市政工程中的雨水收集系统是如何运作的？

一、雨水利用的社会效益和生态效益

雨水利用应根据具体城市生态环境用水和建筑物分布的特点，因地制宜地建造雨水直接利用和间接利用工程，以达到充分利用城市雨水，提高雨水利用能力和效率的目的。

（1）国外雨水利用现状

德国和日本已走在城市雨水收集、处理系统技术的前面，而且发展非常迅速，目前已建立各种城市雨水收集、处理和应用系统；我国的城市雨水处理和应用方面起步较晚，特别是处理和综合利用方面。

（2）国内雨水利用现状

我国的雨水资源十分丰富，年降水量约61900亿m3，是我国可利用的重要的淡水资源之一，但对城市雨水处理和综合利用方面还很不完善。虽然有部分地区建立了雨水收集系统，部分成熟的雨水利用技术从屋面雨水的收集、截污、储存、过滤、渗透、提升、回用到控制，有一系列的定型产品和组装式成套设备；但目前国内对雨水的利用主要集中在社区、广场及公共绿地等范围内，还未对城市道路雨水主干管道，进行综合处理应用。城市道路雨水的收集与利用工程在国内还处于起步阶段。

（3）雨水的收集和利用有效补充市政供水不足，减轻城市排水的压力

因城市用水量日益提高，很多地方原敷设的输水管道已经不能满足使用要求。自来水供应已难以同步跟上城市化发展的步伐。城市的浇灌绿化、冲洗马路等公益用水及洗车等新兴的用水行业又进一步加重了自来水供应的负担。可是每年的暴雨季节，泛滥的雨水又给城市排水造成了极大的困难。而雨水的收集和利用正好解决了城市建设带来的这两大难题。

雨水的收集和利用可以为我们带来许多的好处，我们可以把收集来的雨水用于日常生活 ， 如洗衣洗车、冲洗厕所。当然浇灌绿化、冲洗道路、广场、消防灭火等等更是雨水利用的大户。雨水的收集和利用还可以减少城市街道雨水径流量，减轻城市排水的压力，同时有效降低雨污合流，减轻污水处理的压力。

二、雨水利用存在问题

（1）绿化带降低的办法收集、过滤雨水，无法进行初期弃流

有些雨水利用项目，采用绿化带降低的办法收集、过滤雨水。但是这不同于湿地项目，可以种植各种净化植物，还没有汽车污染物，以致出现初期雨水污染严重，无法进行初期弃流的情况，长期效果不佳。

可采取措施：城市道路中，拟做雨水利用水源的雨水主干管进行特殊设计，进行初期分流、后期截流，措施简便、可行。

（2）雨污分流不，不利于雨水收集利用

旧小区、道路往往雨污分流不，使雨水容易受到污染，不利于雨水收集利用。

可采取措施：在汇入原有管网前的新建雨、污水分流道路上设置分段式储水池，减少污水混入机会。

三、城市道路雨水利用及初期雨水分离方案

在市政雨水管道设计中，根据已往城市道路设计，雨水管道水力计算中暴雨强度、径流系数较大（路面硬化多），不考虑两侧单位及道路的雨水利用，计算得到的管径、方沟尺寸偏大。施工工期长、造价高，还使水资源白白浪费，更增加了城市道路积水和交通拥堵的可能。近几年我国多地发生暴雨时交通堵塞，虽然与管道系统老旧、不完善有关，但是如果重视雨水利用，从源头上减少管道的雨水量负担，才是根本的解决办法。

（1）可以考虑以下一些措施，在投资不用加大很多的情况下，实现雨水利用

1）人行道雨水较干净，无需初期截留设施、费用，直接采用透水设计，效果较好。在机动车禁行的小路，雨水也比较清洁，这两种区域都可以利用雨水口挂篮等简单方式过滤分流可就近收集排入绿地、储水池。

2）城市机动车道雨水污染较严重，采用初期雨水分流的方法，降低雨水污染。同时可结合小区内雨水处理设施，处理后再应用。

因初期路面雨水杂质多，经过一段时间雨水冲刷，特别是大雨期间，雨水杂质含量降低，所以通过市政排水设施，管道分流雨水：增加截流管和阀门，排除管底泥沙，截取中段较洁净雨水。截取到的较洁净雨水经过简单处理，就可以直接利用。

3）在机动车道与非机动车道之间的隔离带内设置渗透、滞蓄设施对市政雨水进行控制，达到雨水入渗地下和滞留灌溉等利用目的。

4）城市广场数量和面积都很大，采用透水砖可以减少径流，补充地下水。避免采用不透水的花岗岩及大理石砖。注意透水砖不应该使用凹凸不平的普通便道砖,应该平整、美观。

5）如结合道路设计中的雨水支管设置小型雨水利用措施，雨水处理设施设置方式基本与园区相同。

6）城市主干道两侧设置宽绿化带，沿道路长度方向分散设置多个集水池。可以适应雨水量大、集中等特点。与市政雨水排水设施就近配合：雨水排入雨水口，集中流入雨水管，管道分段收集雨水，分段排入集水池。而且雨水可就地利用，灌溉绿地。

7）雨、污分流好的城市雨水管渠，城市大雨时，渠道可沿途打开阀门，既可以起到泄洪作用，又能增加城市景观绿地下渗量，人工湿地、湖泊、水景等存水量。

雨水经过入渗地下、滞留灌溉及截留、收集、储存等调控措施，可以减少新设计雨水管网管径、埋深，老旧管网相比较原有体系也等同于增加了市政雨水排放能力。树上鸟教育给排水设计在线教学杨老师。

（2）雨水集水池等收集、处理设施的设置位置

大城市市区内，两侧用户一般是大型商场、居民小区，很少有工厂等污染大户，减少了污水管道错误接入雨水的可能。城市主干道管线明确，雨污水管道同期建设完备，基本实现了雨污分流，因此建立雨水利用设施非常方便。

1）现代城市道路设横断面设计中，绿地所占比例较大，种植树木不多，草地比较普遍，便于设置集水池及雨水净化设施。可以沿主干道两侧绿化带长度方向分散设置多个集水池及小型简易雨水净化设施，用以就近灌溉使用。

2）城市主干道两侧绿地、广场也可设置较大型雨水收集池，处理后用于绿地、广场及周边市政景观浇灌、补水，小型田园灌溉。也可以作为城市道路洒水车用水的供水站。

四、初期雨水分离、处理方案

（1）初期雨水水质

降雨初期，雨水溶解了空气中的大量污染性气体，降落地面后，又由于冲刷沥青油毡屋面、沥青混凝土道路、建筑工地等，使得前期雨水中含有大量的有机物、病原体、重金属、油脂、悬浮固体等污染物质。关于初期雨水中所含污染物种类及其质量浓度，美国有一些相关统计数据，考虑到发展水平、地域环境以及企业和人口素质等因素，国内的相关数据应高于美国。

如果将初期雨水直接排入自然承受水体，将会对水体造成非常严重的污染。一些国内外检测数据显示，机动车道的雨水径流含有较高质量浓度的污染物质。可以说，城市初期雨水中所含的污染物质，很大部分来自机动车道的雨水径流。

（2）工艺流程

针对以上问题，可以采取在小雨或下雨的初期，对机动车道雨水单独收集并铺设专用管道输送至专用储水池，终排入污水处理厂进行处理的设计思路。

该方案依然在机动车道与非机动车道之间的隔离带内设置雨水渗透、滞蓄沟，沟内设置收水井。城市雨水沿慢行系统径流至沟内，当沟内水位升至雨 水 收 水 井 井 篦 的 位 置 时 ， 雨 水 可 溢 流 到 收 水 井内，并通过城市雨水排水系统输送至雨水泵站，经泵站提升后排入人工湿地。湿地水量饱和后，城市雨水可直接排入河道。

机动车道上的初期雨水沿路面径流至设置于机动车道内侧的收水井，并排入铺设于渗透、滞蓄沟下面的机动车道雨水管道，而后被管道输送至设置在污水提升泵站（或污水处理厂）附近的储水池内。当储水池容积饱和后，机动车道的雨水可通过收水井内的溢流管排入城市雨水系统。储水池中储存的初期雨水可在城市污水排放低峰期通过池中的污水泵排放至污水泵站出水管，经污水管道排入污水处理厂进行处理，达标后排放。

（3）储水池容积的确定

初期雨水弃流量的确定是比较复杂的，主要与所在地的气象条件、周围环境条件、地面污染物质量浓度等有关。目前，对于初期雨水弃流量尚没有比较科学权威的计算依据。一般认为，除一些特殊环境（如化工厂、垃圾处置场等）外，降雨形成径流后，前12.5mm的径流量为污染物质量浓度较高的初期雨水。

统计出雨水汇水面积范围内的道路面积总和，按 12.5mm的降雨量计算，储水池容积可确定为：S =A ×12.5÷1000。式中：S 为储水池容积，m3 ；A 为雨水汇水面积（汇流范围内的道路面积），㎡。

（4）方案的优缺点

该方案的优点是能够有效地分离污染物质量浓度较高的机动车道径流的雨水，进而可以大幅度地降低雨水对环境及水体的污染。

但该方案存在以下缺点有待解决：

1）由于储水池容积是按12.5mm的降雨量设计的，容积较小，当雨量较大时，雨水需通过收水井内的溢流管溢流至城市雨水管道。当储水池容积饱和后，水位逐渐升高，会有大量的雨水滞留在机动车道雨水管内，若滞留时间较长，管内容易沉积泥沙等污染物。

2）储水池需要占用较大的地下空间。

3）储水池结构较为复杂，池内设备较多，为控制和管理带来困难。

4）因该方案增设机动车道雨水专用排水管道及储水池，与传统的雨水收集、排放系统相比投资较大。

5）为减小储水池容积，该方案只考虑对径流量为12.5mm的雨水进行收集和处理，雨量较大时，初期雨水仍会对受纳水体造成污染。

五、城市道路雨水利用与居民小区雨水利用的结合

居民小区安装雨水收集和利用设施，雨水通过这些设施收集到一起，经过简单的过滤处理，就可以用来浇灌绿地、建观赏水景、冲刷路面，或供小区居民洗车、冲厕，这样不但节约了大量自来水，还可以为居民节省大量水费。

在市政道路排水设计中，可以注意与绿地、小区雨水池相配合，并且可以利用小区雨水处理设施，将部分雨水处理后，排入附近渠道，以补充景观用水。

六、结束语

针对目前雨水造成的径流污染，合理的规划雨水入渗、收集处理和利用设施，不仅能解决现存的径流污染问题，也为生活和工业用水提供水源；起到调节、补充地区水资源和补给地下水资源的作用。因而，经济合理、符合现状的雨水收集、处理和综合利用技术成为我国急需深入研究和探讨课题。

市政雨水管网系统，如能充分利用雨水，可以减少雨水管道管径及市政建设投资、维护等一系列费用。雨水利用是从源头减少雨水排泄量，是根本的解决办法，市政雨水管道承担了大部分城市雨水泄流任务，是为市区道路两侧用户服务的，服务范围广，必将在雨水利用中起到更大作用。