为什么要采用雨水收集与利用系统
详细介绍
雨水收集与利用
为什么要收集雨水？
·人口增长和高消耗不断增加对水的需求
·气候变化使节约水资源变得紧迫
·法律法规强调节约用水的需要
·预计水费和用水量都将提高
在接下来的70年里，中国年均气温预计将上升高达3.5摄氏度，气候的变化推动了雨水和地表水管理的创新性解决方案的需要。
降雨量格局的变化可能导致多雨的冬季和干燥的夏季，海平面的上升和极端天气事件的发生将被视为更加的司空见惯。北京2012年那个夏天的后果已经给出一个清晰的迹象，这些各种各样的变化会使中国57000所住宅受到地表洪涝灾害的影响，造成30亿元的经济损失。
众多的住宅小区和商业地产开发，加上中国大部分主干公路网当前都正面临着地表洪涝灾害的严重风险。
现在是时候采取行动了！
中国现在人均每天用水150升——几乎比25年前多50%。其中洗衣和冲厕占了很大一部分，而饮用水、厨房用水、汽车清洗和花园浇水也扮演着重要角色。然而，与意大利、西班牙这样的欧陆国家人年均享有2785升的供水能力相比，中国人年均只享有1334 升这样极其低的容量。在华南华东这样高人口密度的区域，将意味着会有更少的水可供每个人使用。
雨水再利用的解决方案通过收集、循环再利用雨水来解决这一日益重要的问题，而不是简单的让雨水流走。
这不仅减少了用于冲厕、洗衣、车辆清洗和灌溉的自来水需求，而且缓解了特大暴雨时堆积的雨水留在地面上形成洪涝灾害的潜在危险。
一般的非住宅建筑平均每天使用约2600升水，其中多达80％用于非饮用水，如冲厕用水。这些大部分都能用收集后的雨水代替
生物滞留系统的雨水收集
发布时间：2012-09-20 16:25:23 来源：互联网 作者：佚名
生物滞留设施（Bioretention）类似于植被浅沟和缓冲带，是在地势较低的区域种植植物，通过植物截流、土壤过滤滞留处理小流量径流雨水，并可对处理后雨水加以收集利用的措施。
生物滞留适用于汇水面积小于lha的区域，为保证对径流雨水污染物的处理效果，系统的有效面积一般为该汇水区域的不透水面积的5%~10%.
生物滞留系统断面示意图
生物滞留系统是由表面雨水滞留层、种植土壤覆盖层、植被及种植土层、砂滤层和雨水收集等部分组成。
（1）表面雨水滞留层
在系统表面留有一定低于周边地表标高的空间，用以收集径流雨水以及当径流量大时暂时储存雨水。
（2）种植土壤覆盖层
在种植土表层铺树叶、树皮等覆盖物，防止雨水径流对表面土层的直接冲刷，减少水土流失。还可以使植物根部保持潮湿，为生物生长和分解有机物提供媒介，并过滤污染物。
（3）植被及种植土层
该层结构用于过滤径流雨水，种植土层可用50%的砂性土和50%的粒径约2.5mm左右的炉渣组成。植物选择上需要注意的是应选择当地的常见树本、灌木以及草本植物，品种最好保持在三种以上。
（4）砂滤层
在砂滤层和种植土层间添加200g/m2土工布用于防止土层被侵蚀进入砂滤层堵塞渗管。渗管开孔率不小于2%,砂滤层采用黄豆大小的滤料。
路面雨水收集系统详解
发布时间：2012-09-07 14:26:03 来源：互联网 作者：佚名
路面雨水收集系统在用于雨水利用时，通常会由于地表的污染等因素导致水质受到污染，因此造成收集到的雨水不易于直接利用，因此，需要加强对路面雨水收集系统的研究。
道路雨水低绿地和浅沟收集（地下调蓄渗透）示意
路面雨水收集系统可以采用雨水管、雨水暗渠、雨水明渠等方式。水体附近汇集面的雨水也可以利用地形通过地表面向水体汇集。
雨水管设计施工经验成熟，但接入雨水利用系统时，由于雨水管埋深影响，靠重力流汇集至贮水池会使贮水池的深度加大，增加造价，有些条件下会受小区外市政雨水管衔接高程的限制。雨水暗渠或明渠埋深较浅，有利于提高系统的高程和降低造价，便于清理和与外管系的衔接，但有时受地面坡度等条件的制约。
利用道路两侧的低绿地或有植被的自然排水浅沟，是一种很有效的路面雨水收集截污系统。雨水浅沟通过一定的坡度和断面自然排水，表层植被能拦截部分颗粒物，小雨或初期雨水会部分自然下渗，使收集的径流雨水水质沿途得以改善。但受地面坡度的限制，还涉及到与园林绿化和道路等的关系；浅沟的宽度、深度往往受到美观、场地等条件的制约，所负担的排水面积会受到限制；可收集的雨水水量也会相应减少。因此，要根据区域的各种条件综合分析，因地制宜，有时也可以将这几种方式结合使用。
根据以上情况不难发现，想要达到雨水利用的最佳效果，就要将雨水有效地收集起来，如果由于工程前期没有选择合适的设计方案，那么雨水利用的效果将很难实现最佳状态。
国内外雨水收集利用现状
雨水利用是一种古老的传统技术，数千年以前就被人们采用，并一直在缺水国家和地区广泛应用。20世纪60年代起，发达国家己开始重视雨水的利用及雨水资源化的研究，并且制定了一系列有关雨水利用的法律、法规。近20年来，雨水利用技术有了迅速的发展。
国外雨水收集利用的现状
德国在雨水资源化研究方面走在世界科技的前沿。在上个世纪初期就己经发布了“对未受污染雨水的分散回灌系统的建设和测量”。德国利用公共雨水管收集雨水并经简单的处理后达到杂用水水质标准，可用于街区公寓的厕所冲洗和庭院浇洒，部分地区利用雨水可节约饮用水达50%。目前，德国在新建小区（无论是工业、商业、居住区）时均要设计雨水利用设施，否则，政府将征收雨洪排放设施费和雨水排放费。德国已经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。位于柏林市中心欧洲最大的商业区波茨坦广场，规划了13042m3的城市水面，占总用地的19%，总共可收集容纳15000m3的雨水，通过合理的生态水景设计，广场成为具有浓厚自然气息、并充满活力的城市开放空间。
德国波茨坦广场
日本是雨量充沛的国家，在城市屋顶修建了雨水浇灌的“空中花园”，在减少城市地表径流的同时，减少自来水的消耗，增加了城市的绿地面积，美化了城市环境，净化了城市空气，吸收了城市噪声，也能够降低城市的热岛效应。日本也注重修建蓄积雨水的工程设施，既控制了汛期多余的雨洪径流，也减少了排水设施，同时也缓解了城市水资源的供需矛盾。如日本名古屋的若宫大通调节池，建在城市街道下面（与地面仅有一层混凝土板相隔），这将大大增强蓄水功能，既能使雨水资源化，又能减少城市的洪涝灾害。近年来，各种雨水流入设施在日本得到迅速发展，包括渗井、渗沟、渗池等，这些设施占地面积小，可因地制宜地修建在楼前屋后。日本政府于1992年颁布了“第二代城市排水总体规划”，正式将雨水渗沟、渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分，要求新建、改建的大型公共建筑物必须设置雨水下渗设施。
日本特色雨水收集系统
英国的蓄水地面系统，把局部地域内收集到的雨水径流，用人工方式贮存起来，成为城市中水道的重要水源，提供人们生活所需的部分杂用水，可降低城市供水的压力，缓解城市水资源危机。例如，在英国诺丁汉有一个叫Edwinstowe的青年旅行社，人们在建筑物附近地面采用“蓄水地面”，利用人行道、车道、停车场的地下空间，贮存、截留雨水，即在具有一定强度的多孔、可渗的路面下依次铺设砾石层、人工织物，以干净的碎石等蜂窝状材料作为基底蓄水层，并在土木工程中使用的透水性很小的高聚物薄膜——人工膜将结构包围起来，贮水量可达100L/m2，收集的地面雨水与屋面雨水一起成为建筑物内中水道的水源，用于冲洗厕所。
国内雨水收集利用的现状
在我国，雨水收集和利用已有较长历史，如北京古建筑里导水路面铺装设计、山西等北方地区传统民居里集水屋顶的设计、北京团城的雨水利用（李善征等，2003）、我国古代园林中利用雨水造景等，都是雨水利用的典型代表例证，同时也说明了雨水利用的重要性。
在近代中国城市的建设中，雨水排放系统都是以尽快汇集与排除地面径流为目标，这就更加速了雨水向城市各条河道的汇集，使河道洪峰流量迅速形成，对低洼地区造成了更大的压力。如杭州市5天内就遭受了4次洪涝灾害。
我国目前雨水利用研究主要集中在干早、半干旱地区的人畜饮水和集流灌溉的问题上，同时对集蓄雨水、补灌地下水及城市集流等问题也展开了一定的研究，并取得了一些成绩。如北京修建了橡胶坝拦截雨水；西北干旱地区修建水池、水窖拦截、收集雨水，抗旱效果也颇为明显。
大中城市以及园林绿地中的雨水利用还处于探索和研究阶段，北京、上海、大连等许多城市先后进行研究，北京发展较快。2001年国务院批准了包括雨、洪利用规划内容的“21世纪初期首都水资源可持续利用规划”。北京建筑工程学院和北京城市节水办公室从1998年开始立项研究，并于2001年4月通过鉴定，开始在城区以示范工程来推广应用；北京市政府66号令（2000年12月1日）中也明确要求开展市区的雨水利用工程。北京城市雨水利用已进入示范与实践阶段，可望成为我国城市雨水利用技术的龙头，随着水管理体制和水价的科学化、市场化，通过一批示范工程，争取用较短的时间带动整个领域的发展，实现城市雨水利用的标准化和产业化。
城市绿地雨水利用措施与方法——绿地土壤渗透 >
在传统的城市绿地设计中，绿地地表的形式大多依造景的目的以及某些特定的功能要求来决定，而以雨水利用为目的的绿地则需要针对雨水渗透的特点来设计。影响雨水下渗的因素主要有土壤的特性、降水强度、历时、降水时程分配、植被条件、地形条件等，而绿地设计则需要通过调整竖向设计、增加植物覆盖以及利用其他技术措施来降低暴雨径流的流速、流量、延长滞留时间，改善绿地土壤的渗透条件，从而增加雨水的入渗量。
增加植被或其他材料的覆盖
研究表明，植被覆盖度对径流量的影响极为显著。植被覆盖能够有效地影响地表反射率、地表温度、下垫面的粗糙度和土壤-植被-大气连续体间的水分交换。随植被覆盖度的增加，雨水径流量明显减少，特别是覆盖度从30%增至80%时，径流量减少尤为明显，当覆盖度超过80%后，径流量就基本趋于稳定。对于比较成熟的树林，5％～10％的水分从林内蒸发掉；50％～80％被林下枯枝落叶层吸收和渗入土壤；只有10％以下的降雨形成径流。因此，地面植被覆盖能够减少地表径流，阻止径流对土壤的冲刷，避免形成洪水。种草的坡地与不种草的坡地相比，地面径流量可减少47％，冲刷量减少77％。
草本植物具有比较强的控制土壤侵蚀的能力，所起的作用主要包括：降雨截留作用，径流延滞作用，土壤增渗作用，蒸腾作用和土层固结作用等。绿地因表土层根系发达，土壤相对疏松，其对降雨的入渗性能较无草皮的裸地大。经测定有草皮的土壤稳定入渗率比相同土壤条件下的裸地大15%～20%。
在不能利用草坪地被覆盖的裸露地面，可以使用塑料薄膜、无纺布等不易在短期内被降解的化学材料或者木屑、砂石等材料覆盖地面，能够缓冲雨水对地表的冲击力，使表土保持良好的结构，增加雨水入渗，可以有效地减少水土流失，减少地表径流，并对土壤结构、有机质、地面温度、土壤养分和水分等有明显的作用。
利用树皮和无纺布覆盖地表（西班牙）
利用砾石覆盖表面兼作园路（德国慕尼黑机场）
改变地面坡度
坡度是一个影响地表径流的重要因子，一般认为在其它条件相同情况下，坡度越大，产流速度越快，径流量越大。从各坡度范围分析，径流量随坡度增加而增加并非连续的，从26°到30°径流量随坡度的增加而减少，大于30°后，径流量又随坡度的增加而增加。在进行绿地设计时应尽可能采用较小的坡度，坡度越趋于平缓，雨水汇流的速度减缓，增加了雨水渗透的时间，同时也增加了渗透量。同一坡度延续过长也会使径流速度加快，将单一坡度变为陡缓结合的坡度可以有效延长雨水的汇流时间，增加雨水下渗量。在处理绿地的高差时，将坡变为陡坎也是雨水渗透利用的好方法，同时还可以减少土壤侵蚀的发生。
利用陡坎增加渗透量（德国阿尔斯多夫）
陡缓结合的草坡（德国乌尔夫斯堡）
降低地面高程，形成下凹绿地
城市绿地中道路广场占地面积较大，能够收集较多的雨水。而园林道路由于其幅宽较小且线路较长，埋设管道收集雨水的投资比较大，在汇水面积较小时经济性差，故而应以排放到两侧绿地中为佳。这就要求适当降低绿地的高程，使之低于周围的道路广场，形成下凹绿地。这样，降雨后雨水径流首先进入绿地，在经过绿地的蓄渗并填满洼地后再溢流，可以显著地增加雨水的入渗量。北京市曾经做了绿地高度对入渗量的影响试验，结果表明若绿地标高低于周围路面，其入渗量是高于路面时的3～4倍。下凹绿地如果深度为10cm，则一年一遇的暴雨径流可100％拦蓄在绿地内，对二年一遇的暴雨也可以拦蓄81%。下凹绿地（50~100mm）每年仅有2~3次暴雨产生溢流，极大部分雨水径流被蓄渗在绿地中，蓄渗效果极为明显。
下洼绿地（德国波茨坦广场）
设计低洼地短时蓄水
在雨水汇流面积较大时，可以选择地势低洼地带，且不影响游人活动的地方设计为可以短时蓄水的渗透绿地，这种蓄水低洼地在非雨季和周围的绿地保持一致的面貌，在雨季则可以汇集周围广场绿地的地表径流，雨水入渗后又可以恢复绿地的外貌和功能。低洼蓄水绿地可以是季节性充水,如一个月中几次充水、一年中几次充水或春季充水秋季干涸,也可以是一年四季均有水，但水位变化很剧烈。这也为动植物提供了多样化的生境，有利于生物多样性的保护。低洼地蓄水的应用关键在于不能因短时蓄水导致植物的伤害。因此需要选择同时耐水湿和干旱条件的乔灌木和地被植物。低洼蓄水绿地需要良好的管理以保证游人安全及环境卫生。过量汇集的雨水还需要有溢流设施，避免造成泛滥。
设置于停车场周边的低洼蓄水绿地（德国乌尔夫斯堡）
设置于绿地内的低洼蓄水绿地（德国乌尔夫斯堡）
城市绿地雨水利用措施与方法——渗透设施渗透 >
城市绿地中土壤的渗透系数因土质不同而有所变化，同时地形、地被的情况也千差万别，通过土壤渗透不能完全保证暴雨过程的环境安全，因此还需要通过一些工程措施来促使雨水进一步渗透。雨水通过透水性的管、井或透水性地面，能直接渗入到深层土壤和地下水中。雨水的深层渗透受地下水深度、岩床深度、表面和下层土壤类型、覆盖的植被等自然条件的影响，污染物含量过高的雨水入渗可能导致地下水的污染，因此需要经过可靠的设计和持续的监测管理才能使之发挥作用。雨水的渗透设施种类很多，大多布置在地面以下，对城市绿地的景观不会产生不良影响。
草皮覆盖或透水材料衬砌的明沟排水
由于降水是随机事件，往往难以与用水同步，因此，需要将来自不同面积上的降水径流通过一定的传输和储存设施滞贮备用。径流的传输主要有两种形式，即地下管道传输和地表明沟传输。在城市绿地中利用经草皮或透水材料覆盖的明沟排水既考虑了传输雨水的功能，又增加了雨水的渗透。明沟的形式还可以模拟天然水流蜿蜒曲折的轨迹，或构筑特定的造型。
透水的明沟排水（丹麦亚胡斯大学）
草皮覆盖的明沟排水（丹麦亚胡斯大学）
透水铺装与透水结构
为减少道路、广场、停车场的雨水径流量，可以采用多孔沥青和透水的混凝土、陶瓷砖、草地砖等透水铺装材料，在不影响交通的情况下，使雨水进入路面结构和下面的土壤。
透水砖中含有大量相互连通的孔隙，大大提高了透水系数。草地砖中生长的草类的叶、茎、根系能延缓径流速度,延长径流时间。多孔沥青的表面沥青层避免使用细小骨料,沥青的孔隙率为12%~16%。沥青层下面两层碎石,孔隙率38%~40%,可以根据蓄水量确定其厚度。多孔混凝土地面构造与多孔沥青地面类似。在利用透水材料铺设地面时，应同时采用透水铺装结构，才能使雨水顺利入渗到下面的土壤层。
修建渗井、渗管、渗透沟槽
在雨水传输过程中如果使用透水的管网，可以将雨水渗透与传输结合。透水管网采用无砂混凝土管或打孔PVC管，管道上下周围回填粗砂、砾石等多孔材料，在输水的同时进行雨水的渗透。此结构也可用于透水铺装下面，可迅速引导雨水向深层渗透，同时降低暴雨径流的流速、流量，延长时滞。在条件适合地区建造的渗井、渗沟、渗槽，还可引导绿地、屋顶和路面的集流雨水。此时渗井、渗管、渗透沟槽等实际上相当于一个临时地下水库，在存蓄雨水的同时进行渗透。当“水库”蓄存的雨水超过一定水位高度时再通过管道连接，送入下水道。
修建漏水的园林水池
在园林水池设计时一般因水源问题或管理上的方便将水池池底池壁固化，形成密封的不透水水池。这种水池切断了水体与外界的自然交换和渗透，削弱了水体的自净能力和生态功能。在有可靠的雨水和其他水源条件下，应大力提倡建设自然基底的园林水池，使得水池中的水可以与地下水及周围土壤自由交换水分，完善园林水体的各项生态功能。在园林绿地中水量的保持与水体渗漏是存在一定的矛盾的，需要进行水量核算，通过技术措施来控制渗漏量，并及时补充足够的水以保证水体的景观效果。
漏水的园林水池（丹麦亚胡斯大学）
图8.住宅楼入口
