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北京城市雨水利用工程实效调研分析与对策研究摘要 摘要 2 0 世纪9 0 年代随着经济的快速发展，水资源和水环境问题越来越严重，雨水利用事业 开始发展起来。2 0 0 7 年北京市新建雨水设施3 0 0 余项，是雨水大规模应用的第一年。但是 在雨水管理技术及政策上也存在些问题，如雨水利用模式单一、雨水规模不合适、雨水管理 政策制定较慢等。本文主要从雨水利用模式及关键参数优选和雨水管理框架设计两方面入手 进行研究，研究的主要内容包括： ( 1 ) 对北京市2 0 0 余项雨水利用项目进行了调研分析，对其中的4 2 项项目的运行状况 进行了重点考察和水质、水量跟踪监测。经过对主要水质指标( c o d d 和浊度) 综合分析比 较后提出雨水回用模式的推荐次序为：土壤滤池、带沉砂池的雨水池、内渗渗井、多介质滤 池、渗透墙、雨水池，罐、雨水池串联。重点推荐土壤滤池为核心的净化工艺，其出水水质 较好；另外对现状雨水利用工程系统设计建设和运行过程中的突出问题进行了分析，并提出 了完善对策。 ( 2 ) 在分析北京市3 0 年降雨特性的基础上，用频率累计法建立了径流系数、设计规模 ( 降雨量) 与年收集水量的统计模型与解析图表，为雨水直接利用优化设计奠定了理论基础； 从降雨特性需水量和投资角度，对雨水池和建筑单体雨水罐利用模式的最优规模进行了求 解，并在此基础上对重点考察的雨水利用项目进行了规模分析。 ( 3 ) 对雨水回用于绿化用途的供水保证率进行了分析，并对年值计算法的绿化供水保 证率提出了修正系数。通过修正，可得到较为准确的月值计算法供水水量和天数保证率，从 而简化了月值计算法的计算过程。 ( 4 ) 对渗透铺装、下凹绿地、雨水花园等典型滞留减排模式的减排效果进行了分析， 建立了区域内不同径流系数、不同设计规模( 降雨量) 与减排量之间的关系，并给出了相应 的年体积径流系数。 ( 5 ) 在北京雨水调研实效分析、国外雨水管理经验借鉴、雨水产业属性分析及雨水利 用设施政策接受度调查的基础上，首次提出了以政府管制政策为基础，经济激励政策为核心， 技术手段、信息公开、流域合作、监督管理、公众参与及宣传教育等为辅的雨水管理框架。 对其中主要的政府管制和经济激励政策进行了成本效益分析。针对北京的实际情况提出了雨 水管理政策要分阶段实施，各种手段在项目开发建设阶段的具体应用情况也不同。 在北京市已建雨水利用工程调研的基础上，对雨水利用工程模式优选和关键设计参数研 究及雨水管理政策框架进行研究，其为北京市雨水利用事业快速、健康发展提供了参考。 关键词：雨水利用工程模式优选规模优化产业属性政策框架设计政策成本效益分 析 北京城市雨水利用工程实效调研分析与对策研究 a b s t r a c t a b s t r a c t i n1 9 9 皑，w i t ht h ed e v d o p m 酬o ft h ee c o n o m y ，t h ep r o b l e m so ft h ew a t e rr e s o u r c ea n dt h e e n v ir o n m 酣h a v eb e e nm o r ea n dm o r es e r io u st h er a in w a t e rh a r v e s t in gb e g a nt og r o w in2 0 0 7 t h e r ew e r ea n o t h e r3 0 0p r o je c t sb u li t w h ic hw a st h ef ir s ty e a ro ft h er a in w a t e rh a r v e s t in g r n a s s - c o n s t r u c t e d b u tt h e r ea r es o m ep r o b l e m si nt h et e c h n i q u ea n dp o | d e so ft h er a l n w a t e r m 钔莲i 可m n t 。s u c ha ss i n g l ep a t t e r n ，u n a p p r o p r i a t es c a l e , i m p e r t i n e n tp o l i d e sa n ds oo n t h e o p t im a lp a t t e r r 馘t h ek e yd e s ig np a r a m e t e r sa n dt h er a in w a t e rm m a g e m m tf r a m e w o r ka r e r e s e a r c h e d t h em a inc o n t e n tin du d e s ； ( 1 ) t h e a u t h o rr e v i e w e dm o r e t h a n2 0 0r a i n w a t e rh a v e s t i n gp r o j e c t s a n dc h o s e 4 2p r o j e c t s o ft h e m ， w h i c hi n v e s t g a t e da sa ne r n p h a s sa n dt e s t e dt h ew a t e rq u a l i t ya n dq u a n t i t y t h es e q u e n c eo ft h e p a t t e r n sf o r mt h em a i nw a t e rq u a l i t yi n d e x ( c o d 叮a n dt u r b i d i t y ) i ss o i lf i l t e r ，t h et a n kw i t hg r i t c h a m b e r , i n f i l t r a t i o nw e l i ，m u i f i l l i n g sf i l t e r ，i n f | t r a t e d - w a l if i l t e r ，t a n k ，p o t ，t a n ki ns e r i e ss o i l f - | t e ri sr e c o m 删e m p h d z e dd u et ot h eb e s tw a t e rq u a l i t y ：i na d d i t i o n ，i ti sa n a l y s e dt h e p r o b l e m s i n t h e c o n s t r u c t i o n a n d o p e r a t i o n a n d g i v e n t h e c o u n t e r r n e s 6 u r a ( 2 ) i ti sc o n s t i t u t e dt h es t a t i s t i cm o d e l sa n dt h ep a r s e dd i a g r a m so ft h er u n o f fc o e f f i c i e n t ，s c a l e a n dt h ey e e r l yc o i | e c t i v eq u a n t i t yb a s e do nt h er a i n f a l id a t aa n dt h em e t h o do fa o c u m u i a t i v e f r e q u e n c y ，w h i c he s t a b l i s h e s t h e t h e o r e t i c a lf o u n d a t i o no ft h e o p t i m a ld e s i g n t h e o p t i r r ds c a l e s o f t h et a n ka n dp o ta r ea d v a n c e df r o mt h ec h a r a c t e r i s t i c so fr a i n f a l l 。w a t e rd e m a n da l di n v e s t m e n t p o i n t s o f v i e n i t i s a n a l y s e d t h e s c a l e o f t h e 4 2 p r o j e c t s o n t h e o p t i r e a ls c a l e s ( 3 ) i ti ss t u d i e do nt h eg r e e nb e l ts p r i n k l i n gg u a r a n t e ea n db r i n gf o r w a r dac o r r e c tc o e f f i d e n to f t h ea n n u a lm e t h o d a n 钗a c tg r e e nb e l ts p r i n k l i n gq u a n t i t ya n dd a y sg u a r a n t e e b ed r a w e d f r o mt h ec o r r e c t w h ic hs im p l t i e st h em o n t h ym e t h o d ( 4 ) l ti sa n a l y s e dt h ee f f e c t o ft h et y p i cd e t e n t i o np a t t e r n ，s u c ha st h ep e r m e a b l ep a v e r 俐at h e l o w e rg r e e nb e l ta n dr a i l lg a r d e n s , a n dc o n 受i t u t e dt h ec o n n e c t i o no ft h er u n o f fc o e f f i d e n t s c a l e , t h e y e a r l yd e t e n t i o nq u a n t i t ya n dc o r r e s p o n d i n gy e a r l yv o l u m er u n o f fc o e f f i c i e n t ( 5 ) b a s e no nt h ei n v e s t i g a t i o no fb e i j i n gr a i n w a t e rh a v e s t i n gp r o j e c t sr a i n w a t e rm a n a g e m e n t e ( p e r i e n c ef r o ma b r o a da n dr a i n w a t e rp r o p e r t ya n a l y s i s , ；ti sp u tf o n a r dt h ef r a m e w o r ko ft h e r a i n w a t e rm 百1 a g 甘聊t ，w h i c hi st h eg o v e r n m e n tr e g u l a t i o np o l i c ya st h eb 皇e c o n o m i c i n c e n t i v e sa st h ec o r ea n dt h et e c h n i q u e , c o m m u n i c a t i o n 。c a t c h m e n ia 鼠s u p e r v i s i o n ，e d u c a t i o n 笛a na s s i s t a n t i ti sg 蓄r i e do u tt h ec o s t - b e n e f i ta n a l y s i so ft h em a i ng o v e r n m e n tr e g u l a t i o i l sa n d e c o n o m i ci n c e n t i v e sp 0 i i d e so nt h ea c t u a ls i t u a t i o no fb d i i n g ，t h er a i n w a t e rm a n a g a n m t p o l i c i e sm u s tim p 4 e r n m tr e s p e c t i v e l yo nt h ed i f f e r e n td e v e l o p m e n ts t a g e sa n dc o n s t r u c t i o np h 巍 t h eo p t i r r i a ip a t t e r n s , t h ek e yd e s i g np a r a m e t e r sa n dt h er a i n w a t e rm a n a g e m e n tf r a m e w o r ka r e p r o v i d e dar e f e r e n c e f o rr a p i da n dh e a l t h yd e v d o p m e n to fr a i n t e r w a t e rc a j s 邑 k e y w o r d ：r a i n w a t e rh a r v e s t i n gp r o j e c t ( 刚h ) ：m o d eo p t i m i z a t i o n ；s c a l eo p t i m i z a t i o n ；t h e p r o p e r t yo fr a i n w a t e ra n dr w h ：f r a n e n o r ko ft h er a i n w a t e rm a n a g e m e n t ；c o s t b e n e f i ta n a l y s i so f t h er w hp o l i c y 北京建筑工程学院 硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容 外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成 果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明 确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：参i 珲 日期：山哆年2 月o oe t 北京城市雨水利用工程实效调研分析与对策研究第一章 第一章绪论 雨水是一种宝贵的资源，在城市水循环和区域水循环中发挥了重要的作用。随着现代社 会、工业的发展，硬化面积的不断增加，径流雨水给城市也带来了不少问题。大量的雨水径 流会造成路面积水或是洪涝灾害：雨水还可能会造成大量的水土流失和径流污染，雨水直接 排入水体，可能造成水体中高有机物负荷，水生物种类减少，河床受侵蚀等。随着水资源日 益，短缺水质的不断恶化及洪涝灾害的不断发生，雨水管理也越来越受到人们的蓖视。城市 雨水利用设施和雨水管理政策不断的建立和完善。在此情况下，对已建雨水利用设施进行调 研，提出适宜北京地区的雨水利用模式和规模优化关键参数，对今后雨水利用设施的建设具 有指导意义。雨水利用设施的发展要求与之相配套政策的出台，北京市雨水管理政策框架的 推出，将推动整个雨水利用事业健康、快速的发展。 1 1 雨水径流带来的环境危害 1 1 1 雨水径流污染严重 城市径流污染属于非点源污染，当点源污染严重的时候，雨水径流污染常被忽视。但是 随着污水处理事业的快速发展和城市化进程的加速，城市雨水径流带来的面源污染问题越发 现实并受到关注。目前北京市城区内点源污染已经得到基本控制，但是城近郊区湖泊、河流 的水质并没有得到显著改善，水体富营养化现象时有发生，城市雨水径流带来的严重的面源 污染是其中主要原因之一。以2 0 1 0 年北京市规划面积和污染物浓度负荷对径流污染进行估 算。 2 0 1 0 年北京市区规划面积1 0 4 2 k n 产，面积范围东起定福庄，西到石景山，北起清河， 南到南苑。按北京目前的实际情况，东城区、西城区、崇文区、宣武区这四个老城区主要以 合流制为主，面积约为8 7 。8 k 秤，其他地区主要是分流制管线。假设合流制管线的雨水全部 进入污水处理厂，且其处理后排入水体的c o d 忽略不计；根据北京市多年平均降雨水量 5 8 5 m m 和径流雨水平均污染浓度可估算出雨水径流排放d 量及其在雨、污、废水中所占 比例，见图1 - 1 1 1 。 鑫1 0 帆 蓝 丑 8 8 0 _ u 2 0 0 02 0 0 l2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2 0 0 6 年份 图1 1 径流雨水、生活污水和工业废水c o d 比例 口工业废水c o d 排放量占雨、 污、废总量的 比例( ) 日污水c o d 排放 量占两、污、 废总量的比例 ( ) 四雨水径流c o d 排放量占雨、 污、废总量的 比例( ) 北京市区多年平均雨水径流排放量3 5 4 亿m 3 年，c o d 排放总量5 5 1 万t 年，单位面 积负荷5 7 7 4 k g ( 1 0 4 秤年) 。在2 0 0 0 年城市污水处理率4 0 6 时，雨水径流c o d 排放量占 总量的2 3 5 9 ；到2 0 0 6 年，随着污水处理率提高，该比例提高到3 3 3 9 0 1 0 ( 假设生活污水 北京建筑工程学院申请硕士学位论文 雠 似 撕 脯 北京城市雨水利用工程实效调研分析与对策研究 第一章 排放d 与2 0 0 5 年持平) 。与城市点源污染排放的d 相比，不仅数量可观，而且雨季 集中排放到环境中，强度也很大。而且还会随着污水处理率、工业废水达标率进步提高和 污水处理工艺改进等，雨水径流c o d 排放量占总量的比例还会上升。雨水径流污染的比例 正逐年增加，已成为节能减排的一个重要方面。 事实上，合流制管网虽将部分雨水引入污水处理厂，雨水不直接排入水体，但是存在大 量的乱接乱排和溢流现象，实际雨水径流c o d 的排放量占雨、污、废总量的比例可能还要 高。 1 1 2 洪涝灾害风险加大 城市洪涝灾害发生除自然原因外，还有人为原因，这与人口增长、对自然生态不断的掠 夺有关，也和城市建设和规划有关。随着城市进程的不断推进，城市硬化面积不断的增加， 使雨水下渗量减少，雨水径流最猛增。从径流系数来看，城市化使未开发前裸地0 3 的流最 径流系数增加到0 9 。降雨的产、汇流时问明显缩短，径流量明显增加。城市雨水管道的设 计重现期偏小，一遇暴雨，常造成下水管道暴满，不能及时排洪，造成城市的内涝。由于城 市建筑大量侵占原来的调蓄塘，不仅使城市水体不断减少，还侵占了雨水径流路径，因而也 加剧了城市排涝时的压力。此外城市的“热岛效应”使得降雨量增加，降雨强度增大，也是 城市洪涝灾害频发的一个重要因素阁。 城市洪涝灾害不仅给人们的生活带来了极大不便，城市交通堵塞、道路坍塌，而且也威 胁了人们的健康和财产安全。对雨水进行科学管理是预防城市洪涝灾害，实现生态可持续发 展的重要措施。雨水管理不仅仅是雨水利用设施的建设，也不仅仅是某一两项雨水政策的颁 布，而且还包括其他多项工程和非工程措施，如雨水设施的模式优选、最优规模的确定、雨 水设施的运行管理、雨水管理政策的制定、雨水设施建设的融资问题及雨水管理的宣传教育 等多个方面，从整个城市角度看雨水管理还关系到整个城市的规划建设。因此整个社会，不 论是政府还是公众都应重视城市雨水管理 1 1 3 雨水资源大量流失 北京是一个水资源短缺的国家人均水资源仅为3 0 0m 3 ，是国内人均的1 8 ，是t h = 界人均 的1 ，3 0 。城市水资源短缺已成为城市可持续发展的瓶颈。与此同时，数黾巨大的雨水径流量 却大量流失，雨水利用率不到1 0 。表1 1 中列出了2 0 1 0 年、2 0 3 0 年、2 0 5 0 年全国城市化 发展进程预测，以及需新增供水量和雨水资源总量的对比情况，可以看出，若按2 0 的雨 水资源化率来计算，可利用雨水量可以占到需新增供水量的1 2 5 、9 1 、7 1 ；若按4 0 的雨水资源化率来计算，可利用雨水量可以占到需新增供水量的2 5 o 、侣2 、1 4 2 蚶3 】。 表1 1 中国城市化进程及其部分水量预测( 李俊奇、车伍，2 0 0 6 ) 按供水管网的平均漏失率1 0 计算。 北京建筑工程学院申请硕士学位论文 2 北京城市雨水利用工程实效调研分析与对策研究第一章 可以看出雨水径流不仅可以解决城市缺水问题，而且可以减轻城市内涝，控制径流污染， 产生巨大的环境效益。雨水利用工程的发展潜力很大。 1 2 北京雨水利用事业的发展 1 2 1 北京雨水利用设施建设 北京的雨水利用走在国内前列，1 9 9 8 年北京市城市节约用水办公室( 现北京市节约用 水管理中心) 和北京建筑工程学院开始对城市雨水利用项目进行系统研究。先后完成了包括 技术、经济评价、管理指南、示范应用等在内的一系列科研项目，对雨水项目决策、雨水水 质特征、雨水收集与截污措施、雨水调蓄、雨水处理与净化技术、雨水渗透、雨水综合利用 系统设计、技术经济评价、工程验收、运行和维护等均进行了研究。1 9 9 9 - - 2 0 0 1 年在市政 府专项经费的资助下完成了第一批雨水利用项目2 0 余项。2 0 0 0 年北京市水利局和德国埃森 大学启动了“城市雨洪控制与利用”示范小区雨水利用合作项目，总投资6 0 0 0 万元，相继 建成了6 个示范项目。 截至2 0 0 6 年底，北京已在城区范围内建成雨水利用工程6 0 项，分布在学校、公园、机 关和居住小区等处。雨水利用工程技术覆盖了雨水直接回用、间接利用和综合利用，其中直 接利用工程采用的典型工艺流程如：“截污弃流沉淀土壤过滤一消毒一回用”、“高花坛 一低势绿地一渗渠( 管) ”等工艺，已具有较成熟的推广经验，这些项目的实施对雨水资源 化工作起了一定的带动作用，但公众对雨水资源化的认识和积极性与设想的目标还相差很 远，在城区己建成的雨水直接利用工程年收集的雨水资源量只有2 0 0 万m 3 ，仅占城区雨水 资源总量的1 。 2 0 0 7 年是雨水利用发展最快的一年，共新建雨水利用项目3 0 0 余项，建立了联动机制， 同时制定了验收标准，地方雨水利用标准也在制订中，可以讲，雨水利用在全市范围内已进 入了一个新的发展阶段【4 】。 1 2 2 国家及北京雨水管理政策 1 _ 2 _ 2 1 国家级雨水利用的相关法律与政策概述 目前我国执行的国家级的相关法律和政策有，中华人民共和国水法、中国生态住 宅技术评估手册及设计要点和绿色奥运建筑评估体系等。2 0 0 2 年1 0 月1 日中华人民 共和国颁布了中华人民共和国水法，在第二十四条中明确指出：“在水资源短缺的地区， 国家鼓励对雨水和微咸水的收集、开发、利用和对海水的利用、淡化【司。”这是一部国家范 围内的关于水资源的法律。中华人民共和国水法的实施标志着我国进入了建设节水防污 型社会可持续发展的新时期。 为了推动城市雨水利用的发展，规范技术应用和工程实施，建设部于2 0 0 1 年发布了中 国生态住宅技术评估手册并在随后的三年内三次升级，各版本均对雨水利用方面的内容进 行了规定。2 0 0 2 年国家发布了健康住宅建设设计要点，其中提出了雨水收集系统应结 合住宅的规划布局，因地制宜。对不便收集的雨水应尽量采用渗透措施和地面构造层处理， 促进水土保持，改善住区小气候。硬铺装道路及院落中次干道应铺设可渗透的或具有一定渗 透性能的地面铺材，尽量保水【q 。 2 0 0 1 年7 月，北京申请主办2 0 0 8 年奥林匹克运动会获得成功。北京奥组委提出了“绿 色奥运、科技奥运和人文奥运”的口号。这一口号既是北京奥运会的目标，也符合当前国际 上建筑发展的方向。2 0 0 3 年绿色奥运建筑研究课题组编写了绿色奥运建筑评估体系， 从规划、设计、施工、验收与运行管理四个阶段对雨水利用进行了介绍，并制定出了详细的 评分方法。书中提出了在技术经济合理条件下，制定雨水收集与利用方案，减少地表雨水径 流量及流速，减少受污染几率，采用多种渗透措施增加雨水的自然渗透量，公共停车场、广 3 北京建筑工程学院申请硕士学位论文 北京城市雨水利用工程实效调研分析与对策研究 第一章 场及人行道铺设透水性路面达5 0 以上；规模较大的雨水收集回用系统，应设置雨水 初期弃流设施且与水景设计相结合等闭。 1 2 2 - 2 北京雨水利用的地方法规 北京市的地方法规般以政府令、职能部门规定和工程规划这三种形式提出。目前已经 出台的政府令有北京市节约用水若干规定( 6 6 号令) 和北京市节约用水办法( 1 5 5 号令) 。职能部门的相关规定有2 0 0 3 年3 月，北京市规划委员会和北京市水利局( 现水务 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；2 0 0 5 年1 2 月北京 市规划委、建委、水务局三部门联合公布了关于加强建设项目节约用水设施管理的通知； 2 0 0 6 年北京市水务局，发展改革委员会、规划局、建委、交通委员会、园林绿化局、国土 资源局、环境保护局发布了关于加强建设项目雨水利用工作的通知等。雨水的工程规划 包括：2 0 0 1 年，国务院批准了包括雨洪利用规划在内的2 1 世纪初期首都水资源可持续利 用规划，“北京市2 0 1 0 年雨水利用规划”和远景规划也在制定过程中。 s - 1 3 1 。 1 2 2 3 有关城市雨水利用的标准和规范 为了推动城市雨水利用的发展，规范技术应用和工程实施，建设部2 0 0 6 年6 月发布了 绿色建筑评估标准( g b 丌5 0 3 7 8 - 2 0 0 6 ) 。标准中对雨水收集和渗透利用提出了进一步 的量化指标。无论是对住宅建筑还是公共建筑都应该采取合理的雨水利用方式要求非传统水 利用率在住宅建筑中不低于1 0 ，最好不低于3 0 在商场、办公室类公共建筑中非传统 水源利用率不低于2 0 旅馆类建筑不低于1 5 0 o r 侧。 建设部于2 0 0 7 年4 月颁布实施建筑与小区雨水利用工程技术规范( g b 5 0 4 0 口2 0 0 6 ， 以下简称规范) 中规定，各类建筑物和小区的总体规划中应包括雨水利用的内容，其中 对雨水的收集、渗透、储存回用、蓄存排放、水质控制、施工安装、工程验收、运行维护等 雨水利用单元提出了较详细的专业技术要求【1 0 1 。 1 2 3 北京雨水利用事业发展中的问题分析 雨水利用事业发展中存在的问题主要体现在两个方面： ( 1 ) 雨水利用工程建设 北京市目前建设了3 0 0 余项雨水利用设施，且大部分设施已运行了一至两个雨季。但是 对这些雨水利用工程的后评价还不完善。雨水利用工程的后评价不仅能解决雨水利用工程运 行中存在的问题，而且可以为今后雨水利用工程的建设提供借鉴。目前北京市政府正不断加 大在雨水利用工程建设方面的投资，只有做好己建雨水利用工程的后评价，才能避免建设中 存在的误区，实现雨水科学管理，资金合理应用。 ( 2 ) 雨水管理政策 相对北京市大批雨水利用工程的建设，雨水管理政策的制定较为缓慢。目前北京市雨水 管理政策主要以政府管制为主，且条例本身也还不完善；经济激励政策应用目前丰要以补贴 为主，雨水利用设施的建设依赖补贴的现象较为严重。雨水政策在监督、公众教育、信息管 理方面更为薄弱，其虽不是雨水管理的主体，但是发挥的作用不容忽视。 1 3 论文研究的方向 论文主要从雨水利用工程调研着手，在北京市已建雨水利用工程进行水质和水最分析的 基础上，对雨水利用工程规模优选方法和关键参数设计进行研究，并结合国外雨水管理经验、 雨水产业属性及雨水设施、政策市民接受度调研，提出北京市的雨水管理政策框架。 ( 1 ) 北京市已建雨水利用工程实效调研与分析：已建雨水利用模式、工艺与技术特点分析、 重点考察项目水质水量分析、雨水利用工程存在问题分析、间接雨水利用项目环境风险与安 全性分析等； 4 北京建筑工程学院申请硕士学位论文 北京城市雨水利用工程实效调研分析与对策研究 第章 ( 2 ) 北京市雨水利用关键参数选择与优化设计：雨水直接利用工程雨水池，罐关键设计参数 ( 即设计降雨量) 选择、间接雨水利用关键设计参数选择与优化设计： ( 3 ) 北京城市雨水管理政策与制度设计：国外雨水管理政策分析、雨水产业属性分析、市 民接受度调研、北京雨水管理政策框架及其成本效益模型。 北京建筑工程学院申请硕士学位论文 5 北京城市雨水利用工程实效调研分析与对策研究第二章 第二章北京城市已建雨水利用工程实效调研与分析 城市雨水利用大致可以分两个阶段：( 1 ) 2 0 0 6 年以前的研究、示范和小规模应用阶段； ( 2 ) 2 0 0 6 年以后的大规模应用和规范化建设阶段。特别是北京申奥成功，提出创办绿色奥 运后，北京雨水利用工程到了快速发展的阶段。到2 0 0 7 年止，北京已建( 和拟建) 雨水利 用工程3 0 0 余项，分布在学校、企业、政府机关、公园、社区等，年收集雨水量为约6 0 0 万m 3 。这3 0 0 项雨水利用工程中直接回用占到二分之一左右；间接利用占三分之一左右； 综合利用占六分之一。典型的工艺有：截污弃流沉淀过滤( 土壤或滤料) 一回用，截污 挂篮浅沟循环一生态净化雨水，渗透铺装低势绿地直接渗入地下等。通过雨水处置，雨水 部分渗入地下补充地下水，部分直接利用。其中直接利用部分主要用于绿化，部分用于清洁 路面、景观、消防等【4 】。调研主要采用实地考察的方式，并对典型的雨水利用模式进行水质 监测跟踪。此次调研主要集中在2 0 0 7 年和2 0 0 8 年的两个雨季，考察了北京市1 6 个城区及 郊县，共2 7 4 项雨水利用工程，汇水面积4 0 0 0 h a , 总投资约4 6 0 0 多万元。 2 1 北京城市雨水利用模式、工艺分类与技术特点 调研的2 7 4 项雨水利用工程中，封闭式水池约5 万m 3 、敞口水池2 2 5 万m 3 、人工湖 1 9 0 万m 3 、渗透路面6 5 万秤、嵌草砖仃2 万秤、下凹绿地1 2 0 万一、渗井3 0 0 0 m 3 等。 调研项目的雨水利用模式分类比例见图2 - 1 。 从图2 1 可以看出封闭式和敞口式的雨水池，占到雨水利用设施总数的3 7 。其中封闭 式水池是最简单集蓄方式，一般为地下式，不占地上空间，单位投资适中，在雨水利用中所 占的比例最大，达2 8 。这主要是由于北京地区严重缺水，水资源已成为城市发展的瓶颈 问题。北京市政府2 0 年颁布北京市节约用水若干规定( 6 6 号令) ，明确提出，住宅 小区、单位内部的景观环境和其他市政杂用水，必须使用雨水或者再生水。而且北京市水价 随着市场发展不断上涨，也使得雨水集蓄利用的经济效益日益显现。各类渗透设施已在北京 广泛应用，渗透路面、下凹绿地、渗井、嵌草砖等渗透设施比例已占到4 8 。雨水利用的 观念己从简单的收集使用，发展到渗、调、蓄等多功能、多层次、多目标的雨水综合利用。 不同模式的雨水设施对应不同的雨水回用用途。雨水池收集雨水一股直接回用到生产生 活的各个方面，如绿化、清洁路面、洗车、景观用水等。通过渗透设施的雨水则直接渗入地 下，涵养水土或补充地下水。小区、政府机关、学校等地方，雨水一股收集作为绿化、清洁 路面、冲厕等用途；在有水体的公园、小区中雨水作景观补水用途较多；在工业企业，尤其 是需水量大、水质要求不高企业，雨水常补充工业用水。根据数据统计，雨水收集利用处置 后用于绿化及补充地下水的比例最高，达5 0 0 , , o 和3 0 ，雨水利用用途的比例见图2 - 2 所示。 6 x 4 名 荔狲翥善袭釜 荔鬻黝三拿三霎绿地 彰警 1 7 图2 1 调研项目雨水利用模式分类 口绿化 圈补充地下水 口清洁路面 口补充景观水 5 0 日洗车 日灌溉 日消防 口冲厕 日其他 图2 - 2 调研项目雨水利用用途比例 北京市雨水利用工程模式中，从数量上看，以单一雨水利用模式最多，占调研项目的 6 北京建筑工程学院申请硕士学位论文 北京城市雨水利用工程实效调研分析与对策研究 第二章 4 6 ，总投资1 2 1 8 2 万元，占总投资的2 6 。其中以雨水池、渗透路面、下凹绿地、人工湖 等雨水利用设施较为常见。在雨水利用工程模式中，投资最多的是两种雨水设施相结合的雨 水利用模式，占到总投资的4 6 ，年收集雨水量也最多，为1 4 9 万m 3 。雨水设施的组合应 用一般以雨水池和其他渗透设施相结合为主，既节约用水又涵养水土，补充地下水。除两种 雨水设施组合外，还有项目采用了多种雨水设施组合的模式，三种及三种以上雨水设施组合 的模式有7 1 项。这些雨水利用模式大多是雨水的直接利用与间接利用的相结合，并与景观 相结合，具有良好的环境效益。图2 3 、图“和表2 1 列出了单一、两种组合、多种组合 雨水利用模式在项目数、投资额、年收集雨水量各方面的对比。 鋈 7 7 7 i i 悟 ；隹爿 主! ：e ；! ! ；e 项目投资( 百万元)年收集水量( 万立方米) o 单项雨水利用模式口两项合用雨水利用模式 团多项合用雨水利用模式 图2 - 3 单一、两种组合、多种组合雨水利用模式项目数、投资额、年收集雨水量对比 口单项雨水利用模式占比例 曰两项雨水利用模式占比例 口多项雨水利用模式占比例 4 6 园瞥项雨水利用模式投资占比例 口两项雨水利用模式投资占比例 日多项雨水利用模式投资占比例 曰单项雨水利用模式 年收集水量占比例 口两项合用雨水利用 模式年收集水量占 比例 口多项合用雨水利用 模式年收集水量占 比例 3 6 图“单一、两种组合、多种组合雨水利用模式在项目数、投资额、年收集雨水所占的比例 北京建筑工程学院申请硕士学位论文 7 o 0 o o 0 o 拍 加 坫 加 。 北京城市雨水利用工程实效调研分析与对策研究 第二章 表2 - 1 雨水利用模式一览表 雨水利用工程模式 数量投资年收集雨量 ( 项)( 万元)( 万m 3 ) 封闭式水池472 6 1 3 3 31 4 。9 5 4 渗透路面2 62 7 ；3 1 7 06 1 嬲 敞开式水池2 51 8 8 6 2 07 6 5 1 2 单项雨水人工湖1 14 6 2 8 0 63 8 。8 2 8 利用模式渗井12 6 0 00 3 8 0 下凹绿地61 4 6 1 21 4 3 8 嵌草砖22 7 ，2 30 ，0 1 1 其他81 2 3 5 24 4 5 6 小计单项雨水利用模式 1 2 6 1 2 1 8 2 1 6 1 4 2 7 6 6 封闭式水池+ 渗透路面1 81 5 6 9 8 45 3 0 5 封闭水池+ 渗井1 11 1 93 3 2 8 封闭式水池+ 下凹绿地83 5 2 7 34 4 0 0 人工湖+ 渗透路面72 d 5 5 9 06 4 6 4 9 渗透路面+ 下凹式绿地76 2 3 9 6 68 1 a 7 封闭水池+ 其他45 8 4 1 01 3 1 0 人工湖+ 下凹式绿地41 6 3 1 8 04 r 6 两项合用下凹式绿地+ 嵌草砖41 7 7 8 1 02 3 雨水利用敞开式水池+ 下凹式绿地38 1 3 6 07 8 1 0 模式封闭式水池+ 人工湖25 3 5 0 0 05 5 0 0 0 封闭水池+ 嵌草砖23 9 0 03 2 4 0 渗透路面+ 其他25 9 0 00 1 1 4 封闭式水池+ 敞开水池13 9 0 03 2 4 0 敞开式水池+ 嵌草砖13 6 0 01 7 6 0 人工湖+ 渗井11 0 0 02 4 0 0 人工湖+ 其他11 1 5 0 一 下凹式绿地+ 其他1 一一 小计两项合用雨水利用模式7 72 1 1 3 1 4 21 6 7 6 5 2 下凹式绿地+ 人工湖+ 渗透路面52 6 4 5 趁2 0 1 封闭式水池+ 渗井+ 渗透路面47 8 3 00 4 3 5 下凹式绿地+ 渗透路面+ 渗井31 5 7 5 33 0 9 4 8 多项合用 封闭式水池+ 人工湖+ 下凹式绿地 29 6 0 0 3 ，3 6 0 雨水利用 敞开式水池+ 人工湖+ 下凹式绿地 2 2 1 7 0 0 1 0 0 0 模式敞开式水池+ 下凹式绿地+ 渗透路面27 4 0 0一 下凹式绿地+ 嵌草砖+ 其他22 5 6 30 1 0 0 其他三项组合雨水利用模式1 41 8 8 1 8 13 6 1 9 3 四项及其以上雨水利用模式3 77 8 2 6 4 65 7 0 0 0 小计多项合用雨水利f j 模式7 11 3 0 0 1 9 5 1 4 9 2 2 9 总计总计2 7 44 6 3 15 5 34 5 9 6 4 7 注：一为末获得数据 北京建筑工程学院申请硕士学位论文 8 北京城市雨水利用工程实效调研分析与对策研究第二章 2 2 不同模式典型雨水利用项目的水质、水量及运行情况分析 2 2 1 重点考察的典型雨水利用项目类型 对以上不同模式的雨水利用工程进行分类，选取典型项目。在2 0 0 7 年和2 0 0 8 年两个雨 季进行了重点考察，见表2 - 2 ，采用雨后现场取样的办法对雨水设施水质进行次或多次监 测，并对其水量和运行情况进行了分析。重点考察的雨水利用项目模式主要有：雨水池( 其 中包括：单独雨水罐、单独雨水池、两个及多个雨水池串联使用、带沉砂池的雨水池) 、带 滤池的雨水池、人工湖、渗透井、雨水花园、雨水与中水合建、屋项绿化、渗透路面、综合 利用等等。 表2 - 2 重点考察的典型雨水利用项目一览表 雨水利用类型雨水利用模式具体分类数量总量 单独雨水罐 1 单独雨水池4 雨水池1 4 多个雨水池串联 2 带沉砂池的雨水池7 直接回用 多介质滤层滤池 6 滤池+ 雨水池渗透墙1 9 土壤滤池2 渗透井 内渗渗井1 4 间接回用 外渗渗井 3 雨水花园11 直接回用( 景观)人工湖88 滞留屋顶绿化11 雨水与中水源头处混合2 直接回用3 合建 与处理后中水混合1 滤池+ 雨水池+ 下凹绿 直接回用+ 间接回用综合利用22 地 重点考察的大部分项目均根据其自身情况建立雨水利用设施，并对收集雨水进行再利 用。雨水回用用途主要有：绿化灌溉、道路清洁、洗车、冲厕、消防备用、中水回用、补充 景观水、补充地下水、工业用水、降尘等。其中用于绿化灌溉的最多，占4 5 ；其次补充 景观水占2 2 ，用于道路清洁、补充地下水的，均占9 ；再次是用于冲洗车辆和冲洗厕所， 各占5 ：用于工业及消防分别占3 和9 ，见图2 - 5 。 9 图绿化灌溉 图道路清洁 口冲洗车辆 4 5 口冲洗厕所 圈消防备用 囝补充景观水 口工业用水 口补充地下水 9 图2 - 5 重点考察的雨水项目回用用途比例 北京建筑工程学院申请硕士学位论文 9 北京城市雨水利用工程实效调研分析与对策研究第二章 2 2 2 雨水利用项目的水质分析 径流雨水在回用之前要去除雨水径流中的污染物，主要包括有机物( c o d 、t o c 、b o d ) 、 悬浮固体( s s ) 、p h 值、浊度( n t u ) 、植物营养物( t n 、t p ) 、石油类、某些重金属 和粪大肠菌群等。表2 3 给出t j i ：京近年来典型区域雨水径流初期和平均的部分指标污染浓 度。 表2 - 3 北京城区汇水面初期及后期径流部分污染物浓度( m g m ) 【司 雨水径流类型 c o ds st nt p 初期径流3 5 阻2 8 0 04 0 0 - 2 4 0 08 o - 4 0 03 2 5 4 0 油毡屋面雨水平均径流1 6 5 - 6 5 57 0 - 2 7 08 m 15 00 7 5 - - 0 9 5 平均值3 3 01 3 59 50 9 5 初期径流1 0 阻8 0 04 0 0 - 2 4 0 0 瓦屋面雨水平均径流 6 1 s 2 4 57 d 2 7 0一 平均值1 2 51 3 5 初期径流 6 1 0 - 3 6 6 09 6 辱5 8 0 06 孓6 53 o - 1 1 0 路面雨水平均径流2 9 0 - 11 6 53 6 孓1 4 7 05 5 - 2 2 50 8 孓3 5 0 平均值5 8 07 3 51 1 o1 7 5 雨水利用设施的出水水质情况，一直以来都是用户所关心的重要问题之一。由于雨水径 流污染程度有所差别，不同模式的雨水设施对雨水径流污染物的去除情况不同，不同工艺的 雨水设施出水也是不同的。但是总的来说，雨水设施的出水要尽量满足城市杂用水回用标准。 根据城市污水再生利用城市杂用水水质( g b t 1 8 9 2 0 2 0 0 2 ) 、建筑与小区雨水利用 工程技术规范( g b 5 0 4 0 啦_ 2 0 0 6 ) 、北京城市雨水利用工程技术规程( 即将颁布) 总 结出雨水回用的主要水质要求，表“。 表2 _ 4 城市雨水回用标准 指 冲厕耋篙城市绿化车霎冲建筑舡娱警水观警水标 项目 主 c o d c ，( m o j l ) s 3 03 03 03 03 02 03 0 要 浊度( n t u l5 51 01 052 0 一一 p h 6 口9 0 辅色( 度) s3 0 助 t n ( m g l ) s 1 51 52 01 5 1 01 0 t p ( m g l ) s 1 0i 01 01 00 20 2 2 - 2 - 2 1 雨水池雨水利用模式水质分析 雨水池是雨水设施中最简单的利用模式，在重点考察的雨水利用项目中所占比例较大。 根据建造位置不同，分为地下封闭式、地上封闭式、地上开敞式( 地表水体) 。 ( 1 ) 建筑单体单独雨水池，罐为