甘肅河西地區(qū)既有校園綠色改造水資源綜合利用技術(shù)研究

雷海濤 趙 丹

1.甘肅省建材科研設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司

2.甘肅省嘉峪關(guān)市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局

1 引言

校園作為國(guó)家基礎(chǔ)教育的重要載體，是社會(huì)培養(yǎng)未來(lái)接班人的搖籃，體現(xiàn)了城市時(shí)代的風(fēng)貌，有著深遠(yuǎn)的社會(huì)影響。根據(jù)中國(guó)教育部公布的2015 年教育統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全國(guó)現(xiàn)有普通小學(xué)19.05萬(wàn)所、初中階段學(xué)校5.24萬(wàn)所、普通高中學(xué)校2.49萬(wàn)所、中等職業(yè)教育學(xué)校1.12萬(wàn)所、普通高等學(xué)校2560所，全國(guó)中小學(xué)校舍建筑面積總量超過(guò)25.9 億平方米。目前校園數(shù)量多、人口稠密、校園建筑設(shè)施量大面廣，能源消耗極大。另?yè)?jù)調(diào)查，北京大學(xué)評(píng)選出的校園八大浪費(fèi)現(xiàn)象，其中以浪費(fèi)水居首。由此可見(jiàn)，既有校園綠色改造的重要性，而建設(shè)節(jié)水型校園，提高校園水資源綜合利用又是既有校園綠色改造的重要環(huán)節(jié)。

2 校園排水系統(tǒng)的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題

（1）對(duì)場(chǎng)地雨水的有組織排放不夠重視。甘肅河西走廊地區(qū)屬溫帶大陸性干旱氣候，常年干旱少水，蒸發(fā)強(qiáng)烈。以嘉峪關(guān)市為例年均氣溫在6.7℃～7.7℃之間，自然降水量年平均85.3 毫米，主要集中在6～10 月。由于年降雨量少，對(duì)校園區(qū)域豎向設(shè)計(jì)不夠重視。近年來(lái)，該地區(qū)降水量逐年增多，短時(shí)降雨量增大，局部地區(qū)過(guò)程累計(jì)降雨量達(dá)44.3mm。凡遇降雨天氣，校園排水、積水問(wèn)題突出，雨水經(jīng)道路全部匯集到中間的北縱三路，恰是師生由教學(xué)區(qū)進(jìn)入生活區(qū)的主要通道，導(dǎo)致師生無(wú)法通行。（2）為了美化和裝點(diǎn)環(huán)境，建成區(qū)修建了水景工程，由于該地區(qū)蒸發(fā)量較大，年蒸發(fā)量達(dá)2149mm，使用城市供水系統(tǒng)對(duì)其補(bǔ)給浪費(fèi)極大。（3）校區(qū)建設(shè)重硬化，輕綠化，硬化區(qū)域忽視了雨水的滲透問(wèn)題，綠化區(qū)域制作了凸緣，且填土過(guò)高，雨水無(wú)法流入。

3 綠色改造的思考和技術(shù)路徑

如何提高校園水資源綜合利用？這就要求我們深入要了解綠色校園和綠色建筑建設(shè)理念，提高節(jié)水和水資源綜合利用意識(shí)，在校園節(jié)水的基礎(chǔ)上，結(jié)合海綿城市建設(shè)理念，既要考慮“山水林田湖”的“大海綿”問(wèn)題，還要考慮低影響開(kāi)發(fā)這些分散的如校園、醫(yī)院、小區(qū)、場(chǎng)院等“小海綿”的建設(shè)，使其在適應(yīng)環(huán)境變化和自然災(zāi)害等方面具有彈性，因地制宜地探索“區(qū)域海綿體”水資源綜合利用和技術(shù)途徑。使水資源從收集、截污、儲(chǔ)存、過(guò)濾、滲透、提升、回用均得到有效控制和綜合利用。

4 校園水資源綜合利用實(shí)踐

以嘉峪關(guān)市某中學(xué)既有校園綠色改造為案例，重點(diǎn)關(guān)注既有校園綠色改造過(guò)程中，雨水收集利用、污水收集治理和中水回用的技術(shù)措施。

（1）加強(qiáng)屋面路面的有組織排水。關(guān)鍵是加強(qiáng)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)場(chǎng)地的豎向設(shè)計(jì)，對(duì)場(chǎng)地地形進(jìn)行豎直方向的調(diào)整，充分利用和合理改造自然地形，合理選擇設(shè)計(jì)標(biāo)高，使之滿足建設(shè)項(xiàng)目的使用功能要求，科學(xué)設(shè)置雨水的收集區(qū)域，排放路徑，避免形成雨水匯積。（2）充分發(fā)揮綠化帶、滲水磚的下滲功能。針對(duì)需要硬化的區(qū)域，要求鋪設(shè)滲水磚或植草磚，設(shè)置下沉式綠化帶，或在綠化帶凸緣部分設(shè)置排水孔，方便雨水流入，嚴(yán)格控制綠化帶填土高度，便于雨水流入。（3）有效消減路面雨水徑流。減小路面坡度，設(shè)置格柵，阻斷雨水地面徑流，設(shè)置收集池，經(jīng)初步沉淀、過(guò)濾后，排至景觀河。屋面雨屋面有組織導(dǎo)入落水管，排至教學(xué)樓周?chē)G化帶內(nèi)。減少向校園道路排放，控制路面雨水徑流總量。（4）利用下沉式廣場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)臨時(shí)調(diào)蓄雨水，設(shè)置下沉廣場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，或在廣場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)場(chǎng)凸緣部分設(shè)置排水孔，方便雨水流入，周邊設(shè)置排水溝排及收集池，經(jīng)初步沉淀、過(guò)濾后，排至景觀河或景觀湖。（5）設(shè)置水景工程作為永久調(diào)蓄設(shè)施。校區(qū)規(guī)劃建設(shè)了景觀河或景觀湖，雨水通過(guò)收集和臨時(shí)調(diào)蓄，經(jīng)初步沉淀、過(guò)濾后排入，但該地區(qū)年降雨量不足200mm，蒸發(fā)量卻高達(dá)2149mm。僅考收集存蓄雨水作為水景工程的補(bǔ)給水源，難以為繼。需考慮使用非傳統(tǒng)水源。（6）加強(qiáng)校區(qū)污水收集處理能力。本項(xiàng)目選用膜-生物反應(yīng)器（MBR）技術(shù)。在藝術(shù)樓北側(cè)空地上建造一座日處理量為200m3/天的污水處理站。MBR工藝是膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型廢水處理技術(shù)。它利用膜分離設(shè)備將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物截留住，省掉二沉池，占地面積小，同時(shí)，活性污泥濃度可以大大提高，水力停留時(shí)間（HRT）和污泥停留時(shí)間（SRT）可以分別控制，而難降解的物質(zhì)在反應(yīng)器中不斷反應(yīng)和降解。膜-生物反應(yīng)器工藝通過(guò)膜的分離技術(shù)大大強(qiáng)化了生物反應(yīng)器的功能。（7）以中水作為水景工程的主要補(bǔ)給水源。該校新校區(qū)現(xiàn)有師生3000余人，根據(jù)GB 50015—2010《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)公共建筑生活用水定額及小時(shí)變化系數(shù)的要求，本工程中教學(xué)樓每人每日最高生活用水定額40L，小時(shí)變化系數(shù)Kh=1.5，每天使用時(shí)間8h，生活用水排放量為153m3/d，因小時(shí)變化系數(shù)較大，每天使用時(shí)間較短，故選擇處理能力為200m3/d的一體化污水處理設(shè)備。教學(xué)區(qū)生活污水經(jīng)處理后的中水需達(dá)到GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，方可排至景觀湖中。處理后的中水流量穩(wěn)定，補(bǔ)給充足，多余時(shí)，還可用于綠化用水。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)項(xiàng)目案例研究，可得出以下結(jié)論，供今后甘肅河西地區(qū)新建綠色校園或既有校園綠色改造，乃至海綿城市建設(shè)作為借鑒。

（1）高度重視區(qū)域場(chǎng)地的豎向設(shè)計(jì)，充分利用和合理改造自然地形，提倡鋪設(shè)滲水磚或滲水路面，提高雨水下滲能力，設(shè)置雨排裝置，消減雨水徑流，避免形成雨水匯積。（2）高度重視場(chǎng)地內(nèi)雨水臨時(shí)調(diào)蓄設(shè)施建設(shè)，提倡設(shè)置下沉式綠化帶、廣場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)場(chǎng)。但需考慮臨蓄雨水的沉淀、過(guò)濾和排出。（3）在有非傳統(tǒng)水源補(bǔ)給的條件下，可規(guī)劃建設(shè)水景工程，統(tǒng)籌建設(shè)雨水收集利用系統(tǒng)，構(gòu)建“區(qū)域海綿體”，強(qiáng)化區(qū)域水資源綜合利用，通過(guò)“區(qū)域海綿體”使降雨就地消納和利用，減小城市水體污染和雨污排放處理壓力。

基金項(xiàng)目：

嘉峪關(guān)市科技計(jì)劃項(xiàng)目（17-67）。