前言

　　雨洪利用是解決城市缺水和防洪問(wèn)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(jìn)行收集、集中和儲存，是從水文循環(huán)中獲取水為人類(lèi)所用的一種方法。

　　雨水利用將會(huì )為解決未來(lái)水資源的短缺問(wèn)題做出重要貢獻�，F有水資源利用方法有兩個(gè)，一是收集雨水用于人畜飲用和農業(yè)生產(chǎn)；另一種就是進(jìn)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年就制定并執行了《關(guān)于加強建設工程用地內雨水資源利用的暫行規定》，要求以后所有新建、改建、擴建工程均應加入雨水利用工程的建設，否則有關(guān)部門(mén)將不予驗收。

　　建筑工程的雨水利用和收集有三種方式：如果建筑物屋頂硬化，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(chǎng)、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；如果地面是城市主干道等基礎設施，應該結合沿線(xiàn)綠化灌溉建設雨水利用設施。此外，居民小區也將安裝簡(jiǎn)單的雨水收集和利用設施，雨水通過(guò)這些設施收集到一起，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的過(guò)濾處理，就可以用來(lái)建設觀(guān)賞水景、澆灌小區內綠地、沖刷路面，或供小區居民洗車(chē)和沖馬桶，這樣不但節約了大量自來(lái)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(yè)冷卻等主要水源。

　　所以說(shuō)在居民小區應用這些技術(shù)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。

　　一、雨洪利用技術(shù)在國內應用的意義及必要性

　　我國是個(gè)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。干旱缺水與洪澇災害和水環(huán)境惡化一起成為了新世紀我國面臨的三大水問(wèn)題，并較大程度地制約了經(jīng)濟增長(cháng)和社會(huì )的可持續發(fā)展。隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)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(shí)，城市化也帶來(lái)了環(huán)境污染、洪澇災害等一系列問(wèn)題。特別是不透水地表鋪砌面積的不斷擴大和建筑密度的提高，使地面徑流形成時(shí)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(chǎn)生洪澇災害的機會(huì )增加、危害加劇。同時(shí)，城市雨洪也是城市水體的一種污染源。據有關(guān)資料報導，在一些污水點(diǎn)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(lái)自于降雨產(chǎn)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(jīng)城市的河段90%受到污染。七大水系中除長(cháng)江外，其它六大水系流域40～70%的水質(zhì)降到4、5類(lèi)，流經(jīng)城市的河段水質(zhì)更加惡化。全國有2400公里的河流魚(yú)蝦絕跡，平原湖泊80%受到污染，其中26％富營(yíng)養化，淺層地下水也有不同程度的污染，致使不少重點(diǎn)城鎮飲用達不到飲用標準的水。盡管一些城市為解決這些水問(wèn)題，采取了調水等措施，但還是沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。

　　雨洪利用作為開(kāi)源和節流并舉的一項措施，是緩解或解決上述水問(wèn)題的一項重要措施，它具有節水、防洪、生態(tài)環(huán)境三個(gè)方面的效益。要推廣雨洪利用技術(shù)，必須有系列化的成套設備。國外已經(jīng)有許多成套的相關(guān)設備，并在全球范圍推廣使用。我國近些年通過(guò)研究已經(jīng)取得了一些成果，形成了一些較成熟的技術(shù)，但設備方面還沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的生產(chǎn)廠(chǎng)家。急需結合有關(guān)研究和示范成果，加快雨洪利用技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。

　　二、國內外現狀和技術(shù)發(fā)展趨勢

　　目前世界上很多國家已經(jīng)認識到了雨洪的利用價(jià)值，采用各種技術(shù)、設備和措施對雨洪進(jìn)行利用、控制和管理。美國、加拿大、意大利、德國、法國、墨西哥、印度、土耳其、以色列、日本、泰國、蘇丹、也門(mén)、澳大利亞等五大洲約40多個(gè)國家和地區已經(jīng)開(kāi)展了不同規模的雨洪利用與管理的研究和應用。美國的克羅拉多州（1974年）、佛羅里達州（1974年）、賓西法尼亞州（1978年）和弗吉尼亞州（1999）分別制定了雨洪管理條例。許多國家和地區已經(jīng)出臺了相應的技術(shù)手冊、規范和標準。如美國STAFFORD郡的《雨水管理設計手冊》、佐治亞州的《雨水管理手冊》、北卡羅萊納州《雨水設計手冊》、弗吉尼亞州的《弗吉尼亞雨水管理模式條例》、Hall郡與Gainesville市的《雨水管理手冊》（1999）、Portland“s市的《雨水管理手冊》（2002）等。德國污水聯(lián)合會(huì )（ATV）和1995年成立的雨水利用專(zhuān)業(yè)協(xié)會(huì )（fbr）制定了德國的一系列城市雨水利用與管理的技術(shù)性規范和標準。與此同時(shí)，國外的許多專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)雨洪利用設備的廠(chǎng)家和公司逐漸增多。例如德國GEP公司的雨水過(guò)濾器、屋頂回水處理回用IRM控制設備，雨水儲存罐等產(chǎn)品暢銷(xiāo)整個(gè)歐洲市場(chǎng)；德國UFT公司的流量控制和監控設備已經(jīng)開(kāi)始在全球20多各國家和地區銷(xiāo)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(jīng)在全球30多個(gè)國家使用。這些設備的銷(xiāo)售價(jià)格一般都很高，如果只靠進(jìn)口，一方面數量上難以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，另一方面也會(huì )給使用者帶來(lái)沉重的經(jīng)濟負擔。

　　我國城市雨洪利用起步較晚，目前主要在缺水地區有一些小型、局部的非標準性應用。如山東的長(cháng)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于探索與研究階段，但已顯示出良好的發(fā)展勢頭。北京、上海、大連、哈爾濱、西安等許多城市相繼開(kāi)展研究和應用。由于缺水形勢嚴峻，北京的步伐較快。曾于20世紀90年代初，開(kāi)展了“北京市水資源開(kāi)發(fā)利用的關(guān)鍵問(wèn)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(shù)措施。但由于理論技術(shù)和經(jīng)濟等方面的原因，當時(shí)尚未得到推廣應用。正在實(shí)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(shù)研究與示范”，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(gè)雨洪利用示范區和1個(gè)試驗中心，總面積達到60公頃。通過(guò)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(shù)體系；并通過(guò)示范工程驗證，探索了雨洪控制與利用的工程形式，開(kāi)發(fā)雨洪控制與利用設備，形成配套工程技術(shù)，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(yè)大學(xué)、北京建筑工程學(xué)院、華北水利水電學(xué)院、上海、天津等單位和地方都開(kāi)始了城市雨洪利用技術(shù)的研究和應用。

　　盡管目前北京市和國內一些城市在雨洪利用方面取得了一些成果，但與一些發(fā)達國家的技術(shù)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(méi)有形成規模生產(chǎn)，實(shí)際應用過(guò)程中還需要單獨設計，給工程建設過(guò)程和效果造成很多不便。目前的雨水蓄存設備采用較多的是鋼筋混凝土儲水池，不僅施工慢，造價(jià)高，占地面積大，而且還存在水質(zhì)不穩定等問(wèn)題。目前的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。目前城市道路、廣場(chǎng)、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(shù)就必須及時(shí)結合相關(guān)的研究成果，加快雨洪利用設備的產(chǎn)業(yè)化，一方面緩解城市發(fā)展面臨的水問(wèn)題，另一方面可以帶動(dòng)整個(gè)社會(huì )和國家的經(jīng)濟發(fā)展。

　　三、國內市場(chǎng)前景

　　目前，人們越來(lái)越認識到雨洪利用在節水、防洪、環(huán)境方面的重大效益，全國各地，特別是北方地區的城市開(kāi)始逐步實(shí)施雨洪利用工程。同時(shí)，由于我國在城市雨洪利用的研究和應用方面還處在起步階段，沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的設備和生產(chǎn)廠(chǎng)家。對于環(huán)保型雨水口，由于當前國內道路傳統的雨水口沒(méi)有截斷垃圾、污水等功能，對城市水環(huán)境污染負荷的貢獻率較大。急切需要開(kāi)發(fā)新型的環(huán)保型雨水口產(chǎn)品，以解決雨水口污染問(wèn)題。本項目的環(huán)保型雨水口正迎合了當前政策和市場(chǎng)需求。因此首先以較成熟的透水地面磚、環(huán)保型雨水口和填充式蓄水池為突破口，建設生產(chǎn)基地，進(jìn)行雨洪利用系列設備的生產(chǎn)，實(shí)現雨洪利用的產(chǎn)業(yè)化，在國內將具有十分廣闊市場(chǎng)和應用前景。

　　目前，北京市水利科學(xué)研究所依托中德合作“北京城區雨洪控制與利用”項目，已經(jīng)研制開(kāi)發(fā)了透水型地面磚、環(huán)保型雨水口、填料式蓄水池、屋頂雨水過(guò)濾器等雨洪利用設備，這些也是實(shí)施雨洪利用主要關(guān)鍵設備。所研制的透水地面磚的滲透系數能達到0.5毫米/秒，大于目前所有降雨的強度，即使使用一段時(shí)間后有些堵塞也能使滲透系數保持在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(jiàn)各種車(chē)輛的荷載。采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(chǎn)生地表徑流，使雨水滲入地下或收集利用。

　　環(huán)保型雨水口能夠攔截道路上的初期徑流，其中的過(guò)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(jīng)雨水管道排入城市河道的污染物，顯著(zhù)改善城市水環(huán)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(shí)能夠最大限度的利用開(kāi)挖空間，具有占地少、造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，代表了地下蓄水構筑物新的發(fā)展趨勢。

　　這些設備已經(jīng)在中德合作“北京城區雨洪控制與利用”項目的示范區中得到了應用，取得了良好的效果，表現出廣闊的應用前景。因此本項目以上述3種設備為重點(diǎn)，建設廠(chǎng)房、安裝設備，進(jìn)行雨洪利用設備的系列化生產(chǎn)，這將有力地推動(dòng)雨洪利用在北京和中國的實(shí)施，有利于解決城市缺水、防洪、環(huán)境三方面水問(wèn)題。

　　四、雨洪利用技術(shù)在住宅小區中的做法

　　1、環(huán)保型透水地面磚

　　對傳統的鋪裝地磚進(jìn)行了革新，解決了透水性，提高強度相對降低的矛盾，不僅能使磚的透水系數達到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(huán)保型雨水口

　　雨水徑流由雨篦子初步攔截較大污物后進(jìn)入篦子下的過(guò)濾斗，過(guò)濾斗低封閉，水從側壁的縫隙進(jìn)入雨水口內，縫隙的寬度5~10毫米。初期雨水先進(jìn)入雨水口的前部存儲空間內，當降雨小于初雨量時(shí)，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墻逐漸滲入周?chē)�的土壤，自然排空。當�?lái)水量超過(guò)初雨量時(shí)，便經(jīng)堰板溢流到末端的小格內，經(jīng)管道排向下游。溢流板前有一個(gè)攔污板，擋板具有隔油作用并可以攔截漂浮、懸浮污染物�？梢詫⑵�浮的污染物攔截。溢流板下的透水墻，還能將雨水過(guò)濾后下排。池內攔截的初期雨水通過(guò)透水墻自然滲出到周?chē)�土壤，節省�?dòng)力消耗。設計合理，技術(shù)可靠，支持環(huán)保�？勺龀梢惑w化產(chǎn)品，便于安裝和管理。

　　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米的單元模塊組成。每個(gè)模塊容量為190升，自重為9公斤，其整體的95%的空間可用于存水，表面積的43%可用于滲水。內部的圓錐柱保證了高強度和牢固度。單元模塊可相互連接成一層，而后多層疊放在一起。通過(guò)不同的連接頭，儲水器與普通的排水管網(wǎng)相連。每一個(gè)單元內部結構的設計都要能夠控制大量的雨水并暫時(shí)對它們進(jìn)行儲存。如果外包裹是不滲透的膜，水就會(huì )一直儲存于該設備當中，相當于蓄水池。但是如果包裹層有滲透性膜，暫時(shí)儲存的水就會(huì )滲透到周?chē)�的土壤中（允許的土壤條件），并回補地下水，不僅能減輕通常排水系統的壓力，而且有益于地區的環(huán)境。采用基本單元模塊結構對現有儲水池的工作原理和結構形式進(jìn)行了徹底改變，減少了施工量和投資。單層或多層涂層提供了所有可能的解決方案，不僅可儲水，同時(shí)還可滲水。單元模塊結構，便于安裝。高強度、高堅固性，甚至可用于停車(chē)場(chǎng)等地面荷重較高的場(chǎng)所而無(wú)需特殊處理。低成本，可持續使用，且無(wú)二次污染。高效凈化力，系統內部采用有氧凈化，提高了水質(zhì)。

　　五、對行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的重要意義和作用

　　我國的雨洪利用技術(shù)一直缺乏擁有自主知識產(chǎn)權的關(guān)鍵產(chǎn)品，從而在推廣應用過(guò)程中阻力較大，在國際同行業(yè)處于較落后的水平。該項技術(shù)實(shí)施后，可使我國雨洪利用設備處于世界領(lǐng)先水平，從而整體提高我國產(chǎn)品的品質(zhì)和技術(shù)水平，增強國際競爭力，提高出口創(chuàng )匯水平。

　　該項目在我國屬新興行業(yè)，項目的產(chǎn)業(yè)化填補了我國該領(lǐng)域空白，對提高我國城市雨水利用水平，改變產(chǎn)品依賴(lài)進(jìn)口局面，提高出口創(chuàng )匯能力具有重要作用。