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【技术】降服城市内涝祸首——雨水收集设计要点

2020-08-20 10:21:58来源：100唯尔

为什么我国的城市一下雨就内涝？内涝时有哪些安全隐患？为什么国际化的大都市连最常见的自然气候都扛不住了呢？城市内涝的原因是什么呢？城市排水问题的重要性不言而喻。一部城市发展史，必然伴随一部城市地下排水系统发展史。但在我国城市化发展过程中，城市排水系统的规划、雨水池、下水管道建设跟不上城市规模的快速扩张。一旦汛期到来，大范围强降雨天气导致上百个城市年年内涝。内涝成为一种新的城市病，且经多年治理未能治愈。

年年暴雨、年年城市内涝的根源到底在哪里？多年治理城市内涝有什么偏差？是否有可资借鉴的治理经验？

进入汛期以来，我国大范围持续出现强降雨天气，从南到北多个城市发生内涝。这种情况并非今年独有。根据水利部的数据，2010年至2016年，我国平均每年有超过180座城市进水受淹或发生内涝。

为了解决我国城市内涝问题，6年前公布的《国务院办公厅关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》中提出，“用10年左右的时间，建成较为完善的城市排水防涝工程体系”。同年颁布的《城镇排水与污水处理条例》，为防治城镇内涝灾害提供了法规依据。

但城市内涝问题至今并未得到彻底解决。

市雨水具有危害性及资源性。随着城市化进程的加快，城市中硬质路面铺砌面积和建筑密度不断增加，引起地面雨水径流量增加，下渗量减小，洪涝频发，危害加剧；初期径流雨水含有大量杂质，直接排入水体，污染河道；许多城市由于水资源短缺，过度开采地下水，地下水得不到有效补充，地下漏斗越来越大。而经过简单处理后的雨水，不仅可以作为开源节流的一种手段回用于城市绿化、喷洒道路等，还能渗透回灌地下减缓城区雨水洪涝和地下水位的下降，控制雨水径流污染，改善城市生态环境，实现经济和社会的可持续发展。

目前我国城市的雨水收集利用系统尚处在初期阶段,城市雨水缺乏综合利用。雨水利用技术还较落后,缺乏系统性。城市雨水利用是一项涉及面很广的系统工程,涉及到城市雨水资源的科学管理、雨水径流的污染控制、雨水作中水等杂用水源的直接收集利用、用各种渗透设施将雨水回灌地下的间接利用、城市生活小区水系统的合理设计及其生态环境建设等方面。

雨水收集与绿色建筑

即将实施现已发行的《绿色建筑评价标准》GB/50378-2014第4.2.13条：充分利用场地空间合理设置绿色雨水基础设施，对大于10hm2的场地进行雨水专项规划设计，评价总分值为9分，并按下列规则分别评分并累计：

1.下凹式绿地、雨水花园等有调蓄雨水功能的绿地和水体面积之和占绿地面积比例达到30%，的3分;

2.合理衔接和引导屋面雨水、道路雨水进入地面生态设施，并采取相应的径流污染控制措施，得3分;

3.硬质铺装地面中透水铺装面积的比例达到50%，得3分。

雨水收集系统含义

雨水收集利用是指针对因建筑屋顶、路面硬化导致区域内径流量增加而采取的对雨水进行就地收集、入渗、储存、处理、利用等措施。主要包括收集、储存和净化后的直接利用;利用各种人工或自然水体、池塘、湿地或低洼地对雨水径流实施调蓄、净化和利用，改善城市水环境和生态环境;通过各种人工或自然渗透设施使雨水渗入地下，补充地下水资源。

雨水收集系统意义

雨水收集和利用并非是新鲜事，我国早在秦汉时期就有修建池塘拦蓄雨水用于生活的记录，而西北地区水窖的修筑已有几百年的历史。国外收集利用雨水的记录也不乏其例。而真正现代意义上的雨水收集利用尤其是城市雨水的收集利用是从20世纪80年代到90年代约20年时间里发展起来。随着城市化的进一步加速，城市缺水的矛盾也进一步加深，环境与生态问题也同步扩展。为了解决缺水、环境、生态等一联串的矛盾，人们把注意力放到雨水的收集和利用。这一课题正好是解决了缺水、环境、生态这一联串的问题。

我国是一个水资源严重短缺的国家，人均水资源量仅为世界人均占有量的1/4，而且我国水资源分布存在显著时空不均。因此近年我国为缓解北方严重缺水的局面正着手进行南水北调工程，该项目工程量大、工期长。作为缺水地区不能坐等外源调水，应充分开发和回收利用当地一切可能的水资源，其中城市雨水就是长期忽视的一种水资源。通过雨水的合理收集与利用，补充地下水源，削减城市洪峰流量，有效控制地面水体的污染，对改善城市的生态环境、缓解水资源紧张的局面有重要的现实意义。很多城市和地区的自来水供应已难以同步跟上城市化发展的步伐。城市的浇灌绿化、冲洗马路等公益用水及洗车等新兴的用水行业又进一步加重了自来水供应的负担。可是每年的暴雨季节，泛滥的雨水又给城市排水造成了极大的困难。而雨水的收集和利用正好解决了这一给城市建设带来的两大难题。雨水的收集和利用可以为我们带来许多的好处，我们可以把收集来的雨水用于日常生活，如洗衣洗车、冲洗厕所。当然浇灌绿化、冲洗马路、消防灭火等等更是雨水利用的大户。雨水的收集和利用还可以减少城市街道雨水径流量，减轻城市排水的压力，同时有效降低雨污合流，减轻污水处理的压力。有此可见，把雨水收集起来并加以利用有着重大的意义。

接受《法制日报》记者采访的专家认为，从内涝的特点和产生原因来看，治理城市内涝问题并非一朝一夕的事情，是持久战而非速决战，应该依法压实城市政府对于治理内涝的主体责任，由城市政府依法根据自身特点、财力保障编制排水防涝规划并严格执行，中央政府依法负责督促城市政府落实规划。

雨水收集系统设计要点

收集雨水首先要有一个集水面，再配一套输水管，最后是蓄水池。收集雨水的系统并不复杂，投入最大的是蓄水池，其次是输水管。就目前的条件而言，收集屋顶的雨水，集水面也有，输水管也有，缺的只是蓄水池。而建蓄水池也并不是一件很复杂的事，只要在每栋房前的花园或绿地底下建一个蓄水池，留一供取水和清扫池底垃圾的口，顶上复盖土并种上绿化。这样的蓄水池还可以和人防建筑相结合，一方面满足了人防的建设指标，另一方面又增加了一条收集利用雨水的投资渠道。

高速公路同样也是一个收集利用雨水的好场所。只要在高速公路的边上每隔一定的距离建一蓄水池，再把各个蓄水池起来，把一个个分散的小蓄水池变成一个统一的蓄水系统，结合高速公路的绿化带的用水，这样就可以方便的收集和取用雨水。

用以上方法收集来的雨水并非是的水。雨水水质控制是现代城市雨水利用不可忽视的问题。影响雨水质量的原因主要有这么几个方面：

一是由于大气的污染，直接由降水带来的污染物。城市的大气污染日趋严重，致使雨水水质下降，不少城市出现酸雨。从部分城市降雨水质分析结果看，天然雨水中含有的污染成分为SS、COD、硫化物，氮氧化物等，但浓度相对较低。

其次是屋面材料的影响和在非降雨期屋面上积累的大气沉降物。

面雨水径流水质和影响因素相对其他方面的污染要复杂的多。面材料、汽车排泄物，生活垃圾、裸露或植被地带冲出的泥沙等等，其成分复杂，随机性很大。主要污染成分有COD、SS、油类、表面活性剂、重金属及其它无机盐类。COD、SS均可能高达数千毫克/升。

为了有效控制雨水的水质，我们就必须采取一些措施，如;面雨水截污装置、初期雨水弃流装置等等。

为了控制面带来的树叶、垃圾、油类和悬浮固体等污染物，可以在雨水口和雨水井设置截污挂篮和专用编织袋等，或设计专门的浮渣隔离、沉淀截污井。

也可设计绿地缓冲带来截留净化面径流污染物，但必须考虑对地下水的潜在，限用于污染较轻的径流，如生活小区、公园的面雨水。

设计特殊装置分离污染较重的初期径流，后续渗透设施和收集利用系统的正常运行。

除了上述源头控制措施外，还可以在径流的输送途中或终端采用雨水滞留沉淀、过滤、吸附、稳定塘及人工湿地等处理技术。需要注意雨水的水质特性，如颗粒分布与沉淀性能、水质与流量的变化、污染类和含量等。

我国对城市雨水水质特性和相应的处理技术的研究尚处于初级阶段，没有相应的技术规范和要求。随着城市雨水利用技术的推广和城市非点源污染控制的开展，雨水的净化处理也将受到越来越多的重视。

现代城市雨水利用是一项涉及多学科的、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。即使在同一个城市，由于项目间各种因素和条件的不同，宜采用的方案也可能完全不同，切勿生搬硬套。

规划设计要根据现场的气候及降雨、水文地质、水、水资源、雨水水质、给水排水系统、建筑、园林道、地形地貌、高程、水景、地下构筑物和总体规划等各种条件，充分考虑收集利用和各种渗透设施的优缺点及适用条件，通过水量平衡、水力计算和技术经济分析来确定方案，力求最佳效果。

建设雨水收集池增量成本

设备成本：水处理设备和水泵价格总和约在10万元左右。

土建成本：此项成本依实际工程而定，此处以200立方米的蓄水池，50立方米的清水池为例，土建费约15万。

运营成本：包括如下几点：雨水净化系统的电费、药剂费、管理人员工资。平均到每吨水的成本0.3元左右(不包含设备折旧)。

国内发展现状

1.实际案例

北京市雨水回收利用：

自2014年6月1日入汛以来，北京市共迎来12场降雨，累计降雨量超过了70毫米，这些雨水可没有白白流走，而是通过各种雨洪工程收集了起来。目前北京市已建成城镇雨水利用工程967处，截至6月23日，城镇的雨水利用工程共集雨981万立方米，相当于近5个昆明湖。

水立方：

下雨天气，屋面上的雨水会经过收集、初期弃流、调蓄、消毒处理的过程，再进行回用，根据雨水季节特点及水质特点，雨水处理后用于水景补水、冷却塔补水。平均每年可以回用雨水10500立方米。屋面雨水收集面积约2.9万平方米，雨水利用率约为0.76，可以提供10475立方米的雨水资源。

苏宁易购办公楼：

苏宁易购大楼位于徐庄软件园，其地下二层雨水回收处理设备间有一个约百平方米大小的房间，里面摆满了过滤器、加压箱等设备。墙背面有一大一小2个水池，大的是雨水收集池，面积820立方米，小的是清水池，240立方米。大池里雨水经过处理设备过滤清理后进入小池子，再经过管道就可对大楼附近的绿化、景观进行灌溉。两个池子蓄满水，至少够用2周。这套投资50多万元的雨水回收利用系统净化后的雨水，完全可以满足大楼周边5万平方米草地绿化灌溉;足够填满25个标准游泳池。目前苏宁易购大楼处理雨水的成本约每吨0.2元，根据全年的降雨情况，这套雨水回收处理设施预计全年可以利用雨水4.6万吨，节省水费约16万元。

2.问题

我国虽已有许多成功的雨水收集利用案例，但仍存在如下不可忽视的问题：有70%做了雨水收集系统的项目未投入运营。笔者与做雨水收集的专业人士交流总结如下几点：1雨水处理系统操作维护有一定的专业难度，一般的物业管理人员不懂得管理;2.雨水收集量不稳定，水量没法保证;3.蓄水池水存储几天后会有一些异味，影响使用。