国外雨水收集利用.docx

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国外雨水收集利用

国外雨水收集利用

【篇一：

美国雨水利用及景观设计案例分析】

美国雨水利用及景观设计案例分析

摘要雨水利用是缓解城市水资源危机、维护水生态系统健康的重要战略和措施。

雨水的处置是我国当前城市化进程中亟需解决的问题之一，然而由于起步比较晚，目前我国在这一领域发展水平还比较低，因此需要学习其他国家在这方面的成功经验。

本文对美国部分城市地区的雨水规划利用情况进行了介绍分析，以期能对我国的雨水利用领域的研究应用及政策的制定提供参考和启发。

关键词：

雨水利用、景观设计、美国

一、引言

随着城市化程度的不断提高，高强度人类活动改变了城市地表环境的结构与功能，使得相当比例的软性透水性下垫面被不透水表面（路面、屋面、地面）所覆盖，改变了地表生态环境的结构和功能，影响了雨水截留、下渗和蒸发等环节，导致水的自然循环规律发生变化，加剧了流域洪涝灾害发生的频率和强度。

因此，传统的雨水管理模式显现出城市洪灾风险加大、雨水径流污染严重、雨水资源大量流失、生态环境破坏等主要问题。

雨水利用尤其是城市雨水的收集利用就不仅是指狭义的利用雨水资源和节约用水，其意义更广泛、更深刻。

城市雨水是长期被忽视的一种水资源。

雨水收集利用是针对因建筑屋顶、路面硬化导致区域内径流量增加而采取的对雨水进行就地收集、人渗、储存、处理、利用等措施。

主要包括收集、储存和净化后的直接利用；利用各种人工或自然水体、池塘、湿地或低洼地对雨水径流实施调蓄、净化和利用，改善城市水环境和生态环境；通过各种人工或自然渗透设施使雨水渗入地下，补充地下水资源。

目前国际雨水资源利用管理体系理念以德国、美国、日本等为代表，强调雨水资源的多角度调控与多重利用，以减少进入城市排水系统的雨水径流量、减轻城市排水负担、保持城市水文生态过程良性循环为目的，以法律法规、经济、技术等手段构建完善的雨水资源利用管理体系，充分发挥雨水的资源功能，促进雨水资源的可持续利用，维护区域水文循环过程。

二、雨水利用的发展及理念

雨水资源的利用有悠久的历史。

早在4000年前，古代中东的纳巴特人在涅杰夫沙漠，把从岗丘汇集的径流由渠道分配到各个田块，或把径流储存到窑里，以供农作物利用，获得了较好的收成。

阿富汗等干旱半干旱地区的国家也推广使用了纳巴特人的利用雨水资源的方法。

自20世纪70年代以来，美国、前苏联、突尼斯、巴基斯坦、印度、澳大利亚等国对集水面进行了大量研究，如墨西哥利用天然不透水的岩石表层为集水面；美国利用化学材料处理集水面以增加集水效率；美国、墨西哥、索马里在集水面上铺设塑料薄膜、沥青纸、金属板等，集流效果很好，但费用高。

目前，德国、日本、加拿大等许多发达国家采用铁皮屋顶集流，将汇集径流贮存在蓄水池中，再通过输水管道灌溉庭院的花草树木和卫生间用水。

雨水资源管理是对雨水径流资源的利用，通过屋顶绿化、低洼绿地、渗透性辅面等措施强化雨水的储蓄和下渗以减少雨水径流，通过景观水体的调蓄削减外

排雨水量，通过地下雨水调蓄池以减少雨水污染等技术措施的实施，实现将雨水资源利用、预防洪涝、城市景观、环境改善等功能融为一体的目的，也是环境保护与生态建设的实际需求。

如今，雨水蓄渗、缓排、利用等已成为国际雨水管理的重要内容。

美国、德国和日本是雨水资源利用和管理开展较早的国家，从20世纪70年代至今经过几十年的发展，取得了较为丰富的实践经验。

当前国际上雨水资源利用方面比较成熟的国家都特别重视雨水的多重利用以及多角度调控，通过各种技术手段加强雨水下渗回灌和进行回用，最大限度地减少进入城市排水系统的雨水量，在技术、法规、经济等方面形成了相对较完善的雨水资源利用管理体系，尤其强调雨水的资源性，促进雨水资源的可持续利用，保持城市水文生态过程良性循环，维护区域水文循环过程。

此外，美国还注重将雨水利用与景观设计、城市公园相结合，所有雨水径流量计算、蓄水设施的设计等“场地工程学”（siteengineering）的主要内容都是注册风景园林师的必修课程。

在2007年4月，美国风景园林师协会（asla）公布了他们评选的2007年度专业设计奖项，其中“波特兰mounttabor中学雨水花园”和”波特兰nesiskiyou绿色街道”荣获殊荣，堪称风景园林设计中雨洪控制利用的典范。

绿屋顶、植被浅沟、下凹式绿地、雨水花园等雨洪控制利用措施在这些作品中都有体现。

美国希望通过对这些设计予以嘉奖，使更多的风景园林师可以关注雨水利用的问题。

三、基于雨水利用的案例分析

第一个案例发生在美国圣路易斯市，它是密苏里州最大的城市，中西部的水陆交通枢纽，拥有全国最大的内陆河港和28km的码头岸线。

该市位于密苏里东部，与伊利诺伊州接壤，坐落在河岸阶地上，地势向东低落，平均海拔138m。

从19世纪50年代起，城市工商业兴起，随后城市不断扩大。

市中心的新建摩天大楼与法式古典建筑交错，与宽阔的街道衬托起一座高达192m的不锈钢拱门的壮观宏伟，这座拱门象征着美国的历史文化，为城市的主要标志。

圣路易斯城市花园项目的场地就是处在拱门附近，不仅突出了圣路易斯的历史文化、社会关系，还从城市的滨水位置来考虑，着重了在雨水处理方面的设计，既保证了该市的水质标准，也确保了美丽的码头景观。

案例中的设计场地是圣路易斯市购物中心旁边的雕塑公园，占地约

12140m2。

这个公园由私人基金会发起，在城市中承担着复兴商业的任务，扮演着引人注目的角色。

设计不仅结合了当地的地理、水文现状和植物配置，还创新了雨水管理策略，提供了一个可以吸引了众多国内外观光客的别样空间。

城市花园的设计融入了多种可持续发展的策略，将乡土植物，健康生长，经济与社会的复兴，雨水的管理结合在一起，花园中2/3场地的雨水排放系统由雨水花园组成，将近一半的地表使用了透水铺装，465m2的雨水花园截留、渗透着地表径流。

公园中两座屋顶花园，一座是在咖啡厅上，一座是维护建筑的屋顶，加在一起130m2的绿屋顶为雨水滞留提供了保证。

三种不同的土壤混合而成的新型土壤，替代了原有的碎石填充和大力夯实的做法。

这些土壤提供更健康的基质，更快速的渗透能力，也为植物群落提供了优良的生活环境。

另一个案例是纽约布鲁克林的郭瓦纳斯运河，曾经是布鲁克林到纽约市区最重要的交通要道。

但因多年向其排放工业垃圾，已经受到了严重的污染，水中有大量包括多氯联苯、煤焦油废料、重金属在内的污染物，其水质已经达到sd级别，sd水体被认为是严重的污染区域，游泳养鱼等活动都是不可以实现的。

恶劣的水质，再加上缺乏有效的维护，已经导致85%的堤岸受到腐蚀，产生了高昂的清洁费用。

2010年3月2日，环保机构将郭瓦纳斯运河列为国家优先项目名单，同时也是污染黑名单，这使它成为美国环保局希望找到解决措施的重点对象之一。

郭瓦纳斯运河海绵公园是一多功能开放式公共空间，可以减缓、吸收、渗透地表径流，治理污染的雨水，促进其与周边环境的友好发展。

通过机构与个人的合作，采纳居民、社区、市州联邦政府机构的设计意愿，借助于景观设计手段，表达出对城市问题的关注，并提出了应对之法。

纽约市多使用雨污合流下水道，在暴雨期间，降雨与城市污水一同流入排水设施中，但是在大暴雨期间，雨水与污水就会溢流到郭瓦纳斯运河，每年排入运河的水量超过了1100000m3。

改建的海绵公园设计将雨水转移到水管理中心、户外空间、与植物缓冲带，这些地区可以滞留，渗透部分雨水，减小进入合流下水道的雨水。

海绵公园提出了意象城市缝合计划，通过将公共空间与私人土地相连，为沿着运河2400m的娱乐空间设计一条连续的步道，而将现有的街道作为入口，连接步道与滨水区，为居民提供各种各样的开放性空间，包括社区花园、公共展示空间和临时性市集等。

这个项目计划占地4.6hm2，其中约3.2hm2的步道与游憩空间，约1.4hm2的湿地。

案例中选用的植物可适应恶劣的环境，降解污水中的重金属。

此外，周围的湿地也可以吸附有毒物质、重金属、细菌等。

场地的研究和资料的收集多关于城市水处理系统，项目研究了现存的城市排水系统，流域边界、水生植物群落、水中污染物、水体修复策略、透水材料、土壤渗透性和与水相关的一些公共项目。

此外还深入了解了现有的城市雨水径流状况和排水原理，制定了直接吸收雨水径流的策略，确定了通过植物修复净化径流的手段，最终维持湿地的生态环境。

在这个案例中，海绵公园的雨水管理设计是基于对下水道与雨水系统的重新组合，减少了对昂贵的工程的依赖。

除了经济获益之外，海绵公园还将雨洪管理与重要的历史古迹、游憩区和社区服务设施等文脉整合到了一起，不仅营造了城市开放性空间，还保护了环境。

值得一提的是，这个方式适宜应用在市政税收按龄收费的成熟城市，以及工业发展落后的污染区域。

在设计中，海绵公园的环境已经成为雨水处理的系统之一，针对破败的基础设施，提出了切实可行的修复策

略，兑现了一个更加清洁的未来。

四、结论与展望

发达国家对于雨水的收集利用经历了多年的技术研究与实践，不仅将传统的水处理工艺用于雨水的处理与回用，而且不断的将景观设计与雨水处理相结合，使得对于雨水的处理高效化、节能化、模块化，使得用地面积和投资都有所降低，这也应该成为我们未来的研究方向。

虽然国外雨水资源利用的技术比较先进，可以学习和借鉴，但是鉴于我国自身特殊的自然条件，不可能完全照搬照抄，所以国内的城市雨水利用的理论和技术还处于不断摸索的阶段，相关专著非常少，在一些方面还有待进一步深入研究。

例如城市可利用雨水资源量的计算及其合理调配，水力计算及其设计参数的合理确定，雨水水质对地表水、地下水的影响机理，雨水利用工程对生态环境影响评价体系的建立，雨水利用区划与适宜的利用模式，雨水利用与城市最佳水面率的关系等。

此外，我国雨水利用相关法规与政策还不够完善，尚需要借鉴国外先进的雨水利用理念，同时先进的理念推广需要加大国家在政策方面的支持力度。

就如在雨水综合利用与城市排水、城市内涝、污染防治的相关政策；雨水综合利用与水资源、城市供水、生态环境建设、城市规划、建筑、小区的相关政策等等。

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【篇二：

国内外雨水利用技术的发展和应用】

国内外雨水利用技术的发展和应用

吴正刚

摘要：

雨水是一种宝贵的资源，针对水资源短缺和水资源污染日益严重的事实，就国内外雨水利用现状、雨水综合利用等方面做了详细介绍。

关键词：

雨水、资源、节水、可持续利用

引言

水是人类赖以生存不可或缺的资源，但随着人口的日益增加，地表水和地下水受到污染。

全世界的水资源已日益短缺，目前世界上许多城市供水不足，不少城市因超采地下水造成地表水下降。

水资源短缺已成为21世纪人类面临的重大难题，也成了影响中国经济能否持续发展的制约瓶颈。

为了缓解水资源危机，只有采用各种有效方法节约用水和大力促进水资源的二次利用，而开发利用雨水资源已成为许多国家和地区解决水危机的又一途径，受到普遍关注。

1国内雨水资源利用发展简况

雨水利用是一项古老而又有巨大潜力的技术，在我国有悠久的历史。

早在2700年前春秋时期，黄土高原地区已有引洪漫地技术，在600多年前出现水窑。

2500年前，安徽寿县修建了平原水库来拦截径流，灌溉作物。

在汉水流域的丘陵地区修建了串联式塘群。

古人对雨养农业和集雨农业已有朴素的认识。

20世纪60年代，水窖集蓄雨水（集雨节灌技术）发展粮食生产在北方普遍应用，当时仅建在地头，用以拦蓄地面径流和发展粮食作物，但由于当时集流系统研究条件的限制和管理体制的问题，常常是有窖无水，以后逐年被雨水泥土淤积，最终报废。

进入90年代，因近年干旱加剧，利用雨水资源的热潮在我国的西北部悄然兴起，人们将古老传统的窑窖用现代化技术与物质条件予以改善并与节水技术、高效种养及庭院经济结合，成为旱区具有抗旱增产功能的新型农业类型---窑窖农业。

其集流效率可达67%～73%。

尔后窑窖农业逐渐在北方地区大规模推开，成为我国农业生产力提高的新突破口。

一批集雨示范区陆续建立起来，甘肃“122”工程，宁夏“窑窖工程”，内蒙“122”工程和陕西“甘露工程”等在雨水利用上都有一定实践效果，仅建水窑就

达100余万眼。

虽然我国利用雨水的历史很悠久,

但我国对集雨农业的系统研究相对较晚:

20世纪60年代,我国科学家在黄土高原进行水土保持研究时曾涉及到鱼鳞坑和水平沟雨水集流技术;20世纪70年代山西昔阳采用集雨梯田发展雨养农业。

在我国半干旱区逐步建立了初具规模的庭院经济集雨农业模式,收集的雨水除供人畜饮用外,还结合点灌和微灌措施发展果园、蔬菜及花卉和小规模的大田作物生产。

在生产中形成了一定区域特色，但仍有一系列应用基础和技术问题需要研究，特别是对集雨存贮和高效利用等方面的一系列问题[3]。

自古以来，雨养农业（雨水农业）一直是农业生产最主要的方式：

雨水集流作为家庭用水、农业用水水源，在我国黄土高原等干旱、半干旱地区都具有悠久的历史。

时至今日，在许多边远地区，尤其是边远的干旱、半干旱地区，它仍是唯一的供水方式。

本世纪70年代以前，雨水集流系统主要应用在没有任何其它替代供水方式的地区，如缺乏合适地表淡水资源的珊瑚岛和边远的干旱、半干旱地区；70年代以来这一技术世界许多地区和国家流行开来，如新加坡、肯尼亚、印度尼西亚、泰国和菲律宾等[2]。

2国外雨水资源利用发展简况

世界其他国家的雨水利用也是经历了大规模使用-冷落-再度兴起的过程。

早在4000年之前的中东、南阿拉伯以及北非就出现了用于灌溉、生活、公共卫生等的雨水收集系统。

古代中东的纳巴特人（nabateans）在涅杰夫沙漠,把从岗丘汇集的径流由渠道分配到各个田块,或把径流贮存到窖里,以供农作物利用,获得了较好的收成。

阿富汗等干旱半干旱地区的国家也推广使用了纳巴特人的利用雨水资源的方法[31]

。

阿拉伯人汇集雨水以保障农业，曾以罗马帝国的粮仓著称。

内盖夫沙漠（地处地中海和里海间，终年为副热带高压所控制，它占到整个以

色列面积的60%）中，雨水是唯一的水源，年降雨量仅100mm，以色列却种出庄稼并建立了一系列城市，成就了灿烂一时的沙漠文明。

印度和斯里兰卡，为了发展农业，早在公元前就建立了一系列小型阶式池塘在丰雨季节蓄水，供缺水季节使用。

随着人口、耕地的增加和水资源过度开发，较少污染的雨水利用技术又日益被人重视，20世纪80年代雨水集流系统得到迅速的发展，主要是提供农村生活、牲畜用水，灌溉庭院作物和部分农田以及有些地区补充城市用水。

各国根据自身的社会、经济和科技发展情况，因地制宜地发展集雨存水罐，肯尼亚的存水罐容量很大，一般每罐贮水10～100m3;伊朗建立微集水、广泛集水、洪水收集3种集水类型及永久灌、补灌和污水灌溉等类型灌水方法。

美国、日本作为雨水利用比较成功的国家，已经开始制定雨水收集系统的标准和规划指南以及系统的优化设计等，而多数发展中国家包括中国在内还处在以民间方式初步利用阶段[3]。

国际上最早的集雨农业科学试验是由一位名叫asknyon的澳大利亚工程师于1929年所做的,他用26000平方英尺（合2415.4m2）的白铁皮收集雨水并把它输送贮存到一个90000加仑（合409.1m3）的带盖的蓄水池中,并分析了当地1878～1928年的降水记录（当地平均年降水量为12英寸,合304.8mm）。

研究表明,既使在降水量最低的年份,该系统也能为6个人、10匹马、2头牛和150只羊提供足够的用水。

但此后随着第二次世界大战的爆发和国际政治形势的动荡,这项技术逐步被忽视。

从20世纪50年代开始,随着二战结束和世界经济的复苏,集雨农业技术重新受到人们的重视,试验研究大量增加,特别是进入20世纪80年代后,随着首届国际雨水集流系统会议的召开和国际雨水集流系统协会的成立,国际上掀起了集雨农业理论和技术研究的热潮,研究内容涉及集雨面处理、集雨系统设计、集雨模型和收集雨水的高效利用等。

到2003年,国际上共召开了11届雨水集流系统会议,收集的雨水已成为许多国家农业、畜牧、家庭用水等的主要补充来源。

（1）日本的雨水利用

日本是个水资源较缺乏的国家，政府除了采取开源节流措施、提高水的有效利用率、鼓励全社会利用循环水外，还十分重视对雨水的收集和

利用。

日本于1963年开始兴建滞洪和储蓄雨水

的蓄水池，许多城市在屋顶修建用雨水浇灌的“空中花园”，在减少城市地表径流的同时，减少自来水的消耗，增加了城市的绿地面积，美化了城市环境，净化了城市空气，吸收了城市噪音，还能够降低城市的热岛效应。

有些大型建筑物如相扑馆、大会场、机关大楼，建有数千立方米容积的地下水池来储存雨水，并充分利用了地下空间[8]。

早在1980年日本建设省就开始推行雨水贮留渗透计划，来涵养地下水源、复活泉水、恢复河川基流，改善生态环境，并在1988年成立了有清水、住友、日产、三菱等著名公司在内的84家公司参加的“日本雨水贮留渗透技术协会”，利用公园、绿地、庭院、停车场、运动场、道路以及建筑物等场所，设置渗透井、管、池和渗透性覆盖等收集雨水的设施，将收集到的雨水用于消防、洗车、冲厕所、冷却用水，也可以经过处理后供居民饮用。

近年来，各种雨水入渗设施在日本得到迅速发展，包括渗井、渗沟、渗池等。

现在已拥有利用雨水设施的建筑物一百多座、屋顶集水面积二十多万平方米，如东京汇东区文化中心修建的收集雨水设施集雨面积5600m2，雨水池容积为400m3，每年作饮用水和杂用的雨水占其年用水量的45%；东京的一座相扑馆每天一百多立方米冲洗用水大部分来自屋顶收集的雨水[6]。

在日本，雨水利用最有特色的工程之一是1984年11月竣工的国技馆。

国技馆约有8360m2屋顶面积和2000m2的水泥地面，每年使用约90天，利用屋顶收集雨水，贮存的雨水水质较好，可以满足厕所冲洗水、冷却塔补给水和其它用水

[5]

要求。

国技馆采用降雨强度计，连续监测降雨

水位时，由雨水储存槽补充，从而确保一定量的储存水供消防或灾害时饮用水的使用，储存槽内的水位由数字电极和投入式水位计算机两种仪器控制。

日本也注重修建蓄积雨水的工程设施，既控制了汛期多余的雨水径流，又减少了排水设施，同时也缓解了城市水资源的供需矛盾。

如日本名古屋的若宫大通调节池，建在城市街道下面（与地面仅有一层混凝土板相隔），长约316m,宽度为47～50m，最大贮流量约为100m3。

日本政府于1992年颁布了”第二代城市排水总体规划”,正式将雨水渗沟、渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分,要求新建、改建的大型公共建筑物必须设置雨水下渗设施[5]。

（2）美国的雨水利用

美国的雨水利用以提高天然入渗能力为目的，兴建地下隧道蓄水系统，建立屋顶蓄水和由入渗池、井、草地、透水地面组成的地表回灌系统，让洪水迂回滞留于曾经被堤防保护的土地中，既利用了洪水的生态环境功能，同时减低了其他重要地区的防汛压力[8]。

美国的科罗拉多州（1974年）、佛罗里达州（1974年）和宾西法尼亚州（1978年）分别制定了《雨水管理条例》。

这些条例规定新开发区的暴雨雨水洪峰流量不能超过开发前的水平。

所有新开发区（不包括独户住家）必须实行强制的“就地滞洪蓄水”。

例如在1972年，芝加哥城市卫生

街区开始在没有下水道和设置分流式下水道的

新土地开发区，强制性地实施雨水贮留设施，以应付因城市化增长而增大的雨水径流，其贮留设施的蓄水方式是各种各样的，有蓄水湖、池子，地下蓄水设施等。

为解决集水面积971km2的合流制下水道地区的供水和水质问题，在上游建造了3个大型雨水贮留池（总贮留量1.57亿m3）,街区下的一条大型地下河似的雨水贮留管，整个卫生街区的全部贮留设施的贮留高（贮留水量与流域面积的比，相当于降雨形成的径流深度）是172mm，贮留量很大。

同时各州普遍推广地表回灌系统,其中加州富雷斯诺市年回灌量占该市年用水量的1/5[7]。

（3）以色列的雨水利用

以色列雨水资源利用率达98%。

从1956年至1968年,evenari,shanan和tadmor等一批科学家（包括植物、考古、生态、水文和水利工程的专家）为了揭开古代以色列negev地区农业繁荣文明之谜,在negev荒漠区进行了长达10年之多的专题研究,得出了如下结论:

第一,古代negev人采用下列三项雨水收集利用技术:

①小流域径流开发，集雨面积在100hm2以下,径流系数在15%～20%之间;②大流域径流开发,集雨面积在100~10000hm2之间,径流系数在3%～6%之间;③坎儿井，如图1。

第二,集水区和耕作区面积之比在1∶1和30∶1之间（平均为20∶1）时,效果比较好[7]。

图1坎儿井结构示意图（黑粗线为暗渠及竖井的输水道）

（4）澳大利亚的雨水利用

澳大利亚在许多城市内都设有两套集水系统，一套是生活污水集水系统，另一套是雨水汇集系统。

污水处理的成本较高，而集蓄的雨水经简单处理后即可利用。

加拿大、瑞典、印度、巴西和墨西哥等国家采取修建小型水池、水仓和塘

坝等工程措施，拦截雨水进行灌溉，都取得了良

好的效果[8]。

以悉尼奥运会场区为例。

悉尼奥组委将奥运会场区的雨水收集和处理系统根据地形和地势分为3个收集系统和一个主体育场的雨水收集处理利用系统。

收集的雨水首先通过一系列的氧

求，再采用反渗透技术进行除盐处理。

反渗透出

水加氯消毒后用于冲洗厕所，而反渗透剩余水则用于场馆绿地灌溉。

回用水厂的处理能力为7000m3/d,同时处理污水处理厂出水和储存塘中的雨水。

图2悉尼奥运会雨水污水处理、利用和回用系统

（5）丹麦的雨水利用

丹麦98%以上的供水是地下水，但是开发利用率较低，含水层已被过度开采。

为此丹麦开始寻找可替代的水源，以减少地下水的消耗。

在城市地区从屋顶收集雨水，收集后的雨水经过收集管底部的预过滤设备，

进入贮水池进行储存。

使用时利用泵经进水口的过滤器过滤后用于冲洗厕所和洗衣服[8]。

（6）德国的雨水利用

德国是欧洲最早开展雨水资源综合利用的国家之一，对雨水的收集利用已经基本形成了一套完整的理论技术体系。

德国的城市雨水利用方式主要有三种：

一是屋面雨水集蓄系统，二是道路雨水截污与渗透系统，三是生态小区雨水利用

系统。

利用公共雨水管收集雨水，采用简单的处

理后，达到杂用水水质标准，便可用于街区公寓的厕所冲洗和庭院浇洒，部分地区利用雨水可节约饮用水达50％[8]。

屋面雨水集蓄利用系统主要用于家庭、公共场所和企事