雨水利用可行性分析模式及應用

　　摘 要：論述了雨水利用的分析模式，通過對城市雨水集水區(qū)的劃分以達到合理選擇處理方法。結合實際情況探討了可行性評估方法以及城市雨水利用的適用模式，最后通過核電站的具體應用案例分析得出了城市雨水利用具有經(jīng)濟及環(huán)境雙重效益。
　　關鍵詞：城市雨水利用 可行性 利用模式 經(jīng)濟效益 環(huán)境效益
　　中圖分類號:F294 文獻標識碼:A
　　文章編號:1004-4914(2011)01-197-02
　　
　　一、雨水利用的分析模式
　　1.依據(jù)集雨地區(qū)的污染源情形，分類收集處理。城市劃分為許多功能分區(qū)，規(guī)定不同的使用型態(tài)，作為集雨環(huán)境時，對水質(zhì)會有不同的影響，水需求處理的方式也不相同，因此城市集雨地區(qū)可以分為下列三類：（1）第一類集水地區(qū)：無污染、雨水利用只需要一般處理，此類分區(qū)包括，一般建筑用地：住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)、行政區(qū)、文教區(qū)；公共設施用地：公園、綠地、廣場、兒童游樂場、學校、社教機構、衛(wèi)生機構、機關用地、墓地、變電所、體育場、民用用地、港埠用地、人行道、鐵路；非城市發(fā)展地區(qū)：保護區(qū)、風景區(qū)、水岸發(fā)展區(qū)。（2）第二類集水地區(qū)：污染物種類單一，例如油脂類，雖然污染程度并不嚴重，但是若要利用此類雨水，則需要特別處理予以排除。包括公共設施用地：道路、停車場、加油站、市場、機場用地。（3）第三類集水地區(qū)：城市的污染源、雨水利用需經(jīng)過特殊處理，此類使用分區(qū)包括：一般建筑用地：工業(yè)區(qū)。非城市發(fā)展地區(qū)：農(nóng)業(yè)區(qū)。
　　2.根據(jù)雨水的用途來決定要收集的類別。雨水作為包括廁所、清掃和其它雜用水的替代生活用水，也可以作為入滲和補注地下含水層用，不同的雨水用途，需要符合政府單位的水質(zhì)要求標準，才不致于危害到人體。目前以第一類集水地區(qū)收集到的雨水比較干凈，處理簡易，因此，適合作為生活雜用水的替代用途。第二類集水地區(qū)以道路面積最多，收集到之雨水，由于受到非點污染的影響，污染程度并不嚴重，只要稍加特別過濾處理就可以排除，但是此類集水地區(qū)分布廣泛，地面雨水徑流至道路旁的排水溝，經(jīng)由雨水排放系統(tǒng)排放，若要利用此類雨水，則可能需要全盤整體考量城市雨污lL3korZjtGBq19U0fEJjO7UA+Hy28ssZ/KTzY1lDJdA=水排放系統(tǒng)。
　　二、系統(tǒng)執(zhí)行的可行性評估方法
　　1.運用供需平衡的觀念，來決定最佳儲水池的容積。儲水池的容積會影響系統(tǒng)投資成本費用，采用動態(tài)供需平衡的分析方式，可以針對每個系統(tǒng)做最佳的選擇。
　　2.根據(jù)實質(zhì)環(huán)境決定系統(tǒng)模式。采用個別型集水系統(tǒng)模式或群體型集水系統(tǒng)模式，都需要根據(jù)實質(zhì)環(huán)境來決定。一般而言，城市地區(qū)除了學校類型擁有大面積的校園空地，可以采用個別型集水系統(tǒng)以外，仍然以群體型集水系統(tǒng)比較具有效益，特別是工業(yè)集中地區(qū)。
　　3.根據(jù)投資的經(jīng)濟效益來決定替選方法。對于已發(fā)展的城市地區(qū)，實質(zhì)環(huán)境會決定可行的系統(tǒng)模式，如果無法替代全部生活雜用水來使用時，可以考慮替選方法，調(diào)整集雨面積或雨水替代用水比例，讓每個月的集雨量都大于需求量，也讓雨水儲存桶的容量接近于0，來達到收支比大于1的效益，同時有利于雨水儲水池的設置。調(diào)整方式如下：（1）增加集雨面積，讓每個月的集雨量都大于需求量，使得雨水儲存桶的容量接近于0時，收支比就會大于1。此時，集雨量大約為雨水需求量的9.11倍。（2）減少雨水需求量，讓每個月的集雨量都大于需求量，使得雨水儲存桶的容量接近于0時，收支比就會大于1。此時，集雨量大約為雨水需求量的9.53倍。（3）從集雨面積與雨水需求量之關系可以了解，當收支比小于0.5時，無論是以增加集雨面積或減少雨水需求量的做法，兩者的變化情形大約一致。可是當收支比大于0.5時，減少雨水需求量比較容易使得收支比會接近于1。然而，以增加集雨面積的做法，就需要更多的集雨面積來收集雨水，才能讓收支比大于1。對于現(xiàn)有已發(fā)展的城市地區(qū)，以減少雨水需求量的做法，不但雨水利用系統(tǒng)比較容易執(zhí)行，而且可以得到比較好的經(jīng)濟效益。
　　三、都市地區(qū)雨水收集利用的適用模式
　　1.不同使用分區(qū)等價開放空間的計算。城市地區(qū)各個使用分區(qū)的集雨量如果無法滿足需求量時，若由公園、綠地、廣場、兒童游樂場等公共開放空間用地之集雨來補充不足的部分。從不同使用分區(qū)等價開放空間的計算，可以評估城市在雨水利用供需平衡時，使用分區(qū)的合理分配。
　　2.評估模式。RHF（rainwater harvesting feasibility）可以簡易的評估都市雨水收集利用的可行性。研究資料表明：對于某地區(qū)7個主要城市的仿真，結果顯示在高雨量地區(qū)擁有最好的條件，其可行性評估值為5.92%。在中雨量地區(qū)其次，其可行性評估值為3.31%。在低雨量地區(qū)可行性評估值大于五個低雨量地區(qū)主要城市的平均值。從計算結果顯示，城市地區(qū)如果在規(guī)劃之初未能考量雨水收集利用時，等到城市發(fā)展后，才要收集雨水來利用可行性就會降低。
　　3.RHF應用于都市土地開發(fā)的可行性的評估。城市地區(qū)雨水收集利用可行性評估的RHF計算可以作為大規(guī)模城市土地開發(fā)時，評估雨水收集利用的可行性。一般來說，如果增加的部分是低需數(shù)量的使用分區(qū)用地，減少的部分是高需水量的使用分區(qū)用地，例如增加商業(yè)區(qū)面積，減少機關用地時，變更后的RHF大于變更前，表示雨水收集利用的可行性增加，顯示值得開發(fā)。如果增加商業(yè)區(qū)面積，減少住宅區(qū)時，變更后的RHF小于變更前，表示雨水收集利用之可行性降低，顯示開發(fā)后，會對城市水環(huán)境造成不利的影響。
　　四、應用案例
　　1．概況。某核電站生活區(qū)共有1213人，用水定額為31.7L/（人·d），雨水可替代比例為33%，則蓄水可替代量為12.69m3/d。其中屋頂（徑流系數(shù)0.85）建筑面積為7597.67m2，地面面積（徑流系數(shù)0.30）為24130.33m2，以屋頂作為集水面積進行計算，全年逐月集水量（每月平均降雨量×集水面積）、雨水替代量（該月天數(shù)×每天替代量×人數(shù)）計算如表1。可以看出，以建筑屋頂作為集水面積的年平均集水量已經(jīng)大于可替代用水總量，因此可以不必利用生活區(qū)地面集水。
　　2.雨水儲水池容積估算。雨水儲水池容積＝全年雨水供給不足月份差額合計+各月份雨水替代量需求最大值－集水量與雨水替代量連續(xù)正直差額最后月份的差額量＝1369.3+393.39－930.28＝832.41m3。
　　3.經(jīng)濟效益評估。以收支比作為評估標準。由系統(tǒng)獲得的經(jīng)濟利益以全年的集水量換算成水費的方式計算。這個集水系統(tǒng)成本包括：建造成本及運行維護成本。建造成本按照20年攤銷，以現(xiàn)值（上接第197頁）計算。成本費用計算參見表2。年運行維護費用為成本的20%計算。
　　通過計算可以看出，收支比大于1，具有經(jīng)濟效益。
　　五、結語
　　由于城市及工業(yè)集中地區(qū)人口密集，水資源消耗大，用水壓力日趨嚴重，尋求新的水源是有必要的，合理的利用雨水不但具有經(jīng)濟效益，更重要的是還具有可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境效益。對于部分資金困難地區(qū)可以財政補貼的形式，鼓勵企事業(yè)單位建設雨水利用系統(tǒng)，以達到長期節(jié)約水資源緩解用水壓力的目的。
　　
　　參考文獻：
　　1.