城市雨水收集利用系统主要完成对雨水的收集、处理、存蓄和利用工作，进而达到对城市雨水进行有效控制的大目标。
所有基于降雨初期雨水收集利用的雨水收集利用系统都由三个基本组件构成：(收集装置)-(传输装置)-(存蓄装置)，在组件基本功能基础之上，这些装置又会增加雨水初期弃流、渗透、净化、利用等其他复合功能。
如近年流行的雨水渗透排放技术，其主要技术就是在雨水传输装置，存蓄装置中同时增加渗透功能。
收集装置
收集装置是雨水从系统外部进入内部的介质。按收集装置安装位置可分为屋面雨水收集系统和地面雨水收集系统。
1、屋面雨水收集系统
按管内水流状态可分为重力流和压力流两类。
压力流又可细分为半有压流和虹吸流两类系统。其核心装置是雨水斗。
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不同收集系统使用不同类型雨水斗
目前市场较为流行的是虹吸式雨水收集系统，是在设计条件下利用雨水斗至排出管之间的有效位差为动力，使系统内部产生负压的雨水排水系统。
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其原理就是依靠特殊的雨水斗的设计，实行汽水分离，从而使雨水立管中为满流状态，当立管中的水达到一定的容量时，虹吸作用就产生了。
在降雨过程中，由于连续不断的虹吸作用，整个系统得以令人惊奇的快速排除屋顶上的雨水。
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虹吸雨水斗结构图
2、地面雨水收集系统
形式更加多样，可利用透水铺装，雨水口，线性排水系统等地面设施收集雨水，部分收集装置可以完成初期简单净化。
透水铺装按照面层材料不同可分为透水砖铺装，透水水泥混凝土和透水沥青混凝土铺装，嵌草砖、园林铺装中的鹅卵石、碎石铺装等也属于渗透铺装。更多透水铺装介绍请阅读海绵城市内容。
雨水口指的是管道排水系统汇集地表的设施，在雨水管渠或合流管渠上收集雨水的构筑物，由进水箅、井身及支管等组成。
线性排水系统属于雨水口一种，具有场地汇水找坡长度小，进水断面大等特点，因而具有更大排水量，不宜堵塞等优点。
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线性排水系统
传输装置
传输装置负责将雨水传送至存蓄装置并连接外部排水系统。
雨水传输过程较长，因此经常在管道等传输装置中增加额外设备，实现雨水净化，渗透等功能。常见的传输附加设备包括初期雨水弃流设施、渗透渠管、净化处理设备等。
雨水管截污过滤设施
利用滤网、滤布或介质过滤雨水径流中的泥沙及悬浮物从而实现低影响开发面源污染控制目标的附属设备。截污过滤设备结构较简单，常见设施包括集水槽防护网、雨落管过滤器、截污栅格和挂篮和较复杂的外置过滤器等。
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几种常见截污设施
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雨水截污挂篮
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外置过滤器
初期雨水弃流设施
在降雨初期收集的雨水中污染物含量较高，水质差，这部分雨水通常需要被舍弃不进入雨水收集系统内部。
初期雨水弃流指通过一定方法或装置将存在初期冲刷效应，污染物浓度较高的降雨初期径流予以弃除，以降低雨水的后续处理难度。
常见的初期弃流方法包括容积法弃流、小管弃流(水流切换法)等，弃流形式包括自控弃流、渗透弃流、弃流池、雨落管弃流等。
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初期雨水弃流设施典型构造
渗透渠管
雨水渗透是合理利用管理措施雨水资源有效方法之一。渗透渠管是指具有渗透功能的雨水管/渠，可采用穿孔塑料管、无砂混凝土管/渠和砾(碎)石等材料组合而成。在雨水传输过程中通过渗透渠管向四周土壤渗透。
雨水渗透渠可线路铺设，也可两只渗透渠堆叠成管道状线路铺设，可以灵活地适应特定的条件和系统存蓄容量要求，进行产品的设计及安装。其优点是占地面积小，有较好透水能力。
存蓄装置
存蓄装置通常为小型封闭式雨水箱或较大型的蓄水池，根据雨水回用的不同用途，配套雨水处理装置如沉淀、过滤、消毒等设备做净化处理。
雨水罐
雨水罐也称雨水桶，为地上或地下封闭式的简易雨水集蓄利用设施，可用塑料、玻璃钢或金属等材料制成，适用性适用于单体建筑屋面雨水的收集利用。
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典型地埋家用雨水罐
蓄水池
蓄水池指具有雨水储存莫鼓鼓囊囊的集蓄利用设施，同时也具有消减峰值流量的作用，主要包括钢筋混凝土蓄水池，砖，石砌蓄水池及塑料蓄水模块拼装式蓄水池，用地紧张的城市大多采用地下封闭式蓄水池。
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一体化埋地净化系统
是指在单元雨水收集系统末端整合过滤、消毒、反冲洗等设备，组合成成套雨水处理设备。一体化埋地净化系统通常会同时接入雨水与生活污水，形成一体化污水处理回用系统。
其优点是不影响景观，全地埋式安装，占地面积小，出水效果好，出水水质能满足客户的使用水需求，系统净化部分采用多介质净化方式，具有截污、去味能力强、出水水质稳定、反冲洗耗水量低、净化周期长等优点。
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一体化埋地净化系统
城市雨水收集利用系统存在的争议
雨水收集利用系统建设对城市水循环及生态系统具有重要作用，但是关于城市雨水收集利用系统的使用，目前仍存在较大争议。最大的争议在于雨水收集利用系统建设工程量大，设备费用高，后期维护麻烦，而产生的水只能用作不与皮肤直接接触的一般生活用水，这部分用水只占小区用水很小一部分，效益有限并不一定能覆盖投资成本。