雨水收集利用技術(shù)知識(shí)

雨水作為一種寶貴的資源，在城市水循環(huán)系統(tǒng)和流域水環(huán)境系統(tǒng)中起著十分重要作用。由于人類的活動(dòng)導(dǎo)致植被減少或破壞，城市發(fā)展中不透水面積的增長(zhǎng)，導(dǎo)致雨水流失量增長(zhǎng)和水循環(huán)系統(tǒng)的平衡遭到破壞，并引發(fā)一系列環(huán)境與生態(tài)問題。我國(guó)許多城市水資源嚴(yán)重局限性，而大量雨水資源卻白白流失，雨水運(yùn)用率不到10％。水及生態(tài)環(huán)境修復(fù)功能，強(qiáng)化雨水入滲，以增長(zhǎng)土壤的含水量，甚至運(yùn)用雨水回灌提高地下水的水位，可改善水環(huán)境乃至生態(tài)環(huán)境，總之，城市雨水運(yùn)用是解決城市水資源短缺，減少城市洪災(zāi)的有效途徑。也是改善城市生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。若能將雨水運(yùn)用與雨水徑流污染控制，城市防洪，生態(tài)環(huán)境的改善相組合，堅(jiān)持技術(shù)和非技術(shù)措施并重，因地制宜，擇優(yōu)選用，兼顧經(jīng)濟(jì)效益，環(huán)境效益和社會(huì)效益，標(biāo)本兼治，則雨水運(yùn)用會(huì)產(chǎn)生廣泛的效益，并極大地促進(jìn)城市可連續(xù)發(fā)展。雨水收集運(yùn)用技術(shù)雨水的初期棄流雨水的收集再運(yùn)用要滿足相應(yīng)的雜用水水質(zhì)規(guī)定，因此，雨水水質(zhì)的好壞將直接決定雨水收集運(yùn)用的難易情況。雨水徑流流污染屬于非點(diǎn)源污染，具有突發(fā)性和非連續(xù)性。一般認(rèn)為中期和后期的雨水水質(zhì)較好，但初期雨水的水質(zhì)由于受多種因素的影響而普遍較差且變化較大。因此為了減少雨水回用的解決難度，通常在雨水收集運(yùn)用工程中都采用初期雨水棄流。初期雨水棄流量初期雨水棄流量應(yīng)按照本地實(shí)測(cè)收集雨水的污染物濃度變化曲線擬定，當(dāng)無資料時(shí)，遵照《建筑與社區(qū)雨水運(yùn)用工程技術(shù)規(guī)范》（GB50400-2023）規(guī)定可采用2~3mm徑流深度作為屋面初期雨水棄流深度，5~7mm，作為地面初期雨水棄流深度。初期雨水棄流量按下式計(jì)算W1=10X8XF式中W1-設(shè)計(jì)初期雨水棄流量：初期雨水棄流深度，mm，水面集雨取0；F-集雨面積，m2。對(duì)于特定的生態(tài)區(qū)域，棄流量取值還需要綜合雨水水質(zhì)、用水量和雨水解決工藝等進(jìn)行鑒定。同時(shí)上述規(guī)范還規(guī)定“雨水收集回用系統(tǒng)應(yīng)設(shè)初期雨水棄流設(shè)施綠化屋面除外，土壤入滲系統(tǒng)宜設(shè)初期雨水棄流設(shè)施。間隔日以內(nèi)的降雨不宜棄流”。雨水初期棄流方式及裝置目前，在城市區(qū)域進(jìn)行大規(guī)模的雨水運(yùn)用項(xiàng)目還沒有很成熟的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，初期雨水的棄流方案也沒有擬定的參照標(biāo)準(zhǔn)。就現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)實(shí)例看，雨水運(yùn)用的方式偏重于采用通過土地入滲、回灌補(bǔ)給地下水，實(shí)現(xiàn)地區(qū)的水循環(huán)的間接運(yùn)用法，避免對(duì)雨水進(jìn)行深度解決，也可以減少運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。結(jié)合有關(guān)專家在國(guó)家體育場(chǎng)雨水運(yùn)用設(shè)計(jì)中對(duì)初期雨水棄流方式的思考，將初期雨水棄流的常用處置方式概況如下：直接引入綠地，不單獨(dú)處置初期雨水。合用于初期雨水水質(zhì)良好的情況。初期雨水中一般具有一定量的影響植物生長(zhǎng)的毒素，這些毒素也許涉及硫化物、鹽分、總?cè)芙夤腆w等，甚至不適當(dāng)?shù)?。?dāng)其不超過植物的容忍限度時(shí)，將雨水直接排入綠地就是一個(gè)簡(jiǎn)樸可行的方法。將雨水排入級(jí)配石料的過濾盲溝或多孔混凝土過濾板進(jìn)行簡(jiǎn)樸過濾。合用于初期雨水水質(zhì)條件較好的情況，會(huì)相應(yīng)帶來維護(hù)和更換的問題。采用分散式解決對(duì)初期雨水進(jìn)行棄流，如在單個(gè)雨漏管或道路雨水收集管下安裝分離設(shè)備。這種方法可去除粒徑大于物質(zhì)，合用多種初期雨水水質(zhì)。分散式解決的未端裝置形式各異，常見的形式有：初期雨水棄流裝置在棄流裝置內(nèi)設(shè)有浮球閥，隨著水位的升高，浮球閥逐漸關(guān)閉當(dāng)手機(jī)到一定雨量后，浮球閥完全關(guān)閉棄流后的雨水沿旁通管流至雨水收集管道，已收集的初期雨水，在降雨結(jié)束后打開放空管上的閥門將其排入污水管道，對(duì)于道路雨水考慮到其埋設(shè)于地下，收集的初期雨水不容易接入污水管道，且大面積的道路收集的初期雨水榮譽(yù)對(duì)污水管道系統(tǒng)形成沖擊，因此你可以考慮將收集的初期雨水排入適宜的滲透系統(tǒng)如滲井、滲透管溝等。這種裝置構(gòu)造簡(jiǎn)樸實(shí)用，但需要一定的人工維護(hù)。對(duì)初期雨水進(jìn)行集中棄流，考慮到區(qū)域面積也許占地較大，各種匯水面分布復(fù)制，上述各種形式的分散式雨水棄流裝置用量過多。若每個(gè)也許的雨水立管未端、室外雨水口均設(shè)立棄流裝置，設(shè)計(jì)安裝這些裝置自身就是一大問題，用量多頁(yè)使維護(hù)量增大，明顯不具有經(jīng)濟(jì)可行性。因此還可以考慮采用在蓄水池附近設(shè)立專用的棄流池這種方式棄流初期雨水。設(shè)立棄流池的優(yōu)點(diǎn)是：通過計(jì)算擬定棄流池容積，可以將一定量的初期棄流，從而保證解決設(shè)備進(jìn)口的雨水水質(zhì)在一定限度內(nèi)穩(wěn)定。設(shè)立方法簡(jiǎn)樸可行。設(shè)立位置不多，當(dāng)然棄流池并非完美，其擬定也是明顯的不同部位的雨水通過室外雨水管道匯集，再流行一段時(shí)間后進(jìn)入棄流池，然而不同部位的初期雨水流到棄流池所需的實(shí)際是不同的，所有就會(huì)出現(xiàn)棄流池近處的中后期雨水也許比遠(yuǎn)處的初期雨水更先到達(dá)棄流池的問題。為解決這一問題，需要特別核算棄流池的服務(wù)區(qū)域，結(jié)合服務(wù)區(qū)域的管道布置形式?jīng)Q定棄流池的位置。必要時(shí)，也要通過改變場(chǎng)地雨水口布局和雨水管道布置形式，調(diào)整集流時(shí)間。由上可見，棄流池增大了雨水棄流量，這在一定限度上違反了雨水收集運(yùn)用的初衷，因此比較合用于雨量充足、全年需棄流次數(shù)相對(duì)較少的地區(qū)。不同匯水面的棄流方式不同的匯水面，由于其特點(diǎn)如徑流污染限度，高程等各不相同，相應(yīng)的雨水棄流方式也不盡相同。經(jīng)分析歸納，各種匯水面也許采用的棄流方式如下：屋面一般通過在雨落管上加設(shè)初期雨水棄流裝置進(jìn)行棄流當(dāng)屋面有綠化時(shí)，通過綠化層收集到的雨水徑流可以不金華棄流。但由于雨水中的不斷累積也許阻塞雨水在土壤中的下滲途徑，所以雨水綠化層應(yīng)采用相應(yīng)措施保證雨水的正常下滲，并應(yīng)考慮選擇耐淹耐旱植物。路面雨水一般污染較為嚴(yán)重，可考慮在雨水口加設(shè)初期雨水棄流裝置進(jìn)行棄流當(dāng)社區(qū)建有下凹式綠地時(shí)，可考慮將路面雨水引入綠地入滲收集，如本地年降雨量充足，需棄流次數(shù)少時(shí)，可考慮棄流池的方式進(jìn)行統(tǒng)一棄流。綠地的表層植被和土壤對(duì)雨水的一些污染物具有較強(qiáng)的截納河凈化作用，因此，綠地的雨水可考慮不進(jìn)行初期棄流。但如同綠化屋頂，應(yīng)采用一定的措施保持綠地的滲透性能，滿足植被的生長(zhǎng)條件。運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地籃球場(chǎng)、硬地網(wǎng)球場(chǎng)等匯水面如同路面同樣通過雨水口收集雨水徑流，因此其棄流方式可參考路面草地網(wǎng)球場(chǎng)、高爾夫球場(chǎng)、足球場(chǎng)等草地鋪設(shè)的匯水面可考慮在地面下鋪設(shè)級(jí)配石料的過濾盲溝或多孔混凝土過濾板進(jìn)行簡(jiǎn)樸過濾同時(shí)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地面積大，收集雨水多，初期棄流量大，也可考慮采用棄流池進(jìn)行統(tǒng)一棄流。停車場(chǎng)通過雨水口收集雨水徑流，其棄流方式可參考路面當(dāng)停車場(chǎng)的地面是滲透性鋪裝時(shí)，也可考慮在地面下鋪設(shè)級(jí)配上料的過濾盲溝或多孔混凝土過濾板進(jìn)行簡(jiǎn)樸過濾。當(dāng)然，上述提出的各種匯水面的棄流方式并不完善。在實(shí)際工程中應(yīng)綜合考慮雨水收集區(qū)域的實(shí)際情況，整體規(guī)劃雨水收集運(yùn)用系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上擬定適宜的雨水棄流方式。雨水運(yùn)用技術(shù)目前雨水運(yùn)用技術(shù)可分為以下幾大類：分散住宅的雨水收集運(yùn)用中水系統(tǒng)，建筑群或社區(qū)集中式雨水收集運(yùn)用中水系統(tǒng)，分散式雨水滲透系統(tǒng)，集中式雨水滲透系統(tǒng)，屋頂花園雨水運(yùn)用系統(tǒng)，生態(tài)社區(qū)雨水綜合運(yùn)用系統(tǒng)（屋頂花園、中水、滲透、水景）等。上述各系統(tǒng)技術(shù)關(guān)鍵在于雨水的污染控制、截污和儲(chǔ)存。雨水運(yùn)用的途應(yīng)根據(jù)區(qū)域具體條件和項(xiàng)目規(guī)定而定，一般一方面考慮補(bǔ)充地下水、涵養(yǎng)地表水、綠化、沖洗道路、停車場(chǎng)、洗車、景觀用水和建筑工地等雜用水，有條件或需要時(shí)還可作為洗衣，冷卻循環(huán)，沖廁和消防的補(bǔ)充水源。在嚴(yán)重缺水時(shí)也可作為飲用水水源。雨水運(yùn)用系統(tǒng)一般涉及雨水匯集區(qū)、輸水管系、截污裝置、儲(chǔ)存、凈化和配水等幾部分，此外尚有溢流設(shè)施或身體設(shè)施。根據(jù)用途不同，雨水運(yùn)用可以分為雨水直接運(yùn)用（回用）、雨水間接運(yùn)用（滲透）、雨水綜合運(yùn)用等幾類。在許多情況下，假如雨水直接運(yùn)用的經(jīng)濟(jì)效益不明顯，雨水間接運(yùn)用往往成為首選的運(yùn)用方案。最佳根據(jù)實(shí)地情況將兩者結(jié)合起來，因地制宜，建立生態(tài)化的雨水資源綜合運(yùn)用系統(tǒng)。圖4.2-2是城市雨水運(yùn)用系統(tǒng)圖。具體涉及以下幾個(gè)方面：雨水的直接運(yùn)用雨水的直接運(yùn)用是指建設(shè)雨水收集系統(tǒng)，將一定匯水面積上的雨水通過收集系統(tǒng)收集起來，貯存于雨水收集池，經(jīng)解決后用于綠化、沖廁、洗車等用途。雨水直接運(yùn)用可以是建筑單體雨水運(yùn)用系統(tǒng)，也可以是建筑群或園區(qū)雨水運(yùn)用系統(tǒng)。雨水的直接運(yùn)用是一種開源節(jié)流的有效途徑，可以緩解目前城市水資源緊缺的局面，可在一定條件下產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益。雨水直接運(yùn)用的凈化工藝重要根據(jù)徑流雨水的水質(zhì)、水量和雨水解決后所要達(dá)成的限度而定。如綠化、沖廁、道路清掃、消防、車輛沖洗、建筑施工等均應(yīng)滿足《污水再生運(yùn)用城鄉(xiāng)雜用水水質(zhì)》（GB/T18920-2023）指標(biāo)規(guī)定，景觀環(huán)境用水應(yīng)滿足《污水再生運(yùn)用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》（BG/T18921-20230）指標(biāo)規(guī)定：滲透應(yīng)滿足地下水人工回灌水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)等。雨水的間接運(yùn)用雨水的間接運(yùn)用重要采用雨水滲透技術(shù)，將雨水下滲回灌地下。就雨量及其分布的不均勻性來說，間接運(yùn)用（如滲透溝、滲透渠、滲透地面，滲透井，滲透塘及滲透綠地等）具有更高的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及環(huán)境效益，對(duì)于建設(shè)城市徑流雨水量，補(bǔ)充涵養(yǎng)地下水資源，改善城市生態(tài)環(huán)境，緩解地面沉降和海水入侵，減輕城區(qū)水澇危害和水體污染等都有極其重要的作用和意義。在地下水位高、土壤滲透能力差或雨水水質(zhì)污染嚴(yán)重等條件下雨水簡(jiǎn)介運(yùn)用技術(shù)會(huì)受到限制。相對(duì)來講，我國(guó)北方大部分城市降雨量相對(duì)少而集中，蒸發(fā)量大、地下水運(yùn)用比例較大，雨水的間接運(yùn)用技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)更為突出。雨水的綜合運(yùn)用雨水的綜合運(yùn)用是借助生態(tài)學(xué)、工程學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，通過人工凈化和自然凈化相結(jié)合，雨水集蓄運(yùn)用、滲透與園藝水景觀等相結(jié)合的綜合性設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)建筑，園林、景觀和水系的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一，以及人與自然的和諧共處。這種協(xié)調(diào)具有良好的可連續(xù)性，能實(shí)現(xiàn)效益最大化，達(dá)成意想不到的效果。雨水運(yùn)用設(shè)計(jì)原則雨水運(yùn)用工程設(shè)計(jì)應(yīng)遵循如下基本原則：雨水運(yùn)用應(yīng)與雨徑流污染控制、城市防洪減澇、生態(tài)景觀改善相結(jié)合。由于雨水運(yùn)用作為生態(tài)用水和其他雜用水的補(bǔ)充水源，可以減少雨水排出量，消減洪峰，凈化回用或身體補(bǔ)充地下水，從而有效地減少雨水污染物的排出，所以進(jìn)行雨水運(yùn)用工程規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，往往與雨水徑流污染控制一起考慮，并兼顧城市排澇防洪、生態(tài)環(huán)境改善與保護(hù)。因地制宜，擇優(yōu)選用城市雨水運(yùn)用設(shè)計(jì)水解決、景觀園林、水運(yùn)用和環(huán)境生態(tài)等多專業(yè)內(nèi)容，在選擇運(yùn)用或治理方案是，要特別注意地區(qū)及現(xiàn)場(chǎng)各種條件的差異，突出系統(tǒng)觀點(diǎn)，協(xié)調(diào)好各專業(yè)的關(guān)系。城市雨水運(yùn)用技術(shù)措施應(yīng)盡量也許采用生態(tài)和自然化的措施，符合可連續(xù)發(fā)展的原則。應(yīng)兼顧近期目的和長(zhǎng)遠(yuǎn)目的，資金條件有困難時(shí)可以分階段實(shí)行。兼顧經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。城市雨水運(yùn)用不應(yīng)僅限于經(jīng)濟(jì)效益，還應(yīng)考慮到環(huán)境效益、社會(huì)效益等方面。雨水運(yùn)用重要技術(shù)措施雨水集蓄運(yùn)用是指有計(jì)劃地設(shè)立雨水集流面，提高集流效率，改善蓄水工程的防滲性能，對(duì)雨水資源進(jìn)行深度開發(fā)。在現(xiàn)代節(jié)水理論和方法的指導(dǎo)下，雨水運(yùn)用的效率和效益均大大提高。完善各種集水面雨水收集系統(tǒng)，如采用源頭截污措施，初期雨水棄流或分流。合理設(shè)立調(diào)蓄池（塘）有條件時(shí)盡量減少多功能調(diào)蓄設(shè)施各種滲透裝置及其配水系統(tǒng)合理選擇解決凈化工藝和措施，有條件時(shí)重點(diǎn)選用雨水濕地，雨水生態(tài)塘、雨水花壇扥自然生態(tài)解決措施發(fā)展和建設(shè)人工水體自凈和水質(zhì)保障系統(tǒng)，大力推廣植被淺溝技術(shù)考慮雨水回用與景觀園林相結(jié)合（噴灌，綠化，噴泉等）考慮雨水循環(huán)運(yùn)用的可行性，并合理設(shè)立相應(yīng)的提高系統(tǒng)和安全溢流系統(tǒng)等。規(guī)劃設(shè)計(jì)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的氣候及降雨、水文地質(zhì)、水循環(huán)、水資源、雨水水質(zhì)、給排水系統(tǒng)、建筑、園林道路、地形地貌、高程、水景、地下構(gòu)筑物和總體規(guī)劃等各種條件，充足考慮集蓄運(yùn)用和各種滲透設(shè)施的優(yōu)缺陷及合用條件，通過水量平衡，水力計(jì)算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析來擬定方案，兼顧經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，考慮城市和區(qū)域環(huán)境、生態(tài)和美學(xué)、人和自然的統(tǒng)一和諧，力求最佳效果。限制屋面清潔雨水運(yùn)用的實(shí)際問題是降雨量在時(shí)間分布上不均衡，需要建造雨水存儲(chǔ)池，使得初期投資較高。將存儲(chǔ)池的建導(dǎo)致本攤?cè)胩岣吲潘到y(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)與控制城市溢流雨水污染等雨水運(yùn)用的間接效益上，可以認(rèn)為這是一種安全一資料-環(huán)境效益兼?zhèn)涞挠晁芾砑夹g(shù)。下圖則是雨水滲透與運(yùn)用雨水構(gòu)筑水景觀生態(tài)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)更適合在城市公園、休閑場(chǎng)合應(yīng)用。在住宅社區(qū)應(yīng)特別注意加強(qiáng)管理，防止水質(zhì)的惡化和蛀蟲孳生，并保證安全。這類系統(tǒng)類似一些發(fā)達(dá)國(guó)家提倡的“雨水花園”可以是很小的規(guī)模，應(yīng)用于獨(dú)棟建筑的小花園里。方案是將集蓄運(yùn)用和滲透想結(jié)合，該系統(tǒng)一方面應(yīng)根據(jù)水量平衡擬定調(diào)蓄容積，滿足雨水回用的需要，多余的雨水再通過滲透設(shè)施下滲。為