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別墅小區對雨水收集利用的介紹以及如何利用
別墅小區對雨水收集利用的介紹以及如何利用
- 作者：深圳市海綿雨水利用科技有限公司
- 來源：www.hr7k.com
- 發布時間：2019-05-06 00:00
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隨著可利用水資源的日漸緊張，雨水以其自身的特點成為一種新的可利用的資源倍受關注。本文結合“海綿雨水”公司某別墅工程案例小區對雨水利用的重大意義作了介紹、參照國外雨水利用的方法經驗，研究我國雨水應如何利用，并對雨水利用的投資成本進行了估算。
隨著城市化的進一步加速，城市缺水的矛盾也進一步加深，環境與生態問題也同步擴展。為了解決缺水、環境、生態等一聯串的矛盾，人們把注意力放到雨水的收集和利用。城市雨水缺乏綜合利用，這在我國北方的大部分城市都普遍存在。
一、我國關于雨水利用的政策法律、法規
1、2002年10月實施的《中華人民共和國水法》第二十五條規定：“在水資源短缺的地區，國家鼓勵對雨水和微咸水的收集、開發、利用和對海水的利用、淡化”
2、2004年10月實施的《北京市實施《中華人民共和國水法》辦法》第52條規定：園林綠化、環境衛生用水，應當采用節水技術，充分利用再生水，收集利用雨水。
3、原2005年10月27日建設部“綠色建筑技術導則”第5.3.3條，雨污水綜合利用。
（1）采用雨水、污水分流系統，有利于污水處理和雨水的回收再利用
（2）在水資源短缺地區，通過技術經濟比較，合理采用雨水和中水回用系統
（3）合理規劃地表與屋頂雨水徑流途徑，最大程度降低地表徑流，采用多種滲透措施增加雨水的滲透量。
（4）《建筑與小區雨水利用工程技術規范》（GB50400-2006）2007年4月1日實施。規定：雨水利用系統的規模滿足建設用地外排雨水設計流量不大于開發建設前的水平或規定的值，涉及重現期不得小于1年，宜按2年確定。
二、雨水利用的相關案例
2002年“海綿雨水”承接了北京郊區某大型別墅區的規劃和建筑設計。在設計中和相關設計單位合作共同完成了小區水體的設計與生態應用（如下圖所示）
小區結合原有地形，把低勢地面成湖，雨水的排放與消納也以景觀湖為最終蓄水體，通過截污、截留，循環、生態修復后“自然凈化”“自然排放”的技術手段進行綜合設計，其具體 做法有：
1、利用地形地貌，屋頂的雨水首先通過雨漏管進入樓寓周圍綠地，經過天然土壤滲入地下，若雨水大于土壤的入滲能力，則進入小區的入滲溝或洼地，道路及停車場的雨水徑流直接進入小區的入滲溝或洼地。入滲溝或洼地根據綠地的耐淹水平設計，標準內降水徑流可全部入滲，遇超標準降水，則通過溢流系統排入市政污水管道。雨水的利用除采用綠地，入滲溝，洼地等方式外，透水型人行道也被廣泛應用屋面雨水就近匯入建筑附近的地勢綠地（低于道路路面5~10cm）明顯消減了雨水徑流量，去除了初期雨水污染物，也節約了綠化用水。地勢綠地的溢流口或其自然坡面與輸送排放的雨水的綠化淺溝連通，路面和停車場雨水則先匯入附近地勢綠地、帶狀綠化截污帶或路邊淺溝對初期雨水徑流進行截流截污后輸送排放，對污染量較大的集中停車場在排水溝內設置特殊的初期雨水自動棄流裝置，將污染的初期雨水分流，通過污水管系進入中水處理站，在流量較集中的排水區域還設置淺溝，底部設碎石調蓄空間和雨水調蓄池。并設置提水景觀設施，增加補充地下水量改變局部景觀效果。
2、增加雨水的就地消納，消減雨水峰流量。由于小區處于河灘低洼地勢，對湖體溢洪口和排洪渠進行合理設計，充分發揮水體的調蓄容量，提高防洪能力。
該小區的水系統的設計與生態應用，節約了大量地下水資源，雨水經有效的入滲措施，涵養了地下水，維護了自然水循環的環境，小區一期工程用地總面積29ha，其中建筑基底用地3.9ha，道路（含廣場、綠化停車場）用地6.0ha，綠化用地15.30ha，人工湖占地3.8ha為人工湖補充了雨水8.7萬噸，小區二期工程總用地面積51.70ha，建筑基底用地9.24ha，道路（含廣場、綠化停車場）用地10.6ha，綠化用地27.56ha，人工湖面積4.5ha，為人工湖補充了25.2萬噸雨水）。三七工程正在建設中，根據一期、二期的實際運行情況和水量平衡分析計算，一、二、三工程平均可利用雨水量將達到70萬噸。
三、由上述工程案例總結出雨水利用的意義
1、雨水資源與生態小區內地表水和地下水聯合使用，可直接節約水資源，緩解區域用水緊張狀況。
2、雨水下滲可涵養地下水，促進雨水向地下供應，增加淺層土壤的含水量，調節局部下氣候。
3、可以減輕雨水徑流導致的面源污染，減少對城市自然河湖的水體污染，減少揚塵污染
4、雨水資源就地利用，減少暴雨徑流，減輕城區雨洪負荷，減少接納水體下游洪峰量和洪澇災害威脅
5、通過綜合利用可改善小區和區域生態環境，進而改善城市水環境和生態環境。
四、國外雨水收集利用成功范例
雨水收集利用尤其是城市雨水的收集利用是從20世紀80年代到90年代約20年時間發展起來的。世界上很多國家如美國、加拿大、德國、法國、日本、澳大利亞等五洲約40多個國家和地區已經開展了不同規模的雨水利用與管理的研究和應用。
1、日本是近代最早實施“雨水利用”工程。早在1980年，日本建設省就開始推行雨水貯留滲透技術。采用雨水貯留滲透技術，可以有效地補充涵養地下水，復活泉水，恢復河川基流，改善環境生態條件。東京都墨田區把降到各家屋頂的雨水通過導水管收集到水箱中，然后用于沖廁所、澆庭園和洗車等。目前，越來越多的日本地方政府響應號召，已先后在國技館、日本電視臺和上智大學圖書館等1000多個場所建立了微型水庫。
2、新西蘭北岸市規定凡超過1000平米的新建項目必須通過審批，且新建成后不得增加當地雨水的洪峰流量和徑流量，并且不透水面積不得超過占地面積（包括庭院等）的10％。
3、德國有嚴格的法律規定，要求新建或改建開發區，開發后的徑流量不得高于開發前的徑流量，迫使開發商必須采用雨水利用措施。在德國，單戶家庭一般將水引入蓄水池貯蓄，再通過水泵輸送至用水單元。一般用于沖洗廁所或澆灌綠地等。
4、美國的雨水利用
美國的雨洪利用常以提高天然入滲能力為宗旨，并作為土地利用規劃的一部分。美國的富雷斯諾市將入滲池和回灌井結合起來。在入滲池表土下1.5米深水平鋪設多孔波紋塑料管，然后與入滲池未端的水泥管相連，雨水經土壤過濾自流注入回灌井。
五、我國雨水利用的探討
1、別墅和新農村建設中雨水利用方式
從國外的雨水利用經驗來看，雨水利用中的關鍵是需要個體與整體的共同作用。對于別墅區或郊區新農村建設來說，對于別墅區或郊區新農村建設來說，宜采用單戶家庭雨水利用技術。
技術特點是住房多為獨門獨戶的單戶家庭，其雨水利用技術也相對簡單，容易實現。地面雨水宜采用土壤入滲，屋面雨水可采用收集回用的方式。一般方法是將屋面雨水通過雨水管收集，通過分散或集中過濾除去徑流中顆粒物質，然后將水引入地面或地下貯水箱（池）（圖2所述）貯留，再通過水泵輸送至用水單元。投入最大的是蓄水池，其次是輸送管。建蓄水池也并不是一件很復雜的事，只要在每棟房前的花園或綠地地下建一個蓄水池，上面留一供取水和清掃池底垃圾的口，頂上復蓋土并種上綠化即可。屋面雨水經初期雨水棄流后：COD80~120mg/L，ss20-~40mg/L，色度10~40。一般用沖洗廁所或澆灌綠地等（圖3所示）
2、別墅或村莊地面雨水利用
其雨水利用的理念為：雨水經過天然土壤滲入地下，若雨水大于土壤的入滲能力，則進入小區的入滲溝或洼地，道路及停車場的雨水徑流直接進入小區的入滲溝或外地。入滲溝或外地根據綠地的耐淹水平設計，標準內降水徑流可全部入滲，遇超標準降水，則通過溢流系統排入小區雨水管道，排至自然河流或小區生態湖中。雨水的利用除采用綠地、入滲溝、洼地等方式外，透水型人行道也被廣泛應用。
在小區內多采用措施間接利用雨水，滲透的目的是以控制初期徑流污染為主要目的，減少雨水流失，減少徑流系數，增加雨水的下滲，但沒有調蓄利用雨水量和控制峰值流量的功能。滲透設施主要有綠地、透水鋪裝地面、滲透管（渠）、滲透淺溝、滲透井、滲透池等。
1、地勢或下凹綠地
功能與特點：綠地是一種天然的滲透設施，分布廣泛。下凹式綠地是在綠地建設時，使綠地高程低于周圍地面一定的高程，以利于周邊雨水徑流的匯入。（圖4所示）下凹式綠地滲水性能良好，建設成本與常規綠地相近，可減少綠化用水并改善城市環境，對雨水中的一些污染物具有較強的截留和凈化作用。因此，在綠地規劃設計建設時應充分考慮建設下凹式綠地，以增加雨水滲透量和攔蓄量。下凹式綠地的下凹深度一般5~10cm為宜。
設計要點：
（1）地勢綠地結構設計的關鍵是控制調整好綠地與周邊道路和雨水溢流口的高程關系，雨水溢流口設在綠地中或綠地和道路交界處，雨水口高程高于綠地高程而低于路面高程。從而使非綠地鋪裝表面產生的徑流雨水匯入地勢綠地入滲，待綠地蓄滿水后再通過溢流口或道路溢流。
（2）地勢綠地應根據地形地貌，植被性能和總體規劃要求進行布置。
（3）地勢綠地的設計主要受土壤滲透能力的制約，同時雨水中如含有較多的雜質和懸浮物，會影響綠地的質量和滲透性能。并且使超過一定重現期或積水深度的雨水及時地排出，避免綠地過渡積水和對植被的破壞。
（4）由于景觀設計的要求，小區內可能會有一些微地形坡式綠地，從雨水利用、滲透和減少土壤的沖蝕考慮，可以在坡地四周設一些凹型綠地來容納坡地產生的雨水。
2、透水鋪裝地面
透水鋪裝地面是指各種人工材料鋪設的透水地面，如多孔的嵌草磚（俗稱草皮磚）、碎石地面、透水面磚、透水性混凝土路面等。主要優點是，能利用表層土壤對雨水的凈化能力，對預處理要求相對較低，技術簡單，便于管理，在條件允許的情況下，應盡可能多采用透水性地面替代傳統的硬化地面來增加雨水的滲透。
設計要點：
（1）透水地面結構分3層：透水面層、找平層、透水墊層。墊層可采用透水混凝土或砂礫料，厚度不下于150mm。
（2）人造透水地面的徑流系數可達0.05~0.35，主要取決于透水材料的透水性能、孔隙率、基礎碎石層的蓄水性能、地面坡度等因素。
（3）為了減少入滲雨水在碎石層中的水平流動，通常設置一些連續的混凝土隔墻以阻止入滲雨水水平流動，有利于雨水就地向下入滲。
3、滲透管（渠）
功能與特點：滲透管（渠）是在傳統雨水排放的基礎上，將雨水管或明渠改為滲透管（穿孔管）或滲透渠，周圍回填礫石，雨水通過埋設于地下的多孔管材向四周土壤層滲透（圖5所示）
滲透管（渠）的主要優點是占地面積少，便于在城區及生活小區設置，它可以與雨水管系、滲透池、滲透井等綜合使用，也可以單獨使用。
設計要點：
1、滲透管中心管一般采用PVC穿孔管、鋼筋混凝土穿孔管制成，管徑不小于150mm，開孔率不少于15％。管四周填充礫石或其他多孔材料，礫石外包土工布，以保證滲透順利，同時防止土粒進入礫石孔隙發生堵塞，土工布搭接寬度不少于150mm。中心管也可用無砂混凝土管等材料制成。
2、為了保證雨水滲透管的有效空間被充分利用，雨水滲透管的連接可以高程上錯開。
當土壤滲透性能良好時，可直接在地面上buzz滲透淺溝，上設植被、植物根系和土壤中的昆蟲有利于土壤滲透能力的保持和恢復。
另外還有多種下滲方式，比如滲透淺溝、滲透井和滲透池等。
3、城市大型居住小區和大型公建群
在城市中大部分為高層建筑小區，根據近年來各小區和各獨立公建對廢水或污水的回收、處理和中水回用的情況來看，在小區建造雨水回用裝置直接利用雨水效果不大。
在小區內多采用滲透措施間接利用雨水，目的是以控制初期徑流污染。小區內雨水利用不設雨水處理和回用裝置，宜設調蓄池，雨季來臨時對城市的雨洪瞬時水量做減緩作用，把雨水徑流的高峰流量暫存在內，待洪峰徑流量下降后，再從池內將水排到市政雨水管網，到市政污水處理廠或中水處理廠，經統一處理后供到市政中水管網供各處使用。調蓄池調蓄了洪峰流量，消減了洪峰，又大大降低了下游雨水干管的管徑，對減低工程造價和提高系統排水的可靠性意義重大，因此各城市可根據小區建設區域和建設規模按城市防洪的整體規劃要求在小區與市政雨水連接處設置適當大小的貯水調蓄池
4、城市道路雨水利用技術
機動車道的降水徑流含有較高濃度的污染物質，必須經過處理后方可排放，為此，沿機動車道均設徑流收集系統，城區所收集徑流直接送至污水處理廠處理，高速公路所收集徑流要進入沿路修建的處理系統處理后排放或滲入地下。
5、城市雨水收集處理
經過小區排放的雨水，經過市政雨水管網流至市政污水處理廠，經過物化或生化法處理后接至中水供水池，經過提升裝置供城市中水回用。（圖8所示）各小區的儲隨調蓄池在雨水過后，放水至市政雨水管網，供市政水處理廠使用。雨水處理后用于各種用途時，其水質應達到《城市污水再生利用，城市雜用水水質》（GB/T18920）、《城市污水再生利用，景觀環境用水水質》（GB/T18921）、《地表水環境質量標準》（GB/T3838）等國家相關標準的要求。
6、結束語
目前我國城市水荒日益嚴重，與此同時中國城市化和建設新農村的進程不可阻擋，健康住宅和生態住區正迅猛發展，建筑區雨水利用系統，以其良好的環境生態效益和社會效益適應了城市的現狀和需求，具有廣闊的應用前景。“節能減排”是解決環境問題的必經之路，是中國政府對人民的莊重承若，同樣“節水減排”也是人類可持續發展建立環境友好型社會的唯一出路。
關鍵詞：
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城市雨水管理與利用技術
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雨污分流的核心正是雨水收集與運用
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