城市雨水綜合利用有什么作用
由于人類活動(dòng)的增加造成植被減少或破壞、城市發(fā)展中不透水面積的增加，導(dǎo)致雨水流失量增加，水循環(huán)系統(tǒng)的平衡被破壞，必將引發(fā)一系列的生態(tài)環(huán)境問題。因此，對(duì)雨水利用進(jìn)行研究是十分必要的。
1、雨水的特點(diǎn)與約束
與其他有相對(duì)穩(wěn)定的水資源不同，雨水資源在一定時(shí)空范圍內(nèi)數(shù)量是相對(duì)有限的，在時(shí)間與空間的分布上都是不均勻、不連續(xù)的。另外，對(duì)于初期雨水尤其是城市中的初期雨水來(lái)說(shuō)，不適宜于回用，這是因?yàn)槌跗谟晁乃|(zhì)非常差。城市化發(fā)展導(dǎo)致了雨水徑流污染程度加重。瀝青油氈屋面、瀝青混凝土道路、磨損的輪胎、融雪劑、農(nóng)藥、殺蟲劑的使用、建筑工地上的淤泥和沉淀物、動(dòng)植物的有機(jī)廢棄物等均會(huì)使徑流雨水中含有大量有機(jī)物、病原體、重金屬、油劑、懸浮固體等。上海市對(duì)雨水水質(zhì)監(jiān)測(cè)表明，初期雨水污染非常嚴(yán)重。北京市對(duì)城區(qū)1998～2003年不同月份屋面和路面徑流水質(zhì)的大量數(shù)據(jù)分析表明，城區(qū)屋面、道路雨水徑流污染都較嚴(yán)重，其初期雨水的污染程度通常超過城市污水。對(duì)于初期雨水來(lái)說(shuō)，如果雨水不作回用，在環(huán)境容量允許的前提下，可以不對(duì)初期雨水處理，直接排放，若是超過環(huán)境容量許可，要對(duì)初期雨水進(jìn)行初期處理，達(dá)標(biāo)排放。在利用雨水時(shí)，對(duì)每年第1次暴雨徑流及每次暴雨徑流的前峰不宜直接利用[10]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，北京市五環(huán)內(nèi)不透水下墊面面積約為509.95km2，按照年平均降雨量為500mm計(jì)算，雨水徑流攜帶的污染物量約為SS：4.097萬(wàn)t/a，COD：3.57萬(wàn)t/a，TN：0.19萬(wàn)t/a，TP：99t/a，BOD5：0.55萬(wàn)t/a，污染物產(chǎn)生量非常大，所以盡管雨洪徑流量大，但是這些雨水并不能被直接使用，必須控制雨水徑流的污染或凈化后回用，避免造成危害。
2、國(guó)外先進(jìn)城市雨水利用經(jīng)驗(yàn)
城市社區(qū)雨水利用在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)有幾十年的歷史，一些國(guó)家和地區(qū)已有了城市雨水利用方面的成功經(jīng)驗(yàn)。
美國(guó)的雨水利用以提高天然入滲能力為目的，興建地下隧道蓄水系統(tǒng)，建立屋頂蓄水和由入滲池、井、草地、透水地面組成的地表回灌系統(tǒng)，讓洪水迂回滯留于曾經(jīng)被堤防保護(hù)的土地中，既利用了洪水的生態(tài)環(huán)境功能，同時(shí)也減輕了其他重要地區(qū)的防洪壓力。
德國(guó)是歐洲最早開展雨水資源綜合利用的國(guó)家之一，對(duì)雨水的收集利用已經(jīng)基本形成了一套完整的理論技術(shù)體系。利用公共雨水管收集雨水，采用簡(jiǎn)單的處理后，便可用于街區(qū)公寓的廁所沖洗和庭院澆灑;屋面雨水集蓄利用系統(tǒng)主要用于家庭、公共場(chǎng)所和企事業(yè)單位的非飲用水，如澆灌、沖廁、洗衣洗車、冷卻循環(huán)等中水系統(tǒng)。道路雨水經(jīng)下水道排入沿途大型蓄水池或通過滲透補(bǔ)充地下水。德國(guó)的城市街道雨水口均設(shè)有截污掛籃，用來(lái)攔截雨水徑流攜帶的污染物。
日本于1963年開始興建滯洪和儲(chǔ)蓄雨水的蓄洪池，許多城市在屋頂修建用雨水澆灌的空中花園，有些大型建筑物如相撲館、大會(huì)場(chǎng)、機(jī)關(guān)大樓均建有數(shù)千立方米的地下水池來(lái)儲(chǔ)存雨水，以充分利用地下空間。近年來(lái)，各種雨水入滲設(shè)施在日本得到迅速發(fā)展，包括滲井、滲溝、滲池等，這些設(shè)施占地面積小，可因地制宜地修建在樓前屋后。集蓄的雨水主要用于沖洗廁所、澆灌草坪、消防和應(yīng)急用水。
丹麥98%以上的供水是地下水，但是開發(fā)利用率較低，含水層已被過度開采。為此丹麥開始尋找可替代的水源，以減少地下水的消耗。在城市地區(qū)從屋頂收集雨水，收集后的雨水經(jīng)過收集管底部的預(yù)過濾設(shè)備，進(jìn)入貯水池進(jìn)行儲(chǔ)存，使用時(shí)利用泵經(jīng)進(jìn)水口的浮筒式過濾器過濾后用于沖洗廁所和洗衣服。
3、雨水不能有效利用的危害
地面沉降：由于城區(qū)不透水面積的增加，原本應(yīng)該滲入地下的雨水絕大部分轉(zhuǎn)為地表徑流排出，造成城市的地下水大幅度減少，而且由于地表水受到的污染越來(lái)越嚴(yán)重，處理費(fèi)用越來(lái)越高，人們把目光投向了處理費(fèi)用低廉的地下水。雨水下滲的大量減少和地下水的過度開采，導(dǎo)致地下水位下降，地面不斷沉降。目前，海河流域年均超采地下水40多億m3，形成2萬(wàn)km2的地下漏斗，滄州地下水漏斗中心區(qū)最大埋深90m，地面下沉1.1m，天津市塘沽區(qū)地面最大沉降量達(dá)到2.9m。山西省由于大量開采地下水，年用水量已攀升到40億m3，占全省總用水量的61.5%。受取水工程和用水成本低廉等因素影響，許多地區(qū)、企業(yè)一直通過嚴(yán)重超采地下水來(lái)維持發(fā)展，如山西許多地方要打井0.8～1km才能見水。
洪澇災(zāi)害：由于地面不透水層的增加，致使雨水不能及時(shí)滲入地下，直接沿道路形成徑流，甚至形成洪水，淹沒城市道路，危害城市安全。實(shí)現(xiàn)雨水利用不僅是城市開源節(jié)流的良策，也是改善城市水環(huán)境，實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的重要保障。
泉水停噴：對(duì)于有泉水的城市來(lái)說(shuō)，泉水不但可以補(bǔ)充本地區(qū)的地表水源，為當(dāng)?shù)厮丛黾踊钏?。還可以促進(jìn)旅游業(yè)，帶動(dòng)其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。以“泉城”濟(jì)南為例，濟(jì)南擁有“趵突泉”、“黑虎泉”等4大泉群，旅游業(yè)發(fā)展良好。20世紀(jì)90年代以來(lái)，由于大量開采地下水，泉水?dāng)嗔鲿r(shí)間曾一度超過兩年，導(dǎo)致泉城無(wú)泉，整個(gè)旅游業(yè)受到巨大沖擊。2000年前后，濟(jì)南市加大節(jié)水保泉力度，封閉了二環(huán)以內(nèi)全部的地下水井，成功實(shí)現(xiàn)了泉水復(fù)涌。與此類似的是，聞名中外的敦煌月牙泉，由于地下水的過量開采，“月牙”也正在逐漸枯萎。
4、城市雨水利用的方法
除特殊地區(qū)的雨水與初期雨水外，雨水屬輕污染水，與處理生活污水相比，雨水處理更加經(jīng)濟(jì)易行。雨水水質(zhì)的COD較低、溶解氧接近飽和濃度、鈣含量低、總硬度小、幾乎沒有有機(jī)污染物的污染，其他理化指標(biāo)也優(yōu)于可回用的生活污水的水質(zhì)，經(jīng)簡(jiǎn)單處理后便可用于市政雜用水和工業(yè)用水，且工藝流程簡(jiǎn)單、水質(zhì)更可靠、細(xì)菌和病毒的污染率低、出水的公眾可接受性強(qiáng)。
雨水綜合利用由3個(gè)部分組成：即雨水收集、雨水的處理和雨水的供給。又可分為建筑單體或小區(qū)集中式雨水集蓄利用系統(tǒng)、雨水滲透系統(tǒng)、雨水生態(tài)綜合利用系統(tǒng)等。
城市中雨水利用的方法有：利用屋頂收集雨水、新建雨水蓄積池、雨水回灌地下、雨水滲濾。利用屋頂收集雨水：從屋頂收集后的雨水經(jīng)沉淀和過濾等簡(jiǎn)易處理后主要用于公共場(chǎng)所、企業(yè)和家庭的非飲用水(如冷卻循環(huán)水、地面沖洗用水、綠化用水、廁所沖洗水等)。深圳振業(yè)城的建筑，每個(gè)房頂屋檐處的瓦片有個(gè)非常醒目的斷接部分，這些屋檐邊上的小溝，是雨水收集系統(tǒng)，它可以收集從屋頂落下的雨水，再通過管道導(dǎo)入整個(gè)水系統(tǒng)中，通過雨水收集系統(tǒng)可以為人工湖區(qū)補(bǔ)充干凈的水。
在建筑物頂部設(shè)鋪土植被。它一方面可以利用植物的光合作用、葉面的蒸騰作用及葉面對(duì)太陽(yáng)輻射的遮擋作用，減少太陽(yáng)輻射通過屋頂傳導(dǎo)至室內(nèi)的熱量，另一方面所鋪土壤及土壤中所含的水分也可蓄積一定熱量或利用水分蒸發(fā)吸熱來(lái)提高隔熱效果，這種防熱效果較通風(fēng)屋頂還要好。
新建雨水蓄積池：在學(xué)校、小區(qū)、大型公共場(chǎng)所等區(qū)域里面和道路兩側(cè)，興建滯洪和儲(chǔ)蓄雨水的蓄洪池，減少地面積水總量，并將積蓄的雨水用作噴灑路面、灌溉綠地、消防、水景景觀用水等城市雜用水，努力實(shí)現(xiàn)社區(qū)雨水零排放。這些設(shè)施大多可建在地下，以充分利用地下空間。而建在地上的也盡可能滿足多種用途，如在調(diào)洪池內(nèi)修建運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，雨季用來(lái)蓄洪，而平時(shí)則用作運(yùn)動(dòng)場(chǎng)。
雨水回灌地下：雨水回灌地下有其實(shí)施的可行性和必要性。利用雨水回灌地下不僅可以補(bǔ)充日益匱乏的地下水資源，阻止或減緩地面下沉，提高地下水位，同時(shí)還可以通過分流部分雨水減少城市雨水管道和泵站的投資及運(yùn)行費(fèi)用，并可避免暴雨時(shí)洪澇災(zāi)害的發(fā)生。如上海就是利用在雨季，將雨水回灌地下,補(bǔ)充地下水;在旱季，抽取地下水作為水源。
雨水滲濾：將小區(qū)內(nèi)的公園、苗圃、草坪等綠地建設(shè)成良好的入滲場(chǎng)地，用于接納道路上的雨水徑流;推廣下凹式綠地，提高綠地草坪的雨水入滲能力;加大坎高，選種較耐淹的草種，使其蓄滲效果達(dá)到最好。
修建各種雨水入滲設(shè)施。這些入滲措施包括滲井、滲溝、滲池等，因其占地面積小，可因地制宜地修建在樓前屋后。在新建、改建、擴(kuò)建的道路中，鋪設(shè)雨水管道一律采用下滲管道，道路雨水通過下水道排入沿途大型蓄水池或通過滲透補(bǔ)充地下水;人行道面采用透水磚鋪設(shè)。一般情況下，粘土蓄水可達(dá)3mm、草坪可蓄水4~10mm，而光滑地平泥地面在產(chǎn)生徑流前只能保持1mm的水.雨水滲濾是歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家常用的一種雨水處理與資源化利用技術(shù)，常用的滲濾設(shè)施有多孔路面、滲濾溝(管)、滲濾綠地及滲透池等。
所有這些技術(shù)需要根據(jù)實(shí)際情況，綜合運(yùn)用.于常武、許士國(guó)等對(duì)大學(xué)校園類的地面覆蓋結(jié)構(gòu)的綜合雨水利用研究實(shí)例表明，雨水資源綜合利用系統(tǒng)可以滿足本區(qū)域用水需要。雨水的水質(zhì)隨著時(shí)間與空間的不同，其水質(zhì)也有很大的差異。在空氣質(zhì)量有保證的大部分城區(qū)，除去難以回用的初期雨水，對(duì)剩余的大量雨水回用對(duì)于緩解城市用水緊張的局面有重要意義。對(duì)雨水的回用，還能夠緩解雨水導(dǎo)致的洪澇災(zāi)害，能夠?qū)崿F(xiàn)城市用水的可持續(xù)發(fā)展。實(shí)現(xiàn)雨水回用，有多種方法，如利用屋頂蓄水、雨水回灌地下等。要緩解目前城市的緊張用水局面，我們必須實(shí)現(xiàn)高效雨水利用率，對(duì)能夠?qū)嵭杏晁C合利用的地區(qū)，要通過法律強(qiáng)制執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)用水的可持續(xù)發(fā)展。
