基本介紹
種類,雨洪水利用,發展狀況,資源發展狀況,
種類
雷暴雨洪水
也稱驟發暴雨洪水。局部地區因強對流作用，挾帶水汽的氣流急速上升而產生雷暴雨。這種雷暴雨的特點通常是歷時短、雨強大、雨區小，常在小流域上造成來勢猛、漲落快、峰高量小的洪水。雷暴雨洪水往往能在小流域上造成嚴重災害。
颱風暴雨洪水
夏秋季在亞洲大陸東南側沿海地帶因颱風產生暴雨而造成的洪水。由於颱風能挾帶大量水汽，颱風暴雨洪水常峰高量大，能在稍大流域上造成洪水威脅；或者由於颱風中心受天氣形勢影響而在一定地區上空打轉，暴雨形成多峰形洪水。中國颱風暴雨洪水常見於廣東、福建、台灣、浙江、江西、江蘇、山東和遼寧等地，有的年份也可深入到湖北、湖南和陝西南部等地。1975年 8月淮河上游發生的颱風暴雨洪水，在約762平方公里的流域上產生洪峰流量達13000立方米/秒。颱風暴雨洪水的典型過程線見圖2。 與颱風暴雨洪水相似的還有，大陸上低渦由於在移動過程中不斷增強形成暴雨而引起的洪水。中國大陸低渦有產生在四川盆地西部的西南低渦和產生在青海湖附近的西北低渦。1963年 8月海河流域發生的特大洪水就是受西南低渦的影響造成暴雨而引起的，在約1318平方公里的流域上，產生洪峰流量達8360立方米/秒。
颱風暴雨洪水
颱風暴雨洪水鋒面暴雨洪水
因冷暖氣團交綏而產生的暴雨引起的洪水，鋒面雨一般歷時較長，雨強較小而降水總量大，它形成的洪水在中小流域上也往往表現為峰低量大，但在大流域上則可能出現較大的洪峰與洪量。由於它持續時間久,覆蓋範圍大,往往形成組合型天氣系統的暴雨洪水，造成較嚴重的洪水災害。鋒面暴雨洪水的典型過程線見圖3。 鋒面暴雨洪水的特點，因鋒面雨的性質不同而異。一般，冷鋒雨造成的洪水峰值較高，靜止鋒降水往往在較大範圍內造成連續持久的降雨天氣而導致大流域上的大洪水。
雨洪水利用
水資源短缺
中國水資源總量豐富，除地表水和地下水相互轉化的重複量，我國水資源總量為2.8萬億立方米，但人均水資源量僅為2200立方米 ,僅相當於世界人均水資源占有量的四分之一，位列世界第一百二十一位，是聯合國認定的“水資源緊缺”國家。扣除難以利用的洪水徑流以及散布於偏遠山區的地下水，實際能利用的淡水資源非常有限，僅僅為1100立方米,按此推算，人均可利用量只有900立方米。而且水資源時空分配不均衡，北方地區擁有占全國43.2%的人口和58.3%的耕地面積，但其水資源占有量僅為全國的14.7%。這大大阻礙了國民經濟的發展和人民生活水平的提高。降水水資源補充的最重要途徑，我國大部分地區尤其是北方地區降水受季節性影響較大，大部分降雨集中在汛期，甚至是汛期的幾場大暴雨中。這使得大部分的水資源白白流入大海，沒有得到充分利用，而在非汛期經常出現旱災，形成旱澇交替的局面。水資源短缺與洪水泛濫形成鮮明的對比，抗旱與防洪之間的矛盾越來越明顯，造成了水資源與經濟發展的需求不相適應，導致國民經濟發展受到了水資源條件的限制，中國洪水年平均造成的損失是國內生產總值的1%，而由於水資源短缺造成的經濟損失則達到國內生產總值的1．7%。因此我們必須扭轉治水思路，善待洪水，充分利用雨洪資源，這將是解決我國日益短缺水資源的一項重要舉措，將帶來巨大的經濟效益和社會效益。
城市化進程加快，城市水問題日益突出
隨著城市化進程的不斷加快，城市規模不斷擴大，城市人口膨脹，城市生活用水、工業用水和生態用水大幅度增加，不僅導致了城市用水與農業用水的矛盾，同時也加重了地下水的負擔，許多城市不同程度的出現地下漏斗。以長三角地區為例地下水資源被過度開採，地面沉降對長三角地區造成的直接和間接損失已經達到3150億元。不僅如此，目前很多城市的資源出現嚴重污染，水資源量的不足和水質的惡化，已成為許多城市面對的突出問題城市。在全國600多個城市中，有400多個城市存在供水不足的問題，其中缺水比較嚴重的城市有110個，全國城市缺水年總量達60億立方米。與此同時，每年各個城市有許多的雨洪資源白白流失，有的甚至形成洪水，危害人民的正常生活，造成大量經濟損失。以瀋陽為例，瀋陽市降雨主要集中在7—9月，占全年的70%以上，有利於收集利用，市中心城區雨洪資源可利用量約1．22億立方米，通過植被淺溝、下凹式綠地、人工雨水濕地等生態手段對雨水進行淨化貯存，可以補充地下水和河湖生態用水的同時，減少新鮮水的使用，對於改善瀋陽市的水生態環境有著及其重要的作用。
南方城市也不容樂觀，。湖南省省內氣候屬亞熱帶冷暖氣團交匯地帶。境內雨量豐沛，多年平均降雨量在(1200—1700)mm之間。省會長沙市雖然有湘江從南向北穿越而過，但仍然是個資源性缺水、污染型缺水、供水不足型缺水三者皆有的缺水型城市。據《湖南省水資源開發利用現狀分析報告》預測：到2015年，長沙市在一般乾旱年，缺水率將達21，9%；特殊乾旱年，缺水率可達28．3%，用水形勢十分嚴峻。
雨洪資源利用的可行性
雨洪資源利用通過國內外實踐證明是行之有效的。丹麥利用城市屋頂收集雨水沖洗廁所、洗衣服的水量占居民沖廁所、洗衣服總用水量的68%，相當於居民總用水量的22%；美國加州富雷斯諾市的地下回灌系統10年地下水回灌量1.34億立方米。總之，通過制定一系列有關雨水利用的法律法規，建立完善的屋頂蓄水和由人滲池、井、草地、透水組成的地面回灌系統，收集雨水用於沖廁所、洗車、澆庭院、造景觀、洗衣服和回灌地下水。既緩解了城市水資源的供需矛盾，又減少了雨洪災害。
（1）資源上可行。
我國位於亞洲季風氣候區，季風氣候決定了我國雨季在一年內的相對集中，每當夏季風北上，西南、東南暖濕氣流與西風帶冷空氣相遇，或者受颱風影響，往往會產生強度很大的暴雨。我國年平均降水總量為6．2萬億立方米，折合年降雨量648mm。豐富的降雨量為雨洪利用的開展提供了前提條件。城市雨洪利用的目的恰恰是為了改變時空分布的高度集中，用攔蓄、儲存的方式分散開來，變棄為寶,化害為利。這不僅符台我國傳統的治水思想——興利除害，也符合我國現代水利觀念—最佳化配置水資源，保障經濟可持續發展，更符台解決我國三大水問題(洪澇災害、乾旱缺水、水環境惡化)的目標—治理洪澇災害，減少乾旱缺水，改善水環境。
（2）技術上可行。
我國幾千年來一直致力於治理水患，積累了許多寶貴的經驗，特別是攔蓄、儲存暴雨洪水的寶貴經驗和套用技術，其中最有借鑑價值的是水土保持和雨水集流等技木和經驗。我國雨洪資源利用開始於上世紀80年代，90年代繼續發展，目前呈現良好的發展勢頭。許多大中型城市都展開了雨水收集利用研究工作，同時我們也可以借鑑已開發國家雨洪資源利用的寶貴經驗和先進理念。借鑑已開發國家的現代治水理念，利用國內外已有的成熟技術和成功經驗，完全可以充分利用雨洪資源，緩解水資源危機。
(3)經濟上可行。
雨洪水資源的主要方式是分散攔蓄、儲存，分散利用。遠比集中攔蓄、儲存和異地使用費用低。
主要手段為非工程性措施為主，工程性措施為輔，投資規模較小，而且許多投資本身就屬於城市規劃的一部分。
雨洪水資源的有效利用可以減少政府用於鋪設雨水收集管道和擴建排洪設施的費用。同時運行費用低廉，可以節省市政和居民用水開支。雨洪資源利用有可能發展成為一種產業，可以吸引大批的民間資本注入，這項新的產業在減少政府財政支出、促進經濟成長、吸納就業和促進小城鎮建設等方面都會發揮出積極作用。
發展狀況
雨水利用有著悠久的歷史，早在4000多年前的中東、南阿拉伯以及北非地區，就出現用於灌溉、生活、公共衛生等的雨水收集系統。古代中東的鈉巴特人在涅傑夫沙漠，把從高地匯集的雨水徑流由渠道分配到各個田塊，或把雨水回流到窖里，以在旱季澆灌農作物。在以色列的內蓋夫沙漠中，雨水是唯一的水源，而且年降雨量僅100mm，卻種出了莊稼並建立了城市，成為燦爛一時的沙漠文明；在同乾旱氣候長期的鬥爭中，希臘人、阿拉伯人、以色列人也積累了收集利用雨水的豐富經驗。阿拉伯人匯集雨水進行灌溉，曾以羅馬帝國的糧倉著稱；在斯里蘭卡，為了發展農業，早在公元前就修建了小型階式池塘，在豐雨季節蓄水，供缺水季節使用。
由於全球範圍內水資源短缺和暴雨洪水災害的頻繁，為了喚起人類重視雨水資源的有效利用，1982年，在夏威夷召開第一屆國際雨水集流會議，嗣後成立了國際雨水集流系統協會（International Rainwater Catchment Systems Association,IRCSA）,並多次召開雨水集蓄利用學術會議，促進了國際間雨水利用的交流與研究。雨水利用研究從套用推廣逐漸向理論研究、學科建立方向發展，成為當今生態保護水資源利用研究的前沿課題。
近20年來，美國、日本、德國、英國、義大利、澳大利亞、丹麥、新加坡、印度、等40多個國家相繼開展了雨水利用的研究與實踐，並召開過十三屆國際雨水利用會議。其中，德國、日本、美國等已開發國家雨洪利用發展較快，技術先進，它們將雨水利用作為解決水資源問題的戰略措施。建立起了完善的雨水收集利用體系及相關的規範制度。並開始走向系統化，集成化和規範化。
日本
20世紀60年代，日本開始收集利用路面雨水，70年代修築集流面收集雨水，採用各種滲透設施截留雨水或收集利用，並做了大量的研究和示範工程。1980年，日本建設省開始推行雨水貯留滲透計畫。才用雨水貯留滲透計畫，可以有效的補充涵養地下水，復活泉水，恢復河川基流，改善環境生態條件。
利用雨水貯留滲透的場所一般為綠地、公園、停車場、建築物、道路等，才用滲透設施有滲透池、滲透管、滲透井、透水性鋪蓋、調節池等。
1992年日本“第二代地下水總體規劃”將雨水滲溝、滲塘及透水地面作為城市規劃的一部分，要求新建或改建的大型建築設施必須有雨洪收集設施或就地下滲設施。在東京，已有8.3%的人行道採用了透水性柏油路面。雨水通過透水性路面滲透到地下，經過收集設施收集處理後加以利用。據統計，目前，日本已有雨水利用設施建築物100多座，屋頂集水面積達20多萬平方米。
德國
德國雨水資源比較豐富，大部分地區多年平均降雨量在800～1500mm以上，年內分布比較均勻，且降雨強度也不大，極少有暴雨。德國的自然條件非常有利於開展雨洪資源利用。同時德國也非常注重雨洪資源的利用，自20世紀80年代開始，德國就大力發展雨水收集利用的研究和套用，並於1980年制定了屋面雨水利用設施標準，目前已經成為世界雨洪利用最先進的國家之一。
德國所收集到的雨水相當廣泛，有工業、公共場所、家庭等多領域。通過使用雨洪水，家庭飲用水量可節省達50%的耗水量，分布主要為：廁所沖洗33%，洗衣物13%，地板清潔2%，花園澆灌3%。
德國成立專門的水資源回收利用和雨水利用的組織機構，提供雨洪資源利用等方面的信息平台。德國還對雨水的收集、過濾、存儲、運輸設備進行標準化設計製造，安排專門的管理人員。經過近30年的發展，德國的雨洪資源利用已經進入標準化、產業化階段，開始向集成化、綜合化方向發展。
德國還出台了相關的政策法規。要求德國各個城市在新建小區之前，無論工業、商業、居民生活小區等，必須要設計雨水利用設施，如過沒有，政府要徵收雨水排放設施費和雨水排放費。
美國
美國已經轉變過去單純解決雨水排放問題的觀念，認識到雨水對城市的重要性，雨洪資源利用以提高天然入滲能力為宗旨。各州普遍推廣屋頂蓄水和由入滲池、井、草地、透水路面組成的地表回灌系統,讓洪水迂迴滯留於曾經被提防保護的土地中去，既利用了洪水的生態功能，同時減輕了其他重要地區的防洪壓力。其中加州富雷斯諾市年回灌量占該市年用水量的1 /5。
美國不但重視工程措施，而且還制定了相應的法律法規對雨水利用給予支持。如科羅拉多州（1974）、佛羅里達州（1974）和賓夕法尼亞州（1978）分別制訂了《雨水利用條例》。這些條例規定新開發區的暴雨洪水洪峰流量不能超過開發前的水平。所有新開發區必須強制實行“就地滯洪蓄水”。
丹麥
由於丹麥地表水資源匱乏，丹麥的水資源供應主要依靠地下水供給為主，很多地方的地下水含水層已經被過度開採。為此，丹麥開始重視雨洪資源的利用，在城市地區從屋頂收集雨水，收集後的雨水經過收集管底部的過濾設備，進入貯水池進行貯存，使用時利用泵經進水口的浮筒式過濾器過濾後，用水沖洗廁所和洗衣服。每年能從居民屋頂收集645立方米的雨水，占居民沖洗廁所和洗衣服用水量的68%，占居民用水總量的22%。
英國
以英國倫敦的世紀圓頂雨水收集利用系統為例，該建築是為了慶祝新千年的到來由泰晤士河水公司建立的。該建築耗資7.58億英鎊,中心穹頂高50m,屋頂面積100000平方米。作為環保措施的一部分,泰晤士河公司在該穹頂安裝了大型的中水回用裝置,以穹頂收集的雨水作為建築內的廁所沖洗提供100立方米/d的回用水。這使其成為歐洲最大的建築物內的水循環設施。從面積相當於12個足球場大小的10萬平方米的圓頂蓋上收集來的雨水經過24個專門設定的匯水斗進入地表水排放管中，初降雨水含有從圓頂上沖刷下的污染物，通過地表水排放管直接排入泰晤士河。。收集的雨水依次通過一級蘆葦床、瀉湖及三級蘆葦床。蘆葦床的面積各為250平方米,瀉湖的容積為400立方米。蘆葦床身0.6m,坡度為0.5%。為防止沖刷,湖底床鋪河卵石,直徑在5～10mm之間,同時種植當地高耐鹽性的蘆葦，其種植密度為4株/平方米。雨水在蘆葦床中通過多種過程進行淨化：在蘆葦根區的天然細菌降解雨水中的有機物；蘆葦本身吸收雨水中的營養物質；床中的礫石、砂粒和蘆葦的根系起到過濾系統的作用。蘆葦床還能增加城市的景觀多樣性，成為世紀圓頂的一個很好的生態主題。
資源發展狀況
我國雨洪資源利用具有悠久的歷史，最早要追溯到4000年前的周朝，利用中耕技術增加降雨入滲就在農業得到套用。2500年前，安徽壽縣就修建了平原水庫來攔截徑流，灌溉作物。在漢水流域的丘陵地區還修建了串聯式塘群。在秦漢時期就有修建塘壩攔蓄雨水利用的歷史記載，水窖修築歷史也有數百年。雨水資源用於人畜飲用較早出現於北方乾旱少雨的農村地區。比如在陝北靖邊、定邊、榆林、延安等地，早在20世紀50年代人們就在山坡地徑流匯集處修建一些容積30立方米～50立方米的“旱井”，通過對天然降水的富集和儲存，使自然降水變成時空可調的人畜飲用水資源，同時利用地形落差還可以實施作物灌溉，後又通過一些防滲淨化技術的改進而使“旱井”得到了較大的發展。而真正意義的雨水利用從20世紀80年代開始，於90年代在一些地區得到一定程度的發展。由於我國是農業大國，灌溉用水關係到國計民生，因此許多地方的雨水利用是從農業開始發展的。在西北乾旱半乾旱地區，通過長期的努力實踐，創造了許多雨水集蓄利用技術，如土窖、坎兒井、大口井等多種雨水利用設施，對當地農業起到巨大推動作用，如甘肅省實施的“121雨水集流工程”、內蒙古實施的“集雨節水灌溉工程”、寧夏實施的“小水窖工程”、陝西省實施的“甘露工程”等促進了缺水地區農村的雨水集蓄利用措施的研究和套用，產生了明顯的經濟效益和社會效益。加快了社會主義新農村的建設。
現代意義上的城市雨洪資源利用與傳統而古老的（農業）雨水利用有很大的不同，主要體現在技術的複雜程度、產生的效益和影響、雨水的用途、雨水水質的污染性與處理要求、設計的各種複雜因素等。現代意義上的城市雨洪資源利用在我國發展較晚，相比國外先進水平，由於我國的城市化水平自20世紀80年代才有了較大的提高，城市水資源短缺和雨洪災害在近幾年才逐漸得到人們的普遍關注，從總體上看，我國城市雨洪利用目前還處於初期發展階段，個別城市和地區已經進入工程實施和推廣階段。在一些大中型城市，如北京、上海、大連、鄭州、西安等城市的雨水收集利用已經取得了一些成效，不少建築物已經建有雨水收集設施，只是處理和回用系統還並不完善，其中比偶叫典型的有山東的長島縣、大連的獐子島和浙江的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上處於探索與研究階段。我國城市雨水利用已經成為一個十分熱門的課題。天津、青島、上海、大連、南京、武漢、成都、哈爾濱、西安、昆明等許多城市相繼開展研究或套用，顯示出良好發展趨勢。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。
北京
北京是我國第一個開展城市雨水利用的城市。於2000年啟動的中德合作的“城區水資源可持續利用—雨洪控制和地下水回灌”項目，是我國開展較早的雨水利用項目之一。通過建立示範小區引進德國先進、成熟的雨洪利用技術與設備，將雨水收集處理後，或回灌補充地下水，或儲蓄用於市政雜用水。
近年來，我國一些城市結合城市自身特點，開展小區域雨洪資源利用研究及套用工作，其中以北京進展最為明顯。北京水文地質公司小區、雙紫園小區、海淀公園等區域興建一些城市雨水利用設施，主要有：在草坪、路邊修建地下集雨蓄水池，用於綠化澆灌或水面景觀；小區停車場下修地下蓄水池並與調節池、中水池聯合組成中水回用系統供小區沖洗廁所、澆灌綠地、清潔道路等；道路鋪設透水磚，提高雨水滲透回補水地下水；興建下凹式綠地，滯蓄雨水增加滲透。
我國的城市雨水利用正處於初步階段，但是北京先行的一些成功模式已經具備了相當的普遍意義。北京已在8個城區建立了雨水利用示範工程。目前，北京城區內建成100個集雨項目，能收集雨水200萬立方米，包括奧運會場館雨水利用工程。
北京奧運會場館
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。
山東長島
山東長島是個擁有4.3萬人口的海島縣，年均降雨量400多mm，1989～1995年間有4000多戶建了屋頂雨水集流與屋底低溫蓄水工程。截至1997年，50%以上的機關、企事業單位建起了蓄水池。城區70%的硬化路面平均每隔300米配套了蓄水池，農村建設環山渠道引雨水入庫，使水庫攔蓄水量增加50%。
香港
展開香港地圖，可以看到九龍半島東部海濱有兩個藍色大水庫，這就是香港著名的海灣水庫，即船灣水庫和萬宜水庫，兩庫容共達5.11億立方米，占全港水庫容的87%。據統計，香港共建有17座水庫，總庫容為5.86億立方米。
為充分利用及拓展水庫集雨面積，香港充分拓展水庫集雨面積，實行分流域外引水，將水庫分水嶺外的地表水通過集雨渠道大部分靠重力引入水庫，小部分通過低地間接集雨區抽水站抽水進入水庫。目前，香港集雨面積占香港總土地面積的三分之一。為攔截間接集雨區的雨水，在半山腰建造了山渠、隧道、涵洞、進水口、溢港口等引水構築物。引水渠道總長約120公里，年平均引水量約為2億平方米。
