海绵城市是指城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”。下雨时,海绵城市能够吸水、蓄水、渗水、净水;需要时,将蓄存的水“释放”并加以利用。海绵城市建设的目标是最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化,促进雨水资源的利用和生态环境保护。而构建海绵城市首先要解决的问题是雨水的收集,以下是海绵城市雨水收集的主要方法。

一、屋顶集雨
屋顶集雨是海绵城市雨水收集的一种有效方式,尤其适用于较为独立的住宅或公共建筑。屋顶集雨系统的工作原理相对简单,它根据建筑结构的不同,分为平顶雨水收集和脊式雨水收集两种方式。
平顶雨水收集:平顶建筑由于都有落水管,因此雨水收集相对简单。只需将落水管连接到水池或集水沟中,雨水即可被引导进入收集系统。这种方法收集的雨水相对干净,污染程度轻,雨水的PH呈中性,含盐量很少,硬度很低,无需进行软化处理,可直接用于浇灌、冲洗厕所、洗车等。这样不仅节约了自来水用水量,还提高了对降水资源的利用。
脊式雨水收集:脊式屋顶需要在屋檐下安装一个半圆形的水平管子,然后将水平管子连接到垂直的落水管中。雨水沿着屋檐流入水平管子,再通过落水管进入收集系统。这种方式同样能够实现雨水的有效收集。
屋顶集雨系统在国外已经得到了广泛应用,例如在居民用水中,有30%为室外的绿地浇灌用水,这部分用水可以通过屋顶集雨系统来提供。对于高密度建设的城市,屋顶雨水收集系统能够大幅提高降水资源的利用率。
二、地面径流收集
地面径流收集是海绵城市雨水收集的另一种重要方式。它主要依靠雨污分流和地面透水材料来实现。
雨污分流:在城市规划或改造中,设计两套管网系统,一套用于排污,另一套用于排水。下雨时,地面径流通过雨水管网排入河湖或雨水收集利用系统。这种方式能够有效地将雨水与污水分离,避免雨水被污染,同时也减轻了城市污水处理厂的负荷。
地面透水材料:铺装层采用透水材料,通过增大铺装层材料之间的孔隙,实现雨水的渗入与汇集。这些透水材料能够增加雨水下渗的速度,减少地表径流,从而缓解城市内涝问题。同时,透水铺装材料还能提高道路的抗滑性能,增加行车安全。
道路两旁的绿化和雨水收集口也可以结合起来,通过绿化过滤地面径流,用于雨水收集。绿化植物能够吸收雨水中的污染物,净化水质,同时植被的根系还能增加土壤的渗透性,有助于雨水的下渗和储存。
三、城市绿地滞蓄
城市绿地滞蓄是海绵城市雨水收集的另一种重要途径。绿地滞蓄主要通过景观湿地、下凹式绿地等方式进行。
景观湿地:景观湿地是一种人工建造的湿地系统,它模拟自然湿地的生态功能,能够有效地收集、储存和净化雨水。雨水通过管道或沟渠引入湿地,在湿地中经过植物、微生物和土壤的过滤作用,去除污染物,提高水质。经过处理的雨水可以用于景观补水、灌溉等。
下凹式绿地:下凹式绿地是一种低于周围路面的绿地,它能够收集周围道路的雨水。雨水通过地表浅沟流入绿地,在绿地中被植被吸收、过滤和净化。下凹式绿地不仅能够收集雨水,还能通过植被的蒸腾作用增加空气湿度,改善城市微气候。同时,下凹式绿地还能增加城市的绿化面积,提升城市生态环境质量。
在下凹式绿地中,可以设置一些简单的明渠,将收集的雨水注入周围的景观湖,或经过简单过滤后用于绿地灌溉、小型喷泉等景观用水。这样不仅能够实现雨水的有效利用,还能提升城市景观的观赏性和功能性。
四、雨水收集系统的综合运用
雨水收集系统是一种利用自然和人工手段,将雨水收集、储存、净化并再利用的系统。它集雨水收集、除污于一体,对总氮、总磷、金属离子等均有较强的去除作用,具有投资少、效率高、占地小、维护保养简单、运行费用低、维护周期长、使用寿命长等优点。
雨水收集与处理:收集的雨水首先经过大功率除杂设备,去除大颗粒杂质。然后进入混凝、沉淀、过滤等处理系统,进一步去除悬浮物、有机物和微生物等污染物。经过处理的雨水水质达到国家相关标准,可以用于冲厕、道路浇灌、绿地浇灌及景观补水等。
雨水的直接利用:雨水的直接利用是指将处理后的雨水直接用于城市生活中的各个方面。例如,可以用于冲洗厕所,减少自来水的使用量;可以用于道路和绿地的浇灌,节约灌溉用水;还可以用于景观补水,提升城市景观的观赏性和功能性。
雨水的间接利用:雨水的间接利用是指雨水通过渗入地下的方式补充地下水。降雨时,雨水通过透水铺装、下凹式绿地等方式渗入地下,补充涵养地下水源。这不仅能够缓解城市内涝问题,还能改善生态环境,增加土壤湿度,提高植物的成活率。
雨水的综合利用:雨水的综合利用是指将直接利用和间接利用有机结合起来,实现雨水资源的最大化利用。例如,可以将处理后的雨水用于城市绿化和景观补水,同时将多余的雨水通过透水铺装和下凹式绿地等方式渗入地下,补充地下水。这样不仅能够实现雨水的有效利用,还能促进城市生态环境的改善。
综上所述,海绵城市雨水收集方法包括屋顶集雨、地面径流收集、城市绿地滞蓄以及雨水收集系统的综合运用。这些方法不仅能够实现雨水的有效收集和利用,还能促进城市生态环境的改善和可持续发展。随着雨水利用技术的不断发展,未来海绵城市雨水收集方法将更加完善和高效,为城市可持续发展提供更加有力的支撑。