雨水回收利用系统在生态建筑中的应用

雨水回收利用系统，不仅可节省巨额市政投资，而且会节省市政和居民用水开支，并有良好的产业前景。小区雨水利用工程可以节省大型污水处理厂、污水管线和排洪设施的资金投入。将地面雨水就近收集并回灌地下，不仅可以减少雨季溢流污水，改善水体环境，还可以减轻污水处理厂负荷，提高城市污水处理厂的处理效率；雨水蓄水池和分散的渗渠系统可降低城市洪水压力和节省封闭路面下的排水管网负荷。

目前，雨水收集已被世界公认为解决水源短缺问题的一大途径。在城市建设中，发展雨水收集与利用工程，把原来被排走的雨水留下来利用，既增加了水资源，也是节约自来水的较好措施。同时，由于雨水被留住或回渗到地下，减少了排水量，减轻了城市洪水灾害威胁，从而使地下水得以回补，水环境得以改善，生态环境得以修复。可以说，雨水收集是城市水资源可持续利用的重要举措。

（1）雨水回收利用系统的分类。

根据雨水利用的方式不同，雨水回收利用系统可分为直接利用、间接利用、综合利用三种。雨水直接利用是指将雨水收集后直接回用，应优先考虑用于小区杂用水、景观用水和冷却循环用水等。由于我国大多数地区降雨量全年分布不均，故直接利用往往不能作为唯一水源，一般需与其他水源一起互为备用。雨水间接利用是指将雨水简单处理后下渗或回灌地下，储存或补充地下水。在降雨量少而且不均匀的一些地区，如果雨水直接利用的经济效益不高，可以考虑选择雨水间接利用方案。雨水综合利用是指根据具体条件，将雨水直接利用和间接利用结合，在技术经济分析基础上最大限度地利用雨水。

（2）雨水回收利用系统的组成。

雨水回收利用系统由雨水的收集、雨水的处理和雨水的供应三部分组成。雨水的收集，会随着收集面材质、气象条件以及降雨时间的长短等因素而有所差异。建筑工程中的雨水收集通常有三种方式：一是建筑物屋顶收集，雨水集中引入绿地、透水路面，或引入储水设施蓄存；二是庭院、广场、人行道等收集，选用透水材料铺装或建设汇流设施，将雨水引入透水区域或储水设施中；三是城市主干道收集，结合城市主干道等基础设施，建设雨水利用设施，例如绿化灌溉。此外，居民小区也可安装简单的雨水收集和利用设施，雨水通过这些设施收集到一起，经过简单的过滤处理，就可以用来建设观赏水景、浇灌小区内绿地、冲刷路面，或供小区居民洗车和冲洗马桶，这样不但节约了大量自来水，还可以为居民节省大量水费。

雨水的处理，与一般的水处理过程相似，唯一不同的是雨水的水质明显比一般回收水的水质好，试验研究显示，雨水除了pH值较低（5.6左右）以外，初期降雨所带入的收集面污染物或泥砂，是最大的问题所在。一般污染物（如树叶等）可经由筛网筛除，泥砂则可经由沉淀及过滤等处理过程加以去除。这些设备的组合与处理容量需考量经济与集水区条件来调整其大小。例如，屋顶集水一般处理程序：集水→筛选→沉淀→砂滤→停留槽→消毒（视情况而定）→处理水槽（供水槽）。雨水的处理设备包括筛网槽和沉淀槽。沉淀槽下方则设有清洗排泥管，用来方便槽底淤泥的清洗排除，维持沉淀槽的循环使用。

雨水的使用，在未经过妥善处理前（如消毒等），一般建议主要用于替代不与人体接触的用水（如卫生用水、浇灌花木等）。也可将所收集下来的雨水，经处理与储存后，用水泵提升至顶楼的水塔，供冲洗厕所用。另外，雨水也可作为其他用水，如空调冷却水、消防用水、洗车用水、花草浇灌用水、景观用水、道路清洗用水等；此外，雨水还可以经处理消毒后供居民饮用。图9-3所示为建筑及其环境中雨水收集利用的框架。

对于屋顶收集雨水，如果建筑本身无绿化，一般情况下，可将屋面、墙面、阳台及散水等处的雨水引入环形滤水槽，槽内铺设卵石或砾石等滤水材料，雨水渗入滤水槽，再入蓄水池，经处理后用于不同目的。如果建筑本身有绿化，就可直接利用雨水浇灌屋顶、阳台、散水等处的绿化植物，多余雨水经处理后引入蓄水池。阳台、窗户或小温室集雨，可利用收集的雨水浇灌其中的绿化植物，多余的雨水可引流浇灌墙面绿化植物或散水绿化植物。墙面绿化可利用圈梁、窗台及水平或垂直遮阳板出挑种植槽种植爬藤植物，直接利用雨水浇灌。散水种植可以直接利用雨水浇灌。

(www.xing528.com)

图9-3　建筑及其环境中雨水收集利用框架［131］

对于广场收集雨水，当广场渗水性小时（如混凝土停车场等），可在广场周围做滤水槽，将雨水过滤后引入蓄水系统备用；当广场渗水性大时（如草地或透空植草砖地面等），可在其下铺设滤水层，将雨水过滤后引入滤水槽再引入蓄水系统，滤水层下用农用薄膜覆盖灰土作不透水层。灰土是气硬性材料，后期强度高，不透水性较强，农用薄膜可维持早期数年不透水，二者结合可构成较经济实用、耐久的不透水层。

对于道路和庭院收集雨水，可用石块或卵石铺成，缝隙间用泥土或砂填充，成为透水地面。如果其地面有植被，植被可从透水层吸收水分。庭院及其道路透入地下的雨水还可引入蓄水池备用，或成为地下水起到保持地下水及调节微气候的作用。湿陷、湿胀或缺水地区则应以收集利用为主。人行道铺装可用砂子铺垫（砂兼作滤水层），下面用农用薄膜和灰土做成不透水层，将人行道上的雨水过滤后引入蓄水系统备用；或用透空植草砖和砂铺设人行道，形成透水地面，直接利用雨水浇灌空心砖的植草，多余雨水渗入地下成为地下水。采用雨水渗透利用方案，需注意逐级下渗雨水的利用模式，例如，从“高花坛”到“低绿地”，再到“浅沟渗渠渗透”。采用的渗透设施有渗透池、渗透管、渗透井、透水性铺砖、浸透侧沟、调节池和绿地等。

目前，成熟的雨水利用技术从屋面雨水的收集、截污、储存、过滤、渗透、提升、回收利用到控制都有一系列的定型产品和组装式成套设备。

（3）国内外雨水回收利用技术。

雨水作为一种极有价值的水资源，早已引起德国、日本等国家的重视。德国雨水利用技术已经从第二代向第三代过渡，其第三代雨水利用技术的特征就是设备的集成化，各项雨水利用技术已达到了世界领先水平。德国的城市雨水利用方式有三种：一是屋面雨水集蓄系统，收集下来的雨水主要用于家庭、公共场所和企业的非饮用水；二是雨水截污与渗透系统，道路雨水通过下水道排入沿途大型蓄水池或通过渗透补充地下水，城市街道雨水管道口均设有截污挂篮，以拦截雨水径流携带的污染物；三是生态小区雨水利用系统，小区沿着排水道建有渗透浅沟，表面植有草皮，供雨水径流流过时下渗，超过渗透能力的雨水则进入雨水池或人工湿地，作为水景或继续下渗。另外，德国还制定了一系列有关雨水利用的法律、法规，对雨水利用给予支持。例如，德国在新建小区之前，无论是工业、商业还是居民小区，均要设计雨水利用设施，若无雨水利用措施，政府将征收雨水排放设施费和雨水排放费等。

日本于1963年开始兴建滞洪和储蓄雨水的蓄洪池，还将蓄洪池的雨水用作喷洒路面、灌溉绿地等城市杂用水。这些设施大多建在地下，以充分利用地下空间。而建在地上的也尽可能满足多种用途，如在调洪池内修建运动场，雨季用来蓄洪，平时用作运动场。近年来，各种雨水渗透设施在日本也得到迅速发展，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。日本于1992年颁布了《第二代城市下水总体规划》，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，要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨水就地下渗设施。日本降雨蓄存及渗滤技术协会经模拟实验得出：在使用合流制雨水管道系统的地区，合理配置各种入渗设施的设置密度，强化雨水渗透，使降雨以5mm/h的速率入渗地下，可使该地区每年排出的耗氧污染物总量减少50%。

因而，通过制定一系列有关雨水利用的法律、法规和不断地开发研制，国外发达国家的城市雨水利用技术逐步成熟起来。建立了完善的屋顶蓄水系统和由渗池、渗井、草地、透水地面等组成的地表回灌系统，将收集的雨水用于冲洗厕所、洗车、浇洒庭院、洗衣和回灌地下水等，从不同程度上实现了雨水的利用。

我国城市雨水利用具有悠久的历史，而真正意义上的城市雨水利用的研究与应用却是从20世纪80年代开始的，并于90年代发展起来。但总体来说，技术还较落后，缺乏系统性，更缺少法律、法规保障体系。我国超大及特大城市的一些建筑物已建有雨水收集系统，但是没有处理和回用系统，比较典型的有山东的长岛县、大连的獐子岛和浙江省舟山市葫芦岛等雨水集流利用工程。我国大、中城市的雨水利用基本处于探索与研究阶段，北京、上海、大连、哈尔滨、西安等许多城市相继开展研究，已显示出良好的发展势头。由于缺水形势严峻，北京市开展的步伐较快。北京市水务局和原德国埃森大学的示范小区雨水利用合作项目于2000年开始启动；北京市政工程设计研究总院等部门编制了有关雨水利用与控制的规范；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等。因此，北京市的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。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，从而加快我国城市雨水利用的步伐。