雨水收集有哪些技术

摘要：面对水资源日益紧缺的现状，分析总结了现有的技术手段，以及国内外成功的实例。并通过北碚专用体育场建设项目探讨、论证了雨水资源收集利用的技术措施、施工工艺和经济上的可行性；为我国雨水收集利用提供有益的经验借鉴。
bstract：Facingthe shortage of water，this paper analyses and sums up the ITleltns of today and the good examples．And t‰ugh the construction of BEIBEI PAIAESTRA，this paper discusses and demolastrates the means，technics and feasibility of the collection and reuse of rainwater；SOtoProvide available experience for the collection and reu$e of rainwater in our country
为了唤起人类重视雨水资源的有效利用，国际上专门成立“国际雨水集流系统协会”(IRCsA)，该协会在世界各地定期召开大会探讨雨水利用的最新技术成果及生态优势，宣传雨水利用在全球水资源利用及可持续发展中的重要作用。1995年北京“第七届国际水资源大会”将“惠泽全人类的雨水利用”作为大会主题，这充分体现了雨水利用在当今水资源日益短缺的今天的重要意义。
从1980年代起，欧洲国家以及日本等发达国家相继开展了对雨水进行收集利用的研究。如El本结合已有的中水工程，在城市屋顶修建雨水浇灌的“空中花园”，在楼房中设置雨水收集装置与中水道工程共同发挥作用；为解决“因抽取地下水而引起地基下沉”等问题，日本于80年代初期推行“雨水渗透计划”，采取了“雨水的地下还原对策”，先后开发应用了透水性沥青混凝土铺装和透水性水泥混凝土铺装，日本透水性铺装主要应用于公园广场、停车场、运动场及城市道路。1996年初，仅东京都就铺设透水性铺装495 000 m2。为了维持良好的水环境，德国长期致力于雨水收集利用方面的研究和开发。1989年德国就发布了雨水利用设施标准(D矾1989)，对商业、住宅等领域在雨水收集利用的各个环节制定了标准，涉及雨水利用设施的设计、施工和运行管理，以及雨水的过滤、储存、控制和监测等四个方面。
随着城市化发展，水资源紧缺、环境污染、生态破坏等问题不断加剧，现代城市雨水利用于越来越引起人们的关注。如何在建筑设计中做到对雨水的合理有效的利用，不仅能节约水资源而且对减缓洪涝灾害、补充地下水、控制径流污染和改善城市生态环境等都具有重要的现实意义。
雨水收集利用常用的技术措施
如今，城市雨水的收集利用已发展成为一种多目标的综合性技术。目前应用的技术可以分为以下几大类：
1) 屋面雨水收集利用系统(图1)。利用屋顶做集雨面，主要用于家庭、公共和工业等方面的非饮用水，如浇灌、冲厕、洗衣、冷却循环等中水系统。可产生节约饮用水、减轻城市排水和处理系统的负荷，减少污染物排放量和改善生态环境等多种效益。
2) 屋顶绿化雨水利用系统。屋顶绿化是一种减少径流量、减轻污染和城市热岛效应、调节建筑温度和美化城市环境的生态技术，也可作为雨水积蓄利用和渗透的预处理措施。
3) 园区雨水积蓄利用系统。在新建生活小区、公园或类似的环境条件较好的城市园．区，可将区内屋面、绿地和路面的雨水径流收集利用，达到更显著削减城市暴雨径流量和非点源污染物排放量、优化小区水系统、减少水涝和改善环境等效果。
4) 水渗透系统。采用渗透地面、渗透管沟、渗透井、渗透池等雨水渗透设施，让雨水回灌地下，补充涵养地下水资源，是一种间接的雨水利用技术，具有缓解地面沉降、减少水涝和海水倒灌等多种效益。
5) 态小区雨水综合利用系统。生态小区雨水综合利用系统是利用生态学、工程学、经济学原理、通过人工净化和自然净化的结合，雨水集蓄利用、渗透与园艺水景观等相结合的综合性设计。一般包括屋顶绿化、水景、渗透、雨水回用、收集与排放系统等。
国内外建筑、景观设计中的雨水利用实践
欧美发达国家对建筑、景观设计中的雨水利用进行了较多的探索与实践。丹麦1992年创造了一栋由KAB的咨询所设计的斯科特帕肯住宅，由于其优异的节能节水性能而获得1993年的世界人居奖。它的主要节水措施包括：
1) 安装水道节水阀、水表等节水设备。
2) 利用雨水槽将雨水引至住宅中间的小湖，再渗入地下。这一措施的应用使得小区的用水量节约了30％
2000年美国的福特汽车公司在瑞典的Umea市加成一个名为“绿色区域”的汽车展销厅。“绿色区域”以公园的源水和雨水作为主要的供水来源，经过内部的水处理和中水净化装置进行再生和循环。通过这些技术措施，整个“区域”对市政供水的需求减少了90％。
德国的单身母亲公寓是一个很好的实例，建筑位于汉诺威2000世界博览会展览中心附近，建筑师为M·布林克曼和康哈迪。雨水和废水的利用在此比例中得到了精心的设计。屋面的雨水分别被收集入可渗漏的浅水池和蓄水池（图2）。
前者可为儿童提供嘻水场所，后者则通过管道接向洗衣机等作水源使用，并为还原提供灌溉用水。由洗衣机，淋浴和浴盆排放的灰水也被收集另一蓄水池在导入一个30m³的芦苇洼记性自然净化，然后进入收集井最终成为抽水马桶冲洗水源（图3）通过这些措施，节水效果非常显著，比同类建筑节约用水约30％。
成都市活水公园是由美国艺术家，水保护者贝特西·达蒙女士，四川省环境保护科学院总工黄时达先生及韩国，美国专家共同设计完成的，它是作为展示人工湿地系统处理污水新工艺的环境普公园。活水公园按照人工湿地系统处理污水的主要工艺过程，分别设有厌氧沉淀池，人工湿地塘床系统，养鱼塘系统，戏水池及连接各工序的水流雕塑与自然水沟五个部分，从而再现了污水逐级清、“死水”变成“活水”的全过程。活水公园景园规划利用中国传统的理水手法，结合喷泉、瀑布、雕塑等将各工序衔接起来，水生植物的配置和鱼类的选择既考虑了净水要求，又考虑其观赏价值，这样一方面满足了湿地污水处理的工艺要求，另一方面也体现了中国园林和现代景观设计的神韵HJ。活水公园种植的充满野趣的水生植物以及独特的湿地环境引来蜻蜒、蝴蝶、青蛙等来此栖息繁殖，形成了一个在大都市难得见到的充满野趣的景观，每年吸引大批游人参观游览，取得了良好的经济、社会及生态效益。成都市活水公园因此被誉为“世界造园艺术一个创举”和“中国环境教育的典范”，同年在加拿大举行的第11届国际水岸中心年会上获得优秀水岸设计最高奖。它为湿地与城市景园设计的有机结合创出了一条新路。
碚专用足球场雨水利用的探索与尝试
相对于其它建筑类型，体育建筑对水资源和生态环境的破坏尤为严重。
首先，体育建筑物占用大量的土地，挤占其它物种的生存空间，破坏植被，降低了自然环境对水的蓄调净化能力。
人们在从事体育建筑活动时往往需要切坡填沟，改变原有地形地貌的自然集流排水系统，容易增大地面径流和造成水土流失。
与体育建筑相关的道路、广场大量的硬质地面切断水在土壤中的渗透渠道并加大了地面水的蒸发，导致地下水位及水质下降。
体育建筑使用的一些材料未经处理就排放，引发成片水体污染，建筑木材的使用加快了森林的消亡，造成水土流失严重。
同时，体育竞赛场地的耗水量也十分可怕，一个标准田径场加上周边的生态环境绿化，洒水量一次就超过100 m3。
因此，坚持多重功能并重，突出生态和水源有效利用是完善体育场馆设计的主要目标。在北碚专用足球场(图4)项目的建筑设计和施工过程中，我们将水作为一个发展生态的要素与其它设要素相结合，充分考虑到雨水的收集，渗透，以及回收、过滤、净化后的循环再利用，从而实现水资源的可持续利用。
为了有效的实现雨水的收集、循环利用，达到预想的经济、生态及社会效益，我们对该项目进行了一系列技术措施的创新和经济可行性论证。
（1）利用体育设施创建雨水拦蓄循环系统的技术措施
（2）主要利用体育场大面积屋面或看台以及运动场地，构建巨大的雨水收集器。
（3）建设范围内地面尽量采用草皮砖等透水材料铺装，所有绿地皆考虑用来收集过滤雨水。
（4）设置专用的集水池(约400 m3)，集水池分为沉淀池和蓄水池两部分，且计划与过滤水装置相连，争取达到泳池用水标准。
（5）设置绿色看台，所有看台均做120 mm厚的种植层(图5)。这种绿色看台能有效的增强对雨水的涵养能力减少径流量、减轻污染和城市热岛效应、调节建筑温度和美化城市环境。
体育设施雨水拦蓄循环系统工艺流程(图6)。
可行性分析
(1) 水源分析据气象数据资料统计表明，北碚区年平均降雨量为1 080 mm，近三年来，年平均降雨量为1 130．6 mm。该体育场收集雨水的面积为12 000 m2，若以70％的利用率计算，每年收集雨水就可达9 072m3，这么多量的水，可用于浇灌体育场90次或洗小轿车4万俩。因此，完全能满足水循环系统使用的水源。
(2) 建造成本
①物理过滤系统：循环水泵2台、高速过滤砂缸2台；
②化学消毒系统：投药泵、耐酸、碱药桶；
③回水系统：布水口、管道、管件
④电控系统：电控箱、线路；
以上是该工程项目所需设备，如需了解更多以及报价等，请联系我们：龙康。
从以上分析可以看出，如果使用市政水源，每1000 t水按目前费用计算为xxx元，而通过技术创新，运用体育设施雨水拦蓄循环工艺后，每1000 t水价仅为xxx元(降低用水成本93％)。如全市乃至全国的建筑项目都能如此，其意义可想而知。由此得出结论，该技术不仅能创造可观的经济价值，而且，更应看到，它对人类生存环境和社会可持续发展所起的作用，远远超过其经济价值。
思考与展望
我国是一个水资源严重短缺的国家，数据显示，中国的人均谈水占有量仅为世界平均水平的1/4，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一，全国668座城市中有400多座缺水，每年因缺水而影响工业产值达2300亿元。此外，工业废水的肆意排放，导致80％以上的地表水，地下水被污染。专家警告；20年后中国将找不到可饮用的水资源。
因此，我们应充分开发和回收利用当地一切可能的水资源，其中城市雨水就是长期忽视的一种水资源。我们国家年降雨量平均约650mm。仅屋顶雨水收集利用这一项措施，1000,m³的屋顶每年就可水集雨水约650m³。如果全中国的建筑屋顶都用于收集雨水，并加以利用，这将是一个惊人的数字。据北京最新的水价调整方案，各种用途的水价普遍上涨了20％，洗车水甚至由20元/m³上升到60元m³。全国各大城市也都纷纷提高了水价，并将逐年增加。因此，不论是从水资源的利用，还是从经济角度出发，建筑中的雨水收集利用都是基友现实意义和长远意义的，更不用说绿化，渗透，人工湿地等对于整个社会生态环境的重要意义。