根據(jù)各國開發(fā)新型的給排水系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，從增加地面滲透能力和建立蓄水設(shè)施，提高城市對(duì)雨、洪的調(diào)節(jié)能力入手，提出合適我國國情的雨水綜合利用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)提高滲透能力以補(bǔ)充地下水，實(shí)現(xiàn)蓄水-中水利用設(shè)施相結(jié)合，從而改善城市生態(tài)環(huán)境，有力保證城市可持續(xù)發(fā)展。

  1、城市發(fā)展與水資源利用的矛盾

  良好的水資源環(huán)境是城市建設(shè)發(fā)展的基本要求。但是隨著城市快速發(fā)展及城市化的深入，水資源短缺和城市水災(zāi)害的矛盾日益嚴(yán)重。

  一方面是城市水災(zāi)害隨著城市的發(fā)展呈加重之勢(shì)。在城市化的過程中，土地被不斷地開發(fā)，舊城市原有的透水土壤被不透水的地面所替代，天然的調(diào)蓄系統(tǒng)湖泊、洼地池塘、溝整不斷被填平，河道被侵占時(shí)有發(fā)生，加上河道長期淤積，造成河道泄洪排澇能力下降。城市雨水排放管網(wǎng)的逐漸完善，會(huì)造成徑流量的增加以及地面徑流時(shí)間的縮短，從而加速雨水在城市河道匯集。根據(jù)調(diào)查資料，1984~1988年，上海水文總站對(duì)上海市區(qū)149km2設(shè)置的13個(gè)雨量站和原分布的55個(gè)雨量站進(jìn)行觀測(cè)，其研究結(jié)論為，城市化導(dǎo)致降雨量增加和降雨強(qiáng)度增大。德國魯爾區(qū)也對(duì)城區(qū)、閑置農(nóng)田及森林在相同的降雨條件下的徑流量進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)最大徑流量城區(qū)為709L/s、km2閑置農(nóng)田為307L/s,km2，森林為3L/s,km2，得出了在相同降雨條件下城區(qū)的徑流量遠(yuǎn)大于農(nóng)田及森林的結(jié)論。顯然，城市化導(dǎo)致的降雨增加、降雨強(qiáng)度增大以及徑流量增大成為導(dǎo)致城市水災(zāi)害日趨嚴(yán)重的重要因素。

  另一方面，水資源的短缺與城市發(fā)展的矛盾日益突出。由于我國是一個(gè)水資源貧乏的國家，人均水資源僅為世界平均水平的1/4。隨著城市化的深入，地表水供給不足的情況日益突出，一些地方只好采用地下，造成局部地區(qū)地下水大量超采，形成地面沉降。調(diào)查資料顯示，全國地下水多年平均超采量，形成地面沉降。調(diào)查資料顯示，全國地下水多年平均超采量74億立方米，超采區(qū)共有164片，超采區(qū)面積達(dá)18.2萬km2，其中嚴(yán)重超采區(qū)面積占42.6％。遼寧、山東、河北等省的一些沿海城市與地區(qū)，地下水含水層受海水入侵面積在1500km2以上，北京、天津、上海、西安等20多個(gè)城市出現(xiàn)地面沉陷、地面塌陷、地裂縫、海水入侵、海水倒灌等一系列問題，西北內(nèi)陸一些地區(qū)因地下水位不斷下降，荒漠化及沙化面積逐年擴(kuò)大，已嚴(yán)重影響這些地區(qū)的城鄉(xiāng)供水、城市建設(shè)和生態(tài)環(huán)境。

  2、發(fā)達(dá)國家城市雨水排水系統(tǒng)

  面對(duì)城市化進(jìn)程中的水資源短缺和水災(zāi)害問題，傳統(tǒng)的雨水管排水系統(tǒng)已經(jīng)不適應(yīng)城市的快速發(fā)展。為解決此矛盾，很多國家都作了大量的研究。發(fā)達(dá)國家根據(jù)自身的實(shí)際情況，開發(fā)了適合自己國情的新型雨水排水系統(tǒng)，主要有以下兩大類：

  2.1以提高滲透能力，補(bǔ)充地下水位目的的地下回灌系統(tǒng)

  代表國家有以德國的MR（洼地-滲渠）系統(tǒng)和美國的提高天然入滲能力為目的的地下回灌系統(tǒng)。

  MR系統(tǒng)是以補(bǔ)充地下水、凈化地表徑流的可滲透性雨水為主的排水系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括各個(gè)就地設(shè)置的洼地、滲渠等組成，這些部分與帶有孔洞的管道（帶有可調(diào)節(jié)的溢流閥）連接，形成分散的雨水處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)在于，大大減少了因城市化而增加的暴雨徑流量，延緩徑流時(shí)間，對(duì)防洪防災(zāi)起到重要的作用，同時(shí)補(bǔ)充地下水，使水文生態(tài)系統(tǒng)得到良好的循環(huán)。

  美國的雨水利用主要是以解決城市防洪和雨水利用問題為目的，以提高天然入滲能力為手段的地下水回灌系統(tǒng)。美國加州富雷斯偌市的“LeakyAreas”地下水回灌系統(tǒng)，10年間（1971~1980）的地下水回灌總量為1.338億m3，其年回灌量占該市年用水量的20％。

  2.2以雨水作為中水（工業(yè)）水源的系統(tǒng)

  以中水利用系統(tǒng)為目的的代表國家有日本、英國和丹麥的蓄水-中水利用以及澳大利亞的雨水蓄水-工業(yè)用水水源系統(tǒng)。

  日本、英國及丹麥的雨水作為可替代的水源，以減少地下水的消耗。在城市局部地域內(nèi)收集到的雨水徑流，用人工方式貯存起來，收集后的雨水經(jīng)過收集管底部的預(yù)過濾設(shè)備，進(jìn)入貯水池進(jìn)行儲(chǔ)存，提供人們生活所需的部分雜用水，緩和城市水資源危機(jī)。丹麥?zhǔn)占淖畲竽杲邓繛?290萬m3，相當(dāng)于目前飲用水生產(chǎn)總量的24％。每年從居民沖洗測(cè)試和洗衣房實(shí)際用水量的68％，相當(dāng)于居民總用水量的22％，占市政總飲用水產(chǎn)量的68％，相當(dāng)于居民用水量的22％，占市政總飲用水產(chǎn)量的7％。澳大利亞把雨水收集后，經(jīng)過濾、沉淀及生化處理工序后，雨水作為工業(yè)用水水源被送到工廠直接利用。

  3、我國對(duì)城市雨水綜合利用系統(tǒng)的探索

  3.1部分省市對(duì)雨水綜合利用的探索在我國，現(xiàn)代意義上的城市雨水利用發(fā)展較晚。傳統(tǒng)的城市水資源主要著眼于地表水資源和地下水資源的開發(fā)。人們?cè)谒枷肷献⒅貪M足生產(chǎn)和生活用水需要，較大考慮城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源的協(xié)調(diào)關(guān)系，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中城市和工業(yè)用水?dāng)D占農(nóng)業(yè)用水，農(nóng)業(yè)用水又?jǐn)D占生態(tài)用水。造成河道常年干涸，生態(tài)環(huán)境急劇惡化。同時(shí)，不重視對(duì)城市匯集徑流雨水的利用，任其排放，造成大量寶貴雨水資源的流失。

  3.2對(duì)生態(tài)化雨水綜合利用系統(tǒng)的研究

  根據(jù)我國大部分地區(qū)降雨量全年分布不均，地域及現(xiàn)場(chǎng)各種條件的差異較大的實(shí)際情況，并結(jié)合國內(nèi)外的成功經(jīng)驗(yàn)，把提高雨水滲透涵養(yǎng)地下水，在城區(qū)把雨水收集貯存處理之后作為中水水源和傳統(tǒng)的雨水管網(wǎng)排放系統(tǒng)結(jié)合起來，建立生態(tài)化的雨水綜合利用系統(tǒng)，以達(dá)到保護(hù)環(huán)境，充分合理利用雨水資源的目的（圖1）.

  雨水綜合利用系統(tǒng)是把傳統(tǒng)的雨水排放系統(tǒng)與先進(jìn)的雨水綜合利用相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)節(jié)水、涵養(yǎng)地下水與保護(hù)、控制城市水土流失、降低城市水災(zāi)害和改善城市生態(tài)環(huán)境等目標(biāo)的一種新型的多目標(biāo)綜合性技術(shù)。具體包括以下幾方面：

  （1）雨水滲透系統(tǒng)，就是將徑流經(jīng)土壤滲透后凈化涵養(yǎng)地下水，充分利用土壤對(duì)雨水的凈化作用的特性。在一般情況下，滲透深度達(dá)1m時(shí)，砂性粘土的COD去除率為45％~65％，人工土（50％的爐渣，50％的砂土）的CID去除率為65％以上。

  常用的滲透設(shè)施有綠地、透水地面、滲地、滲井以及在適當(dāng)?shù)牡胤浇⑷斯ずＳ晁瓤上聺B回灌地下，補(bǔ)充涵養(yǎng)地下水資源，緩解地面沉降，又可美化城市，改善生態(tài)環(huán)境。

  綠地；植被具有凈化作用和水土保護(hù)作用，應(yīng)充分利用城市重點(diǎn)綠地，盡量將徑流引入綠地，為增加滲透量，在綠地中可做淺溝，以在降雨時(shí)臨時(shí)貯水。隨著城市中綠地面積所占比例增加，綠地滲透將占很大的比重（圖2）。

  透水地面：較典型的是多孔瀝青路面，路面表層不使用細(xì)小骨科，孔隙率為12％~16％。蓄水層由兩層碎石組成，上層粒徑1~3cm，厚10cm，下層粒徑2.5~5cm，厚度視蓄水要求而定，蓄水層孔隙率為38％~40％（圖3）

  滲透管、溝：滲透管、溝由無砂混凝土或穿孔管等透水材料制成，四周填有10~20mm的礫石以貯水。無砂混凝土、土工布等滲透性較強(qiáng)，但其滲透性能主要取決于周圍土壤的滲透系數(shù)。（圖4）

  （2）雨水調(diào)（集）蓄系統(tǒng)，就是把小區(qū)及社區(qū)的雨水用人工收集起來，既可作為城市的調(diào)洪設(shè)施，還可以把蓄洪池的水作為城市的綠化、道路澆灑及景觀用水。該系統(tǒng)既可以作為城市調(diào)洪又可以緩解城市水資源緊缺的局面，是一種開源節(jié)流的有效途徑。其措施有:一是在每一個(gè)庭院、每一個(gè)單位、每一個(gè)小區(qū)都建設(shè)相應(yīng)的蓄水池，攔蓄雨水。除減少地表匯流外，還可以將蓄水作為綠化和清潔用水。有一種小型的過濾、蓄水和滲濾的一體化構(gòu)筑物（圖5）

  可以收集建筑物及其周邊地區(qū)的雨水，雨水通過環(huán)帶中的與植物更細(xì)配合的過濾層流入蓄水池，蓄水池中的水可以直接利用。二是利用屋頂集雨。對(duì)于大型建筑物，利用屋頂集雨，還可以防曬，降低夏季室內(nèi)溫度。三是開辟城區(qū)大型分滯洪場(chǎng)地，平時(shí)作為公共活動(dòng)場(chǎng)所，如賽車場(chǎng)、賽馬場(chǎng)、足球場(chǎng)、練車場(chǎng)、地下車庫等，暴雨達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)作為蓄滯洪區(qū)啟用。四是建設(shè)大型地下河。如東京、大板等大都市，已經(jīng)建設(shè)了長達(dá)數(shù)十公里，直徑10余米的大型地下河，用于攔蓄城市雨洪。所蓄雨水既可以排至下游，也可以再生利用。

  （3）采用了雨水系統(tǒng)后，城市雨水管網(wǎng)的壓力得到大大減輕，在局部地區(qū)甚至可以做到零排放，并減少對(duì)城市雨水管網(wǎng)建設(shè)的投資，減輕了雨水對(duì)河流水體的污染，同時(shí)也減輕了下游的洪澇災(zāi)害。

  4、結(jié)語

  城市雨水綜合利用系統(tǒng)是解決城市水資源短缺，減少城市水災(zāi)害和改善城市生態(tài)環(huán)境的有效途徑。該系統(tǒng)將雨水利用與城市防洪、生態(tài)環(huán)境的改善相結(jié)合，因地制宜，兼顧經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益，標(biāo)本兼治，確保水資源的可持續(xù)利用，促進(jìn)了城市的可持續(xù)發(fā)展。