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1、 合肥市居住区雨水利用可行性规划研究编制单位：【摘要】：目前，我国城市的雨水利用相对发达国家城市还较落后，缺乏系统性。合肥市滨湖新区作为国家作为建设部批准的国家生态示范城区，理应率先进行绿色建筑的实践，包括城市雨水利用。针对合肥市雨水利用现状以及经济状况，提出了适用于合肥市居住区的雨水渗透利用技术、雨水径流收集利用技术和雨水含水层储存及回收技术，并提出了我市居住区雨水利用规划管理策略和建议。【关键词】：雨水；渗透；径流；回收；利用；合肥；居住区城市降雨径流具有利害两重性。城市化进程的快速推进造成雨水的利害关系失去平衡，负面作用被不断放大，大量原有的疏松透气透水的地表被不透水材料覆盖，不透水面积
2、迅速增加，阻隔了雨洪向市区地下土壤的渗透，降雨径流大量通过管道外排，无法实现自然下渗，明显改变了城区的水文循环。本文通过对合肥市雨水利用现状进行了实地调研，并就现状和实施中存在的问题进行梳理和分析，通过学习外地先进做法，提出了合肥市雨水利用规划管理策略和建议。城市雨水利用是个方兴未艾的研究和工程应用领域，它对于雨水资源的开发利用、城市生态改善和城市可持续发展具有重要意义。第一章 研究背景 1.1 研究背景我国是一个水资源相对贫乏、时空分布又极不均匀的国家。我国水资源总量28000多亿m3，居世界第6位，但人均水资源占有量只有2300m3，约为世界人均水平的1/4。随着我国城市化进程的加快和国民
3、经济的高速发展，我国水资源短缺的问题日趋严重，2000年，水利部编制了全国雨水集蓄利用“十五”计划及2010年发展规划。2001年9月，水利部农村水利司在广西百色市召开了全国雨水集蓄利用现场会。雨水集蓄利用工作进入一个崭新的阶段。09年3月，我国发改委等部门联合发布了节水型社会建设“十一五”规划，确定了到2010年单位GDP用水量比2005年降低20以上的目标，加快改造城市节水及计量设备和器具，构建和谐的节约型社会和小区。相对于发达国家，我国城市雨水资源研究与利用起步较晚，自90年代起，北京、上海、天津等城市开始结合自身情况相继开展雨水资源利用的研究和应用。第二章 合肥居住区雨水利用现状 2.
4、1 合肥居住区雨水利用现状概况近几年合肥发展迅速，一些新建小区规划也站在高起点上，从生态和可持续性发展观出发，迎合了部分高端市场人群的需求，进行了雨水利用建设，并且取得了不错的结果。新华学府春天小区规划总平面下面以合肥市新华学府春天和柏景湾小区采用的简易的雨水收集系统为例，具体介绍一下各自雨水利用的经济和环境效益。2.2新华学府春天2.2.1主要经济技术指标 总用地 13.4ha 建筑面积25.6万 建筑密度24%雨水利用示意图 绿地率40.5% 容积率1.91 小区水面面积约10000平方米，平均水深约一米。2.2.2 小区雨水收集系统简介新华学府春天采用了一套简易雨水收集系统。主要分为三大
5、部分。通过小区屋面和地面进行收集，进入截留井后，弃流初期雨水，所收集雨水主要作为景观用水。 埋深浅的集水沟 小区的景观水雨水利用工艺图2.2.3 小区雨水利用经济效益调查1）工程技术方面投资与运行费用 （1）建筑单体 单体部分不增加投资，按照严格雨污分流设计施工；（2）雨水管网小区的景观水池 由于取消了小区内的大部分雨水口，改为投资较少的集水沟，降低了管道的埋深，减少了雨水井的数量。小区原来设计的雨水口一般埋深约70CM，连接管径大，连接井多，雨水汇集路径长，景观效果差；而集水沟埋深最小处为30CM，管径小，点多面广，收集雨水效果好，景观效果也非常好，两者相比整个小区雨水管网建设约节约投资不少
6、于5万元。（3）储存系统 增加建设截流井，土建投资约8万元，设备投资约2万元。（4）系统运行费用 该系统全自动化，运行维护简单，无需专人管理，总功率30KW，每小时的截流量可以达到300吨以上，按照每年收集75040吨雨水计算，年用电量为7500KWH，按照0.6元计算，每年的运行费用约为4500元。2）雨水利用方面产生的效益 小区总用地13.4ha，合肥市年降雨量按1000mm计算，小区每年约有134000吨的降水，按照径流系数综合按0.7考虑，每年要产生1340000.7=93800吨的流量，雨水收集系统中按照80的收集量，每年可收集938000.8=75040吨的雨水，每年可以换水7.5
7、次，直接经济效益如果按照2.15元每吨计算，平均每年的效益为2.1575040=161336元，经济效益非常可观。小区的水喷泉如果不采用雨水收集，最低限每年至少要换水三次（水质变坏及蒸发等损失），约需自来水3万吨，费用至少在645万元，而且水质很难保证，业主意见较大。2.2.4 新华学分春天小区雨水利用系统评价 1）优点：（1）造价低廉、便于实施，该小区两年之内就能收回建设雨水利用工程成本；（2）现状水质较好，（3）节水效果较为明显。2）缺点：（1）该系统属于简易雨水利用系统。（2）缺乏一定的净化设施，小区水质现状满足需要，以后水质变化情况需要进一步观察。临水的住宅总结：新华学府春天小区雨水利
8、用系统带有一定试验性质，运行至今取得一定经济社会效益，为其它小区使用雨水利用系统起到示范作用。第三章 国内外城市雨水利用概况3.1国内雨水利用概况近年来，我国城市开始逐步重视雨水源头控制和综合管理。北方缺水城市起步最早，且侧重于雨水的利用；而南方城市则更多地体现出为控制面源污染和雨水利用并重的特点。3.1.1 北京雨水利用的经验海淀公园北京市在雨水集蓄利用技术上起步较早,发展较快，是目前国内雨水利用方面做得最好的城市。2003年3月北京市规划委员会和水利局联合发布了“关于加强建设工程用地内雨水资源利用的暂行规定”，该规定要求“凡在本市行政区域内的新建、改建、扩建工程均应进行雨水利用工程设计和建
9、设。建设工程的附属设施应与雨水利用工程结合。景观水池应设计为雨水储存设施，草坪绿地应设计建设为雨水滞留设施”。同时规定雨水利用工程应与主体建设工程同时设计、同时施工、同时投入使用”。标志着北京市的雨水资源利用工作已进入实施推广阶段，至2006年，北京已经建成不同规模和形式的雨水利用设施近50个，年可节水120万m3，对城市雨水利用起到很好的带动和示范作用。3.1.2 上海雨水利用的经验上海市对雨水排江的污染问题高度重视，组织相关研究单位对雨天径流污染特征和规律开展了多年的调查，已在部分区域开始建设雨水就地滞留，促渗等相关设施，并正在研究进一步的污染控制措施。太阳城 在雨水利用方面，有关管理部门
10、组织制订了“上海市居住小区雨水利用与水景观工程实施导则”，将小区雨水收集利用与景观水的补充结合考虑。出台了上海市新建住宅节能省地发展指导意见，要求新建住宅区收集屋顶雨水利用，小区杂用水的20%由雨水解决。 上海世博会将建设大面积屋面雨水利用系统，其核心区域的公共活动中心、演艺中心、主题馆、中国馆等四大永久场馆和世博轴景观顶棚都将建设屋面雨水利用系统，按世博会地区市政用水规划，世博会浦东场馆区市政用水系统采用屋面雨水和黄浦江双水源，大面积收集屋面雨水。 3.1.3存在问题然而，与发达国家相比，我国在城市雨水滞留、集蓄利用及人工促渗补充地下水领域，无论在研究还是在工程经验方面均存在明显差距，需要更
11、多的关注和深入研究，在应用中不断总结完善。存在的主要问题有：（1）缺少相关法规与政策的支持；（2）缺乏行业普遍的技术规范与标准；（3）各地普遍缺乏对当地自然条件下，雨水径流特性和污染状况等基础性数据的调查，城市雨水管理策略与技术路线缺少针对性；（4）城市雨水利用和径流管理尚未纳入建筑和城市规划的考虑范围，设施建设随意性过大；（5）缺乏城市雨水利用与城市雨水管理（污染防治、防涝和排放等）的关系与对策的研究；3.1.4 国内相关地区实施政策与条例3.2 国外雨水利用概况近20年来，美国、法国、以色列、日本、澳大利亚、德国等40多个国家相继开展了城市雨水利用的研究与实践，并召开过十届国际雨水利用大会
12、。其中，德、日、澳等经济发达、城市化进程发展较早的国家，将城市雨水资源利用作为解决城市水源问题的战略措施广泛使用。特别是德国和美国在城市集雨节水上做得最好。3.2.1德国城市雨水利用概况德国是欧洲开展雨水利用工程最好的国家之一。其雨洪收集利用技术是最先进的，基本形成了一套完整、实用的理论和技术体系，另外其相应的法规也比较完善。3.2.1.1 德国雨水利用技术成熟德国的城市雨水利用方式有三种：一是屋面雨水集蓄系统，集下来的雨水主要用于家庭、公共场所和企业的非饮用水。二是雨污截流与渗透系统。道路雨水通过下水道排入沿途大型蓄水池或通过渗透补充地下水。三是生态小区雨水利用系统。小区沿着排水道建有渗透浅
13、沟，表面植有草皮，供雨水径流流过时下渗。超过渗透能力的雨水则进入雨水池或人工湿地，作为水景或继续下渗。3.2.1.2 德国雨水利用相关法规完备德国制订了一系列有关雨水利用的法律法规，对雨水利用给予支持。如目前德国在新建小区之前，无论是工业、商业还是居民小区，均要设计雨水利用设施，若无雨水利用措施，政府将征收雨水排放设施费和雨水排放费等。 德国有关法律不但规定受到污染的降雨径流必须经过处理达标后排放，而且规定新建开发区必须考虑雨水利用系统。因此，开发商在进行开发区规划建设时，均将雨水利用作为重要内容考虑，尤其在大面积商业开发区建设时，一般开发商都结合开发区雨情水情，因地制宜，将雨水利用系统作为开
14、发区建设的重要组成部分。3.2.2 美国城市雨水利用概况美国虽然水资源丰富，但也非常重视雨水的收集和利用。尽管在大城市很少看到雨水收集利用的设施，但不少城市早就建立了雨水收集利用系统，当维修城市供水设施时，就启用雨水收集利用系统，以保证市民的用水不会中断。近年来人们的环保意识不断增强，收集利用雨水越来越受到人们的关注。3.2.2.1 美国的雨水利用技术与法规美国的雨水利用常以提高天然入渗能力为目的。同时，美国还制定了雨水利用条例。这些条例规定新开发区的暴雨洪水洪峰流量不能超过开发前的水平。所有新开发区必须实行强制的“就地滞洪蓄水”。美国环保总局（EPA）在第二代城市雨水资源管理和径流污染控制的
15、“最佳管理方案”(BMPs)中，提出了适用于居住区、商业区以及工业区的多种雨水综合利用方案。其主导思想是：较清洁的屋面雨水蓄积利用，而地表径流首先通过渗滤设施下渗排除，超过设施渗透能力的径流通过雨水管渠排放。渗滤设施有植草沟、低势绿地、多孔渗水路面，以及渗透井、渗透塘、渗透管沟等。地面径流通过绿地、渗透性铺面等设施渗透至地下，可涵养地下水，减轻排水系统负荷，缓解城市水源污染。3.2.4 发达国家雨水利用的成功经验发达国家的雨水管理已经摆脱了传统的孤立考虑水患控制的思路，从仅仅关注管道末端快速排除雨水，转向将防治洪涝与城市生态、环境保护、水资源利用统筹考虑的综合管理思路。综合管理的目标是尽可能减
16、少城市雨水系统对受纳水体的影响。城市雨水综合管理的主要内容为：n 从单纯重视工程技术措施向工程措施与管理、养护并重；n 从偏重大型收集处理设施转向同时注重中小型就近收集、处理设施；n 用源头控制代替管道末端集中处理，用控制污染的产生替代解决污染造成的损害；n 关注就地处理、雨水回用；n 重视调蓄等措施，减少洪峰及污染物对受纳水体的影响；n 尽可能采用接近自然状态的雨水排水系统，以保护生态、利用自净能力。3.2.5 部分雨水管理先进国家的管理策略第四章 合肥居住区雨水利用可行性分析4.1 合肥市居住区屋面雨水利用的可行性分析一般城市中考虑利用雨水时，从水质、水量和对后续收集处理的要求等各方面综合
17、考虑，都会首选屋面雨水。合肥市雨水利用的主要方式同样首选屋面雨水的收集利用，理由有三条，一是屋面雨水相对洁净，处理方式比较简单易行；二是雨水路面径流水质太差，处理和收集难度都较大，当雨量较小时，弃流后雨水基本收集不到；三是在合肥市区表层杂填土中收集地面下渗水不具备技术经济可行性，而表层土以下原状土的渗透系数又很小，补给地下水资源的作用有限。现阶段，如直接对合肥市居住区内已有建筑屋面进行雨水收集设施改造和兴建雨水储存池，将受到建设资金、用地等条件的限制，有相当的难度，不易推行。因此，较为妥善的方法是结合建筑物的新建或改扩建，建设屋面雨水利用设施，雨水储存调蓄容量则尽量利用水景的容积，对新建小区杂
18、用水需求量大的，鼓励开发单位建设地下调蓄设施。合肥地区最近几年老城区面临改造，滨湖建设如火如荼，城市化地区面积不断扩大，预计在未来1020年时间内将兴建大量大型公共建筑和居住区，均有条件进行屋面雨水的收集利用，从现阶段起在合肥推行屋面雨水利用是切实可行的。4.2 合肥市居住区硬地面雨水利用的可行性分析硬地面雨水的收集主要是指对居住区内的广场、人行道、步行街、小区庭院路、自行车道等非机动车道路面进行透水性处理。城市下垫面的排水性能直接影响雨水渗透的最终效果。因此根据城区下垫面的具体情况，因地制宜地选择透水性铺装的适用范围，是做好此项工作的关键。透水性能最好的垫层是砾石垫层，最差的是粘土。而合肥地
19、区大部分为膨胀土，具有很强的固结性，不利于雨水的渗透，所以在局部小范围内可采用换土法解决；若下部粘土层范围很大，这时可考虑利用其上部透水垫层中的透水孔隙作为雨水的储存空间，也就是通过加大上部透水垫层厚度的方法来处理。我国北方尤其是西北地区年降雨量不大，这种方法还是切实可行的。但对于合肥年降雨量达1000mm的城市来说，单靠换土或加大透水垫层的储水厚度形成的储水量不能满足要求，这就需要建立专门的地下渗水池用于解决雨水储存问题。透水性路面在以后新的居住区建设和建成区改建中可进一步推广实施，同时应积极研发自透水型透水砖铺装路面。对于车辆周转率低的停车场采用透水性铺面可在新建区建设和建成区改建中大力推
20、广。4.3 合肥市居住区绿地面雨水利用的可行性分析雨水绿地入渗技术的应用限制主要考虑的是土壤入渗速率的约束。它不适用于土壤渗透系数10-3m/s的场所。当渗透系数K10-3m/s时则入渗太快，雨水在到达地下水区位之前没有足够的停留时间得到净化。当渗透系数K10-6时入渗太慢，在渗透区内会出现厌氧环境，这对于污染物的截留与转化是不利的。同时，入渗慢使渗透设施的渗透效率降低，经济上失去合理性，同时也会造成植物的淹水时间过长，影响植物的生长以及城市绿地的景观效果。合肥的地质结构制约了雨水的渗透，其土壤渗透系数小，影响了雨水的渗透效率。因此，需根据不同的用地类型和具体的排水目标，因地制宜，研究确定相应
21、的渗透设施的构造、设计参数、设计标准以及拟采用的强化入渗措施等。比如可以结合植草沟、低势草地来建设。第五章 居住区雨水利用的主要途径和方法5.1 雨水利用系统组成与工作原理雨水利用系统分为三大部分收集系统、储存净化系统、回用系统5.2 收集系统5.2.1 居住区屋面雨水收集雨水利用系统组成1、屋面雨水积蓄系统组成通常屋面雨水积蓄系统包括收集区域、屋面排水沟和落水管系统、初期雨水分流和滤网过滤系统、储水设施、输水系统和处理系统(如果作为给水的补充水源)。阳台雨水不应接入屋面雨水立管。2、屋面雨水积蓄系统的材料屋面表面应采用对雨水无污染或污染较小的材料，不宜采用沥青或沥青油毡。雨水利用途径示意图2
22、储水设施的材质可以根据现场条件和水质要求等不同情况选择金属(不锈钢、镀锌钢)、塑料(玻璃钢、聚丙烯和聚乙烯等)、砖石或混凝土以及木制材料。当雨水作为浇灌等再生水回用时。通过分流装置和微滤系统就可满足水质要求；当作为饮用水的补充水源时，通常需要进行过滤和消毒。5.2.2居住区硬地面收集硬化地面收集系统主要收集大面积硬地（不包括机动车停车场）和路面（非机动车道）的雨水，包括集雨区、输水管道、初级截污系统。输水暗渠及初级截污系统输水管道包括输水明渠与输水暗渠。输水明渠主要用来输送硬地收集的雨水，通常上面有一层鹅卵石用来过滤树叶、纸头等。5.2.3居住区绿地雨水收集绿地收集系统主要收集小区内超过绿地和
23、小型铺装地面渗透能力的所汇集的雨水。包括集雨区、输水管道。输水管道包括输水明渠与暗渠，与硬地收集系统相一致。绿地-穿孔排水管雨水排水系统绿地滞蓄雨洪首要任务就是避免雨水流失，增加入渗。绿地下凹深度越大，蓄水效果愈明显；然而植被的浸水时间将相应延长，绿地植物的生长和景观效果都会受到损害。因此，确定合理的下凹深度，控制浸水时间不超过植被耐淹时间，在合理蓄渗雨水的同时保证景观效果，是合肥市雨水蓄渗利用的技术关键。5.3 储存、净化系统5.3.1 初期径流池（调节池）初期径流池主要是弃流下雨初期收集的雨水，同时调节雨水流速满足净化池净化要求。5.3.2 净化池（沉淀池）净化池（沉淀池）是根据初期弃流后
24、的雨水水质的情况和试验结果，采用相关物理和化学方法对雨水进行处理，其出水水质可满足城市污水再生利用城市杂用水水质、城市污水再生利用景观环境用水水质等不同用途的水质标准。5.4 渗透系统雨水利用示意图渗透系统是使雨水分散并渗透到地下，主要用来回补地下水与降低地表径流量（暴雨流量和流速），可有效缓解排水系统压力。5.5 雨水利用雨水在居住小区中的利用很广泛，可用于小区景观水体补充、小区绿化喷洒浇灌植物、浇洒绿地小区杂用洗车、冲洗道路等等。小区雨水利用第六章 合肥居住区雨水利用管理策略 6.1 雨水利用与径流污染控制纳入城市规划和管理 应加强宣传，重视雨水的资源价值，以及城区面源污染的控制。将城区雨
25、水利用、面源污染控制与城市建设、水资源优化配置，生态建设统筹考虑，把集水、蓄水、处理、利用、初期雨水污染控制等纳入合肥城市建设规划和管理之中，促进生态城市的建设与可持续发展。6.2 尽快制定完善地方性雨水管理政策法规 在缺乏全国性雨水管理法律法规的情况下，合肥市亟需制定地方性的政策法规明确雨水管理的主体、责任、目标和雨水滞蓄、储存、处理、收集利用等相关技术要求，这是促进雨水管理有序推进、保障雨水资源合理利用的基础。6.3 明确职能管理部门城市雨水资源属于水资源的开发与管理范畴，涉及到气象、地质、水利、城市建设等问题，具体实施时需与城市规划、市政管理、建筑设计、环境等许多部门进行合作，只有各部门
26、协调合作，合理规划，强化管理，城市雨水才可能得到科学有效的管理。6.4 制定城市雨水管理利用技术规范与标准 我国城市雨水管理技术总体比较落后，缺乏技术规范与标准，我市应该在实践基础上总结经验，逐步予以标准化，规范新建城区、居民小区内雨水利用和纳雨滞洪设施等工程措施的技术要求，不断提高技术管理水平。6.5扶持雨水管理利用技术开发应以推行雨水排放管理制度为重点，逐步推广应用符合合肥实际的最佳管理措施（BMPs），选择适当区域作为BMPs研究与推广应用的示范项目，对其进行监测、评价与经济分析。在深入研究的基础上，编制实用雨水管理措施应用技术手册，为实际应用提供技术支持。科技管理部门应提供必要的研究经
27、费，组织对雨水综合管理与利用技术的研究，以保证该领域的理论和技术具有超前性和连续性，鼓励研究部门与企业从事雨洪利用技术开发研究，建立雨洪利用相关产业。6.7 重视非工程性措施的使用与点源污染不同，面源污染治理更多地依赖民众的直接参与，要特别重视法规、政策、管理和教育等非工程性措施的建设，重视工程措施与非工程措施的协调与互补。6.8 建立经济杠杆调控制度雨水利用不仅具有生态效益和社会效益，还有可观的直接和间接经济效益。对雨水利用要运用经济杠杆的手段给予经济政策的倾斜，可尝试:1、设立专项基金，对住宅小区雨水利用项目从资金、设备、技术方面给予支持和补助。2、给予住宅小区雨水利用项目政策支持。雨水利
28、用项目减少了降雨径流量，减轻了市政排水管网的负担，减少了政府对大型污水处理厂、收集污水管线和扩建排洪设施的资金投入，因而节省巨额市政投资。因此，雨水利用项目可享受环保、税务等相关优惠政策。3、对从事住宅小区雨水利用设备制造和技术开发的企业、公司、科研院所，可从税收、项目资助等方面进行扶持。第七章 结论与建议7.1 结论从以上内容可以看出，合肥市居住区雨水的收集主要通过屋面收集和地面收集，地面收集分为硬地面和绿地面的雨水收集。由于合肥市的土质情况通过渗透作用补充地下水的作用有限，所以合肥市居住区的雨水收集主要以屋面收集为主，以地面渗透为辅。考虑到规模效应，大规模的和大面积屋面的雨水收集利用比较经
29、济合理。合肥市居住区的雨水利用在以居住区建筑屋面雨水收集为主的同时，也要考虑到居住区内大型公共建筑和服务设施屋面雨水的收集利用，并以大型建筑为主要收集对象，如大型会所、社区活动中心、大型教育设施用房、体育场馆、大型商业用房等。新建居民小区、大型公共建筑可以积极推广和鼓励进行屋面雨水收集利用。根据现行的屋面雨水收集系统的相关技术，在合肥市居住小区实行雨水收集是切实可行的。7.2 建议1、利用现有的降雨记录资料，尽快完成对合肥市降雨特性参数的统计研究，以利后续实际应用中住宅小区雨水存蓄池体积的计算；2、尽快开展对合肥市不同典型区域雨水汇流介质水质的调查研究，该项工作需要多年的持续积累，有必要尽快着手进行；3、尽快开展对合肥市不同典型区域表土层土质、厚度和渗透能力的调查研究；4、在大规模推广雨水综合管理技术前，可以先在滨湖新区小区中开展雨水滞留与屋面雨水利用的示范工程建设，摸索经验，制定适合合肥情况的技术规范。5、逐步建立完善以管理法规与技术指南为基础的合肥市住宅小区雨水综合管理体系。
