雨水收集多用途利用裝置系統(tǒng)

田玉昆

（新鄉(xiāng)市生態(tài)保護(hù)局輝縣分局）

0 前言

由于人口增長、持續(xù)干旱、地表水污染、地下水超采及水資源在時(shí)空分配上的不均勻，人類對水資源的不合理開采利用和嚴(yán)重浪費(fèi)，使得用水矛盾越來越突出。地下水長期超采形成地下水漏斗區(qū)，不僅嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉa(chǎn)生活，造成居民飲用水取水困難，農(nóng)田灌溉機(jī)井出水量減少或造成水井報(bào)廢，農(nóng)業(yè)灌溉成本增加，而且造成生態(tài)環(huán)境惡化。天然降水是很好的地下水補(bǔ)給來源，利用降水補(bǔ)充地下水是恢復(fù)地下水降落形成漏斗的一個(gè)有效途經(jīng)，既可以對地下水進(jìn)行補(bǔ)充，增加地下水儲量，收集的雨水除了作為地下水補(bǔ)給來源外，也可以對收集的雨水經(jīng)過沉淀等處理后用于灌溉、綠化和家庭沖刷日常用水?？梢匝a(bǔ)充水資源的不足，也能減少城市雨水徑流量，節(jié)約城市排澇防洪投資。是水資源開發(fā)利用的新途經(jīng)和開發(fā)方向，具有十分廣闊的發(fā)展前景。

1 地下水利用裝置

1.1 地下水回灌裝置

雨水收集滲透回灌系統(tǒng)要求如回灌效率高、回灌水水質(zhì)沒滿足回灌水質(zhì)要求，地下水回灌采用淺闊型的沉淀過濾裝置，對匯集的雨水徑流進(jìn)行沉淀、過濾，滲透回灌井采用梅花形布置的群井系統(tǒng)，采用寬淺溝連接沉淀過濾池和滲透回灌井，在寬淺溝底部鋪設(shè)過濾層，使其水流以低流速通過，達(dá)到二次沉淀的目的。滲透回灌井采用無砂混凝土濾水管或大口徑PVC開孔塑料管。雨水收集滲透回灌系統(tǒng)能充分地收集雨水并回灌到地下水中。

從圖1可以看出，雨水收集滲透回灌系統(tǒng)在地面以下設(shè)置淺闊型的沉淀過濾池，以梅花形布置的無砂混凝土濾水管或大口徑PVC 開孔塑料管滲透回灌井，連接沉淀過濾池和滲透回灌井的寬淺溝。當(dāng)匯集的雨水徑流經(jīng)過雨水篦進(jìn)入到沉淀過濾池，經(jīng)過沉淀過濾后的雨水經(jīng)沉淀過濾池下部設(shè)置的連接滲透回灌井的寬淺溝，進(jìn)入到滲透回灌井中，而后經(jīng)過滲透回灌井井壁周圍的孔隙滲透回灌到地下，達(dá)到補(bǔ)充地下水的目的。

圖1 雨水回灌裝置結(jié)構(gòu)圖

1.2 回灌方式

雨水收集滲透回灌系統(tǒng)由沉淀過濾池、滲透回灌井、連接沉淀過濾池、滲透回灌井的溝道和過濾裝置與材料組成。具體實(shí)施方式為：過濾池為淺闊型，沉淀過濾池的進(jìn)水口處設(shè)置雨水篦，進(jìn)水口設(shè)置在沉淀過濾池的上部，下部設(shè)置有出水口，出水口設(shè)置條縫過濾片，沉淀過濾池不宜過深，目的是便于清洗和更換其中的過濾材料，滲透回灌井采用大口徑無砂混凝土濾水管或大口徑PVC 開孔塑料管，井底的深度應(yīng)距地下水位有一定的距離，目的是讓回灌水經(jīng)過一定厚度的土層再補(bǔ)充到地下水中，使回灌水在經(jīng)過土層中得到再一次的過濾，保證回灌水的進(jìn)一步凈化。滲透回灌井采用梅花形狀布置。連接沉淀過濾池和滲透回灌井的寬淺溝溝壁以混凝土襯砌，在寬淺溝底部鋪設(shè)礫石或粗砂過濾層，使其水流以低流速通過，達(dá)到二次沉淀。當(dāng)雨水產(chǎn)生的徑流匯集到沉淀過濾池中后，經(jīng)過沉淀過濾，由連接沉淀過濾池和滲透回灌井的寬淺溝進(jìn)入到各回灌滲透井中，再通過滲透回灌井井壁的孔隙進(jìn)入土層中，最后經(jīng)過土層補(bǔ)充到地下水中。

2 雨水綜合利用裝置

2.1 多用途利用裝置

將樓層的頂部和地面作為集雨面，通過集雨面收集的雨水經(jīng)過樓房的落水管和地面集雨面收集的雨水匯流進(jìn)入設(shè)置在地下的雨水沉淀過濾池中，雨水沉淀過濾池中鋪設(shè)一定厚度的砂石材料作為過濾材料，過濾后的雨水經(jīng)過設(shè)置在雨水沉淀過濾池下端的管道進(jìn)入到儲水池中，在儲水池的上部設(shè)置有溢流口，溢流口通過管道與回灌井的上部相連通。儲水池中設(shè)置有水泵，水泵的出水管道上設(shè)置有三通管道，分別通過閥門一端連接到設(shè)置在樓房頂部的水箱上端，另一端可連接到其它的用水裝置。水箱底部的出水管分別與各層用戶的用水裝置相連接，在重力的作用下，各層用戶打開閥門可實(shí)現(xiàn)自流應(yīng)用，在水泵的出水口管道上設(shè)置有兩個(gè)閥門，一方面可將雨水送的樓層頂部的水箱，另一方面也可實(shí)現(xiàn)沖洗道路、花草的灌溉等。當(dāng)儲存的雨水較多時(shí)，可通過設(shè)置的儲水池上部的溢流管道進(jìn)入到滲水井中，達(dá)到對地下水進(jìn)行回灌的目的。

2.2 綜合利用方式

雨水多用途利用系統(tǒng)由樓房頂部集雨面，地表集雨面，雨水沉淀過濾池、儲水池、水泵、滲水井、樓層頂部的水箱和若干的連接管道組成。在具體的實(shí)施過程中，首先根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕邓亢陀晁昝娴拇笮?，確定過濾池和儲水池的體積，按一定級配確定過濾池中的砂石過濾材料。滲水井可單眼或多眼，雨水沉淀過濾池下部出水口和儲水池上部的溢流口、連接滲水井的管道應(yīng)在同一水平面上，樓層頂部的水箱可根據(jù)過濾后的雨水量的大小確定。當(dāng)需要向樓房頂層設(shè)置的水箱供水時(shí)，打開通往水箱管道上的閥門，關(guān)閉另一側(cè)的閥門，開啟水泵就可向水箱充水，各層的用戶打開各自的管道上的閥門用水即可；當(dāng)需要向其它的用水設(shè)施供水時(shí)，關(guān)閉通往水箱管道上的閥門，打開另一側(cè)的閥門即可。儲水箱中的溢流口將多余的過濾后的雨水輸送到滲水井中，通過滲水井下部的滲水孔，對地下水進(jìn)行回灌補(bǔ)充。

3 路面雨水收集利用

3.1 路面雨水利用裝置

小區(qū)和公園中收集的雨水水質(zhì)較好、徑流量大、便于收集利用，是雨水收集利用的重要途徑。以小區(qū)或公園的道路作為集雨面，這樣的道路沒有機(jī)動(dòng)車通行，雨水中的污染物就不需要復(fù)雜的處理過程，簡單經(jīng)過過濾處理就可以作為沖洗或綠化等的用水，沿道路一側(cè)排水溝間隔一定的距離設(shè)置儲水池，儲水池進(jìn)水口處安裝過濾裝置，各個(gè)儲水池之間在底部用管道相連通，當(dāng)需要沖洗或灌溉綠化時(shí)，只需要將移動(dòng)灌溉車推到相應(yīng)的地方即可，減少了管道長度、節(jié)省管網(wǎng)造價(jià)、提高雨水利用率，更可以大大降低綠地養(yǎng)護(hù)成本。就近收集道路徑流作為路邊綠化帶的補(bǔ)充水源，不僅可以減少管道長度、節(jié)省管網(wǎng)造價(jià)、提高雨水利用率，更可以大大降低綠地養(yǎng)護(hù)成本。

圖2 雨水綜合利用裝置圖

圖3 道路雨水利用系統(tǒng)圖

3.2 實(shí)施方式

裝置由道路集雨面、匯流溝、過濾網(wǎng)、儲水箱、儲水箱之間的連接管道、可移動(dòng)灌溉設(shè)備組成。道路集雨面為小區(qū)或公園道路，在道路的一側(cè)設(shè)置匯流溝，匯流溝為矩形斷面，沿匯流溝長度方向每隔一段距離設(shè)置出流口，出流口間距離的確定按照以下的方法：當(dāng)降雨量在500 mm左右時(shí)，蓄水量達(dá)到50 m3時(shí)，就需要200 m2的集水面積。在出流口上裝置過濾網(wǎng)，過濾掉進(jìn)入儲水箱中雨水的樹葉等較大顆粒的雜物，儲水箱為磚石砌成的矩形，內(nèi)部用混凝土抹面。相鄰兩個(gè)儲水箱之間用管道貫通連接。某一區(qū)域在需要用水時(shí)，就將抽水裝置移動(dòng)到需要澆水的地方，就近抽取儲水箱儲存的雨水，由于儲水箱之間是通過管道連通的，不會(huì)出現(xiàn)某一儲水箱無水，其它儲水箱有水用不上的現(xiàn)象。

4 結(jié)論

使用各種人工設(shè)施強(qiáng)化雨水滲透，使更多雨水滲入地下以涵養(yǎng)地下水，是地下水得到快速補(bǔ)充的一個(gè)有效途徑。利用雨水進(jìn)行回灌能取得多方面的有益效果：一是涵養(yǎng)地下水，保護(hù)生態(tài)環(huán)境；二是將雨水就地收集就地利用或?qū)⒂晁聺B回補(bǔ)地下水，不但可以彌補(bǔ)常規(guī)水資源不足，還可以減少降雨形成的徑流量，減少排入市政管網(wǎng)的水量，減輕城市排水系統(tǒng)壓力；三是改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，將雨水就地收集回補(bǔ)地下水，有效改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境。

收集的雨水除了作為地下水補(bǔ)給來源外，也可以對收集的雨水經(jīng)過沉淀等處理后用于灌溉、綠化和家庭沖刷日常用水。并且可以補(bǔ)充水資源的不足，也能減少城市雨水徑流量，節(jié)約城市排澇防洪投資。