最初暴雨的收集以疏導(dǎo)為主,城市雨水處理在快速、高效的工程排水原則下,著眼于快速將雨水從城市范圍內(nèi)排除,擴(kuò)大雨水管道和城市河道橫斷面、減少糙率或開(kāi)發(fā)分洪渠道等被認(rèn)為是解決雨洪問(wèn)題的最有效方法。
隨著城市化進(jìn)程加快,城市地表不透水面積增加,地表徑流量增加,洪峰流量增大且時(shí)間提前,城市的防災(zāi)能力減弱,暴雨洪水災(zāi)害發(fā)生的幾率都有較大的增加,暴露了原有城市排水系統(tǒng)的弊端,反映了原有雨水處置理念與快速城市化進(jìn)程的不相適應(yīng),嚴(yán)重干擾了城市原有水文生態(tài)系統(tǒng),破壞了自然的水文循環(huán)過(guò)程。
因此從 20 世紀(jì)70 年代以來(lái),國(guó)際雨水資源管理的理念發(fā)生了顯著變化,雨水蓄滲、緩排、利用等已成為雨水管理的重要內(nèi)容,很多國(guó)家致力于雨水利用技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā),使用法律、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等多種手段,從水量和水質(zhì)管理兩個(gè)角度,通過(guò)工程以及非工程的多種措施實(shí)行“生態(tài)排水”,使降水盡可能地進(jìn)入自然水循環(huán),盡量減少進(jìn)入城市排水系統(tǒng)的雨水量,促進(jìn)雨水的資源化利用,減輕城市洪澇災(zāi)害、降低城市污水處理負(fù)荷和建設(shè)費(fèi)用,維護(hù)城市水循環(huán)的生態(tài)平衡。
近二十年來(lái),在坦桑尼亞、南非、巴西、中國(guó)西北等國(guó)家和地區(qū),修建了數(shù)以千計(jì)的雨水收集利用系統(tǒng)。
美國(guó)、加拿大、德國(guó)、澳大利亞、希臘、新加坡和日本等許多發(fā)達(dá)國(guó)家也開(kāi)展了不同規(guī)模、不同用途的雨水利用的研究和實(shí)施計(jì)劃。
德國(guó)長(zhǎng)期致力于雨水利用技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā),目前已經(jīng)成為世界上最先進(jìn)的國(guó)家之一,從規(guī)劃、設(shè)計(jì)到應(yīng)用,不但形成了完善的技術(shù)體系,而且制定了配套的法規(guī)和管理規(guī)定。如在新建小區(qū)之前,無(wú)論是工業(yè)、商業(yè)還是居民小區(qū),均要設(shè)計(jì)雨水利用設(shè)施,若無(wú)雨水利用措施,政府將征收雨水排放設(shè)施費(fèi)和雨水排放費(fèi)。
其雨水利用的理念為:
屋頂?shù)挠晁紫韧ㄟ^(guò)雨漏管進(jìn)入樓寓周圍綠地,經(jīng)過(guò)天然土壤滲入地下,若雨水大于土壤的入滲能力,則進(jìn)入小區(qū)的入滲溝或洼地;道路及停車場(chǎng)的雨水徑流直接進(jìn)入小區(qū)的入滲溝或洼地。入滲溝或洼地根據(jù)綠地的耐淹水準(zhǔn)設(shè)計(jì),標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)降水徑流可全部入滲,遇超標(biāo)準(zhǔn)降水,則通過(guò)溢流系統(tǒng)排入市政污水管道。
日本對(duì)雨水利用研究也很多。早在 1980 年日本建設(shè)省就開(kāi)始推行雨水貯留滲透計(jì)劃。利用公園、綠地、庭院、停車場(chǎng)、道路和建筑物等場(chǎng)所,設(shè)置滲透井、管、池和滲透性覆蓋等收集雨水的設(shè)施,將收集的雨水用于消防、洗車、沖廁所,也可以經(jīng)過(guò)處理后供居民飲用。
美國(guó)的雨水利用常以提高天然入滲能力為目的。在芝加哥市興建了地下隧道水系統(tǒng),以解決城市防洪和雨水利用問(wèn)題。其它很多城市還建立了屋頂蓄水和入滲池、井、草地、透水地面組成的地表回灌系統(tǒng)。美國(guó)不但重視工程措施而且還制定了相應(yīng)的法律法規(guī)對(duì)雨水利用給予支持,如針對(duì)城市化引起河道下游洪水泛濫問(wèn)題,科羅拉多州、佛羅里達(dá)州和賓夕法尼亞州分別制定了《雨水利用條例》。
國(guó)外城市雨水利用設(shè)施齊全,利用方法多樣,并且制定了一系列政策法規(guī),建立了比較完善的雨水收集和雨水滲透系統(tǒng)。城市雨水利用技術(shù)日趨成熟,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
進(jìn)入 90 年代,雨水利用在我國(guó)各地興起,我國(guó)的雨水利用主要偏重于嚴(yán)重缺水地區(qū),例如甘肅實(shí)施的“121 雨水收集工程”、內(nèi)蒙古實(shí)施的“112 集雨節(jié)水灌溉工程”、寧夏實(shí)施的“窖水工程”都促進(jìn)雨水集蓄措施的研究,產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。
近幾年來(lái),北京、上海等許多大城市相繼開(kāi)展雨水利用的研究,由于缺水,北京開(kāi)展的步伐較快。2008 年北京奧運(yùn)場(chǎng)館中 100%的雨水得到有效利用,可見(jiàn)北京市城市雨水利用己進(jìn)入實(shí)施階段。
雨水利用工程實(shí)例
日本的國(guó)技館雨水利用工程是最有特色的工程之一。該工程采用降雨強(qiáng)度計(jì)來(lái)控制雨水棄流量,收集屋頂雨水,采用微細(xì)網(wǎng)過(guò)濾器,除去直徑約為 100μm 以上的污染物。
為了防止處理后的水質(zhì)腐敗和有機(jī)物繁殖,定期將水在貯流槽內(nèi)循環(huán),并重新加入次氯酸鹽。該工程保證了一定的水質(zhì)和水量可供防災(zāi)、消防或?yàn)?zāi)害時(shí)飲用水的使用。悉尼奧運(yùn)會(huì)主會(huì)場(chǎng),將整個(gè)場(chǎng)區(qū)的雨水收集和處理系統(tǒng)根據(jù)地形和地勢(shì)分為三個(gè)系統(tǒng)收集。
雨水處理上充分利用自然條件,通過(guò)水力學(xué)設(shè)計(jì)使雨水在流動(dòng)過(guò)程中泥沙得到有效沉淀,然后進(jìn)入氧化塘自然凈化,塘內(nèi)與人工景觀相結(jié)合,種植水生植物,水形成了一個(gè)整體的自然生態(tài)保護(hù)地。北京國(guó)家體育場(chǎng)雨水處理,設(shè)計(jì)采用棄流初期雨水,將雨水收集儲(chǔ)存在五個(gè)雨水蓄水調(diào)節(jié)池內(nèi)。
處理工藝采用物理法,即采用不同性能的過(guò)濾實(shí)現(xiàn)凈化,主要流程為:雨水蓄水調(diào)節(jié)池→砂濾池→超濾池→納濾池→消毒池→消防中水合用水池,其中砂濾池的反沖洗水經(jīng)二級(jí)砂濾池回到雨水蓄水調(diào)節(jié)池。
近年來(lái),雨水利用技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)擴(kuò)展了很多方面,如初期雨水棄流技術(shù)、小型雨水處理設(shè)備開(kāi)發(fā)、雨水滲透設(shè)備技術(shù)、小型雨水處理設(shè)備技術(shù)、雨水利用綜合評(píng)價(jià)等方面,涉及到多個(gè)領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的開(kāi)發(fā),使城市雨水利用技術(shù)更為廣闊的發(fā)展空間