德国雨水利用介绍-深圳

光明新区雨水利用研讨会-深圳市日期：2009年6月6日北京科技大学环境工程系ShanghaiFolie躡ersichtVersickerungsanl.cdrFl鋍hen-versickerungRigolen-undRohrversickerungMulden-Rigolen-ElementMulden-versickerungBecken-versickerung德国雨水利用技术介绍光明新区雨水利用研讨会-深圳市日期：2009年6月6日北京科技大学环境工程系DreiseitlDreiseitl城市中的水蒸发、地表径流和渗滤地下水管理水量水质城市雨洪AVSaarAVSaar雨水利用的目的•减轻城市雨洪强度和频次；•增加可用水资源，缓解水资源供需矛盾；•控制面源污染。目标：实现开发建设项目建成前后降水径流系数不增加德国雨水利用标准(1)2002年4月发布了DIN1989（德国工业标准）标准，介绍了屋面雨水收集利用技术的实施方法。DIN-Norm1989Regenwassernutzungsanlagen(2)德国景观建设研究协会（FLZ）在2002年修订了屋顶绿化的规划、建设和养护规范；雨水利用专业协会（FBR）也于同年出版了《屋面绿化与雨水利用合成技术》手册。(3)2002年1月，德国水、废水和固体废弃物协会（ATV）推出了ATV－DVWH－A138工作手册，对雨水下渗设施的规划、建设和运行管理作了详细规定，并提出了更合理的土地利用方式，同时还对雨水利用和下渗组合工艺提出了指导性建议。德国城市雨水径流水质特征分类德国将不同雨水径流水质大致分为3类，即轻度、中度、重度污染。ATV-DVWH-A138工作手册中规定：轻度污染径流不会对环境造成损害，可不进行预处理便进行下渗；中度污染径流需经单独的预处理或下渗设施处理后方被允许渗透到地下；重度污染的径流则必须排放到管道系统去作进一步处理或经完善的预处理设施处理后才被允许渗透到地下。对此有详细的规定。德国巴登符州的技术导则《BodenfilterzurRegenwasserbehandlungimMisch-undTrennsystem》德国布兰登堡州的技术导则表1.1德国北莱茵-威斯特法伦州雨水径流污染物浓度分类汇水面类型径流水质无预处理有预处理绿化屋面、绿地；居住区的屋面和露台；步行路面。轻度污染不带金属覆盖层的屋面；使用频率较低的轿车停车场；一般货物（不影响水质）的中转运输停车场；有金属覆盖层的屋面。中度污染轻度污染高使用率的轿车停车场（如大型停车场）；高负荷的机动车进、出路口；货车停车场；无顶棚的一般货物（不影响水质）堆放或转运地；由不透水地面组成的站台。重度污染中度污染露天生产场地；大型牲畜集散地；无顶棚的有害货物（影响水质）堆放地或转运地；特种物品集散地（如工业废料或副产品集散地）。重度污染1.3德国居住小区雨水收集利用方式分类居住小区的雨水利用是一种多目标的综合性技术。目前应用的技术可分为下表所示四大类。分类方式主要用途雨水收集利用系统分散住宅式建筑单体雨水利用收集下来的雨水主要用于家庭、公共场所和企业的非饮用水，如绿化、冲厕等。建筑群或小区集中式建筑群或区域整体雨水滞流系统单个住宅应用主要是指屋面滞流，将雨水直接拦截在屋面。雨水截污及渗透系统分散式规模较小道路雨水通过下水道排入蓄水池或通过渗透补充地下水。集中式规模较大，雨水集中回灌生态小区雨水综合利用系统小区综合应用综合各项雨水利用技术，产生生态效益。1.雨水收集利用系统1.1雨水收集居住小区雨水收集主要包括屋面雨水、污染较轻的路面雨水和绿地雨水的收集等，根据不同的径流收集面，采取相应的雨水收集措施。（1）屋面雨水收集屋面是城市中最适合和最常用的雨水收集面。屋面雨水的收集除了通常的屋面外，根据建筑物的特点，有时候还需要考虑部分垂直面上的雨水。对斜屋面，汇水面积应按垂直投影面计算。分类外收集系统内收集系统外收集系统普通屋面雨水外收集系统由檐沟、收集管、雨水斗、水落管、连接管等组成。长度不超过l00m的多跨建筑物可以使用天沟，天沟坡度一般在0.003～0.006之间。天沟一般以建筑物伸缩缝或沉降缝为屋面分水线，在分水线两侧分别设置。天沟的长度应根据地区暴雨强度、建筑物跨度、天沟断面形式等进行水力计算确定，一般不超过50m。内收集系统指屋面设雨水斗，建筑物内部有雨水管道的雨水收集系统。组成：内收集系统由雨水斗、连接管、悬吊管、立管、横管等组成。应用：对于跨度大、跨度多、立面要求高的建筑物，可以使用内收集系统。（2）路面雨水收集在德国，路面径流的收集传输主要有两种形式，即地下管道传输和地表明沟传输。管道：传输雨水，暂存雨水和缓解洪峰。地表明沟传输：传输雨水，构造城市景观。（3）绿地雨水收集绿地既是一种汇水面，又是一种雨水的收集和截污措施，甚至还是一种雨水的利用单元。如果需要收集回用，一般可以采用浅沟、雨水管渠等方式对绿地径流进行收集。（4）其它汇水面雨水收集停车场、广场等汇水面的雨水径流量一般较集中，收集方式与路面类似。1.2雨水储存技术德国降水径流储存的形式多样：家庭——预制混凝土或塑料蓄水池等；社区——构造水景观或人工湖等；城市绿化——绿地或花园做成起伏的地形或采用人工湿地等；学校、企业、小区等公共场所——修建蓄水池，把集蓄的雨水用于冲厕、洗车、消防、浇花、水面景观等。蓄水池蓄水池可分为室内池和室外池。室内池：造价低，但占用地下室空间。池应设在全年温度都较低的位置，因为当水温高于15～18℃时会发生腐败而变味。室外池：池内需设溢流管，水面上的浮游物可在大雨时溢流至排水管道。水池上应开设人工作业孔，以定期清除底泥。雨水进水口过滤装置生物防护装置浮球阀虹吸管自来水补充进水口德国典型室外蓄水池德国家庭典型室外蓄水池总之，德国将雨水的收集和储存与城市景观建设、环境改善融为一体，既有效利用了雨水资源、减轻了污水处理厂对雨水处理和自来水供水的压力，又增加了城市景观，起到了一举三益的作用。蓄水池容积：结合平均年降雨量、屋面形式和屋面材料，同时考虑雨水流经系统中过滤器时的损失等因素1.3雨水利用•用于冲厕、洗车、消防等；•水景观或人工湖补水；•城市绿化用水。2.雨水截污雨水收集面主要包括屋面、广场、运动场、停车场、绿地甚至路面等。来自不同收集面上的降水径流水质有较大的差异，应根据其污染程度采取相应的截污措施。2.1雨水源头污染控制德国研究、开发了不同形式的径流过滤器。根据过滤能力的不同可分为分散式和集中式两种。分散式过滤器一般体积较小，适用于屋面雨水等污染较轻的径流。过滤处理后即直接用于冲厕所、灌溉绿地或构造水景观等。集中式过滤器一般体积较大，适用于较清洁路面，它是将来自不同面积上的径流汇集到一起，然后进行集中过滤。2.2初期雨水弃流装置初期雨水弃流装置是一种非常有效的水质控制技术，合理设计可控制径流中大部分污染物，包括细小的或溶解性污染物。国内外的研究都表明，屋面雨水一般可按2mm控制初期弃流量，对有污染性的屋面材料，如油毡类屋面，可以适当加大弃流量。德国一般在雨水管或汇集口处按照所需弃流雨水量设计弃流池。一般用砖砌、混凝土现浇或预制。弃流池可以设计为在线或旁通方式，弃流池中的初期雨水可就近排人市政污水管，小规模弃流池在水质条件和地质、环境条件允许时也可就近排人绿地消纳净化。(1)普通弃流池：一般根据当地降雨量设计容积，下雨时首先关闭下部弃流管，池中水位不断上升，至高部排水管的位置时即流出，由于池中污染物大多沉淀在底部，所以后期径流出水污染程度是较轻的，经简单处理后可回收利用或排入渗透设施中，雨停时打开弃流管将水排空。较简单的容积法初期雨水弃流池示意图(2)带浮球阀的容积法初期雨水弃流池：下雨时首先关闭弃流管（放空管），随着水位的升高，浮球阀逐渐关闭，当设计弃流雨量充满池后，浮球阀自动关闭，池中即收集了初期污染较重的雨水，同时由于浮球阀已关闭，后期径流将沿旁通管流入蓄水池再进行后期的处理利用。降雨结束后打开弃流管（放空管）上的阀门弃流，就近排入附近污水管道。带浮球阀的容积法初期雨水弃流池示意图几种常用的弃流池(3)漩流式初期弃流装置漩流式初期弃流装置是一种较新的技术，雨水进水方向是沿池壁进入，这样在池中形成漩流，雨水中的污染物由于漩流的作用上升到水面上，经另一端的弃流管排出，下部较干净的雨水由出水管排出。进水管弃流管出水管漩流式初期弃流装置（4）截污挂篮由于地面污染物的影响，路面径流水质一般明显比屋面的差，必须采用截污措施或初期雨水弃流装置，一些污染严重的道路则不宜作为收集面来利用。德国城市街道雨水口均设有截污挂篮，以拦截雨水径流携带的污染物。挂篮大小根据雨水口的尺寸来确定，其长宽一般较雨水口略小20～l00mm，方便取出清洗格网和更换滤布；其深度应保持挂篮底位于雨水口连接管的管顶以上，一般为300～600mm。雨水口截污挂篮的应用（4）土壤过滤系统、人工湿地处理系统利用土壤过滤城市雨水是德国采取的一项代替现有初期雨水弃流装置的措施。土壤过滤对溶解性污染物特别是营养盐和重金属离子的去除效果优于雨水截留池。德国典型的土壤过滤系统3.屋面雨水收集利用系统应用：屋面雨水收集利用系统主要用于家庭、公共和工业等三方面非饮用水，如浇灌、冲厕、洗衣、冷却循环等中水系统。系统构成：由集雨区（通常是屋面）、输水系统（屋面排水沟和水落管）、初期雨水弃流和截污过滤系统、储存系统（地下蓄水池或水箱）以及配水系统等几部分组成。德国城市家庭典型雨水集蓄利用系统示意图德国城市家庭典型雨水集蓄利用系统示意图雨水收集利用技术在德国的推广得到了公众的大力支持，尤其是一些私人公司起到了非常积极的作用。典型例子：Ludwigshafen已经运行十年的公共汽车洗车工程利用1000m2屋面雨水作为冲洗水源，除紧急情况外，几乎所有的水源均是雨水。法兰克福Postmann苹果轧汁厂将屋面花园雨水收集作为冷却循环水水源。4.园区雨水收集利用系统在新建生活小区、公园或类似的环境条件较好的城市园区，可将区内屋面、绿地和路面的雨水径流收集利用。德国园区集中式雨水收集利用中水系统流程图5.屋面雨水滞流系统定义：屋面滞流是将雨水直接拦截在屋面，以削减洪峰流量和径流总量。途径屋面绿化——屋面滞蓄——在平顶或坡度小于15°的屋面铺上人工垫层，种植花草，既能美化环境又减少屋面径流。将平的屋面做严格的防渗处理后，将周围屋面的雨水收集管与其相连，使雨水汇集并滞蓄到该屋面上，通过流量控制阀按照一定的流量向外排水。屋面绿化（屋面花园）系统是削减城市暴雨径流量、控制非点源污染和美化城市的重要途径之一，也可作为雨水收集利用的预处理措施。植物和种植土壤的选择是屋面绿化的技术关键，防渗漏则是安全保障。屋面绿化系统可提高雨水水质并使屋面径流系数减小到0.3，有效地削减雨水径流量，同时改善了城市环境。德国城市屋面花园构造示意图屋面花园下部集水管布置示意图6.雨水滞留和入渗技术雨水下渗应是被优先选择的雨水处置方式，采用各种雨水渗透设施，让雨水回灌地下，补充涵养地下水资源，是一种间接的雨水利用技术，还有缓解地面沉降、减少水涝和海水倒灌等多种效益。分类分散渗透——集中回灌——常用形式为：天然渗透地面、人造渗透地面、渗透槽、渗透池、渗透管、渗透浅沟、渗透井。常用形式为：干式深井回灌、湿式深井回灌。光明新区雨水利用研讨会-深圳市日期：2009年6月6日北京科技大学环境工程系ShanghaiFolie躡ersichtVersickerungsanl.cdrFl鋍hen-versickerungRigolen-undRohrversickerungMulden-Rigolen-ElementMulden-versickerungBecken-versickerung雨水不同渗透技术USTBUniversityofSci&TechBeijing雨水滞留和利用6.1渗透地面渗透地面可分为天然渗透地面和人工渗透地面两大类天然渗透地面在城区以绿地为主。天然渗透绿地人造透水地面：是指城区各种人工铺设的透水性