节水
制定明确的节水目标与政策
节水是环境与生态保护的重要组成部分。生产和生活月水的节约将直接减少污水排放量。因此，节水是治污的最有效手段之一。
东南亚的新加坡，是世界上最严重的缺水国之一，它对节水工作有严格的法规政策。在新加坡，不仅工业用的水价高于家庭用水价，而且工厂用水超过计划定额时，要征收15%的节水税。墨西哥也是一个严重缺水的国家，居民用水80%是取自地下，由于超采地下水，已造成地面沉降，危及建筑物，而城市人口仍以每年50万的速度增长。为解决用水问题，政府痛下决心，严格规定用水标准。例如，厕所冲洗水量，每次不得超过6升，把全国厕所全部更换成6升模式，仅此一项的节水就解决了几十万居民的家庭生活用水。此外，还进行了提高水价，大力宣传节水等一系列工作，据估计，用水量降低了1/6。
我国也在20世纪80年代初，建立了“六高、两低、两合理”的节水防污政策，“六高”就是提高全民节水意识，适时、适地、适度地提高水价，提高用水的重复率（包括中水回用），提高用水的生态效益率，提高节水工作的技术含量，提高用水的传输效率；“两低”就是降低用水造成的污染率，降低用水造成的水资源蜕化率；“两合理”就是制订合理的行业用水定额，建立地区与行业合理用水结构以保证全国水资源供需平衡。同时，还制订了各行各业的用水标准和定额，对各用水单位实行计划供水和考核制度，居民用水取消包费制，城市节水取得很好的成绩。工业用水重复利用率从20%提高到40%，北京、天津等北方大城市已达到70%左右。
提高水的利用效率，开辟第二水源
主要途径有：
（1）降低工业用水量，提高水的重复利用率。
许多国家和城市把节约工业用水作为节水的重点。美国加利福尼亚州的制造厂持续6年厉行节约用水，1989年同1985年相比，节水1/5。它的主要措施是：冷却水与加工水的再循环、更换喷水嘴、减小流速、把持续水流改为间断水流、废水再利用、监督漏水。漏水的最大漏损在管道，日本东京都内约有1/5的水管有漏水现象，水管漏水严重，漏水率达到15%。因此要想减少漏水，必须改造管道，逐渐用不锈钢管道代替原来的铸铁管道。
降低工业用水量的主要途径是改革生产用水工艺，争取少用水，提高循环用水率。如炼钢厂用氧气转炉代替老式平炉，不但提高了钢的质量，而且用水量降低了86%-90%。
现在世界上许多工业发达国家都把提高工业重复用水率作为解决城市用水困难的主要手段，炼油厂单程冷却加工1吨原油需用水30吨，如采用循环水冷却，用水量降到原来的1/24。美国制造工业的水重复利用次数，1954年为1.8次，1985年为8.63次，到2000年，将到达17.08次。到那时，制造工业的需水量将比1978年减少45%。
我国近几年来，对水的重复利用也逐步开展起来。在一些水源特别紧张的城市，水的重复利用率已达到较高水平，如大连市为79.5%，青岛为77.3%，太原为83.8%，但整体水平还比较低，平均工业用水重复利用率仅为20%-30%。如果把全国工业用水的平均重复利用率从目前的20%提高到40%，每天可节水1300万吨，相应地可以节省供水工程投资26亿元，节水量和经济效益都是相当可观的。
提高工业用水重复利用率，不仅是合理利用水资源的重要措施，而且减少了工业废水量，减轻了废水处理量和对水体的污染。
（2）实行科学灌溉，减少农业用水的浪费。
全世界用水的70%为农业灌溉用水，但其利用率很低，浪费严重。据估计，全世界有37%的灌溉水用于作物生长，其余63%都被浪费掉了。因此，改革灌溉方法是提高用水效率的最大潜力所在。
传统渠灌的主要缺点是渠道渗漏。据国际灌溉排水委员会的统计，灌溉水渗漏损失量一般为15%-30%，高的甚至达到50%-60%。我国渗漏损失一般为40%~50%，高的甚至达到70%-80%。由于大部分灌区的渠道没有防渗措施，我国南方长江、珠江、东南沿海等地渠道水利用系数平均为0.6，其他各片为0.5。估计全国渠道渗漏损失的水量可达到1700多亿立方米。因此，灌溉方式的改进，是农业节水的重要途径。
20世纪60年代在以色列发展起来的滴灌系统，可将水直接送到紧靠植物根部的地方，以使蒸发和渗漏水量减到最小。滴灌是科学测定某种植物所需水分，通过管道直接送到其根部的灌溉。它灌溉效率高，水的利用率高，又不需要占地修渠。我国最新的研究表明，覆盖滴灌对水的利用效率更高，采用这类灌溉可使水的利用系数提高到85%-90%，是适合干旱、半干旱地区的新型灌溉技术。
此外，一些国家还研究了新的灌溉技术，如涌流灌溉、水平畦田灌溉、采用自动升降竖管灌溉等。
回收利用城市污水、开辟第二水源
回收和重新使用废水，使其变为可用的资源是另一种提高水使用效率的方法。“中水道”在世界各国被普遍采用。
“中水”起名于日本，“中水”的定义有多种解释，在污水工程方面称为“再生水”，工厂方面称为“回用水”，一般以水质作为区分的标志。“中水道”，这种水道输送的既不是上水道清洁的自来水，也不是下水道污秽的脏水，它是把一个地区居民洗脸、洗澡、洗衣服等洗涤水和冲洗用水集中起来，经过去污、除油、过滤、消毒、灭菌处理，输入中水道管网，以供冲厕所、洗汽车、浇草坪、洒马路等非饮用水之用。所以中水道又称为杂用水道。
用一立方米中水道的水，等于少用一立方米的清洁水，可以少排出近一立方米的污水，一举两得，节水近50%。所以，中水道已在世界许多缺水城市广泛采用。我国大连1992年也建成了示范工程，日产水10000吨，很受企业欢迎。
家庭用水主要有三大块，包括卫浴用水、洗衣用水和厨房用水，其中卫浴和洗衣占到约2/3。节水的大原则包括：不用水的时候勿让水空流；自来水管道系统有任何渗漏要及时修理，减少浪费。
调节水源流量，增加可靠供水
导致水资源紧张的一个重要原因是自然条件的影响，如气候、地理位置，淡水分布不均匀等问题。人们试图通过调节水源流量、开发新水源的方式加以解决。
建造水库
建造水库调节流量，可以将丰水期多余水量储存在库内，补充枯水期的流量不足，这样不仅可以提高水源的供水能力，还可以为防洪、发电、发展水产等多种用途服务。目前，各国在江河上建造的库容超过1亿立方米的水库共有1350个，总蓄水量达到4100千立方米。我国已建成各类水库8.4万座，其中小型水库8.1万座，占水库总数的96.2%。
跨流域调水
跨流域调水是一项耗资昂贵的增加供水工程，是从丰水流域向缺水流域调节供水，比如巴基斯坦的西水东调工程和澳大利亚的雪山河调水工程以及我国近年来相继完成的引黄济青、引滦入津和引滦入唐等工程。由于调水工程耗资大、对环境破坏严重，选择建库地址日益困难，许多发达国家已不再进行大规模的流域间调水。发展中国家的水库建造仍处于全盛时期，我国的南水北调工程也已开始动工。
南水北调的总体布局确定为：分别从长江上、中、下游调水，以适应西北、华北各地的发展需要，即南水北调西线工程、南水北调中线工程和南水北调东线工程。南水北调工程分东、中、西三条调水线路。建成后与长江、淮河、黄河、海河相互连接，将构成我国水资源“四横三纵、南北调配、东西互济”的总体格局。
地下蓄水
目前，已有20多个国家在积极筹划人工补充地下水。在美国，加利福尼亚的地方水利机构每年将25亿立方米左右的水贮存地下。到1980年，该州已有3450万立方米的水贮存在两个水利工程项目的示范区内，其单位成本平均至少比新建地表水水库低35%-40%。美国国会于1984年秋通过立法，批准西部17个州兴建蓄水层回灌示范工程。在荷兰，实现人工补给地下水后，解决了枯水季节的供水问题，收集雨水倒进箅子每年增加含水层储量200万-300万立方米。
海水淡化
海水淡化可解决海滨城市的淡水紧缺问题。目前，世界海水淡化的总能力为2.7立方千米每天，不到全球用水量的1‰。沙特阿拉伯、伊朗等国家海水淡化设备能力占世界的60%，在沙特阿拉伯还建造了世界上最大的淡化海水管道引水工程。
海水淡化就是除去咸水中的盐，或将淡水透析出来。大致有5类办法：（1）蒸馏：让盐分留下，水蒸气凝结成水；（2）冻结：让咸水结冰，盐和冰分离开来；（3）反渗透：让咸水在巨大的压力下通过特殊的膜，留下盐；（4）离子迁移；（5）化学法。海水淡化，耗电耗能，成本很高，但是意义重大，很有前景。法国塞纳河边有一家公司成功制造一种简单的手动水泵式的海水淡化装置，将1升海水变成1公斤淡水，仅仅需要10分钟。有人估计，21世纪可能诞生一种新型的生产淡水的未来水产业。
拖移冰山
世界的很多地方都缺乏淡水，像南加利福尼亚、沙特阿拉伯以及非洲大陆上的很多国家，他们对淡水有多少用多少。而冰山是极其宝贵的淡水资源，地球上70%的淡水都被封存在极地冰山中，据估计，南极的一小块浮冰就可获得10亿立方米的淡水，可供400万人一年的用量。但目前，人类没有办法利用它。一些缺水国家动起了脑筋。海湾六个石油国家计划从北冰洋用船拖冰山到海湾，再融化成淡水。当然，这项计划很浪漫也很大胆，技术上难度不会小，用什么船，如何拖拉，一路损耗多少，花费多少，何日实施，等等，都很令人关注。
为了增加淡水资源，许多国家和地区都因地制宜，发明了一些增加淡水的方法。世界上一些城市为充分利用雨水，修建了水池或地下水库。我国的甘肃省因地制宜地推出了“121”雨水集流工程，就是农村每户建100平方米集水面积，修两个集水坑，建一亩水浇地。加拿大科学家发明了一种集雾取水法，是采用一张聚丙烯和吸水纤维叠层织造的巨型细网，每网面积为48平方米，在春夏多雾季节，每天可集水13万升，平常日子里，每天可集水1.1万升。智利的一个村庄，昔日饱受干旱缺水之苦，1992年5月就用了这种新科技，自来水管中从此不愁没水了。荷兰人的“人工增雨”技术给水资源短缺的地方带来了希望，在适当的时机将固体的二氧化碳（俗称干冰）撒进云里，出现了降雨的结果，这样可以多获得10%~15%的水。
减少水污染
将未经处理的工厂废物和生活垃圾简单露天堆放，不仅占用土地，破坏景观，更重要的是废物中的有害成分会通过刮风进行空气传播，再经过下雨进入土壤、河流或地下水源。因此，减少水污染，就要合理处置垃圾。垃圾的处理是指通过物理、化学、生物、物化及生化方法把垃圾转化为适于运输、贮存、利用或处置的过程。垃圾处理的目标是无害化、减量化和资源化。
恢复河、湖水质
对于已被污染的水体，要采用综合防治水污染的方法恢复河湖水质。即采用系统分析的方法，研究水体自净、污水处理规模、污水处理效率与水质目标及其费用之间的相互关系，应用水质模拟预测及评价技术，寻求优化治理方案，制订水污染控制规划。采用这种方法治理的河流，如美国的特拉华河、英国的泰晤士河、加拿大的圣约翰河等水质都得到恢复，增加了淡水供应。
水坝的功过，你懂得
3月16日，联合国就将在墨西哥城召开的世界水日国际大会上公布这一官方报告，以警示各国政府，地球上的河流、湖泊以及人类赖以生存的各种淡水资源状况正以惊人的速度恶化。联合国副秘书长、联合国环境规划署执行长官克劳斯？特普费尔博士将这一现状形容为“一起正在制造中的灾难”。
报告指出，“我们极大地改变了世界范围内河流的自然秩序”。全球最长的20条河流上都筑了大大小小的堤坝，全世界大约有45000余个大型堤坝，将至少15%的水流限制在堤坝内而非流入大海，堤坝覆盖的总面积已接近全球陆地总面积的1%。
而人类建造堤坝的热情并没有就此打住。报告预测说，“这一需求未来将持续增加”，联合国报告建议各国政府应该禁止在尚保存完好的流域开建新的堤坝和水库项目，让“自由奔腾”的大河继续奔流。
建设水坝是让昔日大河奔流景象不复存在的原因吗？我们要明白水坝限制住河流的百分之多少是非常不明确。如果说这个限制仅仅水坝指控制住河流的流量，那么受水坝控制的河流流量决不止15%。如果说是由于建水坝减少了河流中入海流量的15%，倒还是有一些可能的。但是，我们特别需要强调所减少的这15%的河水流量，不仅不应该是水坝的“罪恶”，而恰恰是水坝的功绩。
水坝本身并不会消耗水，水坝建成之后，只不过为人们的生产、生活、取水、用水提供了方便和可能。如果按照世界一般河流的水资源使用规律，水资源的最佳使用率一般为40%。使用之后大约有总量的28%（使用量的70%）的污水返回河流系统。这样正常河流水资源充分开发利用之后，比较适当的人类社会水资源消耗量大约占河流的12%。另外，由于水坝蓄水形成了较大的水面，加速了水资源的蒸发量。一般认为，水库的年蒸发量根据不同的地区，可能会在蓄水量的5-10%之间。然而，蓄水蒸发之后直接加大了水库局部地区的空气湿度，不仅有利于各种植物、动物的生长，而且还会形成一个局部的水气小循环，增加降雨量。水库的这种水蒸发调节空气温度、湿度的生态功能非常像原始森林。有人经常比喻说森林是绿色水库，那么人造水库就是实实在在的蓝色水库。从水资源总量平衡上来说，蒸发之后的水资源最终还是要通过降雨，返回到地面的。但是，由于毕竟有一部分水蒸气，可能会随着大气的漂流直接降落到海洋上。所以，如果说由于在河流上建造水坝、水库的蒸发作用，减少3%的河水入海流量，是完全可能的。
通过分析来看，由于建水坝消耗掉的这15%的水资源，非但不能说是什么损失，而恰恰是满足了我们人类社会生存所必需的水资源。可以说没有这些水坝，就没有我们的现代人类文明，就不能保证我们现代社会的基本生存。很多实际情况，有时候比这三条河流的现状更糟糕。有些河流，因为水资源和人类生存的矛盾已经不可调和，人们就不得不暂时让它干涸。例如，北京的永定河，现在除了个别的洪水季节还有少量河水之外，几乎全年都是干涸的。这就是因为在人的需要与维持河水的流动之间，我们不得不首先以人为本。当然，从生态保护的角度上看，自然河流的生命我们也必须予以维持。
一般来说，解决水资源供需矛盾所能够采取的办法，无非就是转移用水人口、减少社会用水需求（包括节水），或者通过跨流域调水解决。目前，减少北京人口的困难很大。记得前不久，曾经有某位人大代表提议限制外地进京人的素质，立刻就遭到了全社会的声讨。节水的作用也是有限度的，国际上通常的经验认为，节水的极限约为正常用水量的30%。彻底解决北京水资源问题唯一可行的办法，恐怕就是跨流域调水了。等到南水北调的工程实现之后，北京才有能力考虑恢复永定河流动的问题。然而，跨流域调水的前提，还是我们必须要在某些河流上建造必要的水坝、水库。
河流的濒危、干涸都是社会需要与水资源供应矛盾的结果。因为世界上的天然水资源分布，几乎都是无法自然满足人类社会需求的。很多时候，只有通过水坝和一系列水利工程设施，才能解决了我们人类生存用水与水资源时空分布不均的尖锐矛盾。这个道理非常浅显，在水资源严重不足的情况下，能把洪水期的洪水用水库储存起来，细水长流的保证社会的水资源需要和维持河流健康，绝对离不开必要的水坝建设。即便是对于河流水污染的防治，水坝的作用也是不可取代的。例如，去年吉化爆炸后造成的松花江的严重水污染，至今为止我们所能采取的减轻河流污染措施，除了丰满、尼尔基水库的防水冲刷、稀释之外，还能有什么呢？不要忘记如果没有这些水库，环保部门就是再派多少人去严密监测、科学评估，也只能是束手无策。
而那些逃脱被水坝截流的大河的命运也并不一定顺畅，包括号称水资源最为丰富的亚马孙河在内，很多河流正在饱受全球变暖导致的断流恶果。
去年秋季，亚马孙河遭遇了40年来的最大干旱，由此造成的森林火灾危险和公共健康安全问题严重威胁了沿岸16个城市，也使被誉为“地球之肺”和“生物天堂”的亚马孙热带雨林生态环境受到极大挑战。而世界上最长的无坝水道、北美地区主要河流育空河（YukonRiver）的境遇也好不了多少。河里的大马哈鱼大批死亡-因为水温过高。
报告指出，河流周围生态系统的“恶化和中毒”已“威胁到依赖河流来灌溉、饮用及用作工业用水的人们的健康与生计”。雪上加霜的是，1/5的淡水鱼类要么濒临灭绝，要么已经灭绝。河流的枯竭将对人类、动物以及地球的未来造成一系列毁灭性影响。
总之，所谓河流的濒危都是相对的。在人类生存和河流保护的矛盾运动中，只有不断地用现代科学技术手段解决水资源时空分布不均，才能从根本上扭转水资源不足、河流的濒危局面。水坝建设就是解决水资源、河流问题的最有效手段，这一点已经被全世界大量的现实所证明。在科学真理和社会现实面前，任何否定必要的水坝建设的误导宣传，都是站不住脚的。
水环境恢复方略
水环境恢复是将人类社会损害了的河流、湖泊等水体的水质、水量和周边的多生态系恢复到自然的良好状态，保持人类用水循环与水自然循环的和谐。水环境恢复工程是一个涉及经济、环境、发展等多方面的复杂问题，其建立途径也是多方面统筹兼顾的结果。
从宏观上看，水环境能否恢复首先在于人类用水的同时是否能不损害流域水系、保持良好的水生态环境，实现流域的上下游之间用水的和谐。
水环境恢复工程的方略有以下三个主要方面。
社会用水的健康循环
社会用水主要分为：（1）城市用水，包括生活用水和工业用水，它的用水循环形成了水系的点源污染；（2）农业用水，用水量大，并与农田径流有密切联系。它对水系的影响是分散的面源污染。用水过程的污染是广阔耕地施用化肥农药引起的。只能从源头控制化肥、农药用量来保护农田径流的水质。
现今世界各国都不同程度提出了城市用水健康循环的概念。这是针对人们滥排污水和丢弃废物，滥施农药与化肥而提出的，是拯救人类生存和永续发展空间的根本性战略。
所谓水的健康循环，是指在水的社会循环中，尊重水的自然运动规律，合理科学地使用水资源，不过量开采水资源，同时将使用过的废水经过再生净化，使得上游地区的用水循环不影响下游水域的水体功能，水的社会循环不损害水自然循环的客观规律，从而维系或恢复城市乃至流域的良好水环境，实现水资源的可持续利用。
这样，水的社会小循环就可以与自然大循环相辅相成、协调发展，实现人与自然和谐发展，维系良好的水环境，最终达到“天人合一”的境界，使自然界有限的水资源可以不断地满足工业、农业、生活的用水要求，永续地为人类社会服务，从而为社会的可持续发展提供基础条件。可见，在水的社会循环中，污水处理厂是维持水社会循环得以健康发展的关键，起到净化城市污水，制造再生水的作用。
在一个城币中，水系统健康循环要求城市要有完备的给水排水系统，尽量实施节制用水，减少取水量，污水要进行再生、再利用和再循环，维持氮磷营养物的循环，维持城市河湖水体良好的水质，为居民提供洁净的饮用水，创造良好的生活和工作环境。
在流域范围内，水的健康循环就要求上游城市的排放水是再生水，能够成为下游城市水源的一部分，从而河流水系水质保持良好，沿江河都能满足城市的用水要求。这样，流域内城市群之间就能够充分共享水资源以及良好的水环境。
可见，根据水健康循环的理念，水资源的利用将由过去的“取水-输水-用户-排放”的单向开放型流动，转变为“取水-输水-用户-再生水循环”的反馈式循环流程。通过水资源的不断循环利用，使水的社会循环和谐地纳入水的自然循环过程中，实现社会用水的健康循环。这是根据人类社会用水历史的发展和物质循环的实际规律探索水资源可持续利用和水环境保护的切实途径。这种认识恰恰正是可持续发展和循环经济“3R（Reduce、Reuse、Recyc1e）”原则（减量、再用、再循环）在水资源与水环境领域的生动演绎。
面源污染控制
面源污染是指污染物进入环境的方式是扩散的、非点状的，主要包括三个主要部分：含化肥、农药的农田径流；畜禽养殖业排放的废水、废物和广大国土上的水土流失等。往往具有量大面广的特点。据研究报道，裸露的土地氮磷流失率是有植被覆盖土地流失率的10~100倍，而庄稼地氮磷流失率是果林草地的近10倍。据此推算，土地在翻耕时的氮磷流失率可能是草地的数十倍以上，甚至达到数百倍。加之，我国农田化肥施用量平均达到350kg/hm2以上，远远超过发达国家施用安全量标准的上限（250kg/hm2），施用的化肥量中有65%以上不能为植物所吸收，随农田径流混入地表和地下水体。因此，农业正在成为影响我国生态环境的主要污染源，尤其是湖泊的富营养化。在我国富营养化严重的滇池、太湖和巢湖等地区，湖泊周围大量的水田，是富营养化元素氮磷的主要来源。据统计，我国农业污染对水体的影响已经超过工业和城市系统，成为我国也是地球上最大的污染源。
很多资料显示，现代化的农牧业对水环境产生了深远的影响，其影响甚至超过现代工业对自然水环境的影响。例如，北京市近郊畜禽养殖场排放的有机污染物为全市工业和生活废水所含有机污染物总量的3倍。农业和养殖业活动量大面广，并且直接影响整个自然生态系统。例如，我国长江和黄河发源地农牧业过度活动，影响到了整个长江和黄河流域的水环境。我国水土流失面积占国土面积的38%，每年流失土壤50×10/8t，严重影响土壤肥力。黄土高原每年水土流失带走的氮、磷、钾就达4000×10/4t，相当于全国一年的化肥产量。
发达国家在水污染领域的发展表明，即使是点源污染得到有效控制，如果面源污染没有遏制也不能恢复良好的水环境。尤其是在农业活动密集的地区，农田径流的影响将更加突出。因此，控制面源污染，也是促进水健康循环以及水环境恢复必不可少的支柱。
但是面源污染是比城市点源污染更难以处理和控制的污染源。对于农业面源污染，只能采取节水技术，发展和普及有机肥料，提高土壤水土肥保持能力，实施科学的平衡施肥制度，进行灌溉水的回收利用等源头控制措施；对于畜禽养殖业的面源污染，必须将畜禽粪尿等废弃物视为农业肥源，制作有机肥料，回用于农田，变污染源为肥源。
流域水环境与水资源统筹管理
水资源的分割管理、部门交叉重叠、以行政分区体制管理水资源也是导致用水效率低下，浪费严重，污染不能控制的重要原因。此外，过去在经济发展中，对于生态用水问题重视不够，普遍存在挪用、挤占生态用水现象。为了防止生态环境的进一步恶化，必须在各流域的水资源规划中确保生态环境用水。
在目前我国水资源紧缺和水污染问题越来越突出的情况下，应该将原来那种水量与水质分开、地表水与地下水分开、供水与排水、城市与流域分开管理的体制，改为对城市和农村、供水、节水、污水处理及再生回用、水资源保护等实行流域统筹管理的新体制。实现流域水资源水量与水质统筹、传统水资源与污水回用及海水利用统筹、流域上下游统筹的管理。以利于促进水资源的开发、利用和保护，有利于统筹解决洪涝灾害、水环境恶化等问题，有力地保障了社会经济的可持续发展和水资源的可持续利用。
目前，我国七大水系都有流域委员会，但他还没有权力和能力统筹管理流域水系和社会用水健康循环，只是水权分配和水利工程建设。流域委员会应是流域水资源管理的权威机关，直属国务院的水事权力机构，有领导各地方政府和各部委在本流域水事活动的权力。同时应当有立法权力，其颁布的法令能进入地方法规，地方法规要支持委员会的行动。
它的职责是：
（1）制定流域水系健康循环规划。
（2）制定流域内各河段水体功能和排放水标准。
（3）协调环保局、水利厅、建设厅的水事职能。
（4）节制流域内各省、市、县的取水量，确定污水再生排放水质。
（5）建立流域水信息中心，建立环保、水利、建设各部门间信息共享，统一部署水文、水质检测网络。
（6）建立完善的水源、供水和污水收费体制。
雨水的有效利用也是保护水
雨水收集、储存和利用
雨水的直接利用工程可分为三个部分：雨水的收集、雨水的储存和雨水的处理及供应。
雨水的收集
广义的雨水收集包括了大型水库的建设、河川径流的取用等。在城市，雨水收集主要指屋面雨水、路面雨水、广场雨水、绿地雨水等。应根据不同的径流收集面，采取相应的雨水收集和截污措施。
（1）屋面雨水收集
屋面是城市中最适合和常用的雨水收集面。屋面对雨水的收集按储存池的位置不同有两种方式：一种雨水经过雨水斗、雨水立管汇流至地面，由地面的存储设施集中存储；另一种则是在屋顶直接建立存储池存储雨水。按雨水管道的位置不同，屋面雨水收集系统可分为外收集系统和内收集系统。一般情况下，应尽量采用外收集方式或两种收集方式综合考虑。普通屋面雨水外收集系统由檐沟、雨水斗、水平收集管等组成。落水管多用镀锌钢管、铸铁管或塑料管。镀锌钢管断面多为方形，尺寸一般为80毫米×100毫米或80毫米×120毫米；铸铁管或塑料管多为圆形，直径一般为70毫米或100毫米。屋面内收集系统是指屋面设雨水斗、建筑物内部有雨水管道的雨水收集系统，由雨水斗、连接管、悬吊管、立管、横管等组成。对于跨度大、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
路面雨水收集系统可以采用雨水管、雨水暗渠、雨水明渠等方式。水体附近汇集面的雨水也可以利用地形通过地表面向水体汇集。
利用道路两侧的低绿地或在绿地中设置有植被的自然排水浅沟，是一种很有效的路面雨水收集截污系统。雨水浅沟通过一定的坡度和断面自然排水，表层植被能拦截部分颗粒物，小雨或初期雨水会部分自然下渗，收集的径流雨水水质沿途得以改善。受地面坡度的限制，以及地面与园林绿化和道路等的关系，浅沟的宽度、深度往往受到美观、场地等条件的制约，路面雨水收集系统所负担的排水面积会受到限制，可收集的雨水水量也会相应减少。因此，需要根据区域的各种条件综合分析，因地制宜，有时也可以将这几种方式结合使用。
（3）停车场、广场雨水收集
停车场、广场等汇水面的雨水径流量一般较集中，可以采用上述的收集截污措施。但要注意，由于人们的集中活动和车辆的泄漏等原因，如管理不善，这些场地的雨水径流水质会受到明显影响，应采取有效的管理和截污措施。
（4）绿地雨水收集
绿地既是一种雨水汇集面，又可以是一种雨水的收集和截污措施，甚至就是一种雨水的利用单元。进行综合分析与设计，可最大限度地发挥绿地的作用，达到最佳效果。可以采用浅沟、雨水管渠等方式对绿地径流进行收集。需要注意绿地可能带来的颗粒物、杂草等污染物，可以使用溢流台坎、滤网、挂篮等方式拦截大颗粒的污染物。
雨水的储存
广义的雨水储存包括水库和各类拦截蓄水工程设施。就城市而言，主要指通过建造雨水蓄水设施，将雨水用作城市冲厕、洗车、绿化等杂用水，还可在必要时用作工业用水。以住宅小区雨水的汇集、储存和利用为例，比较清洁的建筑屋面雨水经雨水斗、雨水立管过滤后流入储水池，雨水在池中静置，出水经设在池中部的浮游式过滤器再次过滤后，由水泵送至用水点。
储水池可分为室内池和室外池。室内池价廉，但占用地下室空间，具体设计时要考虑到室内池设置与建筑相适宜，通过材料的选择和技术处理以防止藻类滋生及水质腐败。在大型的建筑物地下或者在居民小区内建立地下蓄水池，可以充分利用空间。室外池一般埋在地下，并且需设溢流管，大雨时溢流雨水经地层渗透或流入排水管道。
3.雨水的处理
雨水收集后的处理过程，与一般的水处理过程相似，但是从雨水的水质分析可知，雨水不宜采用生物化学处理方法，宜采用物理化学处理。
雨水直接利用的净化工艺应根据径流雨水的水质、水量和雨水处理后所要达到的程度而定。如绿化、冲厕、道路清扫、消防、车辆冲洗、建筑施工等均应满足《污水再生利用城镇杂用水水质》指标要求；景观环境用水应满足《污水再生利用景观环境用水的水质》指标要求；渗透应满足地下水人工回灌水水质控制标准等。雨水用于空调系统冷却水、采暖系统补水等其他用途时，其水质应达到《空调用水及冷却水水质标准》指标要求。
从水质来看，道路雨水（包括机动车道）水质污染程度大，水质复杂，应先除去初期径流，再进行混凝、沉淀、除油和过滤等工艺处理，必要时增加生物活性炭工艺。机动车道径流由于污染程度太高，处理难度与成本非常大，故不主张对其处理与回用，可直接排入市政管道进污水处理厂。屋顶雨水水质远比道路雨水水质干净，主要以沉淀颗粒为主，处理后的水一般用于家庭、公共场所和企事业单位的非饮用水，如浇灌、冲厕、洗衣洗车、冷却循环等中水系统。处理工艺的选择应以简便、实用为原则，采用混凝、沉淀、过滤等工艺即可。
下面简单介绍几个针对不同用途而设计的工艺流程：
雨水处理后回用作为绿化、冲厕、道路清扫等使用时，一般采用下面的工艺：
原水-筛网-沉淀-过滤-供水槽
雨水处理后用于景观水体，一般采用下面的工艺：
原水-筛网-混凝-沉淀-除油（视情况而定）一过滤一供水槽
对于雨水处理后回灌地下，涵养地下水源，一般采用下面的工艺：
原水-筛网-除油（视情况而定）-沉淀-自然过滤（人工湿地等）-地下水
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。也可将收集下来的雨水，经处理与储存过程后，用水泵提升至顶楼的水塔，供冲洗厕所使用。
雨水渗透--间接利用
城市雨水间接利用是指使用各种措施强化雨水就地入渗，使更多雨水留在城市境内并渗入地下以补充、涵养地下水。这样即使不能进入地下水层，至少可增加浅层土壤含水量，遏制城市热岛效应（即由于城市化的发展导致城市中的气温高于外围郊区的现象）、调节气候并改善城市生态环境，还有利于减小径流洪峰流量及减轻洪涝灾害。此外，雨水入渗的另一个优点是能充分利用土壤的净化能力，这对城市径流导致面源污染的控制有重要意义。但对于湿陷性黄土、高含盐量土壤地区，不得采用此雨水利用方式。而且，在地下水位高、土壤渗透能力差或雨水水质污染严重等条件下，雨水渗透技术会受到限制。相对来讲，我国北方大部分城市降雨量相对少而集中，蒸发量大，地下水利用比例较大，雨水渗透技术的优点更为突出。
实际上雨水渗透早在我国一些古城的建筑中有所体现，它们常常利用渗坑、渗井、渗沟使雨水就地下渗。20世纪80年代末有学者进行调查时就发现，杭州老城区在庭院中设天井沟和矩形渗坑；苏州老城区及附近一带乡镇的住宅用天井储蓄雨水；潍坊老城区街道的雨水流入坑洼地及池塘（俗称“湾子”，有的湾子平时是干涸的）；曲阜孔府宅内和后花园均有雨水渗井。还有，在井冈山毛泽东等的故居庭院中，汇集雨水的渗坑至今保存完好。后来，在城市化过程中，雨水渗透这种利用和保护自然雨水资源的方法反而被人们所忽视，更多地被雨水管道所代替。现在在城市重新提倡雨水的渗透，实际是人类在大量的事实面前反思自己的行为，是尊重自然、热爱自然的一种表现和进步。
把水还给地下
地下水人工补给，又称为地下水人工回灌、人工引渗或地下水回注。是借助某些工程设施将地表水自流或用压力注入地下含水层，以便增加地下水的补给量，达到调节控制和改造地下水体的目的。地下水人工回灌能有效地防止地下水位下降，控制地面下降；在含水层中建立淡水帷幕，防止海水或污水入侵；改变地下水的温度，保持地热水、天然气含气层或石油层的压力；处理地面径流，排泄洪水；利用地层的天然自净能力，处理工业污水，使废水更新。
为什么要人工补给地下水
（1）补充地下水量，增大含水层的储存量，进行季节性和多年性调整
人工补给地下水是进行季节性和多年性的地下水资源调节，防止地下水含水层枯竭的行之有效的方法。与地表水库蓄水相比，人工回灌对增加地下水淡水资源具有更大的优越性：地下含水层分布广泛，厚度大，储水的容量也相当大；储存在地下水的淡水温度恒定，蒸发损耗很小，具有天然自净能力，取用方便，能防止污染；地下储水不占地表耕地，不需要地面引水工程设施，投资小、经济合理。
（2）抬高地下水位，增加孔隙水压力，控制地面沉降
人工回灌可以促进地下水位大幅度上升，增加土层回弹量。国内外许多研究结果说明，采取人工补给是防止地面沉降的有效措施。
（3）防止或减少海水入侵含水层
在河口滨海地区大量抽取地下水，破坏淡水和咸水的平衡，引起咸水楔形上升，随着淡水被大量抽出，咸水向内陆入侵的范围会逐渐扩大。近年来，因海水入侵严重影响地下水水质的一些地区，陆续采用人工回灌的方法来改变污染状况。如美国加利福尼亚洲沿海地区和纽约的长岛等地，平行于海岸布设一条回灌井线，把淡水灌入承压含水层里，造成淡水压力墙，起到阻挡海水继续入侵含水层的作用，这种方法已取得良好效果。此外，采用人工补给也可控制咸水的越流补给。
（4）改善地下水的水质
人工回灌方法，向地下输入了淡水，与原来的咸水或被污染的地下水混合，并发生离子交换等物理、化学反应，可以使地下水逐渐淡化，水质得到明显改善。
某些工厂在生产过程中要求特殊类型的水质，当市政供水系统或直接抽取的地下水不能直接满足水质要求时，也可用回灌的方法改造原来地下水水质，把经专门处理过的水回灌到地下，按一定的比例关系定期抽水和灌水，这种方法比较简单经济。
（5）改变地下水温度
工业用地下水的目的之一，是利用地下水作为冷、热源。夏季用于产品的冷却，调节和降低车间的温度、湿度；冬季则用于车间取暖和锅炉用水。许多工厂利用含水层中地下水流速缓慢和水温变化幅度小的特点，用回灌方法改变地下水的温度，提高地下水的冷热源储存效率。具体方法是冬季向地下水灌入温度很低的冷水，到夏天时再开采用于降温，夏季则向地下灌入温度较高的水，到冬季再抽出用于生产或取暖。
（6）保持地热水、天然气和石油地层的压力
在开采石油或水溶性天然气时，由于地层中的油、气、水被大量抽出，而使石油或天然气压力下降，产量降低。向含油层或含气层中高压回灌，以水挤油或气，能保持和增加石油或天然气的有效开采量，这种方法已在国外普遍应用。此外，在地热区采用人工回灌，可以明显增大地下热水开采量，甚至实现地下热水的人工自流。
地下水人工补给的方法及适用的水文地质条件
地下水的人工补给一般分为直接法和间接法两种。
1.直接法
（1）地表入渗补给法
一般采用坑塘、渠道、凹地、古河道、矿坑等地表工程设施及淹没或灌溉等手段，使地表水自然渗透流人含水层。一般地表土层应有较好的透水性，如：砂土、粉土、砾石、卵石等。包气带厚度以10~20m为宜，若地下不太深处有隔水层，则可挖掘浅井或渠道，揭露下覆含水层。该方法的工程设施比较简单，基建费用不大，便于施工管理，但占地面积大，效率较低。
（1）淹没或灌溉人渗补给法
（2）水盆地人渗补给法
（3）沟渠人渗补给法
（4）河流入渗补给法
（2）井内灌注渗水补给
含水层上部若覆盖有弱透水层时，地表水渗入补给强度受到限制。为了使补给水体直接进入潜水或深部承压含水层，常采用管井、大口井、竖井和坑道灌水注入地下含水层。在城市内将再生的工业和生活用水储存于地下，因受场地限制也多采用管井回灌。
利用管井回灌水量集中、流速较大。但易于阻塞井管和含水层，常需要配备专门的水处理设备。将回灌水送至每口井，又需要安装输配水系统。为了提高回灌效率，有时还需水泵加压。因此注水回灌费用高，设备较复杂。但是注水回灌又有占地少、效率高、可直接回灌深部承压含水层的优点。
井内灌注补给可分为自由注入式和加压注入式（真空回灌、压力回灌），应根据含水层的岩性特征、渗透系数、地下水位、井的结构及设备条件来选择具体方法。
（1）自流回灌
自流回灌是将回灌水导入回灌井中，使回灌井中的水位与地下水水位间始终保持一个水头差，形成水力坡度，以促使渗流不断补给地下水。但含水层必须保证水路通畅，具有一定透水能力。这种方法投资小，但效率也低。
（2）真空回灌
真空回灌也叫负压回灌，适用于地下水位埋藏较深（静水位埋藏深度大于10m）、含水层渗透性能较好的地区，对回灌量不大的深井也可适用。其特点是不易损坏滤网，回灌量较低。
（3）压力回灌
该方法适用于地下水位埋深小、渗透性较差的含水层，其管路安装是在真空回灌的基础上，再把井管密封起来，使水不能从井口溢出。也可直接连接自来水管网，并用机械动力设备加压，以增加回灌的水头压力，使回灌水与静止水位间产生较大的水头差从而进行回灌。
当含水层的透水性比较稳定，各个回灌井的滤水管过水断面一定，管井结构相似时，回灌量便与压力成正比，但压力增加到一定数值时，回灌量就几乎再不增加了。压力过大还会导致井的损坏，因此回灌井的最佳压力必须根据含水层的特点及滤网强度来选择。
2.间接法--诱导补给法
诱导补给法是一种间接的人工补给地下水方法。在河流或其他地表水体（如渠道、池塘、湖泊等）附近凿井，抽取地下水，使地下水位降低，从而增大地表水和地下水之间的水头差，诱导地面水大量渗入。
地下水质的保护
人工回灌地水不仅能有效地贮存水资源，而且还能利用土壤的自净能力，对水中的某些有害物质进行有效的处理，达到水质改善的目的。正因如此近年来出现的废水人工回灌将可能达到污水处理和资源再利用的双重目的。需要指出的是，土壤的自净能力是有限和有条件的，受其环境容量的控制。土层的净化主要表现在吸附、微生物降解、地下水的稀释以及病原体的衰减等几个方面。回灌水中病原体的研究在近几年才有了一些新的突破，通常用大肠杆菌作为水中细菌污染指标的观点受到挑战。作为病原体的细菌、病毒、寄生虫在某些条件下有比大肠杆菌更强的耐消毒能力。通常在地下水人工回灌中，这些病原微生物会因过滤、吸附、死亡等原因随着在地下贮留的时间而逐渐减少，但也因具体环境而异。目前，为了杀死水中的病原体，欧洲要求回灌水回用之前，在地下至少贮留50d。对于雨水回灌，尚无具体的水质标准可寻。在废水的地下回灌和再利用方面，美国环保局1992年制定了一个关于具体处理措施和水质参数的标准。澳大利亚在美国标准的基础上于1995年制定的“国家水质管理战略”中有废水回用的基本条款，是一个更加完备的标准。就具体工程而言，在确定回灌水的水质控制指标时，应根据工程所在地地下水保护的标准和回灌水回用目的对水质的要求两方面来确定。
已经被污染的地下水该怎么办呢
在污染地下水的治理中，污染源的控制与根除对于治理效果是十分重要的。在此基础上，通过有效的异位或原位的物理、化学、生物方法去除地下水中的污染物质，达到地下水质净化与恢复的目的。考虑到异位治理技术与地面给水处理类似，在此不作详细的阐述。下面将就原位的物化技术，生物技术，抽出一处理技术，反应墙技术等给予简要论述。
物化技术
包括活性吸附法、臭氧分离法、泡沫分离法、电解法、沉淀法、中和法、氧化还原法等。这些方法不仅可以用于处理抽到地面来的被污染的地下水，也可用在含水层中对污染的地下水体进行净化，以降低地下水的污染程度。
潜水含水层常含有一些有机腐殖质，使地下水发出一些异味和臭味，从净化井中投入漂白粉，则可起到消毒、去味、除臭的作用。在铁、锰离子含量较高的含水层中，可以通过注入石灰水溶液，除去铁、锰。离子交换技术也可应用在地下水含水层的治理中，在硬度、碱度较高的地下水体中，由净化井内投入Na型交换剂可使水中硬度大大降低，若使用氢离子交换剂可使镁、钙、重碳酸根同时除去，从而达到硬水软化、脱碱的作用。也可将粒状活性炭投入净化井中，使某些有害物质被吸附掉。
氧化剂如高锰酸钾、二氧化氯（C10/2）和臭氧（0/3）广泛用于有机污染含水层的净化作用。利用表面活性剂，增加疏水性有机物的溶解度及生物可利用性，实现修复污染地下水的目的。利用含水层中的黏土，通过注入季铵盐阳离子表面活性剂，使其形成有机黏土矿物，吸附或固定有机污染物，防止地下水的进一步污染。在利用化学技术修复污染地下水和含水层的过程中，重要的是防止二次污染，尤其是技术实施之前的环境影响评价与分析是十分重要的。
生物净化技术
生物净化技术是在适宜的环境条件下，微生物通过降解有机污染物获得自身生长繁殖所必需的碳源和能源的同时，将有毒大分子有机物分解成为无毒的小分子物质，最终矿化成为C0/2和H/20。微生物治理技术因效果好、投资省、不产生二次污染、污染物净化彻底而受到人们的广泛关注。
生物净化技术现场实施的基本程序在于：在掌握地下水污染带的分布特征、污染物质的性质、污染程度和污染范围的基础上，针对要净化的污染物，可利用生物净化井人工注入专门培养、驯化的细菌；也可通过地下曝气和通入氧气提高污染带中的溶解氧含量，促进微生物的生长繁殖，强化生物活性，加快微生物对污染物的降解与转化。需要注意的是，在投放菌种之前，要确保掌握治理区的环境条件、地质和水文地质条件、地下水动态及水体的物理和化学性质，以利用微生物的有效性和可靠性。
生物技术是治理大面积污染的一种有价值的技术方法。生物治理技术的优势在于可用于处理烃类和一定有机物质，尤其是水溶性污染物和其他方法难以去除的污染物；由于不产生废物和污染物的完全降解，具环境友好性；利用土著微生物种落，不引入具有潜在危害的生物种群；迅速、安全和经济；对于有机污染地下水的短期治理尤为有效。其局限性在于重金属和某些有机物所抑制；细菌能够阻塞土壤，降低物质循环；营养物的加入可能影响附近地面水体的水质；残留物可能引起嗅、味问题；维修和人力要求可能很高，尤其是那些长期运行的治理系统；对于阻碍营养物正常循环的低渗透性含水层，系统难以正常工作；难以预测长期效应。由此，在确定应用生物技术治理污染地下水之前，对治理场地信息进行收集与深入分析，对有利或不利环境条件全面评价，采取有效措施克服不利因素，以确保治理技术的有效实施，治理系统的正常运行。
反应墙技术
反应墙是人工构筑的一座具有还原性的地下填充墙。在地下水治理中，垂直地下水流向设置反应墙。当地下水流通过反应墙时，反应墙与污染水流中的有机污染物发生化学与生物反应达到降解有机物的目的。在现场应用时，可采用墙体下游抽水或注入来控制地下水通过墙体的流速，使地下水中有机污染物通过墙体时反应充分，达到治理地下水的目的。另外，在原位反应墙法中，为了使地下水能优先通过反应墙，墙体的渗透性应大于周围地质体。
目前，反应墙的充填介质多为铁屑。考虑到施工的难度，多以治理埋深较浅，渗透性较好的受卤代烃污染的含水层中地下水为主。由于工程费用较高，世界上已建成的46座地下水污染治理的反应墙主要分布在美国、加拿大和欧洲等发达国家。
抽出--处理技术
从含水层直接抽出被污染的地下水，经过处理后排向地面水体或再补给地下水。这样长期的抽水过程可以促使被污染含水层水体的净化。该方法适用于大面积污染的含水层，投资相对较小，是目前世界各国广泛采用的行之有效的方法。
首先抽取被污染的地下水，经过地面处理，水中污染物的浓度降低到一定标准，重新注入含水层内，在条件许可情况下也可排放到附近的地表水体中。然而最简便和经济的方式，是将抽出的被污染地下水在适当地段用于农田灌溉。由于土壤是一个天然的过滤器，利用被污染的地下水进行灌溉，不仅可以使农业增产，还因土壤对污染物的吸附净化而达到最经济处理被污染地下水的目的。前提是充分评价土壤的自净能力、污染水体内有害物质浓度、灌溉方式和灌溉制度等，以防土壤污染和作物品质降低。
在采用抽出一处理技术治理污染地下水过程中，场地水文地质条件，地下水现状功能与利用状况，污染物性质参数、数据的解译，对于保证治理系统最大限度发挥效益是至关重要的。
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