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摘要：我国污染严重，又是一个人均拥有水资源贫乏的国家，环境保护、水污染防治、依据当地水资源及经济情况合理进行污废水利用已成当务之急。建设中水处理系统，不但可以节约用水，并且可以一定程度防止水体污染。充分利用雨水，可以在一定程度上减轻城市市政给水厂的生产压力。经有关专家对北京中水和雨水的相关设施调查，发现大多数设施的处理能力得不到正确的利用而造成运行成本偏高（详见2003年《给水排水》第11期）。要解决以上问题，需对中水及雨水回用系统进行合理的设计。
关键词：中水 处理 雨水
中图分类号：TV211.1 文献标识码：A 文章编号：
一、中水处理及利用
1.1系统选择
中水处理及回用按市政条件分三种情况考虑：
1、有市政中水管网，有市政排水管网：
小区内排水采用污废合流（雨水系统单独考虑），排水经化粪池简单处理后排入市政污水管网。中水系统水源为市政中水。
2、无市政中水管网，有市政排水管网：
小区内排水采用污废分流。污水经化粪处理后排入市政污水管网；废水经小区废水管网收集至小区中水处理站，处理达到回用标准后回用。中水系统原水为小区回收的杂排水。
3、无市政管网：
小区内排水采用污废合流。排水经化粪池处理后经小区污水管网收集至小区污水处理站，处理达到回用标准后回用。中水系统原水为小区内回收的排水。
1.2、中水回用范围
合理设计中水回用系统，需要根据小区内用水情况，结合中水供应量，合理确定中水的回用范围。前面分析的三种情况中第二种最为复杂，现结合工程实例进行说明：
1、某工程概况：总建筑面积22.4万平米，包括商业，人防、地下车库和住宅等。住宅最高日用水量1091.6m3/d，地下车库用水量31.5 m3/d，绿化、道路浇洒用水量37.8 m3/d，配套共建用水量10.5 m3/d.
2、水量計算：
1） 住宅中水用水量（仅用于冲厕）：
1091.6×21.3％＝232.5 m3/d
2） 中水原水优先采用优质杂排水：盥洗和淋浴用水
3） 作为中水水源的水量：
0.9×0.85×1091.6×（29.3＋6.5）％＝299 m3/h
4） 按规范“用作中水水源的水量宜为中水回用水量110％～115％”确定中水回用范围：
299＜（232.5+31.5+37.8）
且299/（232.5+31.5）=1.13
299/（232.5+37.8）=1.11
所以中水可回用于：冲厕、车库用水或冲厕、绿化浇洒、道路清扫。在中水原水不够的情况下应优先回用于用水水质要求低的场所。依据《城市杂用水水质标准》，本工程中水回用于冲厕、绿化浇洒、道路清扫。
1.3水量平衡
因原水和中水用水每时都不是均匀的，而处理设备需在均匀水量负荷的条件下运行，水量平衡措施就成了控制资源和能源浪费的关键。
1、贮存调节：原水调节池应按中水原水量及处理量的逐时变化曲线求得，中水贮存池应按处理量及中水用水量的逐时变化曲线求算。原水变化曲线及中水用水曲线可根据排水建筑的性质、使用情况参照同地区类似建筑的资料拟定。
2、运行调节：利用信号控制处理设备自动运行，并合理调整运行班次，可有效的调节水量平衡。
1.4处理工艺
由于中水原水多采用优质杂排水，多数为卫生间洗浴及洗手盆等洗涤用水，含有较低的有机污染浓度，宜采用以生物接触氧化法为主的快速一段生物处理工艺：原水→格栅→调节池→生物接触氧化→沉淀→过滤→消毒→中水
当处理杂排水时也可采用上述工艺，但应适当延长生物反应时间，如果杂排水含油应先进行隔油处理。
当原水为污水时应进行预处理-生化处理-后处理三级处理，可采用活性污泥法和生物接触氧化法。生物接触法的生物膜培养和操作管理简单，应优先采用，但对于处理水量在万吨以上时不适应。
随着污水处理工艺的不断革新，污水处理设备的不断发展，目前中小型甚至大型污水及中水处理厂（站）在经济条件允许的情况下，开始大规模使用超滤膜配合好氧生物处理工艺进行污水处理工作。超滤膜及其前段的生物处理单元合称为膜生物反应器（MBR）。MBR处理系统（membrane biological reactor）其中文全称为膜生物反应器，顾名思义系统由超滤级别的膜系统和活性污泥生物反应器两部分构成，整个系统的原理是在活性污泥反应区利用好氧、缺氧活性污泥微生物在生物反应器内与基质（废水中的可降解有机物等）充分接触，通过氧化分解作用进行新陈代谢以维持自身生长、繁殖，同时降解有机污染物、吸附无机细小颗粒。接着被去除污染物的水在超滤膜系统中进行过滤和截留，过滤作用即将超大分子的有机不可降解类物质与水分子进行分离，截留作用即将活性污泥微生物截留在生物反应器中，防止活性污泥流失。
MBR处理系统的主要特点：
生化处理系统和超滤过滤系统可针对去除的污染物类型进行灵活变化，应用水处理领域范围广阔；
剩余污泥减量化，由于超滤的截留作用，生化反应区的污泥浓度维持在较高水平，泥龄较长，因此剩余污泥较少。
污水处理和回用同步，在生物反应阶段污染物降解的同时，超滤截留作用同时进行，产水可进行简单回用；
生物脱氮效率高，由于污泥浓度的提高，活性污泥的单位BOD负荷降低，有助于硝化反应的顺利进行；
单位运行费用低廉，由于超滤截留的强大作用，处理单位COD指标的电耗相对较低；
构筑物投资成本降低，反应器容积被减少的同时超滤膜系统为集成设备，放置于设备间即可，不需要单独的构筑物。
超滤的过滤精度介于微滤和纳滤之间，最小过滤孔径可达到30nm，可有效的将活性污泥截留在反应区内。根据膜组件的设置类型，膜生物反应器可分为外置式膜生物反应器和内置式膜生物反应器两大类；根据过滤原理的不同又可分为错流式、外压式和抽吸式；根据过滤膜材质的不同又分为PVDF材质、PVC材质、PTFE材质和PE材质。
在渗滤液处理领域，使用的外置式超滤膜一般为管式超滤膜，过滤模式均为循环错流式，过滤层材质一般均为PVDF，支撑层材质为聚醚砜；使用的内置式超滤膜大部分为中空纤维膜，纤维材质可以是PVC、PE、PTFE等等，过滤模式一般为抽吸式；两种膜在使用中特点不同，条件也不同。
外置与内置超滤对比表
从上述表格中可以看到，外置式膜过滤系统的特点是：操作简便，膜通量较大，膜通量衰减速度较慢，清洗周期较长；但在一般条件下，为减少污染物在膜表面的沉积，延长膜的使用寿命，需要用循环泵提供较高的膜面错流流速，致使水流循环量增大，单位运行成本费用较高，同时存在的问题是泵的高速旋转产生的剪切力会使某些微生物菌体失活。
内置式膜过滤系统的特点是：膜通量较小，通量衰减速度较快，清洗需要离线操作，但根据膜材质的不同，亲水性材料清洗周期较长，疏水性材料清洗周期较短；内置式膜过滤系统的组成较为简单且过滤原理与外置式有很大差别，因此其系统能耗较低，单位运行成本较低。膜组件下设置的曝气系统不仅给微生物分解有机物提供了所必需的氧气，而且气泡的冲刷和在膜表面形成的循环流速对污染物在膜表面的沉积起到了积极的阻碍作用。
2、雨水的回收及利用
目前城市排水体制主要为合流制(截流制)和分流制。从环境保护、污水处理厂运行、管道养护等多方面考虑，分流制较合流制优越，因此目前新建小区多采用分流制，即污水和雨水分别由污水管道和雨水管道收集和输送，污水进入城市污水处理厂，雨水直接排入水体。雨水管道设计指导思想是：及时、迅速地排除降雨形成的地面径流。在确定雨水设计流量时没有考虑对雨水径流量的利用和压缩。
近年来我国城市建设飞速发展，大量建筑物和道路等的建设使城市不透水地面面积快速增长。从1996年开始，北京市建筑占地面积增长速度明显高于往年，几乎呈直线上升态。到2010年，北京市建筑占地面积达到300km2左右，其中还未包括道路等所占面积。屋面、混凝土和沥青路面等不透水表面的径流系数一般取0.9，也就是说其降雨量的90%将形成径流。因此，随着城市发展，雨水径流量将大大增加，如果不采取措施而单纯考虑将雨水径流快速排出，所需雨水管道、雨水泵站等设施的容量、输送能力必将随之增大，这对于城市建设是一个沉重的包袱。
此外，由于环境意识的增强，人们认识到城区雨水的快速排出增加了接纳水体洪涝危害、河岸侵蚀和污染物的冲击负荷，还造成合流制系统中污水处理厂运行的困难及一部分雨污混流外溢而污染水体，因此对于传统雨水排除的指导思想从另一方面提出了质疑。
2.1利用雨水涵养地下水--雨水渗透
我国许多城市水资源缺乏，以北京市为例，它是世界上100个严重缺水的城市之一，人均水资源占有量为300m3，低于国际公认的下限1000m3。1999年是建国以来最干旱的一年，北京市降雨量为389mm，为平均年降雨量的59%，自然形成的水资源仅为18.2亿m3 。而北京市用水量为40亿m3，其中70%来自地下水。过度开采使北京市地下水储存量在1999年一年中减少了近15亿m3，地下水位下降了2～3m，以北京东郊为中心形成了一个2000km2的漏斗区。地下水位的下降又导致地面下沉，自1966年以来，北京市地面以每年10～20mm的速度下沉。
因此，一方面是使用庞大的雨水排放系统将日益增长的雨水径流排出城市，另一方面却是城市地下水补给的严重不足。如在雨水管道系统设计、用地规划和地面覆盖上考虑雨水渗透，合理、充分地利用雨水涵养地下水源，那么既能缓和城市水资源危机，又能增加土壤中的含水量、调节气候，从而改善城市的生态环境，还能减少所需雨水管系容量，即减少雨水管系的投资和运行费用，并减轻城区水涝危害和水体污染。
从60年代起，发达国家就努力开发各种雨水渗透装置，并制订了一系列规章制度。如目前德国在新建小区(无论是工业、商业、居民区)之前，均要设计雨洪利用(集雨)项目，若无雨洪利用措施，政府将征收雨洪排放设施费和雨洪排放费。
实际上雨水渗透早在我国一些古城的建筑中已有所体现，利用渗坑、渗井、渗沟使雨水就地下渗。80年代末曾对一些地区作过调查，如杭州老城区在庭院中设天井沟和矩形渗坑；苏州老城区及附近一带乡镇的住宅用天井贮蓄雨水；潍坊老城区街道的雨水流入坑洼地及池塘 (俗称"湾子"，有的湾子平时是干涸的)；曲阜孔府宅内和后花园均有雨水渗井[1] 。
2.2雨水渗透设施
2.2.1渗透地面
除了绿化面积外，人工渗透地面主要分为两类，一类是多孔沥青及多孔混凝土地面，另一类是草皮砖。它们可用于停车场、交通较少的道路及人行道，特别适用于居民小区。
2.2.1.1多孔沥青及混凝土地面
典型的多孔沥青地面构造中表面沥青层应避免使用细小骨料，沥青重量比为5.5%～6 .0%，空隙率为12%～16%，厚6～7cm。沥青层下设两层碎石，上层碎石粒径1.3cm，厚5cm ，下层碎石粒径2.5～5cm，空隙率为38%～40%，其厚度视所需蓄水量定，因它主要用于贮蓄雨水并延缓径流[2]。
多孔混凝土地面构造与多孔沥青地面类似，只是将表层改换为无砂混凝土，其厚度约为12. 5cm，空隙率15%～25%。多孔沥青及多孔混凝土地面自1973年在美国使用以来，得到EPA的支持，至今已广泛应用于发达国家，但在国内还鲜见报道。
2.2.1.2草皮砖
草皮砖是带有各种形状空隙的混凝土块，开孔率可达20%～30%，因在空隙中可种植草类而得名。它最早于1961年用于德国，至今在国内外均已被广泛使用。特别多用于城区各类停车场、生活小区及道路边。它除了有渗透雨水的作用，还有美化环境的效果，国内建材市场上有成品出售，便于采用及推广。
草皮砖地面因有草类植物生长，与多孔沥青及混凝土地面相比，能更有效地净化雨水径流及调节大气温度和湿度。试验证明它对于重金属如铅、锌、铬等有一定去除效果。植物的叶、茎、根系能延缓径流速度，延长径流时间。草皮砖地面的径流系数为0.05～0.35，取决于其基础碎石层的蓄水性能、地面坡度等因素。
国外资料介绍：渗透地面成本比传统不透水地面高出10%左右，但综合考虑因径流量减少、地面集流时间延长而导致雨水管道长度缩短及管径减小，雨水系统的总投资可减少12%～38%。而且还可产生较大的环境及社会效益[3]。
以北京建工学院为例，校园面积约12hm2，因院内建筑物分布密集，按5%的面积可改为渗透地面计算，改造后院内雨水管系投资可减少6%，这还未计入因进入市政雨水管道径流量减少对下流管系的有利影响。
2.2.2渗透池
2.2.2.1地面渗透池
当土地可得且土壤渗透性能良好时，可采用地面滲透池。池可大可小，也可几个小池综合使用，视地形条件而定。
地面渗透池有的是季节性充水，如一个月中几次充水、一年中几次充水或春季充水秋季干涸，水位变化很大。有的地面渗透池则是一年四季均有水。在地面渗透池中宜种植植物。季节性池所种植植物应既能抗涝又能抗旱，并视池中水位变化而定。常年存水的地面渗透池与土地处理系统中的"湿地"相似，宜种植耐水植物及浮游性植物。它还可作为野生动物的栖居地，有利于改善生态环境。利用天然低洼地作地面渗透池是最经济的。若对池底再作一些简单处理，如铺设鹅卵石等透水性材料，其渗透性能将会大大提高。
2.2.2.2地下渗透池
当地面土地紧缺时，就不得不利用地下渗透池，实际上它是一种地下贮水装置，利用碎石空隙、穿孔管、渗透渠等贮存雨水。透水渠的使用可减少所需石料并增大贮水体积。总之，地下渗透池种类多样，形状各异，在美国一般按重现期2年的暴雨强度在36h内全部渗入地下来计算其容量[3]。
2.2.2.3渗透管
渗透管一般采用穿孔PVC管，或用透水材料制成。汇集的雨水通过透水性管渠进入四周的碎石层，再进一步向四周土壤渗透，碎石层具有一定的贮水、调节作用。相对渗透池而言，渗透管沟占地较少。便于在城区及生活小区设置，它可以与雨水管系、渗透池、渗透井等综合使用，也可以单独使用。日本和德国在这方面有较成熟的经验。
2.3雨水渗透工程的实施
2.3.1渗透设施的选址要求
使用渗透设施的适宜地点为：地下水最高水位或地下不透水岩层至少低于渗透表面1.2m ，土壤渗透率不小于2×10－5m/s，地面坡度不大于15%，离房屋基础至少3m远。此外还需考虑表层及下层土壤结构、表面植被种类、土壤含水率、车辆及行人交通密度等[4]。
2.3.2渗透装置的堵塞
屋面及地面的初期雨水径流带有一定量的悬浮颗粒和杂质，对于渗透装置或土壤层可能有堵塞作用。沥青多孔地面经吸尘机抽吸(每年吸3次)或高压水冲洗后，其空隙率基本能完全恢复。多孔混凝土地面至今未见有堵塞报道。曾对北京建工学院材料实验室所制作的无砂混凝土块(孔隙率18%，渗透系数0.85cm/s)作堵塞试验。模拟北京市年平均降雨量600mm，向试块中灌入多种浓度的含泥砂试验浊水，当试验浊水的SS为1000mg/L及2000mg/L时，试块的渗透系数不变，当浊水SS增至3000mg/L，渗透系数减少8%，当SS增至4000mg/L时，渗透系数减少25%，表现出一定程度的堵塞。实际上北京市普遍使用的沥青屋面初期雨水径流的SS仅为100～250mg/L，路面径流的SS也仅为1000～3000mg /L，而且是短期的，降雨后期分别降为20～50mg/L和300～400mg/L。试验证明多孔混凝土地面不易堵塞。但为了安全起见，应尽量去除径流中易造成堵塞的杂质，并对渗透装置加强管理，定期清理。
2.3.3初期雨水径流的污染
屋面和地面初期径流的COD可达3000mg/L左右，虽然它随着降雨时间迅速降低，但在降雨初期的短时间内，雨水径流有相当的污染性。
在渗透设施的选址要求中，强调渗透表面距最高地下水位或不透水岩层1.2m以上，这是为了保证有一定土壤厚度以净化径流，是控制地下水污染的一种措施。此外，渗透装置中多使用过滤纤维层，俗称土工布，它是一种较好的过滤材料。对细小颗粒杂质有较强的阻隔作用。为了安全起见，提倡径流先进入绿地、花坛，再进入渗透设施，以充分利用植被和土壤表面的净化能力。对污染较重的初期径流宜设置初期弃流装置及适当的净化措施。
三、结论
我国是个水资源匮乏的国家，我们应该充分利用中水以及雨水资源。
参考文献
1胡家骏. 我国传统城市排水规划设计原则初探. 中国给水排水，1987，3(4)：30～32
2Richa Field. Integrated Stormwater Management. Lewis Publishers,1993. 1 51～153
3Bruce K Ferguson. StormWater Infiltration. Lewis Publishers,1996. 36～8 8
4Urbonas Ben. StormWater. Prentice Hall,1994. 233～243
关键词：中水 处理 雨水
中图分类号：TV211.1 文献标识码：A 文章编号：
一、中水处理及利用
1.1系统选择
中水处理及回用按市政条件分三种情况考虑：
1、有市政中水管网，有市政排水管网：
小区内排水采用污废合流（雨水系统单独考虑），排水经化粪池简单处理后排入市政污水管网。中水系统水源为市政中水。
2、无市政中水管网，有市政排水管网：
小区内排水采用污废分流。污水经化粪处理后排入市政污水管网；废水经小区废水管网收集至小区中水处理站，处理达到回用标准后回用。中水系统原水为小区回收的杂排水。
3、无市政管网：
小区内排水采用污废合流。排水经化粪池处理后经小区污水管网收集至小区污水处理站，处理达到回用标准后回用。中水系统原水为小区内回收的排水。
1.2、中水回用范围
合理设计中水回用系统，需要根据小区内用水情况，结合中水供应量，合理确定中水的回用范围。前面分析的三种情况中第二种最为复杂，现结合工程实例进行说明：
1、某工程概况：总建筑面积22.4万平米，包括商业，人防、地下车库和住宅等。住宅最高日用水量1091.6m3/d，地下车库用水量31.5 m3/d，绿化、道路浇洒用水量37.8 m3/d，配套共建用水量10.5 m3/d.
2、水量計算：
1） 住宅中水用水量（仅用于冲厕）：
1091.6×21.3％＝232.5 m3/d
2） 中水原水优先采用优质杂排水：盥洗和淋浴用水
3） 作为中水水源的水量：
0.9×0.85×1091.6×（29.3＋6.5）％＝299 m3/h
4） 按规范“用作中水水源的水量宜为中水回用水量110％～115％”确定中水回用范围：
299＜（232.5+31.5+37.8）
且299/（232.5+31.5）=1.13
299/（232.5+37.8）=1.11
所以中水可回用于：冲厕、车库用水或冲厕、绿化浇洒、道路清扫。在中水原水不够的情况下应优先回用于用水水质要求低的场所。依据《城市杂用水水质标准》，本工程中水回用于冲厕、绿化浇洒、道路清扫。
1.3水量平衡
因原水和中水用水每时都不是均匀的，而处理设备需在均匀水量负荷的条件下运行，水量平衡措施就成了控制资源和能源浪费的关键。
1、贮存调节：原水调节池应按中水原水量及处理量的逐时变化曲线求得，中水贮存池应按处理量及中水用水量的逐时变化曲线求算。原水变化曲线及中水用水曲线可根据排水建筑的性质、使用情况参照同地区类似建筑的资料拟定。
2、运行调节：利用信号控制处理设备自动运行，并合理调整运行班次，可有效的调节水量平衡。
1.4处理工艺
由于中水原水多采用优质杂排水，多数为卫生间洗浴及洗手盆等洗涤用水，含有较低的有机污染浓度，宜采用以生物接触氧化法为主的快速一段生物处理工艺：原水→格栅→调节池→生物接触氧化→沉淀→过滤→消毒→中水
当处理杂排水时也可采用上述工艺，但应适当延长生物反应时间，如果杂排水含油应先进行隔油处理。
当原水为污水时应进行预处理-生化处理-后处理三级处理，可采用活性污泥法和生物接触氧化法。生物接触法的生物膜培养和操作管理简单，应优先采用，但对于处理水量在万吨以上时不适应。
随着污水处理工艺的不断革新，污水处理设备的不断发展，目前中小型甚至大型污水及中水处理厂（站）在经济条件允许的情况下，开始大规模使用超滤膜配合好氧生物处理工艺进行污水处理工作。超滤膜及其前段的生物处理单元合称为膜生物反应器（MBR）。MBR处理系统（membrane biological reactor）其中文全称为膜生物反应器，顾名思义系统由超滤级别的膜系统和活性污泥生物反应器两部分构成，整个系统的原理是在活性污泥反应区利用好氧、缺氧活性污泥微生物在生物反应器内与基质（废水中的可降解有机物等）充分接触，通过氧化分解作用进行新陈代谢以维持自身生长、繁殖，同时降解有机污染物、吸附无机细小颗粒。接着被去除污染物的水在超滤膜系统中进行过滤和截留，过滤作用即将超大分子的有机不可降解类物质与水分子进行分离，截留作用即将活性污泥微生物截留在生物反应器中，防止活性污泥流失。
MBR处理系统的主要特点：
生化处理系统和超滤过滤系统可针对去除的污染物类型进行灵活变化，应用水处理领域范围广阔；
剩余污泥减量化，由于超滤的截留作用，生化反应区的污泥浓度维持在较高水平，泥龄较长，因此剩余污泥较少。
污水处理和回用同步，在生物反应阶段污染物降解的同时，超滤截留作用同时进行，产水可进行简单回用；
生物脱氮效率高，由于污泥浓度的提高，活性污泥的单位BOD负荷降低，有助于硝化反应的顺利进行；
单位运行费用低廉，由于超滤截留的强大作用，处理单位COD指标的电耗相对较低；
构筑物投资成本降低，反应器容积被减少的同时超滤膜系统为集成设备，放置于设备间即可，不需要单独的构筑物。
超滤的过滤精度介于微滤和纳滤之间，最小过滤孔径可达到30nm，可有效的将活性污泥截留在反应区内。根据膜组件的设置类型，膜生物反应器可分为外置式膜生物反应器和内置式膜生物反应器两大类；根据过滤原理的不同又可分为错流式、外压式和抽吸式；根据过滤膜材质的不同又分为PVDF材质、PVC材质、PTFE材质和PE材质。
在渗滤液处理领域，使用的外置式超滤膜一般为管式超滤膜，过滤模式均为循环错流式，过滤层材质一般均为PVDF，支撑层材质为聚醚砜；使用的内置式超滤膜大部分为中空纤维膜，纤维材质可以是PVC、PE、PTFE等等，过滤模式一般为抽吸式；两种膜在使用中特点不同，条件也不同。
外置与内置超滤对比表
从上述表格中可以看到，外置式膜过滤系统的特点是：操作简便，膜通量较大，膜通量衰减速度较慢，清洗周期较长；但在一般条件下，为减少污染物在膜表面的沉积，延长膜的使用寿命，需要用循环泵提供较高的膜面错流流速，致使水流循环量增大，单位运行成本费用较高，同时存在的问题是泵的高速旋转产生的剪切力会使某些微生物菌体失活。
内置式膜过滤系统的特点是：膜通量较小，通量衰减速度较快，清洗需要离线操作，但根据膜材质的不同，亲水性材料清洗周期较长，疏水性材料清洗周期较短；内置式膜过滤系统的组成较为简单且过滤原理与外置式有很大差别，因此其系统能耗较低，单位运行成本较低。膜组件下设置的曝气系统不仅给微生物分解有机物提供了所必需的氧气，而且气泡的冲刷和在膜表面形成的循环流速对污染物在膜表面的沉积起到了积极的阻碍作用。
2、雨水的回收及利用
目前城市排水体制主要为合流制(截流制)和分流制。从环境保护、污水处理厂运行、管道养护等多方面考虑，分流制较合流制优越，因此目前新建小区多采用分流制，即污水和雨水分别由污水管道和雨水管道收集和输送，污水进入城市污水处理厂，雨水直接排入水体。雨水管道设计指导思想是：及时、迅速地排除降雨形成的地面径流。在确定雨水设计流量时没有考虑对雨水径流量的利用和压缩。
近年来我国城市建设飞速发展，大量建筑物和道路等的建设使城市不透水地面面积快速增长。从1996年开始，北京市建筑占地面积增长速度明显高于往年，几乎呈直线上升态。到2010年，北京市建筑占地面积达到300km2左右，其中还未包括道路等所占面积。屋面、混凝土和沥青路面等不透水表面的径流系数一般取0.9，也就是说其降雨量的90%将形成径流。因此，随着城市发展，雨水径流量将大大增加，如果不采取措施而单纯考虑将雨水径流快速排出，所需雨水管道、雨水泵站等设施的容量、输送能力必将随之增大，这对于城市建设是一个沉重的包袱。
此外，由于环境意识的增强，人们认识到城区雨水的快速排出增加了接纳水体洪涝危害、河岸侵蚀和污染物的冲击负荷，还造成合流制系统中污水处理厂运行的困难及一部分雨污混流外溢而污染水体，因此对于传统雨水排除的指导思想从另一方面提出了质疑。
2.1利用雨水涵养地下水--雨水渗透
我国许多城市水资源缺乏，以北京市为例，它是世界上100个严重缺水的城市之一，人均水资源占有量为300m3，低于国际公认的下限1000m3。1999年是建国以来最干旱的一年，北京市降雨量为389mm，为平均年降雨量的59%，自然形成的水资源仅为18.2亿m3 。而北京市用水量为40亿m3，其中70%来自地下水。过度开采使北京市地下水储存量在1999年一年中减少了近15亿m3，地下水位下降了2～3m，以北京东郊为中心形成了一个2000km2的漏斗区。地下水位的下降又导致地面下沉，自1966年以来，北京市地面以每年10～20mm的速度下沉。
因此，一方面是使用庞大的雨水排放系统将日益增长的雨水径流排出城市，另一方面却是城市地下水补给的严重不足。如在雨水管道系统设计、用地规划和地面覆盖上考虑雨水渗透，合理、充分地利用雨水涵养地下水源，那么既能缓和城市水资源危机，又能增加土壤中的含水量、调节气候，从而改善城市的生态环境，还能减少所需雨水管系容量，即减少雨水管系的投资和运行费用，并减轻城区水涝危害和水体污染。
从60年代起，发达国家就努力开发各种雨水渗透装置，并制订了一系列规章制度。如目前德国在新建小区(无论是工业、商业、居民区)之前，均要设计雨洪利用(集雨)项目，若无雨洪利用措施，政府将征收雨洪排放设施费和雨洪排放费。
实际上雨水渗透早在我国一些古城的建筑中已有所体现，利用渗坑、渗井、渗沟使雨水就地下渗。80年代末曾对一些地区作过调查，如杭州老城区在庭院中设天井沟和矩形渗坑；苏州老城区及附近一带乡镇的住宅用天井贮蓄雨水；潍坊老城区街道的雨水流入坑洼地及池塘 (俗称"湾子"，有的湾子平时是干涸的)；曲阜孔府宅内和后花园均有雨水渗井[1] 。
2.2雨水渗透设施
2.2.1渗透地面
除了绿化面积外，人工渗透地面主要分为两类，一类是多孔沥青及多孔混凝土地面，另一类是草皮砖。它们可用于停车场、交通较少的道路及人行道，特别适用于居民小区。
2.2.1.1多孔沥青及混凝土地面
典型的多孔沥青地面构造中表面沥青层应避免使用细小骨料，沥青重量比为5.5%～6 .0%，空隙率为12%～16%，厚6～7cm。沥青层下设两层碎石，上层碎石粒径1.3cm，厚5cm ，下层碎石粒径2.5～5cm，空隙率为38%～40%，其厚度视所需蓄水量定，因它主要用于贮蓄雨水并延缓径流[2]。
多孔混凝土地面构造与多孔沥青地面类似，只是将表层改换为无砂混凝土，其厚度约为12. 5cm，空隙率15%～25%。多孔沥青及多孔混凝土地面自1973年在美国使用以来，得到EPA的支持，至今已广泛应用于发达国家，但在国内还鲜见报道。
2.2.1.2草皮砖
草皮砖是带有各种形状空隙的混凝土块，开孔率可达20%～30%，因在空隙中可种植草类而得名。它最早于1961年用于德国，至今在国内外均已被广泛使用。特别多用于城区各类停车场、生活小区及道路边。它除了有渗透雨水的作用，还有美化环境的效果，国内建材市场上有成品出售，便于采用及推广。
草皮砖地面因有草类植物生长，与多孔沥青及混凝土地面相比，能更有效地净化雨水径流及调节大气温度和湿度。试验证明它对于重金属如铅、锌、铬等有一定去除效果。植物的叶、茎、根系能延缓径流速度，延长径流时间。草皮砖地面的径流系数为0.05～0.35，取决于其基础碎石层的蓄水性能、地面坡度等因素。
国外资料介绍：渗透地面成本比传统不透水地面高出10%左右，但综合考虑因径流量减少、地面集流时间延长而导致雨水管道长度缩短及管径减小，雨水系统的总投资可减少12%～38%。而且还可产生较大的环境及社会效益[3]。
以北京建工学院为例，校园面积约12hm2，因院内建筑物分布密集，按5%的面积可改为渗透地面计算，改造后院内雨水管系投资可减少6%，这还未计入因进入市政雨水管道径流量减少对下流管系的有利影响。
2.2.2渗透池
2.2.2.1地面渗透池
当土地可得且土壤渗透性能良好时，可采用地面滲透池。池可大可小，也可几个小池综合使用，视地形条件而定。
地面渗透池有的是季节性充水，如一个月中几次充水、一年中几次充水或春季充水秋季干涸，水位变化很大。有的地面渗透池则是一年四季均有水。在地面渗透池中宜种植植物。季节性池所种植植物应既能抗涝又能抗旱，并视池中水位变化而定。常年存水的地面渗透池与土地处理系统中的"湿地"相似，宜种植耐水植物及浮游性植物。它还可作为野生动物的栖居地，有利于改善生态环境。利用天然低洼地作地面渗透池是最经济的。若对池底再作一些简单处理，如铺设鹅卵石等透水性材料，其渗透性能将会大大提高。
2.2.2.2地下渗透池
当地面土地紧缺时，就不得不利用地下渗透池，实际上它是一种地下贮水装置，利用碎石空隙、穿孔管、渗透渠等贮存雨水。透水渠的使用可减少所需石料并增大贮水体积。总之，地下渗透池种类多样，形状各异，在美国一般按重现期2年的暴雨强度在36h内全部渗入地下来计算其容量[3]。
2.2.2.3渗透管
渗透管一般采用穿孔PVC管，或用透水材料制成。汇集的雨水通过透水性管渠进入四周的碎石层，再进一步向四周土壤渗透，碎石层具有一定的贮水、调节作用。相对渗透池而言，渗透管沟占地较少。便于在城区及生活小区设置，它可以与雨水管系、渗透池、渗透井等综合使用，也可以单独使用。日本和德国在这方面有较成熟的经验。
2.3雨水渗透工程的实施
2.3.1渗透设施的选址要求
使用渗透设施的适宜地点为：地下水最高水位或地下不透水岩层至少低于渗透表面1.2m ，土壤渗透率不小于2×10－5m/s，地面坡度不大于15%，离房屋基础至少3m远。此外还需考虑表层及下层土壤结构、表面植被种类、土壤含水率、车辆及行人交通密度等[4]。
2.3.2渗透装置的堵塞
屋面及地面的初期雨水径流带有一定量的悬浮颗粒和杂质，对于渗透装置或土壤层可能有堵塞作用。沥青多孔地面经吸尘机抽吸(每年吸3次)或高压水冲洗后，其空隙率基本能完全恢复。多孔混凝土地面至今未见有堵塞报道。曾对北京建工学院材料实验室所制作的无砂混凝土块(孔隙率18%，渗透系数0.85cm/s)作堵塞试验。模拟北京市年平均降雨量600mm，向试块中灌入多种浓度的含泥砂试验浊水，当试验浊水的SS为1000mg/L及2000mg/L时，试块的渗透系数不变，当浊水SS增至3000mg/L，渗透系数减少8%，当SS增至4000mg/L时，渗透系数减少25%，表现出一定程度的堵塞。实际上北京市普遍使用的沥青屋面初期雨水径流的SS仅为100～250mg/L，路面径流的SS也仅为1000～3000mg /L，而且是短期的，降雨后期分别降为20～50mg/L和300～400mg/L。试验证明多孔混凝土地面不易堵塞。但为了安全起见，应尽量去除径流中易造成堵塞的杂质，并对渗透装置加强管理，定期清理。
2.3.3初期雨水径流的污染
屋面和地面初期径流的COD可达3000mg/L左右，虽然它随着降雨时间迅速降低，但在降雨初期的短时间内，雨水径流有相当的污染性。
在渗透设施的选址要求中，强调渗透表面距最高地下水位或不透水岩层1.2m以上，这是为了保证有一定土壤厚度以净化径流，是控制地下水污染的一种措施。此外，渗透装置中多使用过滤纤维层，俗称土工布，它是一种较好的过滤材料。对细小颗粒杂质有较强的阻隔作用。为了安全起见，提倡径流先进入绿地、花坛，再进入渗透设施，以充分利用植被和土壤表面的净化能力。对污染较重的初期径流宜设置初期弃流装置及适当的净化措施。
三、结论
我国是个水资源匮乏的国家，我们应该充分利用中水以及雨水资源。
参考文献
1胡家骏. 我国传统城市排水规划设计原则初探. 中国给水排水，1987，3(4)：30～32
2Richa Field. Integrated Stormwater Management. Lewis Publishers,1993. 1 51～153
3Bruce K Ferguson. StormWater Infiltration. Lewis Publishers,1996. 36～8 8
4Urbonas Ben. StormWater. Prentice Hall,1994. 233～243