城市屋面雨水收集怎么設計
隨著社會的發(fā)展，人類對資源需求的增長和資源短缺之間的矛盾日益加劇，水的供給與需求矛盾日益突出，進行水資源的合理開發(fā)利用已成為全世界所面臨的共同問題，對于我國來說，隨著工業(yè)的發(fā)展和人口的增加，環(huán)境承受的壓力也越來越大，環(huán)境問題也隨之增加，特別是水資源問題，它不僅影響工業(yè)的發(fā)展和日常生活，還是環(huán)境問題的主要根源。節(jié)約用水也已經越來越被大家所關注，而雨水收集利用是節(jié)水的重要途徑之一。目前主要在缺水地區(qū)有一些小型，局部的非標準性應用，城市公共建筑有其自身的特點和優(yōu)勢，對城市公共建筑進行屋面雨水收集利用將會產生更加良好的經濟效益和社會效益。
一、城市屋面雨水收集利用的必要性與可行性
據(jù)統(tǒng)計，在我國600多座城市中，有50%的城市缺水，其中108座城市嚴重缺水。利用本地資源特別是雨水資源，采取各種有效措施提高雨水利用能力和效率，是解決城市水資源匱乏的重要途徑。
城市雨水的收集利用不僅是指狹義的利用雨水資源和節(jié)約用水，它還具有減緩城區(qū)雨水洪澇和地下水位的下降、控制雨水徑流污染、改善城市生態(tài)環(huán)境等廣泛的意義。城市建筑的屋頂投影面積占城市表面積的30%左右，屋頂雨水收集利用是城市雨水利用的重要途徑。城市公共建筑由于投資規(guī)模大，占地面積廣，較為合適屋面雨水回收，并可取得較好的經濟效益和生態(tài)效益，所以城市公共建筑中的雨水收集利用一直是各國重點發(fā)展的對象。城市公共建筑中的屋面雨水屬于較潔凈的微污染水資源，水質較之中水要好的多，處理工藝簡單，其雜志主要是由降水中的基本物質和流經匯水面而攜帶的外加雜志組成。
雨水收集利用可起到減少自來水用水量，降低城市引水、凈水的邊際費用的作用和環(huán)境保護的效果。而雨水利用還能更有效地減少向排水系統(tǒng)的排放量，節(jié)省了城市排水設施的運行費用。在城市暴雨時，又能起到防洪減災的積極作用。雨水生態(tài)處理技術主要是依靠自然的方式處理并利用雨水，無論一次性投資成本還是運行成本都比較低廉，雨水收集利用具有普遍的適應性，發(fā)展城市公路建筑屋面雨水收集利用更是一項造福人類的工程。
二、屋面雨水收集利用的方式以及要點和目標
1、雨水收集利用常見形式
城市建筑屋面的雨水由于受污染相對較少，水質較好，一般稍加出來即可利用，收集到的雨水一方面可以直接用于沖廁所、洗車、沖洗道路，作為室內外及屋頂植被的澆灌用水，另一方面還在改善小氣候，創(chuàng)造室內外景觀方面起到重要作用。
快速的城市化進程帶來了水資源短缺和生態(tài)環(huán)境的日益惡化，從1980年代起，歐洲國家一級日本等發(fā)達國家相續(xù)開展了對雨水進行收集利用的研究。德國是世界上在雨水收集利用方面最先進的國家之一。為了維持良好的水環(huán)境，德國長期致力于雨水收集利用方面的研究和開發(fā)。德國利用公共雨水管收集雨水并經簡單的處理后達到雜用水水質標準，可用于街區(qū)公寓的廁所沖洗和庭院澆曬，部分地區(qū)利用雨水可節(jié)約用水達50%，目前，德國在新建小區(qū)(無論是工業(yè)、商業(yè)、居住區(qū))時均要設計雨水利用設施。
2、雨水利用的要點與優(yōu)化目標
(1)因地制宜、合理設計
雨水收集利用工程在不同地區(qū)、不同項目上的應用可行性也不相同，應具體分析，屋頂要具有一定的匯水面積，能匯聚足夠的雨水量，其次要有一定面積的景觀水體或各種雜用水有一定的需求水量。雨水管與自來水管獨立設計，當收集雨水量供應不足時，由系統(tǒng)中自來水或其他水源進行補充，從而避免雨水收集帶來的不便影響。
雨水量充沛的地區(qū)，在城市屋頂修建了雨水澆灌的“空中花園”在減少城市地表徑流的同時，減少自來水的消耗，增加了城市的綠地面積，美化了城市環(huán)境，凈化了城市空氣，吸收了城市噪聲，還能夠降低城市的熱島效應。也注重修建蓄積雨水的工程設施，既控制了汛期多余的雨洪徑流，又減少了排水設施，同時也緩解了城市水資源的供需矛盾。
(2)控制初期雨水徑流污染
屋面雨水污染物主要來源為屋面材料分解、大氣中的沉積物和天然降水。由于屋面徑流雨水經常表現(xiàn)出初期沖刷效應，初期徑流雨水中污染物濃度較高，水質混濁，隨著降雨的持續(xù)，一旦沖刷效應完成，徑流雨水的水質將明顯提高。所以要對初期雨水采用棄流措施。
(3)重點做好公共建筑雨水利用
公共建筑匯水面積大，可收集利用的雨水量相對較大，同時，公共建筑具有沖廁，綠化，重新地面，景觀用水等地質用水。公共建筑有水量大，雨水回用潛在用戶多的優(yōu)勢。針對公共建筑的雨水收集利用也被很多國家作為雨水收集的首選。
三、屋面雨水收集利用的設計策略
1、雨水收集利用結合屋頂綠化進行設計
不管是何種形式的屋頂，都可以考慮雨水的收集利用。在進行屋面雨水收集系統(tǒng)的設計時，要注意選擇合適的屋面材料以保證雨水水質，如果是平屋面，則要保持適當?shù)钠露?，防止雨水滯留，同時使屋面位置盡量減少落葉及碎屑的堆積。對屋頂進行雨水收集利用設計時，主要考慮屋面材料對水質的影響。因此，建議設計時，屋面應采用污染的防水材料，屋面優(yōu)先采用坡屋面，當建筑為平屋面時，采用陶制地磚等非污染性材料做面層。
為了使屋面雨水收集取得良好的效果，屋頂設計可以與屋頂綠化相結合。在實際工程中，進行屋頂綠化有以下幾點優(yōu)勢：1能夠延緩各種防水材料老化，增加了屋面使用壽命2消減雨水徑流量，減少雨水資源的流失，調節(jié)雨水的自然循環(huán)和平衡3消減雨水污染負荷，其產生的徑流具有良好的水質，有利于后續(xù)的收集利用。
2、雨水利用與景觀設計結合
雨后，貯水池的部分雨水和屋面綠化可以形成一個循環(huán)在滿足綠化用水要求的同時改善建筑景觀和環(huán)境，另一部分雨水可供室外水景之用。
設計一個景觀水的回流管，與屋面和貯水池形成循環(huán)有利于保障景觀水體的水質，如果匯水面積大，有富裕的雨水量還可以考慮在溢流管后設計滲透設施。由于有了綠化屋面的預處理和貯水池的作用，能夠保證滲透設施的良好運行。為了提高整個系統(tǒng)的綜合效果，同時構筑成具有良好生態(tài)功能的水景，應該提倡在景觀水池中飼養(yǎng)一些水生植物和魚類。通過植物、微生物的降解作用以及土壤的吸附、滲透作用進一步處理雨水。這不僅利用了自然的方式處理了雨水，同時很好的融合入到了景觀建設當中。
深圳的萬科中心在整個項目中采用了全面的雨水回收系統(tǒng)如上圖，將屋面和露天雨水收集處理，并蓄積在水景池內，回用于綠化和補充景觀水池水量的損失。設計中，亦充分考慮了成本效益并與實際的地形和景觀相結合，如東側屋面距景觀水池較遠，在設計中就近設置雨水花園用于消納雨水，節(jié)省投資的同時，亦達到雨水回收效果。
3、貯水池的設計
貯水池是整個雨水收集過程中主要的構筑物，它不僅用于雨水的儲藏，同時也起到調節(jié)、沉淀作用。應該根據(jù)水質要求不同的特點，設置不同的貯水池。一般的沖廁，綠化澆灌，地面沖洗，露天觀賞性水景等用水的水質要求不高，可以不經過有過濾消毒處理功能的貯水池。貯水池的設計還要避免外界環(huán)境的污染，保證水質質量。
結語
在城市公共建筑的屋面雨水收集利用將有較大的發(fā)展空間，利用生態(tài)手段凈化雨水不僅是建筑生態(tài)環(huán)境的一部分，也是整個生態(tài)建設的一部分，雨水收集利用減少對能源、物質的消耗，從本質上也保證了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。
