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城市雨水利用潜力计算与效益识别模型与应用
一、绪论
随着城市化进程的加快，城市面临越来越严重的水资源短缺和水环境污染问题。城市雨水利用可以提高城市的水资源利用率，减少城市雨洪对城市排水系统的冲击，还能够节约运营成本，减少污水处理厂负荷，达到环保节能的目的。因此，研究城市雨水利用潜力及其效益具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、城市雨水利用潜力计算
城市雨水利用潜力计算的基本思路是通过对城市降雨量、雨水产生可利用面积和雨水利用设施的参数等进行建模和计算，得出城市雨水利用潜力。具体可以采用以下步骤：
1.确定城市的可利用雨水面积
可利用雨水面积是指城市内在雨水管理方案中可视为接纳雨水的面积。可利用面积包括屋顶、道路、公共绿地、停车场、广场等。对于不同类型的可利用面积，其利用效率也存在差异。例如，屋顶雨水的清洗度高，可以直接用于生活用水和工业用水，而道路和广场的雨水含有大量污染物，需要经过处理后方可使用。
2.确定城市的降雨量
降雨量是关键的参数之一。通常采用叠加分布模型和频率分布模型来计算城市的降雨量。在叠加分布模型中，将城市分成若干个小区域，在每个小区域内根据年降雨数据和小时雨强数据计算局部设计降雨。在频率分布模型中，采用经验公式计算某一区域的设计降雨，再根据该区域实际面积和设计降雨计算平均年径流量。
3.确定城市雨水利用设施参数
城市雨水利用设施包括集水管、储水和处理设备等。集水管的参数包括管径、坡度和输送距离。储水设施的参数包括容积和种类。处理设备的参数包括出水量、污染物去除率等。
4.计算城市雨水利用潜力
在确定上述参数后，可采用公式计算城市的雨水利用潜力。城市雨水利用潜力指在一定时间内城市实际雨水利用量与城市总降雨量之比。可以通过以下公式计算：
城市雨水利用潜力=Σ（i=1~n）mi/Σ（i=1~n）Pi
其中，mi为城市中每种类型可利用雨水面积，Pi为城市总降雨量。
三、城市雨水利用效益识别
城市雨水利用效益主要表现在经济效益、环境效益和社会效益三个方面。
1.经济效益
城市雨水利用可以减少人工水源的使用，降低城市的水资源成本。同时，将雨水利用于农业和工业生产中进行经济增值，也可以增加地方财政收入。
2.环境效益
城市雨水利用可以减轻城市排水系统的负担，避免排水系统的OWS虹吸作用，降低污水处理厂的污染负荷，减少人类活动对水环境的破坏。通过雨水洁净利用，可以推动城市污水排放标准的升级。
3.社会效益
城市雨水利用可以提高城市人民的文明素质，增强其环保及节能的意识；同时，城市雨水利用可以改善城市空气质量，并使城市更加宜居。
四、应用
本研究提出的城市雨水利用潜力计算与效益识别模型可以应用于城市规划和雨水资源管理中。政府部门可以依据该模型，制定可行的城市雨水利用规划，合理开发和利用雨水资源；而企业和居民也可以通过该模型，提高其对雨水利用技术的应用信心和能力。
五、结论
本研究通过建立城市雨水利用潜力计算模型，并在此基础上进行城市雨水利用效益识别，不仅有助于提高城市雨水利用技术的应用水平，还能提高城市的环境质量和生态系统的稳定性。因此，加快城市雨水利用技术研究，提高雨水资源利用水平是未来城市水资源管理和可持续发展的重要途径。