对于雨水的回收利用工程可分为三个部分：雨水的收集、雨水的处理和雨水的供应。一般模式是将屋顶雨水通过雨漏管收集，通过分散或集中过滤，除去径流中颗粒物质，然后将水引入蓄水池贮蓄，再通过水泵输送至用水单元，一般用于冲洗厕所或灌溉绿地等。在广义的范围内，雨水的收集利用包括了大型水库的建设、河川径流的取用等。雨水收集有许多种方式，例如屋顶集水、地面径流集水或截水网等。其收集效率会随着收集面材质、气象条件(日照、温湿度等)以及降雨时间的长短等因素而有所差异。雨水的收集后的处理过程，与一般的水处理过程相似，唯一不同的是雨水的水质明显比一般回收水好，依据试验研究显示，雨水除了 pH 值较低(平均约在 5.6)以外，初期降雨所带入的收集面污染物或泥砂，是最大的问题。雨水的使用，在未经过妥善处理前(如消毒等)，一般建议用于替代不与人体接触的用水(如卫生用水、浇灌花木等)为主。也可将所收集下来的雨水，经处理与储存的过程后，用水泵将雨水提升至顶楼的水塔，供厕所的冲洗使用。另外，如与人接触的用水，仍以自来水供应。
一般来说，对于城区雨水主要有屋面、道路、绿地三种汇流介质。在这三种汇流介质中，地面径流雨水水质较好，绿地径流雨水基本以渗透为主，可收集的雨量有限。相比较而言，屋面雨水水质较好，径流量大，便于收集利用，其利用价值最高，应优先收集利用。其中架空板、刚性屋面水质优于卷材屋面。建设屋面雨水集蓄与回用系统，如机场、体育场馆、会展中心等场所，屋面积水面积大，雨水收集系统完善，适宜建屋面雨水利用系统。将屋面的雨水集入可渗漏的浅水池和蓄水池，或者直接把平屋面做成蓄水屋面，包括淋水屋面、喷雾屋面、蓄水种植屋面(在上面种植水生植物，既能起到绿化作用又可降低室内温度)，不仅可以养鱼，而且在夏季可以降低室内温度。通常利用雨水贮留渗透的场所一般为公园、绿地、庭院、停车场、建筑物、运动场和道路等。可在学校、企业、小区和大型公共场所等单位里面和道路两侧修建蓄水池，减少地面积水总量，并将积蓄的雨水用于冲厕、洗车、消防、绿化和景观用水等。若小区内有景观水体，则景观水体可首先考虑作为雨水储存设施。这样就不用另外建造调蓄池，可节省大量土建费用，且不会对住宅建筑造成损害。另外，营造人工湿地，开发成生态公园，有利于调节区域内的气候、生态环境、改善城市热岛效应。在新建、改建或扩建的道路中，铺设雨水管道一律采用下渗管道，人行道路面采用透水砖铺设，既可以下渗补充地下水，又可以减少泄洪径流、减轻管道压力，可谓一举多得。透水性地面可采用碎石、草坪、台格路、细碎石路和透水性混凝土等多种形式。也可将道路两旁及其他一些建筑区的绿化区绿化设施建成低于路面，这样一方面可以补给地下水，另一方面还可以减轻污水处理场的负担。
雨水被收集后，要进行一定的处理，其水质应达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》(G B /T18920)、《城市污水再生昨用景观环境用水水质》(G B/T18921)、《地表水环境质量标准》(G B 3838)等国家相关标准的要求，才能应用。根据用途确定雨水处理应该达到的水质。当同时用于多种用途时，其水质应按最高水质标准确定。研究表明，城市雨水径流因径流表面材料、气温、降雨量、降雨强度和降雨间隔时间等条件不同而变化。不同的用途也要求不同的水质标准和水量，故应根据收集雨水水质和用水水质标准来确定净化工艺和规模，在试验的基础上进行技术经济分析比较后确定。雨水储存和净化系统含调节池和水净化系统两部分。调节池用于储存雨水和循环景观水，水净化系统用于净化所收集的初期雨水和景观循环水。一般雨水在收集处理之前，需要进行初期弃流。对于初期弃流的雨水将其排放回到下游市政雨水管网。经过初期弃流后收集的雨水，还要考虑到初雨之后，承雨面积内仍然存在着的可能带来污染以及偶然突发事件可能带来的严重污染，故可以选择采取隔油池、斜板沉淀池、砂滤池等几种手段进行综合处理。雨水的污染主要是由屋面污染和地面污染造成的，控制好屋面及地面的污染状况可大幅减轻雨水的污染程度。屋面雨水收集系统应独立设置，不得与室内污废水系统连接。如阳台排出的废水(如洗衣废水)不能进入雨水立管。立管的底部应设检查口。雨水进入收集系统前应有隔栅或滤网截污。也可在屋面建立花园雨水利用系统，利用屋顶花坛中的土壤较强的净化水体能力对雨水进行预处理可减轻雨水的污染程度。当对水质要求较高时，可采用常用水处理工艺，如混凝、过滤、沉淀、膜技术等都能将雨水水质大幅提升的。
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