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城市道路雨水收集利用系统

可行性研究报告

葫芦岛市园林管理处
二〇〇六年八月三十日

城市道路雨水收集利用系统
可行性研究报告

城市雨水的利用是一个方兴未艾的广阔领域，它涉及到城市雨水资源的科学管理、雨水径流的污染控制、雨水作中水等杂用水源的直接收集利用、用各种渗透设施将雨水回灌地下的间接利用、城市生活小区水系统的合理设计及其生态环境建设等方面，是一项涉及面很广的系统工程。
1 城市雨水利用的定义及其意义
1.1 定义
雨水利用实际上是一个含义非常广泛的词，从城市到农村，从农业、水利电力、给水排水、环境工程、园林到旅游等许许多多的领域都有雨水利用的内容。城市雨水利用可以有狭义和广义之分，狭义的城市雨水利用主要指对城市汇水面产生的径流进行收集、储存和净化后利用；我们说的是广义的城市雨水利用，可做如下定义：在城市范围内，有目的地采用各种措施对雨水资源的保护和利用，主要包括收集、储存和净化后的直接利用；利用各种人工或自然水体、池塘、湿地或低洼地对雨水径流实施调蓄、净化和利用，改善城市水环境和生态环境；通过各种人工或自然渗透设施使雨水渗入地下，补充地下水资源。
1．2 意义
城市雨水利用可以有狭义和广义之分，狭义的城市雨水利用主要指对城市汇水面产生的径流进行收集、储存和净化后利用；我们说的是广义的城市雨水利用，可做如下定义：在城市范围内，有目的地采用各种措施对雨水资源的保护和利用，主要包括收集、储存和净化后的直接利用；利用各种人工或自然水体、池塘、湿地或低洼地对雨水径流实施调蓄、净化和利用，改善城市水环境和生态环境；通过各种人工或自然渗透设施使雨水渗入地下，补充地下水资源。
现代意义上的雨水利用尤其是城市雨水的利用是从20世纪80年代到90年代发展起来的。它主要是随着城市化带来的水资源紧缺和环境与生态问题而引起人们的重视。
水资源在地球上的分布是很不均匀的，有的地方多，有的地方少。据联合国调查，水的需求随人口和经济发展而迅速增长。从1940－1990年，在50年时间内，全球总用水量增加了4倍。1995年全球用水总量已达36000亿m3，人均 用水628 m3，约占易用淡水资源量的27~30％。全球约有4.6亿人生活在用水高度紧张的国家或地区内，还有1／4人口即将面临严重用水紧张的局面。
我国是世界１２个贫水国家之一，淡水资源还不到世界人均水量的１/４。全国６００个城市半数以上缺水，其中１０８个城市严重缺水
。
雨水是一个城市水资源的主要来源之一，对补充城市水资源和改善生态环境起着关键的作用。目前，在我国城市中，雨水资源的大规模回收利用还是一片空白，每年造成城市雨水资源的大量流失。
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。此项课题为城市道路雨水利用，作为城市雨水收集利用的一个分支，对雨水的回收利用起着十分重要的作用。可实现节水、水资源涵养与保护、控制城市水土流失和水涝、减轻城市排水和处理系统的负荷、减少水污染和改善城市生态环境等目标。
　　具体讲，包括下列方面：
（1）雨水的集蓄利用，可以缓解目前城市水资源紧缺的局面，是一种开源节流的有效途径。
（2） 雨水的间接利用，将雨水下渗回灌地下，补充涵养地下水资源，改善生态环境，缓解地面沉降和海水入侵，减少水涝等。
（3）雨水综合利用，利用城市河湖和各种人工与自然水体、沼泽、湿地调蓄、净化和利用城市径流雨水，减少水涝，改善水循环系统和城市生态环境。
总之，城市雨水利用是解决城市水资源短缺、减少城市洪灾和改善城市环境的有效途径。将雨水利用与雨水径流污染控制、城市防洪、生态环境的改善相结合，坚持技术和非技术措施并重，因地制宜，择优选用，兼顾经济效益、环境效益和社会效益，标本兼治，有利于城市的可持续发展。
另外，如果雨水利用技术发展成熟，不但可以缓解国内用水紧张的局面，还可以出口到其他严重缺水国家，因为截止到目前为止，海水淡化的费用要远高于进口雨水的费用，无疑将会推动国内经济建设的加速发展。
2 国外利用雨水资源状况
2．1 德国雨水利用技术
（1）
上世纪80年代开始，世界各国就开始探索雨水资源化。德国是欧洲开展此项工程最好的国家之一。目前德国的雨水利用技术已经进入标准化、产业化阶段，市场上已大量存在收集、过滤、储存、渗透雨水的产品。
德国的城市雨水利用方式有3种：一是屋面雨水集蓄系统，集下来的雨水主要用于家庭、公共场所和企业的非饮用水。二是雨水截污与渗透系统。道路雨水通过下水道排入沿途大型蓄水池或通过渗透补充地下水。德国城市街道雨水管道口均设有截污挂篮，以拦截雨水径流携带的污染物。城市地面使用可渗透的地砖，以减小径流。行道树周围以疏松的树皮、木屑、碎石、镂空金属盖板覆盖。三是生态小区雨水利用系统。小区沿着排水道建有渗透浅沟，表面植有草皮，供雨水径流流过时下渗。超过渗透能力的雨水则进入雨水池或人工湿地，作为水景或继续下渗。先进一点儿的小区甚至建造出集太阳能、风能和雨水综合利用于一体的生态建筑。
2．2 日本雨水利用技术
日本政府十分重视对雨水的利用。早在1980年，日本建设省就开始推行雨水贮留渗透计划。采用雨水贮留渗透计划，可以有效地补充涵养地下水，复活泉水，恢复河川基流，改善生态环境条件。
利用雨水贮留渗透的场所一般为公园、绿地、庭院、停车场、建筑物、运动场和道路等。采用的渗透设施有渗透池、渗透管、渗透井、透水性铺盖、浸透侧沟、调节池和绿地等。
此外，日本还在一些城市的建筑物上设计了收集雨水的设施，将收集到的雨水用于消防、植树、洗车、冲厕所和冷却水补给等，也可以经处理后供居民饮用。
3 我国雨水利用现状及发展趋势
3．1 我国雨水利用现状
中国城市雨水利用起步较晚，目前主要在缺水地区有一些小型、局部的非标准性应用。比较典型的有山东的长岛县、大连的獐子岛和浙江省舟山市、葫芦岛等雨水集流利用工程。大中城市的雨水利用基本处于探索与研究阶段，但已显示出良好的发展势头。北京、上海、大连、哈尔滨、西安、昆明、葫芦岛、沈阳等许多城市相继开展研究。由于缺水形势严峻，北京的步伐较快。　　
3．2 城市雨水利用技术的发展趋势
3．2．1 城市雨水利用的国际化与集成化
今后城市雨水利用技术发展的一个突出特点就是它的国际化与集成化。国际雨水收集利用协会(IRCSA)于1991年在中国台湾正式成立以来，不断地促进国际间的交流与合作，两年一度的交流大会使各国之间的雨水利用技术和信息能很快地传播。网络技术的发展也为雨水利用技术的国际化提供了很好的平台。
3．2.2 城市雨水利用向多目标和综合性技术发展
与缺少地区农村雨水收集利用工程不同，城市雨水的利用不是狭义的利用雨水资源和节约用水，它还包括减缓城区雨水洪涝和地下水位的下降、控制雨水径流污染、改善城市生态环境等广泛的意义。因此，城市雨水利用是一种多目标的综合性技术。目前应用的技术可分为以下几大类：分散住宅的雨水收集利用中水系统；建筑群或小区集中式雨水收集利用中水系统；分散式雨水渗透系统；集中式雨水渗透系统；屋顶花园雨水利用系统；生态小区雨水综合利用系统(屋顶花园、中水、渗透、水景)等。
上述系统几乎都涉及雨水的污染控制、截污和储存，这也是各系统的技术关键。　　
4 课题研究方法及具备条件的可行性分析
4.1课题研究方法
查有关资料，把已有的知识和学习到的经验系统化和理论化。
到北京等城市调研，借鉴他们在这一领域所取得的成果，并到已建成的示范区，去学习和总结经验。
实地分析和总结已有的气象水文资料，并用相关仪器和设备做试验，结合实际情况，因地制宜的设计出雨水利用系统。

4.2具备条件的可行性分析
本课题将由葫芦岛市园林管理处与大连交通大学共同合作完成，葫芦岛市园林处管理主要负责提供实际场地，现场技术指导，部分设备仪器等。大连交通大学主要负责理论设计的依据和方案及一部分设备仪器。
大连交通大学中心实验室可提供相关的仪器设备，保证试验研究的正常运行；
4.3 雨水收集步骤
降水的原始资料的收集整理与分析
可根据当地气象局和水文资源局等相关部门提供的原始降水资料进行归类管理，统计计算，找出当地的降水量分布特点及降水量的大小的经验值。
实测地表径流量资料分析
可用仪器设备在待测地进行实地测量，把所得多次试验结果加以综合分析，最后得出降雨后在地表产生的水量值。
雨水资源量估算
雨水资源量是指降雨后在地面上形成的径流量和补充到地下的水资源量。对所截雨水量的大小，可把地面分为不透水地面和透水地面之分。
.1不透水地面。根据有关资料，不透水地面的年平均径流系数为0.5—0.6，即降水量的50%—60%可形成地表径流。
.2透水地面。主要指城市绿地和专门设置的透水建筑物。雨水通过透水地面下渗到地下的水量，一部分可以形成地下水，通过打井可以抽取利用；另一部分可供草秤、树木生长之用。
4.4 雨水收集的措施
根据不同降雨量和所需集水量，确定出蓄水设施的容积，可采取不同的措施加以收集利用。
对已有建筑物的改建
.1可将绿地建设成下凹式，从地面上看起伏不平，在低洼处设置窖式水池、渗水井，以便蓄集雨水，或回补地下水。在水池中设置抽水泵站，在草坪上设置喷灌设施，当干旱时，利用水池中的水喷灌草坪。
.2在停车场修建地下蓄水池或地下渗井，以利用这些不透水地面的雨水径流。利用得当，草坪或树木灌溉，基本上不必引用其他水源。
.3可将人行道用透水方砖铺设，在方砖下用砂土或其他透水材料铺设，以增加雨水下渗量，补充地下水。
新建建筑物的雨水收集设施
.1可充分利用屋顶上面的空间，装配排水与收集系统，可用来绿化灌溉和冲厕。
.2在主干道路上建设地下蓄水池，且最好与各街区道路的下水管道相连通，集蓄的雨水除了浇灌道路两旁的树木外，如处理得当，还可供居民生活饮用，或者将水池的水源输送到郊区，供农民灌溉农田之用。
5 目前存在的主要问题
(1)城市雨水利用与城市雨水管理(污染防治、防涝和排放等)的关系与对策；
(2)城市雨水利用与城市供水(地表水与地下水)的关系及统一管理；
(3)城市雨水利用与城市环境和生态建设的关系；
(4)城市雨水利用与建筑、城市规划的关系及其对策；
(5)缺少相关法规与政策的支持；
(6)缺乏技术规范与标准；
(7)不同地区自然条件下的城市雨水利用战略与技术路线；
(8)观念的转变。
6 需要注意的问题
6．1 因地制宜，注重地区和项目的特殊性
城市雨水的利用要特别注意国家与国家之间、城市与城市之间各种条件(气候、地质、水资源、雨水水质、建筑等)的差异。甚至在一个城市内的不同区域或项目之间，各种因素和条件的不同都能决定应采用完全不同的方案。
城市雨水利用技术应避免生搬硬套，应该充分体现因地制宜、针对性强、灵活多样的特点。正确的设计思想往往比技术本身更为重要。
6．2 制定相关的法规与政策
对一项新的技术或一个新的领域，像非市场化的城市雨水利用技术，初期的鼓励政策和资助，以及相关的法规尤为重要。如果缺乏相关法规政策，将会对城市雨水利用的推广造成很大的阻碍。
6．3 教育与民众的参与
与节水措施和垃圾分类一样，城市雨水的利用与市民的生活息息相关，也必须有民众的广泛参与和支持才可能取得成效。因此 ，需要通过各种方式进行教育，来提高人们的理解和自觉的参与意识，如组织对示范工程的参观、公益性广告、展览及社区活动等。

葫芦岛市园林管理处
二〇〇六年八月三十日