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摘要以西北大学长安校区校园为例，对降雨期水质进行分析，结合水质分析结果提出不同功能区雨水的利用方案，进行了经济、社会和环境效益分析，以期为实现校园雨水的综合利用提供科学合理的方法。
关键词校园；雨水资源化；利用方案；效益分析
中图分类号S26文献标识码A文章编号0517-6611（2014）21-07110-04
Study on Rainwater Resources Utilization Scheme in Changan Campus of Northwest University
HAN Ruixia et al （College of Urban and Environment， Northwest University， Xi’an， Shaanxi 710127）
Abstract Taking Changan campus of Northwest University as an example， water quality during flush period was analyzed. The utilization schemes of rainwater in different functional zone were put forward， the economic， social and environmental benefit was analyzed， so as to provide scientific and reasonable method for comprehensive utilization of campus rainwater.
Key words Campus； Rainwater resources； Utilization scheme； Benefit analysis
水是生命之源，全球可用于生活、生产以及农业的淡水量仅占全球总水量的3%，且大部分以冰川形式贮存，难以取用；加之人类对水资源的不合理开发利用，以及水资源的时空分配不均，导致水资源紧缺成为制约社会经济发展的重要因素。近些年来，为缓解用水紧张，我国采取了南水北调等大型输水工程，一定程度上缓解了部分地区用水紧张的问题，但经济耗费巨大，与之相比，雨水资源化利用就显得更为经济可行。
雨水是自然界水循环中的重要环节，对调节气候、涵养水源、补充地下水等都起着极为重要的作用，而雨水资源的利用更是具有缓解供水紧张、减轻雨污管道系统压力、保护生态环境等功能。
1研究区概述
西安市地处西北地区，位于渭河流域中部的关中盆地，地势南高北低，南部为秦岭，北部为冲积平原，属于温带半湿润性大陆季风性气候，四季分明，降水具有明显的年内分配不均的特性，7～9月为降水期，年平均降水量为507.7～719.8 mm，一次降水通常在63.2～118.2 mm，占年均降水量的12.5%～16.4%（数据由陕西省气象局提供），易造成内涝灾害。
2雨水资源化利用方案
城市雨水利用有广义和狭义之分，广义的城市雨水利用指在城市范围内，采取各种措施对雨水资源进行保护和利用，包括收集、蓄积、净化后直接利用以及通过各种自然水体、湿地、池塘、低洼地等对雨水径流进行调蓄、净化和利用，以改善生态环境和城市水环境，还有利用各种自然或人工渗透设施使雨水下渗，补充地下水；狭义的城市雨水利用仅指对城市集水面产生的径流的利用，包括收集、蓄积以及净化后的利用。这里指的是广义的城市雨水利用。
城市雨水利用是一项复杂的工程，不同的地形、地质地貌以及降雨强度，其雨水利用途径是有差异的。为使城市雨水利用更为合理，应形成系统的雨水利用体系。通过“渗、蓄、用、排”有机协调，可以实现对城市雨水资源的有效综合利用。“渗”是指对地形平坦的路面采用透水性材料，使雨水下渗，补充地下水；“蓄”是针对降水季节分布不均的北方城市，建造地下或地上蓄水设施，将道路、屋面等不透水面的雨水蓄集，经必要的物理、化学处理后进行利用，缓解城市用水压力；“用”分为两部分，一部分雨水通过下渗、直接浇灌绿地、农田等利用，另一部分雨水可以蓄集起来，经一定处理后，作为城市杂用水或景观用水进行间接利用；“排”是指将初期弃流、使用过后的雨水通过市政管道排放到城市污水处理厂进行处理，将“渗、蓄、用”之外的雨水直接排放到周围的河流、湖泊中，提供生态用水等。区域性的雨水资源化利用可以根据区域降水特征，合理调配4个环节之间的关系，以实现雨水资源利用的最大化[1]。
2.1屋面雨水利用方案
2.1.1屋面雨水水质分析。西北大学长安校区建筑面积约64万m2，而西安市多年平均降雨量为580.2 mm，则一年内可收集的屋面雨水量可用下式计算[2]：
按照建设工程概算定额计算，成本约为33万元，使用年限为20年，则每年平均投资1.65万元。
蓄水池的运行费用主要包括雨水的简单处理费用以及蓄水池和回水管道等的清理费用。根据相关研究[12]，1 m3雨水的运行费用为0.1元/a，则结合可收集的雨水量，计算得该校区每年雨水利用的运行费用约为22.42万元。
综上可知，蓄水池等基础设施的建设与运行费用的总和约为24.07万元，则若进行雨水资源化利用，该校区一年可节约14.44万元。除此之外，收集的雨水还可以用于清洗道路和车辆，如果将收集的雨水充分利用起来，将产生更大的经济效益。
3.1.3雨水下渗的经济效益。相关研究表明[13]：铺设透水性地面的成本要比传统不透水的地面高出10%左右，但综合考虑由于径流量减小、地面集流时间加长而导致的雨水管道长度缩短、管径减小等因素，则雨水系统的总投资可降低12%～38%，而且还可产生较大的社会及环境效益[14]。 3.2社会效益雨水资源化不仅具有经济效益，还存在着巨大的社会效益。雨水的收集和利用有效地减少了暴雨发生时的地表径流量，在很大程度上降低了城市洪涝灾害的发生和危害程度，保障了社会的稳定和人民的生命财产安全[15]。收集的雨水可以作为中水回用系统的水源，相当于增加了城市水资源的可利用量，减轻了市政供水系统的负担，提高了城市水环境的承载能力，保障城市经济的快速发展和水资源的可持续利用[16]。此外，透水性铺设的增加以及雨水的回灌保护和补充了地下水资源，防止地下漏斗的形成；对于沿海城市防止海水向陆域渗透具有尤其重要的意义[17]。校园具有一定的特殊性，其率先进行雨水资源化能起到很好的示范作用，从而逐步从校园推广到社会，实现真正意义上的雨水资源化。
3.3环境效益校园雨水资源化利用的环境效益主要表现在以下几个方面：雨水的收集利用可以解决发生暴雨时校园内部的积水问题，一定程度上减少地表径流量，降低排水系统的压力，从而对雨水起到调蓄作用；收集的雨水可以用作浇灌绿地，增加土壤的水分含量，改善绿化环境，从而起到调节小气候、净化校园空气、减弱校园噪声等作用；透水性地面的铺设和回灌地下水还有利于改善水分循环，恢复自然水文循环状态，缓解热岛效应，促进自然生态系统的良性循环；此外，雨水还可用作景观用水，提供喷泉等循环使用，促进水体景观娱乐功能的发挥。
综上所述，雨水资源的利用所带来的收益远高于成本投入，巨大的经济、社会和环境效益使其成为21世纪实现水资源可持续发展的有效途径之一，具有广阔的应用前景。
4结语
校园雨水资源化的实现具有明显的经济、社会及环境效益；小区域雨水资源化的实现，又能带动整个城市雨水资源化的进行；雨水资源化涉及工程措施，因此在进行规划时就需考虑，使雨水的利用与规划有机地结合，使雨水利用成为切实可行的节水途径。
参考文献
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[17] SELIM H M，SPARKS D L.Physical and chemical processes of water and solute transport in soil[J]. Soil Science Society of American Journal，2001，47：417-421.
关键词校园；雨水资源化；利用方案；效益分析
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Abstract Taking Changan campus of Northwest University as an example， water quality during flush period was analyzed. The utilization schemes of rainwater in different functional zone were put forward， the economic， social and environmental benefit was analyzed， so as to provide scientific and reasonable method for comprehensive utilization of campus rainwater.
Key words Campus； Rainwater resources； Utilization scheme； Benefit analysis
水是生命之源，全球可用于生活、生产以及农业的淡水量仅占全球总水量的3%，且大部分以冰川形式贮存，难以取用；加之人类对水资源的不合理开发利用，以及水资源的时空分配不均，导致水资源紧缺成为制约社会经济发展的重要因素。近些年来，为缓解用水紧张，我国采取了南水北调等大型输水工程，一定程度上缓解了部分地区用水紧张的问题，但经济耗费巨大，与之相比，雨水资源化利用就显得更为经济可行。
雨水是自然界水循环中的重要环节，对调节气候、涵养水源、补充地下水等都起着极为重要的作用，而雨水资源的利用更是具有缓解供水紧张、减轻雨污管道系统压力、保护生态环境等功能。
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西安市地处西北地区，位于渭河流域中部的关中盆地，地势南高北低，南部为秦岭，北部为冲积平原，属于温带半湿润性大陆季风性气候，四季分明，降水具有明显的年内分配不均的特性，7～9月为降水期，年平均降水量为507.7～719.8 mm，一次降水通常在63.2～118.2 mm，占年均降水量的12.5%～16.4%（数据由陕西省气象局提供），易造成内涝灾害。
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城市雨水利用是一项复杂的工程，不同的地形、地质地貌以及降雨强度，其雨水利用途径是有差异的。为使城市雨水利用更为合理，应形成系统的雨水利用体系。通过“渗、蓄、用、排”有机协调，可以实现对城市雨水资源的有效综合利用。“渗”是指对地形平坦的路面采用透水性材料，使雨水下渗，补充地下水；“蓄”是针对降水季节分布不均的北方城市，建造地下或地上蓄水设施，将道路、屋面等不透水面的雨水蓄集，经必要的物理、化学处理后进行利用，缓解城市用水压力；“用”分为两部分，一部分雨水通过下渗、直接浇灌绿地、农田等利用，另一部分雨水可以蓄集起来，经一定处理后，作为城市杂用水或景观用水进行间接利用；“排”是指将初期弃流、使用过后的雨水通过市政管道排放到城市污水处理厂进行处理，将“渗、蓄、用”之外的雨水直接排放到周围的河流、湖泊中，提供生态用水等。区域性的雨水资源化利用可以根据区域降水特征，合理调配4个环节之间的关系，以实现雨水资源利用的最大化[1]。
2.1屋面雨水利用方案
2.1.1屋面雨水水质分析。西北大学长安校区建筑面积约64万m2，而西安市多年平均降雨量为580.2 mm，则一年内可收集的屋面雨水量可用下式计算[2]：
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蓄水池的运行费用主要包括雨水的简单处理费用以及蓄水池和回水管道等的清理费用。根据相关研究[12]，1 m3雨水的运行费用为0.1元/a，则结合可收集的雨水量，计算得该校区每年雨水利用的运行费用约为22.42万元。
综上可知，蓄水池等基础设施的建设与运行费用的总和约为24.07万元，则若进行雨水资源化利用，该校区一年可节约14.44万元。除此之外，收集的雨水还可以用于清洗道路和车辆，如果将收集的雨水充分利用起来，将产生更大的经济效益。
3.1.3雨水下渗的经济效益。相关研究表明[13]：铺设透水性地面的成本要比传统不透水的地面高出10%左右，但综合考虑由于径流量减小、地面集流时间加长而导致的雨水管道长度缩短、管径减小等因素，则雨水系统的总投资可降低12%～38%，而且还可产生较大的社会及环境效益[14]。 3.2社会效益雨水资源化不仅具有经济效益，还存在着巨大的社会效益。雨水的收集和利用有效地减少了暴雨发生时的地表径流量，在很大程度上降低了城市洪涝灾害的发生和危害程度，保障了社会的稳定和人民的生命财产安全[15]。收集的雨水可以作为中水回用系统的水源，相当于增加了城市水资源的可利用量，减轻了市政供水系统的负担，提高了城市水环境的承载能力，保障城市经济的快速发展和水资源的可持续利用[16]。此外，透水性铺设的增加以及雨水的回灌保护和补充了地下水资源，防止地下漏斗的形成；对于沿海城市防止海水向陆域渗透具有尤其重要的意义[17]。校园具有一定的特殊性，其率先进行雨水资源化能起到很好的示范作用，从而逐步从校园推广到社会，实现真正意义上的雨水资源化。
3.3环境效益校园雨水资源化利用的环境效益主要表现在以下几个方面：雨水的收集利用可以解决发生暴雨时校园内部的积水问题，一定程度上减少地表径流量，降低排水系统的压力，从而对雨水起到调蓄作用；收集的雨水可以用作浇灌绿地，增加土壤的水分含量，改善绿化环境，从而起到调节小气候、净化校园空气、减弱校园噪声等作用；透水性地面的铺设和回灌地下水还有利于改善水分循环，恢复自然水文循环状态，缓解热岛效应，促进自然生态系统的良性循环；此外，雨水还可用作景观用水，提供喷泉等循环使用，促进水体景观娱乐功能的发挥。
综上所述，雨水资源的利用所带来的收益远高于成本投入，巨大的经济、社会和环境效益使其成为21世纪实现水资源可持续发展的有效途径之一，具有广阔的应用前景。
4结语
校园雨水资源化的实现具有明显的经济、社会及环境效益；小区域雨水资源化的实现，又能带动整个城市雨水资源化的进行；雨水资源化涉及工程措施，因此在进行规划时就需考虑，使雨水的利用与规划有机地结合，使雨水利用成为切实可行的节水途径。
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