雨洪利用技術

雨洪利用是解決城市缺水和防洪問題的一項重要措施。雨洪利用就是把從自然或人工集雨面流出的雨水進行收集、集中和儲存，是從水文循環中獲取水為人類所用的一種方法。雨洪利用是一種新型治理城市內澇的方法。

雨洪利用技術

雨水利用將會為解決未來水資源的短缺問題做出重要貢獻。現有水資源利用方法有兩個，一是收集雨水用於人畜飲用和農業生產；另一種就是進行城市中的雨水集蓄。水資源更有效地收集利用，是解決當前各大城市缺水最佳的方法。北京市從2003年就制定並執行了《關於加強建設工程用地內雨水資源利用的暫行規定》，要求以後所有新建、改建、擴建工程均應加入雨水利用工程的建設，否則有關部門將不予驗收。

建築工程的雨水利用和收集有三種方式：如果建築物屋頂硬化，雨水應該集中引入綠地、透水路面，或引入儲水設施蓄存；如果是地面硬化的庭院、廣場、人行道等，應該首先選用透水材料鋪裝，或建設匯流設施將雨水引入透水區域或儲水設施；如果地面是城市主幹道等基礎設施，應該結合沿線綠化灌溉建設雨水利用設施。此外，居民小區也將安裝簡單的雨水收集和利用設施，雨水通過這些設施收集到一起，經過簡單的過濾處理，就可以用來建設觀賞水景、澆灌小區內綠地、沖刷路面，或供小區居民洗車和沖馬桶，這樣不但節約了大量自來水，還可以為居民節省大量水費。

在近日《北京城市總體規劃(2004-2020年)》的描述，市政系統的中水將成重要水源，到2020年，中心城和新城區的雨水管道覆蓋率達90%以上，完善污水處理設施和回收系統，建立中水回用系統，使中水成為城市綠化、道路澆水、生活雜用和工業冷卻等主要水源。

所以說在居民小區套用這些技術既增加了水資源的可利用率，又為緩解世界水資源的緊缺做出一定的貢獻。

雨洪利用技術在國內套用的意義及必要性

我國是個缺水的國家，人均水資源量為2300立方米僅占世界人均的1/4，到本世紀末將降到1750立方米。乾旱缺水與洪澇災害和水環境惡化一起成為了新世紀我國面臨的三大水問題，並較大程度地制約了經濟成長和社會的可持續發展。隨著社會經濟的發展，城市規模和數量迅速擴大，水資源短缺的局面也日趨嚴峻，有近400座城市缺水或嚴重缺水。與此同時，城市化也帶來了環境污染、洪澇災害等一系列問題。特別是不透水地表鋪砌面積的不斷擴大和建築密度的提高，使地面徑流形成時間縮短，峰值流量不斷加大，排水系統的雨季流量大量增加，產生洪澇災害的機會增加、危害加劇。同時，城市雨洪也是城市水體的一種污染源。據有關資料報導，在一些污水點源得到二級處理的城市水體中，BOD5（生物氧化量）負荷約有40%～80%來自於降雨產生的徑流。在全國523條河流中，有436條受到不同程度的污染，其中流經城市的河段90%受到污染。七大水系中除長江外，其它六大水系流域40～70%的水質降到4、5類，流經城市的河段水質更加惡化。全國有2400公里的河流魚蝦絕跡，平原湖泊80%受到污染，其中26%富營養化，淺層地下水也有不同程度的污染，致使不少重點城鎮飲用達不到飲用標準的水。儘管一些城市為解決這些水問題，採取了調水等措施，但還是沒有從根本上解決問題。

雨洪利用作為開源和節流並舉的一項措施，是緩解或解決上述水問題的一項重要措施，它具有節水、防洪、生態環境三個方面的效益。要推廣雨洪利用技術，必須有系列化的成套設備。國外已經有許多成套的相關設備，並在全球範圍推廣使用。我國近些年通過研究已經取得了一些成果，形成了一些較成熟的技術，但設備方面還沒有專業的生產廠家。急需結合有關研究和示範成果，加快雨洪利用技術的產業化。

國內外現狀和技術發展趨勢

世界上很多國家已經認識到了雨洪的利用價值，採用各種技術、設備和措施對雨洪進行利用、控制和管理。美國、加拿大、義大利、德國、法國、墨西哥、印度、土耳其、以色列、日本、泰國、蘇丹、葉門、澳大利亞等五大洲約40多個國家和地區已經開展了不同規模的雨洪利用與管理的研究和套用。美國的克羅拉多州（1974年）、佛羅里達州（1974年）、賓夕法尼亞州（1978年）和維吉尼亞州(1999)分別制定了雨洪管理條例。許多國家和地區已經出台了相應的技術手冊、規範和標準。如美國STAFFORD 郡的《雨水管理設計手冊》、喬治亞州的《雨水管理手冊》、北卡羅萊納州《雨水設計手冊》、維吉尼亞州的《維吉尼亞雨水管理模式條例》、Hall郡與Gainesville市的《雨水管理手冊》（1999）、Portlands 市的《雨水管理手冊》（2002）等。德國污水聯合會(ATV)和1995年成立的雨水利用專業協會(fbr)制定了德國的一系列城市雨水利用與管理的技術性規範和標準。與此同時，國外的許多專門生產雨洪利用設備的廠家和公司逐漸增多。例如德國GEP公司的雨水過濾器、屋頂回水處理回用IRM控制設備，雨水儲存罐等產品暢銷整個歐洲市場；德國UFT公司的流量控制和監控設備已經開始在全球20多各國家和地區銷售和使用；荷蘭WAVIN公司的孔隙雨水蓄水池填充料、整體式雨水檢查井、雨水口等雨水利用設備已經在全球30多個國家使用。這些設備的銷售價格一般都很高，如果只靠進口，一方面數量上難以滿足市場需求，另一方面也會給使用者帶來沉重的經濟負擔。

我國城市雨洪利用起步較晚，主要在缺水地區有一些小型、局部的非標準性套用。如山東的長島縣、大連的獐子島和浙江省舟山市葫蘆島等雨水集流利用工程。大中城市的雨水利用基本處於探索與研究階段，但已顯示出良好的發展勢頭。北京、上海、大連、哈爾濱、西安等許多城市相繼開展研究和套用。由於缺水形勢嚴峻，北京的步伐較快。曾於20世紀90年代初，開展了“北京市水資源開發利用的關鍵問題之一——雨洪利用研究”課題的研究。提出了一些北京城區雨洪利用的對策和技術措施。但由於理論技術和經濟等方面的原因，當時尚未得到推廣套用。正在實施的中德兩國政府間科技合作項目“北京城區雨洪控制與利用技術研究與示範”，建設了分別代表老城區、新建成區、將建設區、公園、校園雨洪利用模式的6個雨洪利用示範區和1個試驗中心，總面積達到60公頃。通過試驗研究，形成雨水收集與傳輸、雨洪處理與利用、雨洪回補地下水以及雨洪控制系統等完整雨洪控制與利用技術體系；並通過示範工程驗證，探索了雨洪控制與利用的工程形式，開發雨洪控制與利用設備，形成配套工程技術，為加強管理提供雨洪控制指標和管理措施，為北京乃至我國北方地區城市雨水利用提供方法、依據和途徑。另外，中國農業大學、北京建築工程學院、華北水利水電學院、上海、天津等單位和地方都開始了城市雨洪利用技術的研究和套用。

儘管北京市和國內一些城市在雨洪利用方面取得了一些成果，但與一些已開發國家的技術水平相比還有一定的距離，特別在雨洪利用系統的設備方面，沒有形成規模生產，實際套用過程中還需要單獨設計，給工程建設過程和效果造成很多不便。雨水蓄存設備採用較多的是鋼筋混凝土儲水池，不僅施工慢，造價高，占地面積大，而且還存在水質不穩定等問題。市政雨水口還只是為順暢排水設計的，不能去除水中的漂浮物、大顆粒污染物和油污。城市道路、廣場、人行道的鋪裝用磚都是不透水的，一下雨就積水，不僅行走不便，而且增加了河道洪峰量，對城市的防洪很不利。因此，要推廣雨洪利用技術就必須及時結合相關的研究成果，加快雨洪利用設備的產業化，一方面緩解城市發展面臨的水問題，另一方面可以帶動整個社會和國家的經濟發展。

國內市場前景

人們越來越認識到雨洪利用在節水、防洪、環境方面的重大效益，全國各地，特別是北方地區的城市開始逐步實施雨洪利用工程。同時，由於我國在城市雨洪利用的研究和套用方面還處在起步階段，沒有專業的設備和生產廠家。對於環保型雨水口，由於當前國內道路傳統的雨水口沒有截斷垃圾、污水等功能，對城市水環境污染負荷的貢獻率較大。急切需要開發新型的環保型雨水口產品，以解決雨水口污染問題。本項目的環保型雨水口正迎合了當前政策和市場需求。因此首先以較成熟的透水地面磚、環保型雨水口和填充式蓄水池為突破口，建設生產基地，進行雨洪利用系列設備的生產，實現雨洪利用的產業化，在國內將具有十分廣闊市場和套用前景。

北京市水利科學研究所依託中德合作“北京城區雨洪控制與利用”項目，已經研製開發了透水型地面磚、環保型雨水口、填料式蓄水池、屋頂雨水過濾器等雨洪利用設備，這些也是實施雨洪利用主要關鍵設備。所研製的透水地面磚的滲透係數能達到0.5毫米/秒,大於所有降雨的強度，即使使用一段時間後有些堵塞也能使滲透係數保持在0.1毫米/秒，能夠滲透50年一遇的最大降雨。該磚的抗壓強度在35兆帕以上，能夠承受常見各種車輛的荷載。採用透水性的墊層所鋪裝的透水地面能夠消納2年一遇降雨而不產生地表徑流，使雨水滲入地下或收集利用。 環保型雨水口能夠攔截道路上的初期徑流，其中的過濾斗能夠有效攔截道路上的各種較大顆粒污染物，一流裝置和滲透裝置具有攔截和吸附油污的功能，能夠大大減少經雨水管道排入城市河道的污染物，顯著改善城市水環境。

孔隙蓄水池填料是一種高強度的孔隙填料，有效孔隙率在95%以上，比傳統的鋼筋砼蓄水池的有效蓄水空間率大20%左右，同時能夠最大限度的利用開挖空間，具有占地少、造價低的優點，代表了地下蓄水構築物新的發展趨勢。

這些設備已經在中德合作“北京城區雨洪控制與利用”項目的示範區中得到了套用，取得了良好的效果，表現出廣闊的套用前景。因此本項目以上述3種設備為重點，建設廠房、安裝設備，進行雨洪利用設備的系列化生產，這將有力地推動雨洪利用在北京和中國的實施，有利於解決城市缺水、防洪、環境三方面水問題。

雨洪利用技術在住宅小區中的做法

1、環保型透水地面磚

對傳統的鋪裝地磚進行了革新，解決了透水性，提高強度相對降低的矛盾，不僅能使磚的透水係數達到0.5毫米/秒以上，還能使抗壓強度達到35兆帕以上。磚的顏色和性狀可以根據具體情況變化。 2、環保型雨水口

雨水徑流由雨篦子初步攔截較大污物後進入篦子下的過濾斗，過濾斗低封閉，水從側壁的縫隙進入雨水口內，縫隙的寬度5~10毫米。初期雨水先進入雨水口的前部存儲空間內，當降雨小於初雨量時，全部截留在雨水口內，不向下游流。雨水口內的初雨由下部的透水牆逐漸滲入周圍的土壤，自然排空。當來水量超過初雨量時，便經堰板溢流到末端的小格內，經管道排向下游。溢流板前有一個攔污板，擋板具有隔油作用並可以攔截漂浮、懸浮污染物。可以將漂浮的污染物攔截。溢流板下的透水牆，還能將雨水過濾後下排。池內攔截的初期雨水通過透水牆自然滲出到周圍土壤，節省動力消耗。設計合理，技術可靠，支持環保。可做成一體化產品，便於安裝和管理。

3、孔隙蓄水池填料

孔隙蓄水池填料由尺寸為1.0米×0.5米×0.4米的單元模組組成. 每個模組容量為190升，自重為9公斤，其整體的95%的空間可用於存水，表面積的43%可用於滲水。內部的圓錐柱保證了高強度和牢固度。單元模組可相互連線成一層，而後多層疊放在一起。通過不同的連線頭，儲水器與普通的排水管網相連。每一個單元內部結構的設計都要能夠控制大量的雨水並暫時對它們進行儲存。如果外包裹是不滲透的膜，水就會一直儲存於該設備當中，相當於蓄水池。但是如果包裹層有滲透性膜，暫時儲存的水就會滲透到周圍的土壤中（允許的土壤條件），並回補地下水，不僅能減輕通常排水系統的壓力，而且有益於地區的環境。採用基本單元模組結構對現有儲水池的工作原理和結構形式進行了徹底改變，減少了施工量和投資。單層或多層塗層提供了所有可能的解決方案，不僅可儲水，同時還可滲水。單元模組結構，便於安裝。高強度、高堅固性，甚至可用於停車場等地面荷重較高的場所而無需特殊處理。低成本，可持續使用，且無二次污染。高效淨化力，系統內部採用有氧淨化，提高了水質。

雨洪利用技術在鳥巢中的做法

國家體育場等雨洪利用系統的功能是將體育場用地範圍內的降雨變為可用的水資源，即回收雨水和將雨水處理後回用。系統主要由雨水收集管道、貯水池、泵送系統、雨水處理系統、回用水供水系統和自動控制系統組成。主體設施大部分建設在體育場建築室外地下，與景觀體系融為一體。 在鳥巢、奧林匹克公園中心區、五棵松體育館等15個奧運場館及設施中套用了雨洪利用系統，年平均雨水利用105萬噸。

北京奧運以“綠色奧運”為理念，致力於污水處理、大氣污染治理、固廢處理等方面的工作，力求為奧運會創造一個優美、潔淨的環境，同時藉助奧運的平台推動北京的環境建設。北京奧運在水資源綜合利用和節水設施兩方面，通過集成套用雨洪利用、中水回用、污水處理及再生利用等經濟適用節水技術，使奧運場館（區）多年平均雨水綜合利用率超過80%。奧運場館中水回用、污水處理及再生利用率達到100%；通過大氣污染控制、城市污水處理、垃圾處理等生態改善與環境綜合治理技術，加快了資源節約、空氣清新、水質潔淨、環境優美的北京生態型城市建設的步伐。

對行業技術進步的 重要意義和作用

我國的雨洪利用技術一直缺乏擁有自主智慧財產權的關鍵產品，從而在推廣套用過程中阻力較大，在國際同行業處於較落後的水平。該項技術實施後，可使我國雨洪利用設備處於世界領先水平，從而整體提高我國產品的品質和技術水平，增強國際競爭力，提高出口創匯水平。

該項目在我國屬新興行業，項目的產業化填補了我國該領域空白，對提高我國城市雨水利用水平，改變產品依賴進口局面，提高出口創匯能力具有重要作用。