城市雨水的收集和利用
一、為什么要收集利用雨水
為了回答這個問題，筆者收集了一組南橋地區(qū)的有關(guān)數(shù)據(jù)：
2004年南橋地區(qū)的高峰用水量為13萬噸/日，而目前第三水廠的制水能力為10萬噸/日，由于輸水管道的管經(jīng)達不到要求，實際輸水能力僅為8.5萬噸/日左右。為了添補用水高峰的缺口，不得不啟用老水廠救急。在這本來就很緊張的用水環(huán)境中，又增加了綠化用水10萬噸/月，道路沖洗用水7萬噸/月。（洗車用水還沒統(tǒng)計在內(nèi)）。
從中不難看出，南橋地區(qū)的自來水供應(yīng)已難以同步跟上城市化發(fā)展的步伐。
城市的澆灌綠化、沖洗馬路等公益用水及洗車等新興的用水行業(yè)又進一步加重了自來水供應(yīng)的負擔(dān)。可是每年的暴雨季節(jié)，泛濫的雨水又給城市排水造成了極大的困難。而雨水的收集和利用正好解決了這一給城市建設(shè)帶來的兩大難題。
雨水的收集和利用可以為我們帶來許多的好處，我們可以把收集來的雨水用于日常生活，如洗衣洗車、沖洗廁所。當(dāng)然澆灌綠化、沖洗馬路、消防滅火等等更是雨水利用的大戶。
雨水的收集和利用還可以減少城市街道雨水徑流量，減輕城市排水的壓力，同時有效降低雨污合流，減輕污水處理的壓力。
有此可見，我們有必要把雨水收集起來并加以利用。
二、收集雨水的可行性分析
雨水收集和利用的目的明確了，接下來我們就要分析本地區(qū)能不能收集雨水？為了研討這個問題，筆者又收集了這樣一組南橋地區(qū)的有關(guān)數(shù)據(jù)：
據(jù)奉賢水文站40年的實測雨量統(tǒng)計，南橋地區(qū)常年平均雨量為1111.6毫米，每年的4—9月的平均雨量都在100毫米以上。
雨水充沛是本地一個顯著的氣候特征，這是我們能不能收集雨水的一個先決條件。此外，我們要考慮的第二個問題是，到那里去收集雨水？這是一個很簡單的問題。屋頂是一個最好雨水收集點，馬路、廣場、操場、綠地等等都是收集雨水的好地方。由此可見，本地區(qū)有足夠的雨水，有足夠的雨水收集場所，收集雨水是可行的。
國外已有許多雨水收集利用的成功范例。
日本最早實施"雨水利用"工程。東京都墨田區(qū)把降到各家屋頂?shù)挠晁ㄟ^導(dǎo)水管收集到水箱中，然后用于沖廁所、澆庭園和洗車等。這項和居民合作來普及雨水利用的工程，獲得了國際環(huán)境自治團休協(xié)商會的第一屆環(huán)境獎。目前，越來越多的日本地方政府響應(yīng)在首都中心建立"微型水庫"的號召，對些項費用提供補助，已先后在國技館、日本電視臺和上智大學(xué)圖書館等1000多個場所建立了微型水庫。這對防止排水不及而造成的城市道路積水也起到了有益的作用。
德國Ludwigshafen已經(jīng)運行十年的公共汽車洗車工程利用1000㎡屋面雨水作為主要的沖洗水源；法蘭克福Possmann蘋果軋汁廠將綠色屋面雨水作為冷卻循環(huán)水源等等
特別是1992年建于柏林市的某小區(qū)雨水收集利用工程，將160棟建筑物的屋頂雨水通過收集系統(tǒng)進入三個容積為650立方米的貯水池中，主要用于澆灌，將溢流雨水和綠地、步行道匯集的雨水進入一個仿自然水道，水道用砂和碎石鋪設(shè)，并種有多種植物。之后進入一個面積為1000㎡、容積為1500立方米的水塘（最大深度3m）。水塘中以蘆葦為主的多種水生植物，同時利用太陽能和風(fēng)能使雨水在水道和水塘間循環(huán)，連續(xù)凈化，保持水塘內(nèi)水清見底，形成植物魚類等生物共存的生態(tài)系統(tǒng)。遇暴雨時多余的水通過滲透系統(tǒng)回灌地下，整個小區(qū)基本實現(xiàn)雨水零排放。
柏林Potsdamer廣場Daimlerchrysler區(qū)域城市水體工程也是雨水生態(tài)系統(tǒng)成功范例。該區(qū)域年產(chǎn)雨水徑流量2.3萬立方米。采取的主要措施：建有綠色屋頂4ha；雨水貯存池3500立方米，主要用于沖廁和澆灌綠地（包括屋頂花園）；建有人工湖12ha，人工濕地1900㎡，雨水先收集進入貯存池，在貯存池中，較大顆粒的污染物經(jīng)沉淀去除，然后用泵將水送至人工濕地和人工水體。通過水體基層、水生植物和微生物等進一步凈化雨水。此外，還建有自動控制系統(tǒng)，對磷、氮等主要水質(zhì)指標(biāo)進行連續(xù)監(jiān)測和控制。使該水系統(tǒng)達到一種良性循環(huán)，野鴨、水鳥、魚類等動植物依水棲息，使建筑、生物、水等元素達到自然的和諧與統(tǒng)一。
三、怎么樣收集利用雨水
收集雨水首先要有一個集水面，再配一套輸水管，最后是蓄水池。收集雨水的系統(tǒng)并不復(fù)雜，投入最大的是蓄水池，其次是輸水管。就目前的條件而言，收集屋頂?shù)挠晁?，集水面也有，輸水管也有，缺的只是蓄水池。而建蓄水池也并不是一件很?fù)雜的事，只要在每棟房前的花園或綠地底下建一個蓄水池，上面留一供取水和清掃池底垃圾的口，頂上復(fù)蓋土并種上綠化。這樣的蓄水池還可以和人防建筑相結(jié)合，一方面滿足了人防的建設(shè)指標(biāo)，另一方面又增加了一條收集利用雨水的投資渠道。
高速公路同樣也是一個收集利用雨水的好場所。我區(qū)現(xiàn)有的兩條高速公路就是一個很好的實例。
現(xiàn)有的高速公路路幅為24米，A4高速公路全長為23832米，集水面積為857952平方米。A30高速公路全長為39612米，集水面積為950688平方米。兩路共計集水面積為1808640平方米。以六月份0.154米的平均雨量為參考數(shù)據(jù)，兩條高速公路的集水量可達278530.56立方米?？紤]到路面收集雨水的損耗，以85%計，兩條高速公路可收集到雨水還有236750.976立方米。換言之，就一個月兩條高速公路可收集到雨水23.6750萬噸。
只要在高速公路的邊上每隔一定的距離建一蓄水池，再把各個蓄水池串聯(lián)起來，把一個個分散的小蓄水池變成一個統(tǒng)一的蓄水系統(tǒng)，結(jié)合高速公路的綠化帶的用水，這樣就可以方便的收集和取用雨水。
四、雨水利用的水質(zhì)控制
用以上方法收集來的雨水并非是純凈的水。雨水水質(zhì)控制是現(xiàn)代城市雨水利用不可忽視的問題。影響雨水質(zhì)量的原因主要有這么幾個方面：
一是由于大氣的污染，直接由降水帶來的污染物。城市的大氣污染日趨嚴重，致使雨水水質(zhì)下降，不少城市出現(xiàn)酸雨。從部分城市降雨水質(zhì)分析結(jié)果看，天然雨水中含有的污染成分為SS、COD、硫化物，氮氧化物等，但濃度相對較低。
其次是屋面材料的影響和在非降雨期屋面上積累的大氣沉降物。
路面雨水徑流水質(zhì)和影響因素相對其他方面的污染要復(fù)雜的多。路面材料、汽車排泄物，生活垃圾、裸露或植被地帶沖出的泥沙等等，其成分復(fù)雜，隨機性很大。主要污染成分有COD、SS、油類、表面活性劑、重金屬及其它無機鹽類。COD、SS均可能高達數(shù)千毫克/升。
為了有效控制雨水的水質(zhì)，我們就必須采取一些措施，如；路面雨水截污裝置、初期雨水棄流裝置等等。
為了控制路面帶來的樹葉、垃圾、油類和懸浮固體等污染物，可以在雨水口和雨水井設(shè)置截污掛籃和專用編織袋等，或設(shè)計專門的浮渣隔離、沉淀截污井。
也可設(shè)計綠地緩沖帶來截留凈化路面徑流污染物，但必須考慮對地下水的潛在威脅，限用于污染較輕的徑流，如生活小區(qū)、公園的路面雨水。
設(shè)計特殊裝置分離污染較重的初期徑流，保護后續(xù)滲透設(shè)施和收集利用系統(tǒng)的正常運行。
除了上述源頭控制措施外，還可以在徑流的輸送途中或終端采用雨水滯留沉淀、過濾、吸附、穩(wěn)定塘及人工濕地等處理技術(shù)。需要注意雨水的水質(zhì)特性，如顆粒分布與沉淀性能、水質(zhì)與流量的變化、污染物種類和含量等。
我國對城市雨水水質(zhì)特性和相應(yīng)的處理技術(shù)的研究尚處于初級階段，沒有相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范和要求。隨著城市雨水利用技術(shù)的推廣和城市非點源污染控制的開展，雨水的凈化處理也將受到越來越多的重視。
現(xiàn)代城市雨水利用是一項涉及多學(xué)科的、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在選擇雨水利用系統(tǒng)方案時，要特別注意地域及現(xiàn)場各種條件的差異。即使在同一個城市，由于項目間各種因素和條件的不同，宜采用的方案也可能完全不同，切勿生搬硬套。
規(guī)劃設(shè)計要根據(jù)現(xiàn)場的氣候及降雨、水文地質(zhì)、水環(huán)境、水資源、雨水水質(zhì)、給水排水系統(tǒng)、建筑、園林道路、地形地貌、高程、水景、地下構(gòu)筑物和總體規(guī)劃等各種條件，充分考慮收集利用和各種滲透設(shè)施的優(yōu)缺點及適用條件，通過水量平衡、水力計算和技術(shù)經(jīng)濟分析來確定方案，力求最佳效果。