城市水资源短缺与雨水收集利用

!城市给排水!

城市水资源短缺与雨水收集利用

王琳杨鲁豫王宝贞

提要雨水作为一种自然资源，污染轻，处理容易。经简单的处理即能用作生活杂用水，经有效处理也可用作生活饮用水。雨水资源化是解决水资源短缺的有效措施之一，在国际上受到广泛的关注，并在许多大城市得到应用。

关键词水资源短缺雨水收集利用生活杂用水

!引言

持续的人口增长，地表水与地下水污染，水资源的时空分配不均和周期性的干旱，迫使人们寻找可替代的水资源。我国水资源短缺严重，据1997年的统计报告，缺水城市333座。据预测，到2010年、2030年和2050年，城市需水量将分别达到1290亿m3/a，1730亿m3/a和2070亿m3/a。

雨水是一种经济的水资源。我国雨水资源丰富，年降水量达6190亿m3。但由于没有健全的暴雨洪水时的汇集和调蓄设施，造成暴雨时的洪涝灾害和旱季的严重缺水。雨水是轻污染水，水中有机污染物较少，溶解氧接近饱和，钙含量低，总硬度小，经简单处理便可用于生活杂用水、工业用水。建立和健全完善的雨水资源利用的实用技术、行业标准和管理条例是解决我国城市水资源短缺的有效措施之一。

"国外雨水收集利用情况

在国外，雨水资源化和雨水的收集利用已有几十年的历史。在欧洲和一些非洲国家，对雨水进行收集利用使之资源化，可以有效减轻市政供水压力，对我国一些城市很有借鉴意义。

1.1伦敦世纪圆顶的雨水收集利用系统［1］

泰晤士河水公司为了研究不同规模的水循环方案，设计了英国2000年的展示建筑———世纪圆顶示范工程。在该建筑物内每天回收500m3水用以冲洗该建筑物内的厕所，其中100m3为从屋顶收集的雨水。这使其成为欧洲最大的建筑物内的水循环设施。

从面积相当于12个足球场大小的10万m2的圆顶盖上收集来的雨水，经过24个专门设置的汇水斗进入地表水排放管中，初降雨水含有从圆顶上冲刷下的污染物，通过地表水排放管道直接排入泰晤士河。由于贮存容积有限，收集的雨水量仅100m3/c，多余的雨水排入泰晤士河。

收集的雨水在芦苇床中处理，这是污水三级处理中常用的一种自然处理方法，收集的雨水质量较好，在抽送至第一级芦苇床之前只需要预过滤。其处理过程包括两个芦苇床（每个的表面积为250m2）和一个塘（其容积为300m3）。选用了具有高度耐盐性能的芦苇，其种植密度为4株/m2。芦苇床很容易纳入圆顶的景观点设计中，这是一个很好的生态主题。

雨水在芦苇床中通过多种过程进行净化：在芦苇根区的天然细菌降解雨水中的有机物；芦苇本身吸收雨水中的营养物质；床中的砾石、砂粒和芦苇的根系起过滤系统的作用。

1.2柏林的雨水收集［2］

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浇洒庭院。

位于柏林的Hlankwitzbeiess-iuececke-strasse 公寓始建于50年代，经过改建扩建，居民人数迅速增加，屋顶面积仅有少量增加。通过采用新的卫生原则，并有效地同雨水收集相结合，实现了雨水的最大收集。

从屋顶、周围街道、停车场和通道收集的雨水通过独立的雨水管道进入地下贮水池。贮水池容积160m3，经几个简单的处理步骤后，用于冲厕所和浇洒庭院。该项目的详细数据资料如表1所示。

按照10年进行预测，利用雨水每年可节省

给水排水Vol.27No.220011

表!柏林一雨水回收利用项目数据

项目数据

投产（试运行）1999年5月

供应雨水的公寓数目（213人，35L/（c?人））/户80

全年饮用水节省/m32430

浇洒租用的庭院面积/m21100

平均年降水量/mm774

降水利用率（根据贮水池的体积）/%58

屋顶面积（停留因数1.3mm）/m27000

停车场面积（停留因数3.5mm）/m22000

道路和人行道（停留因数2.6mm）/m22200

贮水池的缓冲体积/m3160

公共雨水管直径/mm400

每天贮存水可利用体积/m36

2430m3饮用水。

1.3尼日利亚的雨水收集［3］

在尼日利亚的缺水地区，雨水是唯一的水源，为了将雨水收集作为饮用水水源，对于来自不同屋顶材料的现场收集的雨水水质进行了分析测试。其不同来源雨水的物理化学性质如表2所示。

表"不同来源的雨水的物理化学性质

项目数据

水样温度/C26~28.5

p H7.02~7.45

溶解氧/m g/L8.27~8.71

氨氮/m g/L0.01~0.02

硝酸盐氮/m g/L0.1~6.98

亚硝酸盐氮/m g/L0.02~0.05

浊度/NT U0.25~0.43

嗅味未检出

色度/倍5~20

磷/m g/L0.056~0.082（平均0.069m g/L）氯/m g/L0.057~0.329

COD很低

铁/m g/L0.02~0.16

钙/m g/L 1.78

硫/m g/L 1.98

硬度/m g/L 1.98（以CaCO3计）

钾/m g/L0.017~0.09

钠/m g/L0.019~0.077

异氧菌和丝状真菌/cfu/mL7.6X103和4.0X102

大肠杆菌总数/cfu/mL一般小于3（最大值40）

从表2可以看出，水质的化学需氧量较低，溶解氧接近饱和浓度，几乎没有有机污染物的污染，其他指标也优于可回用的生活污水的水质。

1.4丹麦的雨水利用［4］

丹麦98%以上的供水是地下水。丹麦土地面积43000km2，由四部分组成：Zealanc岛、Funen，Bornholm和Jutlanc半岛。年平均降雨量从西南部的900mm到东部的500mm。年净降雨量是年平均降雨量的30%~50%，或者渗入地下形成地下水或者径流进入小溪、河流和湖泊。但是由于目前的取水（或可持续取水）的比率除了在哥本哈根市周围的地区外，都小于1，一些地区的含水层已经被过度开采。为此在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浮筒式过滤器过滤后，用于冲洗厕所和洗衣服。

全年系统的水量平衡以75m2的屋顶和3个人进行计算。以年降雨量平均为600mm为例（全年降雨量是不均匀分布的），7个月的降雨（7~1月）就足以满足冲洗厕所的用水。而洗衣服的需水量仅4个月就可以满足。

从丹麦屋顶收集的最大年降雨量为2290万m3，相当于目前饮用水生产总量的24%。每年能从居民屋顶收集645万m3的雨水，如果用于冲洗厕所和洗衣服，将占居民冲洗厕所和洗衣服实际用水量的68%。相当于居民总用水量的22%，占市政总饮用水产量的7%。

"雨水利用在我国的应用前景

我国许多建筑物已建有完善的雨水收集系统，但是没有处理和回用系统。例如上海浦东国际机场航站楼已经建有完善的雨水收集系统用来收集浦东国际机场航站楼屋面雨水［5］。航站楼屋面各组成部分的水平投影面积综合达176150m2。该面积远大于伦敦世纪圆顶的面积。在暴雨季节收集雨量为500m3/h；如果这些雨量能被有效地处理和加以利用，比处理轻污染的生活污水更经济、简便易行。而类似的如国际会展中心，国际机场等，在国内基本上拥有完善的雨水收集系统。

2给水排水Vol.27No.22001

在我国的内蒙西部、宁夏、甘肃、青海和新疆的大部分地区，年降水量不足200mm［6］。例如宁夏属于严重缺水的地区，在该地区的水资源的分布情况是：地表水平均年资源量为8.5亿m3，地下水平均年资源量为16.2亿m3，平均年降雨总量为157亿m3；重复计算量为14.8亿m3；平均年水资源总量为9.9亿m3。可见该地区的主要水资源是雨水。而且在当地人们已经自发地进行雨水的收集和利用。

城市街道、住宅和大型建筑使城市的非渗透水面积最高达90%［7］。如果能将雨水进行有效的收集和处理，用作生活杂用水，景观用水，要比回用生活污水更便宜，且工艺流程简单，水质更可靠，细菌和病毒的污染率低，出水的公众可接受性强。

我国有些地区地下水开采过度导致地下水水位下降，如能将雨水收集处理后回注地下，对于暴雨洪水的水量起到调蓄作用，削减洪涝灾害，同时还能补充地下水。雨水的利用将缓解水资源的短缺，促进当地经济的可持续发展。

参考文献

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7M C Gromaire-Mertz，S Garnaud，A GonzaIez and G Chebbo.Char-acterisation of urban runoff p oIIution in Paris.Water Science& TechnoIo gy，1999，39（2）：1~8

!作者通讯处：150006哈尔滨工业大学市政环境工程学院

杨鲁豫100835建设部城建司

电话：（0451）6282108（0）6310128（H）

收稿日期：2000!11!6

ABSTRACTS

………………………………………………

U rban W ater Source Shorta g e and U tilization of Rai nwater W an g lin et al（1）Abstract：rai nW ater W it h li g ht p o llution leve l is eas y to p urif y.it could be used t hrou g h p ri m ar y treat m ent f or non-p o tab le househo ld p ur p oses，and also f or dri nki n g W ater b y advanced p urification.rai nW ater m i g ht be a p o tential W ater resource W orldW i de concerned and has been utilized i n som e b i g cities.

城市水资源短缺与雨水收集利用

作者：王琳， 杨鲁豫， 王宝贞

作者单位：王琳(,哈尔滨工业大学市政环境工程学院杨鲁豫,100835,建设部城建司)， 杨鲁豫(哈尔滨工业大学市政环境工程学院杨鲁豫,100835,建设部城建司)， 王宝贞(,建设部城建司)

刊名：

给水排水

英文刊名：WATER & WASTEWATER ENGINEERING

年，卷(期)：2001,27(2)

被引用次数：37次

参考文献(7条)

1.Zoe Matheson;Sarah Ford;Sian Hill Waste minimization and water recycling-a case study at the Millennium Dome 2000

2.Klaus W;Koenig Dipl Berlin's water harvest 2000

3.Beatrice Nnene uba;Onakufe Aghogho Rainwater quality from different roof catchments in the port Harcourt district river State Nigeria 2000(05)

4.P S Mikkelsen;O F Adeler;H J Albrechtsen;M Henze Collected rainfall as a water source in Danish households-What is the potential and what are the costs[外文期刊] 1999(05)

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6.张自杰环境工程手册 1993

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