第二节　国内外雨水利用状况

国内外雨水集蓄技术的应用概括起来可分为两方面，即在生活方面的应用和农业灌溉方面的应用。全球除南极洲以外的六大洲都有收集雨水解决生活用水的例子，其中发达国家如日本、澳大利亚、加拿大、美国、德国等，发展中国家如泰国、印度、尼泊尔、巴西、墨西哥及哥伦比亚等，都在发展这一技术，这些地区的年降雨量为200～3200mm不等，其集蓄雨水的目的主要是解决包括城市和农村在内的生活用水。日本是在城市中开展雨水利用规模最大的国家，所集蓄的雨水主要用于冲洗厕所、浇灌草坪，也用于消防和发生灾害时应急使用。美国从20世纪80年代初就开始研究用屋顶雨水集流系统解决家庭供水问题，1983—1993年，美国国际开发署资助了一项面向全球的雨水收集集流系统计划，以后又建立了雨水收集信息中心和一个通讯网。

一、国外雨水利用

1.早期国外雨水利用

雨水利用是一项被广泛应用的传统技术。有关资料记载，雨水利用可追溯到公元前6000多年的阿滋泰克和玛雅文化时期，那时人们已把雨水用于农业生产和生活所需。在哥伦比亚、厄瓜多尔、苏里南沿海和秘鲁南部高原，3000多年前的村居就成功地利用不同地形修筑台地种植玉米，在沟底种植水稻。公元前2000多年的中东地区，典型的中产阶级家庭都有雨水收集系统用于生活和灌溉。阿拉伯人收集雨水，种植了无花果、橄榄树、葡萄、大麦等，利比亚人用堤坝、涵管把高原上的水引至谷底使用，埃及人用集流槽收集雨水作为生活之用。2000年前，阿拉伯闪米特部族的纳巴泰人在降雨仅100余mm的内盖夫沙漠创造了径流收集系统，利用极少量的雨水种出了庄稼，后人称之为纳巴泰方法。雨水利用曾经有力地促进了世界上许多地方古代文明的发展。

2.现代国外雨水利用

（1）农村雨水利用。20世纪70年代从卫星照片上发现了埃及北部的径流收集系统和非洲撒哈拉东南部存在的集水灌溉系统。在印度西部的塔尔沙漠，人们通过水池、石堤、水坝、水窖等多种形式收集雨水，来支撑世界上人口最稠密的沙漠（60人/km2）。

在农村利用雨水规模最大的是泰国，20世纪80年代以来开展的“泰缸”（Tai jar）工程，建造了1200多万个2m3的家庭集流水泥水缸，解决了300多万农村人口的吃水问题。家庭集雨水缸如图1－1所示。

澳大利亚在农村及城市郊区的房屋旁，普遍建造了用波纹钢板制作的圆形水仓，收集来自屋顶的雨水。在非洲肯尼亚的许多地方，联合国开发署和世行的农村供水和卫生项目把雨水存储罐作为项目的一个重要内容。这种技术后来传到博茨瓦纳、纳米比亚、坦桑尼亚等地，带动了非洲雨水集蓄工程的发展。在拉丁美洲的墨西哥和巴西，雨水利用也开展得比较普遍：墨西哥的Chiapas高原有较完善的雨水收集系统，由铝制屋顶、梯形地下水池、过滤池、水泵等组成；巴西东北部靠近赤道的半干旱带Petrolina地区，在加拿大等国际组织的资助下，贫苦居民修建了用铁丝网水泥、预制混凝土板、石灰衬砌和砖砌的储水罐，数量达2000多个。

雨水集蓄技术在农业生产上的应用是国际发展的趋势。20世纪中叶以来，国外兴起了对径流农业（Run off Agriculture）的研究和实践。以色列政府制定了为期30年的庞大的径流农业计划，在内盖夫地区建立可持续发展的农业生态系统。径流农业是指对降雨产生的径流进行收集、储存和利用，从而发展农业生产。巴西的Petrolina地区进行了利用田间土垅富集雨水的试验和示范，对比试验表明，此种措施可使作物增产17%～58%。印度许多省份采取修建小型水池、塘坝、谷坊等拦蓄雨水，进行灌溉。墨西哥采用淤地坝、谷坊等来收集储存雨水。肯尼亚的莱基皮亚（Laikipia）地区示范项目在年雨量600mm的情况下，资助居民修建容积为100m3的地下水池，收集铁皮屋顶雨水，其中25m3用于家庭生活及牲畜饮水，75m3用于灌溉庭院，项目收到很好效果。

修整梯田、台地、水平沟等，可以有效拦截雨水，增加土壤含水量。在河谷中修筑梯田，或者修建小水坝、堰，把土地截成小块，可以拦蓄引过来的雨洪。这些在中东和北非有着广泛的应用。伊朗北部阿塞拜疆省在年降水250mm的条件下，修建水平沟和台地，植树种草，增加植被，取得了一定效果；在布基纳法索试验了一种用植物障碍拦截雨洪的方法，可以增加在障碍前后的土壤含水量，由于植物障碍的透水性，又不至于造成上游被水淹没。

（2）城市雨水利用。现代意义上的雨水利用，尤其是城市雨水的利用是从20世纪80年代始发展起来的。它主要是随着城市化带来的水资源紧缺和环境与生态问题而引起人们的重视。许多国家开展了相关的研究并建成一批不同规模的示范工程。在此基础上，城市雨水的利用首先在发达国家逐步进入到标准化和产业化的阶段。1982年6月在美国夏威夷召开了第一届雨水集流利用国际会议，成立了国际雨水集流系统协会，亚洲的尼泊尔、菲律宾、印度、泰国，非洲的肯尼亚、博茨瓦纳、坦桑尼亚等发展中国家，以及日本、澳大利亚、美国、新加坡、法国等发达国家，都采用了各种技术开发和利用雨水。1995年6月在中国北京召开了第七届雨水集流系统协会，进一步推动了雨水的开发利用。一些发达国家如雨量丰沛的日本，在城市屋顶修建雨水浇灌的“空中花园”。目前，运用先进的工艺处理，水的重复利用率可达到70%以上。美国、加拿大、日本等国都曾提出零排放（即密闭循环）的目标。

1989年德国就出台了雨水利用设施标准，对住宅、商业和工业领域雨水利用设施的设计、施工和运行管理，过滤，储存，控制与监测4个方面制定了标准。到1992年已出现“第二代”雨水利用技术。又经过近10年的发展与完善，“第三代”雨水利用技术的新标准出台。德国“第三代”雨水利用技术的特征就是设备的集成化，包括屋面雨水的收集、截污、储存、过滤、渗透、提升、回用、控制都有一系列的定型产品和组装式成套设备。值得一提的是德国污水联合会和1995年成立的非营利的雨水利用专业协会在管理城市雨水的排放和处理，组织协调雨水利用技术的研究开发，制定相关的技术指南、法规、政策，以及促进雨水利用的规范化、标准化和产业化方面起到了非常积极的作用，使德国的城市雨水利用技术几年上一个台阶，这一经验很值得我国借鉴。

日本的建筑师还设计建造出集太阳能和雨水利用为一体的花园式生态型建筑，这也代表建筑界的一个新方向。

在国外，尤其是欧美等国家和日本，对透水性混凝土路面也做过大量的研究，取得了许多研究成果，并已应用于各种实际工程中，收到了很多的生态环境效益。20世纪70年代后半期，日本为解决因抽取地下水而引起的地基下沉等问题，开始采取“雨水的地下还原”对策，同时开发了以使用透水性路面材料为主的沥青混合料透水性路面，大多用于步行道、停车场或轻型车辆道路。

雨水资源化和雨水的收集利用已有几十年的历史。在欧洲和一些非洲国家，对雨水进行收集利用使之资源化可以有效减轻市政供水压力，对我国一些城市很有借鉴意义。

二、国内雨水利用

1.早期国内雨水利用

（1）北海团城。北海团城雨水利用工程已有800年历史，团城总面积是5760m2，地面高出周围地面4.6m，由青砖铺装，但城内众多的古树却生长了几百年，最大树龄已高达800余年，仍枝繁叶茂。究其原因关键是城内有独特的雨水排放利用系统。

团城是一个孤立、封闭的单元，地面高出北海湖水水面5.64m，因此，古树生长所需的水分很难从地下水得到补给，只有靠天然降水。地面采用干铺倒梯形青砖和深埋渗排涵洞等方法，十分有效地利用了雨水，如图1－2和图1－3所示。近期北京的二环、三环路改造的绿地用水建设已采用了北海团城的雨水利用技术。这项技术将对收集天然雨水和节水浇灌绿地起到巨大的推进作用。

团城地面的青砖是上大下小，成倒梯形，砖与砖之间没有用灰浆勾缝，砖内多气孔，吸水性强。城内地面布置的9个石板雨水口均与地下涵洞相通，而涵洞用砖也是渗透性极强的，这样既可以在雨天收集雨水，又可以涵养雨水，在干旱时向周围土壤中渗水，冬天还能起到提高土壤温度的作用。

（2）坎儿井。在我国新疆和中亚一些干旱地区，还有一种叫坎儿井的灌溉设施。坎儿井与万里长城、京杭大运河并称为中国古代三大工程。吐鲁番的坎儿井总数近千条，全长约5000km。吐鲁番盆地北部的博格达山和西部的喀拉乌成山，春夏时节有大量积雪和雨水流下山谷，潜入戈壁滩下。人们利用山的坡度，巧妙地创造了坎儿井，引地下潜流灌溉农田。坎儿井结构如图1－4所示。

（3）生态园林——苏州拙政园。在古代的一些园林建筑中也充分体现出对雨水的巧妙利用。苏州拙政园的地面或是采用废弃石材拼组铺设，体现着“一物多用，以尽量减少产生建筑废物”的思想；或是采用“人字形”“一字形”的古砖面铺设，如图1－5所示。其一有着丰富的文化内涵，寓意着行走时“一路平安”，行走者是“人上之人”；其二功能性强，在苏州这样多雨的地方，即使下再大的雨，雨水也会顺着砖缝很快下渗，保证了地面不会积水打滑；其三是雨水的地下储存直接有利于园内植物的灌溉，充分体现了“雨天不湿脚，绿地不用浇”的高水平雨水资源利用方式。

雨水集蓄利用技术在我国有很久的历史。秦汉时期，在汉水流域的丘陵地区还修建了串联式塘群，对雨水进行拦蓄与调节。我国西北干旱半干旱地区通过长期的生产实践，创造了许多雨水集蓄利用技术，对当地农业的发展发挥了十分重要的作用。

2.现代国内雨水利用

随着城市的发展，不透水地面面积不断增加，雨水径流量也相应增加。雨水是宝贵水资源，应通过渗透等方式充分利用雨水以涵养地下水、调节城市生态环境，剩余径流可通过雨水管道安全、合理地排除。

北京由于缺水形势严峻，城市雨水利用的研究和应用都发展非常迅速。1998年北京市城市节约用水办公室和北京建筑工程学院联合开展城市雨水利用的研究。从城市雨水水质、雨水收集利用方案及与中水系统的关系、雨水的渗透方案及渗透装置、雨水的污染控制及净化措施、雨水利用与小区生态环境等诸多方面进行系统研究。目前重点是对工程应用进行系统地总结，开发更多的实用装置和设备，为大规模推广应用提供必要的技术支持。

北京市水利局和德国埃森大学的“城市雨洪控制与利用”示范小区雨水利用合作项目于2000年开始启动，总投资6000万元，于2004年年底完成。2001年国务院批准了包括雨洪利用规划内容的《21世纪初期首都水资源可持续利用规划》。北京市政府66号令（2000年12月1日）中明确要求开展市区的雨水利用工程，在2008奥林匹克场馆建设中也采纳雨水利用技术。

2003年3月北京市规划委员会和水利局联合发布经市政府批复的《关于加强建设工程用地内雨水资源利用的暂行规定》。明确规定：“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。”

经过几年的不懈努力，北京城市雨水利用已进入实质性的实施推广阶段，成为带动我国城市雨水利用技术发展的龙头。随着水管理体制和水价的科学化、市场化，通过一批示范工程，城市雨水利用有望实现标准化和产业化。随着雨水利用技术的发展，城市雨水利用将走与生态环境保护、水土保持和与城市可持续发展相结合的发展道路。今后的重点是雨水利用系统的优化、技术设备的集成、规范标准化和科学的管理。

自2000年起，中德合作项目中的双紫园小区、北京水利水电学校等示范区采用的是将屋顶和道路雨水径流分别集蓄，用于灌溉小区绿地和将部分道路建成透水性混凝土路面的雨水利用模式。经一个雨季的试验结果表明，效果是显著的，尤其是透水性混凝土路面效果更为突出。

综上所述，雨水利用技术研究在国内外都取得了可喜的进展。