小區(qū)雨水收集利用方案分析

葉春柳

摘 要：收集利用雨水是一種緩解城市水資源供需矛盾的有效措施，它具有良好的節(jié)水效能和環(huán)境效益。結(jié)合具體的工程實例，重點分析雨水收集利用方案的設(shè)計思路，闡述了雨水收集利用帶來的效益，以期為今后的工作提供參考。

關(guān)鍵詞：水資源；雨水收集；回用系統(tǒng)；效益

中圖分類號：TU992.24 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）03-0154-02

近年來，隨著城市化進程的加快，水資源緊缺、環(huán)境污染、生態(tài)破壞等問題不斷加劇，雨水作為一種干凈、經(jīng)濟、方便的綠色水源，受到越來越多的關(guān)注。利用小區(qū)雨水資源的做法，可以節(jié)省生活用水，減少水費和排污費，避免內(nèi)澇，改善小區(qū)生態(tài)環(huán)境，具有良好的節(jié)水效能和環(huán)境效益。結(jié)合小區(qū)實例，介紹小區(qū)雨水收集回用工程的設(shè)計思路，以期為建筑雨水收集利用設(shè)計提供參考。

1 雨水收集利用的概念及其方案確定的原則

1.1 雨水收集利用的分類

按照雨水用途的不同，可將雨水收集、利用分為三種系統(tǒng)，即雨水入滲系統(tǒng)、收集回用系統(tǒng)、調(diào)蓄排放系統(tǒng)。

1.1.1 雨水入滲系統(tǒng)

匯水區(qū)域內(nèi)的降雨，自然或經(jīng)管道收集后，通過低洼綠地、透水鋪裝地面等地面滲透設(shè)施和滲透管、滲透井等地下滲透設(shè)施將雨水回灌地下，補充、涵養(yǎng)地下水資源，改善小區(qū)生態(tài)環(huán)境，減少小區(qū)水澇。

1.1.2 收集回用系統(tǒng)

將匯流面上的徑流雨水收集后，經(jīng)處理加以利用。根據(jù)不同的使用要求，比如環(huán)境綠化、道路除塵、沖洗車輛、消防等，選擇相應(yīng)的處理技術(shù)，達到非傳統(tǒng)水源最大利用的目的。

1.1.3 調(diào)蓄排放系統(tǒng)

利用建設(shè)用地范圍內(nèi)的池塘、洼地、景觀水體或人工修建的蓄水池，來儲存、調(diào)節(jié)高峰雨水徑流量，從而消減洪峰，降低下游雨水管道設(shè)計管徑，達到節(jié)省工程造價的目的，待高峰過去再緩慢排出。

以上三種系統(tǒng)應(yīng)用比較靈活，可以各自成為獨立體系，也可以綜合使用，例如將雨水入滲系統(tǒng)和收集回用系統(tǒng)相結(jié)合，雨水入滲系統(tǒng)和調(diào)蓄排放系統(tǒng)相結(jié)合等。

雨水收集利用的流程示意圖，見圖1.

圖1 雨水收集利用流程示意圖

1.2 小區(qū)雨水收集利用的影響因素

通過查閱資料和實際調(diào)查，總結(jié)出影響住宅小區(qū)雨水收集利用的因素主要有：①氣象資料，包括降雨量、蒸發(fā)量、設(shè)計重現(xiàn)期、暴雨強度等；②地質(zhì)資料，包括土壤的滲透程度、自然水體狀況等；③規(guī)劃內(nèi)容，包括小區(qū)規(guī)模、綠化水平、地面高差、是否有景觀水體等；④利用要求，包括綠化、消防、道路沖洗等用水定額、用水時間等。

1.3 小區(qū)雨水收集利用方案確定的原則

如果住宅小區(qū)內(nèi)有景觀水體，要先利用水體進行調(diào)蓄，補充景觀水體用水量。雨水利用量需要根據(jù)項目的基礎(chǔ)資料、水景的模式和形式、水量平衡分析等計算確定，水景的規(guī)模和調(diào)蓄能力通過水量平衡分析確定。

如果住宅小區(qū)沒有景觀水體，要優(yōu)選低洼綠地、生物景觀滯留、滲水路面、多功能調(diào)蓄設(shè)施等分散式雨水調(diào)蓄滲透技術(shù)。

對于多雨但缺水的地區(qū)，宜采用雨水直接收集利用系統(tǒng)，并優(yōu)先考慮對徑流污染較輕的屋面雨水進行收集回用。

2 小區(qū)雨水收集利用系統(tǒng)工程實例

由于水資源日益緊張，充分利用雨水作為非傳統(tǒng)水源解決雜用水供給問題已經(jīng)得到大家的認可，并逐漸將其應(yīng)用到實際的工程中。

2.1 工程介紹

下面將具體介紹某住宅小區(qū)的雨水收集、利用方案設(shè)計。該住宅小區(qū)的主要規(guī)劃技術(shù)指標見表1.

2.2 確定雨水收集利用方案

通過前面的論述可以得出，小區(qū)雨水收集利用系統(tǒng)共有五種方式：入滲、收集回用、調(diào)蓄排放、入滲和收集回用、入滲和調(diào)蓄排放。

本小區(qū)屬于一般雨量地區(qū)，年平均降水量在510 mm，出現(xiàn)雨季長期洪澇災害的概率不大。本地區(qū)水資源有限，非傳統(tǒng)水源可以有效補充雜用水，達到節(jié)水的目的；用地條件比較緊張，修建超大型蓄水池難度較大；設(shè)施運行管理較南方發(fā)達省份有一定差距。通過經(jīng)濟技術(shù)綜合比較得出，采用收集回用作為該小區(qū)的雨水收集、利用方案比較合理。

2.2.1 可收集雨水分析

在住宅小區(qū)內(nèi)，可以進行雨水收集的雨水原水共有三種，即屋面匯流雨水、綠地匯流雨水和道路匯流雨水。決定采用哪種收集雨水形式，需要考慮匯流雨水污染程度、收集難易、徑流量這三個方面的特征。在它們當中，污染程度是決定性因素，它直接決定了后續(xù)處理工藝，對控制工程造價起到了決定性作用；收集的難易決定了該做法實現(xiàn)的難易，也對工程造價有一定的影響；徑流量的體現(xiàn)可以利用雨水的總量，對水量平衡起到一定作用。住宅小區(qū)內(nèi)可收集雨水在以上三方面進行比較，具體詳見表2.

通過比較，結(jié)合實際情況，決定采用屋面匯流雨水作為收集雨水。一期工程先選用2棟建筑（共計8幢建筑）屋面收集雨水（匯水面積F=720 m2），經(jīng)過管道匯入整流井。

2.2.2 回用雨水用途分析

回用雨水主要可以用于景觀用水、綠化用水、循環(huán)冷卻系統(tǒng)補水、汽車沖洗用水、路面沖洗用水、沖廁用水和消防用水?？紤]到本小區(qū)的實際情況和所處地域條件，決定回用水主要用于綠化和道路沖洗。

2.2.3 水量平衡

2.2.3.1 雨水徑流總量

根據(jù)《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》（以下簡稱“規(guī)范”）雨水徑流量計算公式為：

W=10ψchyF. （1）

上式（1）中：ψc——雨量徑流系數(shù)，取0.9；

hy——設(shè)計降雨厚度，以日為單位計算，查雨量等值線圖可知，低區(qū)約為75 mm；

F——匯水面積，720 m2。

經(jīng)計算，徑流總量W=48.60 m3/d。

2.2.3.2 需回用雨水量

綠化和道路占地面積為19 744.52 m2，綠化和澆灑用水定額為1.5 L/m2·d，每日最大需水量為29.62 m3。

2.2.3.3 平衡分析

回用系統(tǒng)的最高日設(shè)計水量為29.62 m3，集水面積設(shè)計徑流量為48.60 m3/d，回用水量與集水徑流總量的比值約為61%，滿足規(guī)范不小于40%的要求。

2.2.4 雨水處理工藝流程

根據(jù)所選擇的雨水利用方案，其工藝流程包括雨水收集系統(tǒng)、雨水積蓄系統(tǒng)、雨水處理系統(tǒng)、雨水回用系統(tǒng)。屋面雨水先經(jīng)過收集管收集后進入整流井，并將初期雨水進行棄流，同時，整流井還用于雨水回用系統(tǒng)蓄滿時的溢流，以充分利用水資源；雨水經(jīng)整流井進入保證水量均衡的雨水調(diào)蓄池，經(jīng)提升泵提升后進行雨水處理；處理達標后，清水將存入清水池；最后通過變頻給水設(shè)備，將清潔雨水用于綠化和沖洗道路。

在上述工藝流程的四個系統(tǒng)中，雨水收集系統(tǒng)屬于管網(wǎng)常規(guī)設(shè)計，雨水處理系統(tǒng)一般由設(shè)備廠家根據(jù)具體情況進行設(shè)計，這兩個系統(tǒng)的計算就不介紹了。下面介紹一下雨水積蓄、回用系統(tǒng)的計算。

2.2.4.1 雨水積蓄系統(tǒng)有效水容積計算

日雨水徑流量：根據(jù)2.2.3.1中介紹可知，日雨水徑流量為W=48.60 m3。

徑流棄流量：由于雨水水質(zhì)的不同，對于棄流量的計算存在很大分歧。

根據(jù)規(guī)范計算公式，徑流棄流量：

Wi =10 δF. （2）

上式（2）中：δ——初期徑流厚度，厚度為2 mm。

這樣算得的棄流總量為Wi =1.44 m3。

雨水積蓄系統(tǒng)有效水容積Ws=W-Wi，算得Ws=48.60 m3-1.44 m3=47.16 m3。

2.2.4.2 雨水回用系統(tǒng)計算

清水池容積計算。根據(jù)規(guī)范，清水池容積取雨水回用系統(tǒng)最高日設(shè)計水量的35%，本工程最高日設(shè)計用水量為29.62 m3/d，所以，清水池容積計算值為29.62 m3/d×35%=10.37 m3?？紤]到無雨或少雨季節(jié)的存在，適當擴大清水池的容積，可以滿足更大的水量要求，取清水池的容積為20 m3。

雨水回用設(shè)施。清水池內(nèi)的清潔雨水要先由二級泵提升至變頻給水設(shè)備，通過給水管線供應(yīng)至需要綠化和沖洗的部位。

2.3 效益分析

通過以上理論分析和實際工程介紹，我們可以得出雨水收集利用系統(tǒng)的應(yīng)用具有以下效益。

2.3.1 環(huán)保效益

城市發(fā)展是“雙刃劍”，它在促進社會發(fā)展的同時也破壞了城市環(huán)境。雨水收集利用系統(tǒng)使“天賜之水”變廢為寶，避免了雨水積蓄后破壞環(huán)境、威脅安全的缺點，這對城市的環(huán)境保護和改善大有裨益。

2.3.2 經(jīng)濟效益

水資源日益減少，如果將雨水處理后用作傳統(tǒng)水源的有效補充，對節(jié)約用水開支有重要的作用。當然，雨水收集利用系統(tǒng)需要前期投資，但隨著使用雨水回用系統(tǒng)帶來的經(jīng)濟效益，在建筑物有效使用期內(nèi)投資成本也能回收。

2.3.3 技術(shù)效益

雨水收集利用系統(tǒng)代表了廢水回收利用在民用建筑中的發(fā)展方向。它打破傳統(tǒng)，勇于創(chuàng)新，不斷為傳統(tǒng)水資源另辟蹊徑，為給排水技術(shù)不斷進步提供發(fā)展平臺，同時也給設(shè)計者帶來機遇與挑戰(zhàn)。

3 結(jié)束語

總之，雨水收集利用系統(tǒng)是一種既經(jīng)濟又實用的水資源開發(fā)方式。在日益短缺的水資源形勢下，加強小區(qū)雨水收集、利用無疑是當前建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然要求。雖然現(xiàn)階段還面臨很多實際問題，但由于綠色建筑和節(jié)能環(huán)保概念的推廣，勢必將掀起一場雨水等非傳統(tǒng)水源大量使用的水工業(yè)革命。

參考文獻

[1]高興勝.淺談住宅小區(qū)雨水的收集及利用[J].科技咨詢導報，2007（18）.

[2]王嵐，張其成，陳星.住宅小區(qū)雨水收集利用方案及其效益分析[J].水資源保護，2013（02）.

〔編輯：白潔〕

2.2.3.2 需回用雨水量

綠化和道路占地面積為19 744.52 m2，綠化和澆灑用水定額為1.5 L/m2·d，每日最大需水量為29.62 m3。

2.2.3.3 平衡分析

回用系統(tǒng)的最高日設(shè)計水量為29.62 m3，集水面積設(shè)計徑流量為48.60 m3/d，回用水量與集水徑流總量的比值約為61%，滿足規(guī)范不小于40%的要求。

2.2.4 雨水處理工藝流程

根據(jù)所選擇的雨水利用方案，其工藝流程包括雨水收集系統(tǒng)、雨水積蓄系統(tǒng)、雨水處理系統(tǒng)、雨水回用系統(tǒng)。屋面雨水先經(jīng)過收集管收集后進入整流井，并將初期雨水進行棄流，同時，整流井還用于雨水回用系統(tǒng)蓄滿時的溢流，以充分利用水資源；雨水經(jīng)整流井進入保證水量均衡的雨水調(diào)蓄池，經(jīng)提升泵提升后進行雨水處理；處理達標后，清水將存入清水池；最后通過變頻給水設(shè)備，將清潔雨水用于綠化和沖洗道路。

在上述工藝流程的四個系統(tǒng)中，雨水收集系統(tǒng)屬于管網(wǎng)常規(guī)設(shè)計，雨水處理系統(tǒng)一般由設(shè)備廠家根據(jù)具體情況進行設(shè)計，這兩個系統(tǒng)的計算就不介紹了。下面介紹一下雨水積蓄、回用系統(tǒng)的計算。

2.2.4.1 雨水積蓄系統(tǒng)有效水容積計算

日雨水徑流量：根據(jù)2.2.3.1中介紹可知，日雨水徑流量為W=48.60 m3。

徑流棄流量：由于雨水水質(zhì)的不同，對于棄流量的計算存在很大分歧。

根據(jù)規(guī)范計算公式，徑流棄流量：

Wi =10 δF. （2）

上式（2）中：δ——初期徑流厚度，厚度為2 mm。

這樣算得的棄流總量為Wi =1.44 m3。

雨水積蓄系統(tǒng)有效水容積Ws=W-Wi，算得Ws=48.60 m3-1.44 m3=47.16 m3。

2.2.4.2 雨水回用系統(tǒng)計算

清水池容積計算。根據(jù)規(guī)范，清水池容積取雨水回用系統(tǒng)最高日設(shè)計水量的35%，本工程最高日設(shè)計用水量為29.62 m3/d，所以，清水池容積計算值為29.62 m3/d×35%=10.37 m3?？紤]到無雨或少雨季節(jié)的存在，適當擴大清水池的容積，可以滿足更大的水量要求，取清水池的容積為20 m3。

雨水回用設(shè)施。清水池內(nèi)的清潔雨水要先由二級泵提升至變頻給水設(shè)備，通過給水管線供應(yīng)至需要綠化和沖洗的部位。

2.3 效益分析

通過以上理論分析和實際工程介紹，我們可以得出雨水收集利用系統(tǒng)的應(yīng)用具有以下效益。

2.3.1 環(huán)保效益

城市發(fā)展是“雙刃劍”，它在促進社會發(fā)展的同時也破壞了城市環(huán)境。雨水收集利用系統(tǒng)使“天賜之水”變廢為寶，避免了雨水積蓄后破壞環(huán)境、威脅安全的缺點，這對城市的環(huán)境保護和改善大有裨益。

2.3.2 經(jīng)濟效益

水資源日益減少，如果將雨水處理后用作傳統(tǒng)水源的有效補充，對節(jié)約用水開支有重要的作用。當然，雨水收集利用系統(tǒng)需要前期投資，但隨著使用雨水回用系統(tǒng)帶來的經(jīng)濟效益，在建筑物有效使用期內(nèi)投資成本也能回收。

2.3.3 技術(shù)效益

雨水收集利用系統(tǒng)代表了廢水回收利用在民用建筑中的發(fā)展方向。它打破傳統(tǒng)，勇于創(chuàng)新，不斷為傳統(tǒng)水資源另辟蹊徑，為給排水技術(shù)不斷進步提供發(fā)展平臺，同時也給設(shè)計者帶來機遇與挑戰(zhàn)。

3 結(jié)束語

總之，雨水收集利用系統(tǒng)是一種既經(jīng)濟又實用的水資源開發(fā)方式。在日益短缺的水資源形勢下，加強小區(qū)雨水收集、利用無疑是當前建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然要求。雖然現(xiàn)階段還面臨很多實際問題，但由于綠色建筑和節(jié)能環(huán)保概念的推廣，勢必將掀起一場雨水等非傳統(tǒng)水源大量使用的水工業(yè)革命。

參考文獻

[1]高興勝.淺談住宅小區(qū)雨水的收集及利用[J].科技咨詢導報，2007（18）.

[2]王嵐，張其成，陳星.住宅小區(qū)雨水收集利用方案及其效益分析[J].水資源保護，2013（02）.

〔編輯：白潔〕

2.2.3.2 需回用雨水量

綠化和道路占地面積為19 744.52 m2，綠化和澆灑用水定額為1.5 L/m2·d，每日最大需水量為29.62 m3。

2.2.3.3 平衡分析

回用系統(tǒng)的最高日設(shè)計水量為29.62 m3，集水面積設(shè)計徑流量為48.60 m3/d，回用水量與集水徑流總量的比值約為61%，滿足規(guī)范不小于40%的要求。

2.2.4 雨水處理工藝流程

根據(jù)所選擇的雨水利用方案，其工藝流程包括雨水收集系統(tǒng)、雨水積蓄系統(tǒng)、雨水處理系統(tǒng)、雨水回用系統(tǒng)。屋面雨水先經(jīng)過收集管收集后進入整流井，并將初期雨水進行棄流，同時，整流井還用于雨水回用系統(tǒng)蓄滿時的溢流，以充分利用水資源；雨水經(jīng)整流井進入保證水量均衡的雨水調(diào)蓄池，經(jīng)提升泵提升后進行雨水處理；處理達標后，清水將存入清水池；最后通過變頻給水設(shè)備，將清潔雨水用于綠化和沖洗道路。

在上述工藝流程的四個系統(tǒng)中，雨水收集系統(tǒng)屬于管網(wǎng)常規(guī)設(shè)計，雨水處理系統(tǒng)一般由設(shè)備廠家根據(jù)具體情況進行設(shè)計，這兩個系統(tǒng)的計算就不介紹了。下面介紹一下雨水積蓄、回用系統(tǒng)的計算。

2.2.4.1 雨水積蓄系統(tǒng)有效水容積計算

日雨水徑流量：根據(jù)2.2.3.1中介紹可知，日雨水徑流量為W=48.60 m3。

徑流棄流量：由于雨水水質(zhì)的不同，對于棄流量的計算存在很大分歧。

根據(jù)規(guī)范計算公式，徑流棄流量：

Wi =10 δF. （2）

上式（2）中：δ——初期徑流厚度，厚度為2 mm。

這樣算得的棄流總量為Wi =1.44 m3。

雨水積蓄系統(tǒng)有效水容積Ws=W-Wi，算得Ws=48.60 m3-1.44 m3=47.16 m3。

2.2.4.2 雨水回用系統(tǒng)計算

清水池容積計算。根據(jù)規(guī)范，清水池容積取雨水回用系統(tǒng)最高日設(shè)計水量的35%，本工程最高日設(shè)計用水量為29.62 m3/d，所以，清水池容積計算值為29.62 m3/d×35%=10.37 m3?？紤]到無雨或少雨季節(jié)的存在，適當擴大清水池的容積，可以滿足更大的水量要求，取清水池的容積為20 m3。

雨水回用設(shè)施。清水池內(nèi)的清潔雨水要先由二級泵提升至變頻給水設(shè)備，通過給水管線供應(yīng)至需要綠化和沖洗的部位。

2.3 效益分析

通過以上理論分析和實際工程介紹，我們可以得出雨水收集利用系統(tǒng)的應(yīng)用具有以下效益。

2.3.1 環(huán)保效益

城市發(fā)展是“雙刃劍”，它在促進社會發(fā)展的同時也破壞了城市環(huán)境。雨水收集利用系統(tǒng)使“天賜之水”變廢為寶，避免了雨水積蓄后破壞環(huán)境、威脅安全的缺點，這對城市的環(huán)境保護和改善大有裨益。

2.3.2 經(jīng)濟效益

水資源日益減少，如果將雨水處理后用作傳統(tǒng)水源的有效補充，對節(jié)約用水開支有重要的作用。當然，雨水收集利用系統(tǒng)需要前期投資，但隨著使用雨水回用系統(tǒng)帶來的經(jīng)濟效益，在建筑物有效使用期內(nèi)投資成本也能回收。

2.3.3 技術(shù)效益

雨水收集利用系統(tǒng)代表了廢水回收利用在民用建筑中的發(fā)展方向。它打破傳統(tǒng)，勇于創(chuàng)新，不斷為傳統(tǒng)水資源另辟蹊徑，為給排水技術(shù)不斷進步提供發(fā)展平臺，同時也給設(shè)計者帶來機遇與挑戰(zhàn)。

3 結(jié)束語

總之，雨水收集利用系統(tǒng)是一種既經(jīng)濟又實用的水資源開發(fā)方式。在日益短缺的水資源形勢下，加強小區(qū)雨水收集、利用無疑是當前建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然要求。雖然現(xiàn)階段還面臨很多實際問題，但由于綠色建筑和節(jié)能環(huán)保概念的推廣，勢必將掀起一場雨水等非傳統(tǒng)水源大量使用的水工業(yè)革命。

參考文獻

[1]高興勝.淺談住宅小區(qū)雨水的收集及利用[J].科技咨詢導報，2007（18）.

[2]王嵐，張其成，陳星.住宅小區(qū)雨水收集利用方案及其效益分析[J].水資源保護，2013（02）.

〔編輯：白潔〕