随着城市化进程的加快，城市水资源短缺和雨洪管理问题日益凸显。如何高效利用雨水资源，减少城市内涝，提升城市生态系统功能，成为城市规划与建设的重要课题。海绵城市理念应运而生，它通过模拟自然水循环过程，使城市像海绵一样在适应环境变化和应对自然灾害时具有良好的“弹性”。本文旨在探讨海绵城市中雨水收集与利用的策略与实践，以期为城市可持续发展提供参考。
一、海绵城市理念概述
海绵城市是一种新型的城市雨水管理理念，其核心在于通过构建一系列低影响开发设施，实现雨水的自然积存、渗透、净化和利用，以及超标雨水的径流控制。这些设施包括透水铺装、绿色屋顶、雨水花园、生物滞留设施、植草沟等，它们共同构成了一个完整的雨水管理系统。海绵城市建设的目标是提高城市防洪排涝能力，缓解城市热岛效应，改善城市生态环境，同时促进雨水资源的有效利用。
二、雨水收集技术与方法
雨水收集是海绵城市建设的基础环节。成熟的雨水收集技术涵盖了从收集、截污、储存、过滤、渗透、提升、回用到控制的一系列过程。以下是一些常见的雨水收集技术与方法：
屋面雨水收集：屋面是雨水收集的理想位置，因为雨水从屋顶流下时相对干净，污染程度较轻。通过设置导水槽和收集容器，可以将屋面雨水有效收集起来。在实际应用中，可以在屋檐下安装导水槽，将雨水引导至专门的雨水收集桶或储水池中。为了进一步提高收集效率，可以选用带有过滤装置的雨水桶，以去除雨水中的杂质和树叶等杂物。
地面雨水收集：地面雨水收集主要通过透水铺装、植草沟等设施实现。透水铺装允许雨水渗透至地下，减少地表径流，同时可以补充地下水。植草沟则利用植被和土壤的过滤作用，对雨水进行净化，然后将其引入雨水收集系统。
雨水花园与生物滞留设施：雨水花园和生物滞留设施是海绵城市中常见的雨水收集与净化设施。它们通过种植特定的植物和构建多层土壤结构，对雨水进行自然净化。雨水在流经这些设施时，会被植物根系和土壤颗粒吸附、过滤，从而去除悬浮物、有机物等污染物。经过净化的雨水可以被储存起来，用于后续的灌溉、冲厕等用途。
三、雨水利用策略与实践
雨水收集后，关键在于如何高效利用。以下是一些常见的雨水利用策略与实践：
绿化浇灌：雨水是绿化浇灌的理想水源。相比自来水，雨水含有少量的氮、磷等营养元素，对植物生长有益。在海绵城市建设中，可以将收集到的雨水用于公园绿地、道路绿化带的浇灌，从而减少自来水的使用量。
道路冲洗与清洁：雨水还可以用于道路冲洗和清洁。相比自来水，雨水不含氯等化学物质，对环境更加友好。在雨季，可以利用收集到的雨水对道路进行冲洗，去除路面上的尘土和污染物，保持道路清洁。
冲厕与家庭用水：在住宅区和公共建筑中，可以将收集到的雨水用于冲厕等非饮用用途。这不仅可以减少自来水的使用量，还可以降低水费支出。为了实现这一目标，需要在建筑设计阶段就考虑雨水收集与回用系统的建设。
地下水回补与生态补水：在雨水资源丰富的地区，可以将多余的雨水回补至地下含水层，以补充地下水。同时，还可以将雨水用于生态补水，如湖泊、河流等水体的补水，以维持生态平衡。
四、案例分析：山南楼海绵城市改造工程
位于上海市浦东新区新金桥路的山南楼改造工程，是海绵城市理念在产业园区雨水资源利用方面的一个成功实践。该项目占地面积2452平方米，包含一栋地下1层地上6层的建筑。设计团队通过巧妙运用灰绿色海绵设施，结合创新产品与材料的引入，对雨水进行了全方位的调蓄与净化。
屋顶绿化设计：为了提升屋顶绿化的雨水储存和净化能力，项目团队在排水层上方铺设了10厘米厚的轻质材料（如玻璃轻石或泡沫玻璃板）。这样设计不仅有助于植物通过根系的毛细作用回补所需水分，还能有效减少绿植的浇灌用水量。
雨水花园与植草沟：在园区内分散设置了多个雨水花园和植草沟。这些设施采用了不同的垫层材料（如泡沫玻璃和碎石），旨在通过对比分析这两种材料对出水水质的影响。雨水在流经这些设施时，会被植物根系和土壤颗粒吸附、过滤，从而去除悬浮物、有机物等污染物。
透水铺装与装配式花箱：在园区的停车场和办公楼周边，采用了透水铺装和装配式花箱等低影响开发设施。透水铺装允许雨水渗透至地下，减少地表径流；装配式花箱则具有雨水管理和装饰双重功能，能够收集、调蓄和净化屋面雨水。
雨水收集池与综合利用：在排水系统的末端，设置了大型的钢筋混凝土雨水收集池。该设施融合了“蓄、净、用”三大功能，通过填入多孔、比表面积大的轻质材料（如玻璃轻石），对雨水进行深度净化。净化后的雨水被广泛应用于绿化浇灌、室外道路冲洗、食堂地面冲洗以及冲厕等多个领域。
自2023年9月雨水收集系统投入调试并正式运行以来，山南楼项目已累计回用雨水约100立方米，成效显著。通过系统模型模拟与实际监测数据的结合分析，该项目展现出以下显著成效：排水能力达到了五年一遇不外排的标准；年径流总量控制率不低于70%，年径流污染物控制率达到了50%以上；年雨水利用量可达750立方米，雨水综合利用率超过20%。此外，该项目每年还能减少至少1307公斤的碳排放量。
五、结论与展望
海绵城市的雨水收集与利用是实现城市可持续发展的重要途径。通过构建低影响开发设施，可以有效收集、净化和利用雨水资源，缓解城市水资源短缺和雨洪管理问题。未来，随着技术的不断进步和政策的持续推动，海绵城市理念将在更多城市得到广泛应用和推广。同时，也需要加强公众对海绵城市理念的认识和理解，提高全社会的节水意识和环保意识，共同推动城市可持续发展。
在推进海绵城市建设的过程中，应注重科学规划与合理布局，综合考虑地下水位、绿化面积、地下管线和空间布局等多重因素。同时，还应加强监测与评估工作，实时追踪和记录雨水在各个利用环节的情况，为后续的优化和改进提供有力支持。通过政府、企业和公众的共同努力，相信我们能够建设出更加宜居、生态、可持续的城市环境。
