雨水收集利用技术介绍
摘要：本文将《海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统构建（试行）》（住房和城乡建设部，2014年10月）中给出的各类雨水收集利用技术的概念、适用性和优缺点进行了简单的介绍。
关键词：LID技术；黑臭水体；治理
中图分类号：X143 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）01-0090-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.053
The introduction of the urban rainwater collection and utilization technology
Zhang Zongnong
（HeNan Building Materials Research & Design Institute Co.，Ltd.，Zhengzhou Henan 450000，China）
Abstract： This paper simply introduces the fundamental conception， applicability， advantages and disadvantage of every kind of the urban rainwater collection and utilization technology. These technologies are contained in the Technical guide for construction of sponge city - Construction of low impact development rainwater system （Trial Implementation） which is issued by Ministry of Housing and Urban and Rural Construction on October， 2014.
Key words： LID technology；Black and smelly water；Treatment
按主要功能分类，雨水收集利用技术包括渗透技术、储存技术、调节技术、转输技术、截污净化技术等几类，下面就这几类技术做简单的介绍。
1 渗透技术
1.1 透水铺装
透水铺装是一种透水型地面，主要方法是采用透水铺装材料铺设或以传统材料保留缝隙的方式进行铺装。透水铺装主要应用在小区或城市中不适合采用裸露地面和绿地的硬化部分，如人行道、街道、广场、自行车道等。透水铺装材料有透水砖、透水水泥混凝土、透水沥青混凝土等；传统材料保留缝隙铺装主要有嵌草砖铺装、园林的鹅卵石铺装以及碎石铺装等，其中透水沥青混凝土路面还可用于机动车道。
透水铺装是城市节约水资源，改善环境的重要措施，也是绿色建筑节水的发展方向之一。透水地面可以大量收集雨水、缓解城市热岛效应。透水铺装具有一定的峰值流量削减作用，实现小区雨天无路面积水，还能对雨水起到净化作用，下渗的雨水通过透水性铺装及下部透水垫层的过滤作用得到净化。
1.2 绿色屋顶
绿色屋顶（种植屋面或屋顶绿化）是指在房屋建筑的屋顶、天台、露台等进行的人工绿化。花园式、组合式、草坪式是绿色屋顶的三种主要形式。
草坪式所需的基质厚度小，自重轻，且一般选用抗逆性强的草本植被，养护费用低；组合式绿色屋顶为了实现高低错落的植物搭配，一般会使用少量的低矮灌木及其他种类的植被，需要经常的浇水和维护；花园式的屋顶花园从组成内容上来说增加了许多造景元素，比如景观小品或者小型的景观水体，在植物选择上可以选择一些较为高大的树木，养护成本高，且基质厚度大，自重大，对屋顶的荷载、屋顶防水的防根刺等有了更高的要求。
绿色屋顶具有提高城市绿化覆盖、创造空中景观，吸附尘埃减少噪音、减少城市热岛效应、缓解雨水屋面溢流、有效保护屋面结构等作用，不同形式的绿色屋顶对屋顶荷载、空间条件、防水等有不同的要求。
1.3 下沉式绿地
下沉式绿地有狭义和广义之分，在本节中的下沉式绿地是指狭义的下沉式绿地。下沉式绿地的主要做法是在有条件的地方，将硬化地面周边绿地的高程降低，绿地的高程一般比临近的硬化地面高程低几十厘米，这样硬化地面的径流就能够在绿地内蓄积，并且具有一定的污染物去除功能，实现了绿地景观功能和雨水径流就地消纳、生态环境改善、雨水利用等功能的统一。下沉式绿地是一种分散式、小型化的绿色基础设施（生态基础设施），用地面积不增加，建设成本与非下沉式绿地相比相当。
下沉式绿地即适合与居住小区，也适合于城市道路或者城市公园，具有较低的建设成本和维护成本，但是若在一个区域内大范围应用时受地形等条件的限制，并且可以实现的调蓄容量较小。
1.4 生物滞留设施
生物滞留设施一般建设在地势较低的区域，利用微生物、土壤和植物對径流雨水进行渗滤和净化，并具有一定的径流雨水储存功能。生物滞留设施净化后的雨水通过渗透补充地下水，或者通过设置于设施底部的穿孔管收集后输送到市政雨水系统。生物滞留设施模拟了自然水文过程中的蒸发和渗透作用，起到了净化和滞留径流雨水的功能[1]。通常情况下，生物滞留设施可以用于处理高频的小雨量降水或者低频暴雨的初期降水。设置在生物滞留设施中的溢流系统用于排放超出其处理能力的降雨。雨水花园、高位花坛、生态树池、生物滞留带等均是在不同应用位置的生物滞留设施的别名。生物滞留设施可以根据具体的应用场景采取多种形式，能够适用不同的区域，且与景观结合时比较容易。生物滞留设施能够以较低的建设成本和维护成本实现良好的径流控制效果[2]。但是在土壤渗透性差、岩石层与地下水位较高、坡度较大的地区，为了避免次生灾害，应根据地区的地质情况采取诸如防渗、换土等手段。
1.5 渗透塘与渗井
渗透塘适用于汇水面积较大（大于1hm2）且具有一定空间条件的区域，利用洼地实现雨水的下渗以达到地下室补充的作用。渗透塘在净化雨水和削减峰值流量方面具有一定的作用。
渗井由井壁和井底组成，通常为了增加渗井的渗透能力，可以在渗井周围设置水平渗排管，将砾石或碎石铺设在渗排管周围[3]。
2 储存技术
2.1 湿塘
湿塘系一类常年保持一定的水面面积的低洼区，在降雨时可以拦截和调蓄降雨径流，同时还有景观水体的功能。湿塘的主要补水水源是雨水。湿塘能够调蓄雨水、削减峰值流量且具有一定的污染物去除功能。
在场地设计时应多功能综合利用宝贵的土地资源，结合开发空间和绿地等条件对湿塘进行合理布局，使得湿塘在高频小雨时储蓄雨水和补充景观用水，在暴雨时调蓄雨水、消减峰值流量，平时具有休闲娱乐和景观作用。湿塘能够有效削减较大区域的径流总量、径流污染和峰值流量，但对场地条件要求较严格，建设和维护成本高[4]。
2.2 雨水湿地
雨水湿地是一类模拟天然湿地结构的人工湿地，通过沉淀、过滤和生物作用净化雨水，具有天然湿地相类似的组成结构——基质，挺水植物，沉水植物，动物与微生物，能够形成良好的小生态系统。同天然湿地类似，雨水湿地具有较高的雨水污染控制能力，还具有良好的景观效果。雨水湿地污染物消减能力较强，径流总量和峰值流量控制效果尚可，但建设成本及维护成本较高。
2.3 蓄水池及雨水罐
蓄水池一般利用钢筋混凝土、砖或石建造，或者使用塑料蓄水模块拼装建造。蓄水池在有雨水回用需求的建筑与小区、城市绿地等应用较多，但是需设置必要的雨水净化设施以满足回用水质要求。蓄水池不适用于无雨水回用需求和径流污染严重的地区。
雨水罐用塑料、玻璃钢或金属等材料制成，安装方便，便于维护，但容积小，适用于单体建筑屋面雨水的收集利用。
3 调节技术
调节技术主要有调节塘和调节池，主要以削减峰值流量功能为主。通过合理设计，调节塘也可具有渗透功能，对地下水补充和雨水净化起到一定的作用。调节技术适用于建筑与小区、城市绿地等具有一定空间条件的区域，可以与湿塘、雨水湿地合建，构建多功能调蓄水体。
4 转输技术
转输技术包括渗管/渠、植草沟。
渗管/渠是指雨水管用穿孔管或者无砂混凝土管/渠和砾（碎）石等材料的组合体代替，实现雨水管/渠的渗透功能。渗管/渠对场地空间要求小，但建设费用较高，易堵塞，维护较困难。
植草沟是用带有植被的地表沟渠代替硬化沟渠，地表径流在植草沟中转输时，雨水地表径流降低，汇流时间延长，同时植草沟内的植物和土壤能够截留和处理雨水中的污染物，实现雨水污染控制的目的。常年保持一定水面的植草沟称为湿式植草沟，不能持续保持一定水面的植草沟称为干式植草沟。
5 截污净化技术
5.1 植被缓冲带
植被缓冲带系在坡度较缓的地区设置带状植被，通过植被的拦截和土壤的下渗，地表径流流速减缓，雨水中的部分污染物得到部分去除，实现了径流污染消减功能，同时也能够增加入渗和延长汇流时间。较高的场地空间大小、坡度等条件要求限制了植被缓冲带的广泛应用，并且控制径流的能力有限。
5.2 初期雨水弃流设施
为了降低后续处理设施对雨水的处理难度，通常需要使用初期雨水弃流设施将降雨初期污染物浓度较高的雨水予以弃除。可以采用容积法、水流切换法等方法实现初期弃流。作为一类预处理设施，通常设置在其他雨水设施的前端。
5.3 人工土壤渗滤
为了达到雨水回用水质要求，可以利用人工土壤渗滤处理蓄水池等储存的雨水。人工土壤渗滤净化雨水的效果好，能够与景观比较容易结合，但建设成本较高。
參考文献
[1]住房城乡建设部.海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统构建（试行）[Z].北京：2014.
[2]沈满洪，陆菁.论生态保护补偿机制[J].浙江学刊，2004， （?）：???-???.
[3]孔凡斌，魏华.森林生态保护与效益补偿法律机制研究[J].干旱区资源与环境，2004，18（5）：112-118.
[4]陈亚宁，崔旺诚.塔里木河的水利用与生态保护[J].地理学报，2003，58（2）：215-222.
收稿日期：2017-12-23
作者简介：张宗农，工学硕士。
关键词：LID技术；黑臭水体；治理
中图分类号：X143 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）01-0090-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.053
The introduction of the urban rainwater collection and utilization technology
Zhang Zongnong
（HeNan Building Materials Research & Design Institute Co.，Ltd.，Zhengzhou Henan 450000，China）
Abstract： This paper simply introduces the fundamental conception， applicability， advantages and disadvantage of every kind of the urban rainwater collection and utilization technology. These technologies are contained in the Technical guide for construction of sponge city - Construction of low impact development rainwater system （Trial Implementation） which is issued by Ministry of Housing and Urban and Rural Construction on October， 2014.
Key words： LID technology；Black and smelly water；Treatment
按主要功能分类，雨水收集利用技术包括渗透技术、储存技术、调节技术、转输技术、截污净化技术等几类，下面就这几类技术做简单的介绍。
1 渗透技术
1.1 透水铺装
透水铺装是一种透水型地面，主要方法是采用透水铺装材料铺设或以传统材料保留缝隙的方式进行铺装。透水铺装主要应用在小区或城市中不适合采用裸露地面和绿地的硬化部分，如人行道、街道、广场、自行车道等。透水铺装材料有透水砖、透水水泥混凝土、透水沥青混凝土等；传统材料保留缝隙铺装主要有嵌草砖铺装、园林的鹅卵石铺装以及碎石铺装等，其中透水沥青混凝土路面还可用于机动车道。
透水铺装是城市节约水资源，改善环境的重要措施，也是绿色建筑节水的发展方向之一。透水地面可以大量收集雨水、缓解城市热岛效应。透水铺装具有一定的峰值流量削减作用，实现小区雨天无路面积水，还能对雨水起到净化作用，下渗的雨水通过透水性铺装及下部透水垫层的过滤作用得到净化。
1.2 绿色屋顶
绿色屋顶（种植屋面或屋顶绿化）是指在房屋建筑的屋顶、天台、露台等进行的人工绿化。花园式、组合式、草坪式是绿色屋顶的三种主要形式。
草坪式所需的基质厚度小，自重轻，且一般选用抗逆性强的草本植被，养护费用低；组合式绿色屋顶为了实现高低错落的植物搭配，一般会使用少量的低矮灌木及其他种类的植被，需要经常的浇水和维护；花园式的屋顶花园从组成内容上来说增加了许多造景元素，比如景观小品或者小型的景观水体，在植物选择上可以选择一些较为高大的树木，养护成本高，且基质厚度大，自重大，对屋顶的荷载、屋顶防水的防根刺等有了更高的要求。
绿色屋顶具有提高城市绿化覆盖、创造空中景观，吸附尘埃减少噪音、减少城市热岛效应、缓解雨水屋面溢流、有效保护屋面结构等作用，不同形式的绿色屋顶对屋顶荷载、空间条件、防水等有不同的要求。
1.3 下沉式绿地
下沉式绿地有狭义和广义之分，在本节中的下沉式绿地是指狭义的下沉式绿地。下沉式绿地的主要做法是在有条件的地方，将硬化地面周边绿地的高程降低，绿地的高程一般比临近的硬化地面高程低几十厘米，这样硬化地面的径流就能够在绿地内蓄积，并且具有一定的污染物去除功能，实现了绿地景观功能和雨水径流就地消纳、生态环境改善、雨水利用等功能的统一。下沉式绿地是一种分散式、小型化的绿色基础设施（生态基础设施），用地面积不增加，建设成本与非下沉式绿地相比相当。
下沉式绿地即适合与居住小区，也适合于城市道路或者城市公园，具有较低的建设成本和维护成本，但是若在一个区域内大范围应用时受地形等条件的限制，并且可以实现的调蓄容量较小。
1.4 生物滞留设施
生物滞留设施一般建设在地势较低的区域，利用微生物、土壤和植物對径流雨水进行渗滤和净化，并具有一定的径流雨水储存功能。生物滞留设施净化后的雨水通过渗透补充地下水，或者通过设置于设施底部的穿孔管收集后输送到市政雨水系统。生物滞留设施模拟了自然水文过程中的蒸发和渗透作用，起到了净化和滞留径流雨水的功能[1]。通常情况下，生物滞留设施可以用于处理高频的小雨量降水或者低频暴雨的初期降水。设置在生物滞留设施中的溢流系统用于排放超出其处理能力的降雨。雨水花园、高位花坛、生态树池、生物滞留带等均是在不同应用位置的生物滞留设施的别名。生物滞留设施可以根据具体的应用场景采取多种形式，能够适用不同的区域，且与景观结合时比较容易。生物滞留设施能够以较低的建设成本和维护成本实现良好的径流控制效果[2]。但是在土壤渗透性差、岩石层与地下水位较高、坡度较大的地区，为了避免次生灾害，应根据地区的地质情况采取诸如防渗、换土等手段。
1.5 渗透塘与渗井
渗透塘适用于汇水面积较大（大于1hm2）且具有一定空间条件的区域，利用洼地实现雨水的下渗以达到地下室补充的作用。渗透塘在净化雨水和削减峰值流量方面具有一定的作用。
渗井由井壁和井底组成，通常为了增加渗井的渗透能力，可以在渗井周围设置水平渗排管，将砾石或碎石铺设在渗排管周围[3]。
2 储存技术
2.1 湿塘
湿塘系一类常年保持一定的水面面积的低洼区，在降雨时可以拦截和调蓄降雨径流，同时还有景观水体的功能。湿塘的主要补水水源是雨水。湿塘能够调蓄雨水、削减峰值流量且具有一定的污染物去除功能。
在场地设计时应多功能综合利用宝贵的土地资源，结合开发空间和绿地等条件对湿塘进行合理布局，使得湿塘在高频小雨时储蓄雨水和补充景观用水，在暴雨时调蓄雨水、消减峰值流量，平时具有休闲娱乐和景观作用。湿塘能够有效削减较大区域的径流总量、径流污染和峰值流量，但对场地条件要求较严格，建设和维护成本高[4]。
2.2 雨水湿地
雨水湿地是一类模拟天然湿地结构的人工湿地，通过沉淀、过滤和生物作用净化雨水，具有天然湿地相类似的组成结构——基质，挺水植物，沉水植物，动物与微生物，能够形成良好的小生态系统。同天然湿地类似，雨水湿地具有较高的雨水污染控制能力，还具有良好的景观效果。雨水湿地污染物消减能力较强，径流总量和峰值流量控制效果尚可，但建设成本及维护成本较高。
2.3 蓄水池及雨水罐
蓄水池一般利用钢筋混凝土、砖或石建造，或者使用塑料蓄水模块拼装建造。蓄水池在有雨水回用需求的建筑与小区、城市绿地等应用较多，但是需设置必要的雨水净化设施以满足回用水质要求。蓄水池不适用于无雨水回用需求和径流污染严重的地区。
雨水罐用塑料、玻璃钢或金属等材料制成，安装方便，便于维护，但容积小，适用于单体建筑屋面雨水的收集利用。
3 调节技术
调节技术主要有调节塘和调节池，主要以削减峰值流量功能为主。通过合理设计，调节塘也可具有渗透功能，对地下水补充和雨水净化起到一定的作用。调节技术适用于建筑与小区、城市绿地等具有一定空间条件的区域，可以与湿塘、雨水湿地合建，构建多功能调蓄水体。
4 转输技术
转输技术包括渗管/渠、植草沟。
渗管/渠是指雨水管用穿孔管或者无砂混凝土管/渠和砾（碎）石等材料的组合体代替，实现雨水管/渠的渗透功能。渗管/渠对场地空间要求小，但建设费用较高，易堵塞，维护较困难。
植草沟是用带有植被的地表沟渠代替硬化沟渠，地表径流在植草沟中转输时，雨水地表径流降低，汇流时间延长，同时植草沟内的植物和土壤能够截留和处理雨水中的污染物，实现雨水污染控制的目的。常年保持一定水面的植草沟称为湿式植草沟，不能持续保持一定水面的植草沟称为干式植草沟。
5 截污净化技术
5.1 植被缓冲带
植被缓冲带系在坡度较缓的地区设置带状植被，通过植被的拦截和土壤的下渗，地表径流流速减缓，雨水中的部分污染物得到部分去除，实现了径流污染消减功能，同时也能够增加入渗和延长汇流时间。较高的场地空间大小、坡度等条件要求限制了植被缓冲带的广泛应用，并且控制径流的能力有限。
5.2 初期雨水弃流设施
为了降低后续处理设施对雨水的处理难度，通常需要使用初期雨水弃流设施将降雨初期污染物浓度较高的雨水予以弃除。可以采用容积法、水流切换法等方法实现初期弃流。作为一类预处理设施，通常设置在其他雨水设施的前端。
5.3 人工土壤渗滤
为了达到雨水回用水质要求，可以利用人工土壤渗滤处理蓄水池等储存的雨水。人工土壤渗滤净化雨水的效果好，能够与景观比较容易结合，但建设成本较高。
參考文献
[1]住房城乡建设部.海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统构建（试行）[Z].北京：2014.
[2]沈满洪，陆菁.论生态保护补偿机制[J].浙江学刊，2004， （?）：???-???.
[3]孔凡斌，魏华.森林生态保护与效益补偿法律机制研究[J].干旱区资源与环境，2004，18（5）：112-118.
[4]陈亚宁，崔旺诚.塔里木河的水利用与生态保护[J].地理学报，2003，58（2）：215-222.
收稿日期：2017-12-23
作者简介：张宗农，工学硕士。
