

在雨水资源化利用规划中，不同的区域选择合理的雨水资源化利用技术，因地制宜推进城市雨水资源化利用，结合各地的实际情况进行科学化及系统化研究。

6.3 加强与其他系统的协调

城市雨水资源化利用要与其他城市功能内系统，如建筑、园林、给排水系统等统一规划，并从整个城市总体上进行系统规划。

7 结语

雨水的资源化利用，在防治水环境污染和防洪减灾等方面，具有重大的经济、社会及生态环境效益。在推动城市雨水资源化利用过程中仍存在诸多问题，建议国内在借鉴国外雨水资源化成功技术经验的同时，根据我国城市的水资源现状、城市发展环境，制定出一系列具有奖惩性的雨水资源化利用的法律法规，促进我国城市雨水资源化规范化、科学化和规模化发展，最终达成城市雨水资源化利用。

参考文献：

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[2]刘 栋，王思麒，李 彬，等.节水型绿地中雨水的收集与利用[J].安徽农业科学，2012（7）.

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[4]马立文，杨琼博，吴光程.园林绿地系统中雨水的收集和利用[J].绿色科技，2014（11）.

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