国外和国内的雨水收集利用技术分析

国外和国内的雨水收集利用技术分析

发布日期:2020-03-20 15:24:26 浏览次数:8

      本文总结了国内外城市雨水利用情况,分析了城市雨水利用技术的基本内容,结合我国实际情况,简绍了几种常用的城市雨水利用技术,并针对我国雨水资源化利用情况,对城市雨水利用技术的发展提出了合理化建议。雨水资源利用不仅是开源节流的良策,也是改善生态环境、形成区域健康循环的有效措施。

      0引言
  城市雨水的收集和利用解决的并不仅仅是水的问题,它还可以减轻城市日显巨大的自来水的供水压力、路面积水等问题,此外对水土流失、河水污染等问题也有一定的缓解作用。雨水利用对于水资源的优化配置,促进社会经济的可持续发展具有十分重要的意义,在我国水资源日趋紧张的今天,已越来越受到人们的关注。笔者就城市雨水利用技术的发展状况、技术基本内容、和技术种类做归纳性的总结,并针对我国水资源的利用和发展提出相关建议,旨在为今后我国城市雨水利用技术的发展提供借鉴。

  1城市雨水利用现状
  1.1国外城市雨水利用情况
  美国自1993年以后开始兴建地下隧道蓄水系统,建立屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统,让洪水迂回滞留于曾经被堤防保护的土地中,既利用了洪水的生态环境功能,同时减轻了其他重要地区的防洪压力。德国具有最先进的,最完整的雨水利用理论和技术体系。通过公共雨水管收集雨水,并做简单的处理达到杂用水水质标准,可冲洗厕所和清洁道理,达到回用目的。而丹麦将收集的雨水经过预过滤设备处理后进行储存,再通过简单过滤后用于冲洗厕所和洗涤衣物。同样日本从1963年开始兴建滞洪和储蓄雨水的蓄洪设施,蓄集的雨水主要用于冲洗厕所、浇灌草坪,消防和应急用水。而泰国在20世纪80年代,建造了上千万个2m3的家庭集雨水缸,主要用于村民饮水问题。此外,在澳大利亚、加拿大、瑞典等20多个国家,都分别修建了小型水池、水仓等蓄水构筑物,主要用于收集雨水,最终将雨水简单处理后进行农田灌溉[1,2]。

  由此可见,上述发达国家都建立了完善的屋顶蓄水和地表回灌系统,而收集的雨水主要用于冲厕所、洗车、冲洗地面、洗涤衣物,以及回灌补给地下水量。[1,2,3]

  1.2我国雨水利用情况
  目前我国对雨水资源的利用主要集中在农业领域,主要解决干旱半干旱地区的人畜饮水和农田灌溉。而在城市雨水资源化及其应用方面的研究尚处于起步阶段,缺乏较为系统的综合利用理论与实例研究[4],雨水利用技术落后,缺乏系统性理论和规范,对所收集的水资源利用率较低。尽管上海、杭州等北方城市已开始实施雨水资源的水量、水质监测及污染控制工作,但总体上我国对城市雨水的利用水平还停留在“控制”这一初级阶段。

  2城市雨水利用技术
  2.1雨水收集
  目前城市雨水利用收集技术主要有三种:屋顶雨水收集、城市路面雨水利用和城市绿地、花坛和园林雨水集蓄。①屋顶雨水收集是将屋顶雨水收集并储存于地下或地面的蓄水池,经简单处理后直接用于浇花、冲洗厕所或者洗车等用途。该技术的收集利用要比城市道路雨水回用复杂的多,主要包括雨水收集系统、过滤系统、贮存系统、回用系统等。②城市道路路面雨水利用技术是通过修建一些简单的雨水收集和蓄存工程,就可将雨水资源化,达到城市雨水回用的目的。③城市绿地、花坛和园林雨水集蓄是应采用下凹式绿地,雨水口设在绿地上,集蓄水池池底高程略高于绿地高程且低于周边高程,这样雨水可径流进入绿地,经绿地蓄渗、补充消耗的土壤水分,而多余的雨水自流入蓄水池[5]。
  2.2雨水处理
  如果收集后的雨水作为生活杂用水,则在使用前必须进行处理以符合相关水质标准。依据试验研究显示,雨水除了pH值较低以外,初期降雨所带入的收集面污染物或泥砂,是雨水水质最大的问题所在。一般的污染物(如树叶等)可进行物理处理,而泥砂则可经由沉淀及过滤的处理过程加以去除。
  2.3雨水的供应
  雨水的使用,在未经过妥善处理前(如消毒等),一般建议用于替代不与人体接触的用水(如卫生用水、浇灌花木等)为主。

      也可将所收集下来的雨水,经处理与储存的过程后,用水泵将雨水提升至顶楼的水塔,供厕所的冲洗使用。另外,如与人接触的用水,仍以自来水供应。

  3我国城市雨水利用适用技术
  3.1雨水生态利用技术
  城市雨水生态处理技术依靠土壤、物、生物组成的生态系统净化雨水,避免了人工处理雨水带来的能源、源消耗,降低了城市发展对自然系统的破坏,保持了城市的自然生态性,构建的生态处理系统创造了良好的城市自然景观。雨水生态处理技术可以很好地将雨水利用工程同城市已有或改造的水体系统相结合,在提高城市生态景观建设的同时处理并利用雨水,从而促进生态城市的建设。
  3.2雨水径流传输与收集技术
  雨水径流传输与收集技术是将来对来自屋顶、道路等的降水径流分别传输、收集,稍加处理或不经处理而直接用于冲洗厕所、浇洒绿地等。来自屋顶上和较清洁路面上的降水径流除初期受到轻度污染外,后期径流通常水质良好,通过收集经简单处理后便可直接利用。
  3.3雨水渗透———涵养地下水技术
  地下入渗技术是在土地有限的情况下,或者表层有较浅的不透水层时,挖穿不透水层在透水层开挖入渗沟,沟内铺设带孔的透水管,周围填装直径8~32mm的砾石,将收集到的屋顶或道路等不透水地面所产的雨水用管道输送到入渗沟内的透水管,沟内充填的砾石和管道有一定的蓄水空间,可存储一部分雨水,并使雨水通过周围的土壤下渗。地下入渗法占地较少,便于在城区及生活小区设置。该技术对于我国地下水过度开采的地区具有较强的适用性[6]。
  3.4节能型雨水利用技术
  在建筑中采用节能型雨水利用技术,可以降低雨水处理系统以及建筑能源消耗,构建可持续发展的低能耗生态建筑。该技术比较典型的案例就是英国的BarclaycardHQ,它利用了雨水的多种特性,并配合建筑的恰当设计,使得建筑体有效降低了能耗,同时也营造了良好的生态环境,它已成为可持续发展节能生态建筑的典范。

  4我国城市雨水利用技术的发展对策
  借鉴发达国家的经验,为了合理、充分地利用雨水资源,实现我国西部干旱缺水地区水资源的可持续利用,使雨水资源化,本文提出以下几点建议:
  (1)建立良性的雨水利用运行机制[7]。城市雨水综合利用应纳入雨水规划,各级政府应尽早制定并完善《雨水利用条例》。特别指出,在《雨水利用条例》中规定新建小区,无论是工业、商业还是居民小区,均要设计雨水利用设施等内容,并细化相关技术标准和规范,保证雨水得到有效收集和利用。
  (2)加强雨水利用的系统性理论研究。尽管雨水利用历史悠久但实践超前理论,雨水利用的科学研究还很滞后,不能满足雨水利用的客观需求,今后应予以加强。
  (3)提高城市雨水的收集利用率。只有雨水收集系统而没有雨水处理和回用系统是无法实现雨水资源的合理利用的,应将雨水集蓄利用工程与节水灌溉、水土保持及生态环境建设相结合,提倡一水多用,促进水资源的高效利用,使有限的水资源尽可能发挥最大的作用。要根据当地实际情况,采取不同形式雨水集蓄利用技术,能蓄则蓄,能拦则拦,以小、微型水利工程为主,充分利用当地的雨水资源。收集的雨水可以直接或经适当处理后用于冲厕所、洗车、浇庭院、洗衣服、浇绿地、消防和回灌地下水[8]。

  5  结语
  城市雨水综合利用技术是解决我国城市水资源短缺、减少城市洪灾的有效途径,并且可以促进城市水资源和水环境的协调发展。本技术是一项涉及多学科、复杂的系统工程,在选择雨水利用系统方案时,要特别注意地域及现场各种条件的差异,考虑城市和小区环境、生态和美学、人和自然的统一和谐,力求最佳的运行效果。倘若能在雨水收集利用、设备生产、设施建设、运行管理、中水利用等方面形成一个成熟的产业链,必将在全国产业发展多头并进的情况下,引出一个利润丰厚的朝阳产业。  

      参考文献:
  [1]王浩,杨爱民、国内外城市雨水利用情况评述[J].北京科协,2002,(10)
  [2]李俊奇,车武.德国城市雨水利用技术考察分析[J].城市环境与城市生态,2002,15(1):47-49.
  [3]丁跃元.德国的雨水利用技术[J].北京水利,2000(6):38-40.
  [4]王浩,杨爱民、国内外城市雨水利用情况评述[J].北京科协,2002,(10).
  [5]张敦强,龚盂建、我国雨水集蓄利用的实践与探索[J].中国农村水利水电,2001,(9).
  [6]曹秀芹,车武.城市屋面雨水收集利用系统方案设计分析[J].给水排水,2002,28(1):13-15.
  [7]朱贵良,段志伟、城市雨水资源综合利用研究[J].科教兴国与可持续发展,2003,(5).
  [8]李琪、全国农村雨水集蓄利用系统及其发展[J].中国农村水利水电..2003,(7).

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