淺談住宅小區(qū)雨水收集利用系統(tǒng)設計

唐曉勁 沈健強

1浙江東都建筑設計研究院 浙江省杭州市 310007；

2華匯工程設計集團股份有限公司杭州博約分公司 浙江省杭州市 310000

摘要：當前我國日益嚴重的水資源短缺和水環(huán)境污染，不僅困擾國計民生，并已成為制約社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要因素，雨水的合理開發(fā)與利用不但可以緩解水資源緊張、蓄洪排澇，還能實現(xiàn)污水資源化，雨水的收集及利用已成為我國關注的焦點。本文根據(jù)相關規(guī)范和資料，介紹了小區(qū)雨水收集利用系統(tǒng)的概念；以某住宅小區(qū)雨水收集利用系統(tǒng)為實例，對該系統(tǒng)的設計方案和主要設施的計算進行逐一闡述。

關鍵詞：雨水收集系統(tǒng)；雨水利用系統(tǒng)；案例

隨著城市化建設的飛速發(fā)展，新建小區(qū)建筑的屋面、路面、活動廣場、停車場地等表面均進行了硬化處理（即大多是由石材、瀝青、水泥混凝土和砌塊鋪砌而成），這些硬化處理雖然滿足了美觀、舒適、整潔的要求，但也為人類環(huán)境帶來了一定的潛在影響。降落的大量雨水滴落到這些硬化處理的材料上，只能以表面徑流的方式排除，造成了水資料的極大浪費。

為了避免上述情況的發(fā)生，眾多國家開始了雨水資源的收集與利用的研究。在一定的區(qū)域內(nèi)，盡量地降低成本，讓雨水在最短的時間、最近的距離內(nèi)得到合理的回收利用，一直都是我們研究的重點。雨水收集利用系統(tǒng)既是綠色建筑評價體系組成的重要要部分，也是衡量建筑節(jié)水的重要標準。

一、雨水收集利用的概念及設計原則

（一）雨水收集利用系統(tǒng)概念的由來

現(xiàn)代城市的建設過程中，公共建筑和住宅小區(qū)內(nèi)的道路多采用砌塊磚、石材及水泥混凝土鋪砌而成，面材底部和縫隙都被水泥砂漿封住，雨水難以從地面滲透至地下，從而造成降落的雨水隨著降雨歷時的快速增長向市政管網(wǎng)和河道聚集，城市雨水排水量突然劇增，致使現(xiàn)有的排水設施不能滿足防洪排澇的需要，城市主干道發(fā)生道路淹水的現(xiàn)象時有發(fā)生。雨水收集利用系統(tǒng)徹底解決了城市雨季雨水過剩的問題。為城市健康發(fā)展提供了新的空間。

（二）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)：雨水入滲系統(tǒng)、收集回用系統(tǒng)、調(diào)蓄排放系統(tǒng)。

1.雨水人滲系統(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施，以及滲透管、滲透井等地下滲透設施將雨水回灌地下，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。

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

3.調(diào)蓄排放系統(tǒng)：利用建設用地范圍內(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，達到消減洪峰、降低下游雨水管道設計管徑，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)應用比較靈活，可以各自成為獨立體系，也可以結合進行綜合使用，例如雨水入滲和收集回用相結合系統(tǒng)，雨水入滲和調(diào)蓄排放相結合系統(tǒng)等。雨水收集利用的流程示意圖，見圖l。

圖1 雨水收集利用的流程示意圖

（三）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，總結出住宅小區(qū)雨水收集利用的影響因素主要有以下四點：① 氣象資料，包括降雨量，蒸發(fā)量，設計重現(xiàn)期，暴雨強度公式等；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。

（四）小區(qū)雨水收集利用方案的設計原則

1.住宅小區(qū)內(nèi)有景觀水體，首先利用水體進行調(diào)蓄，補充景觀水體用水量。雨水利用量需要根據(jù)項目的基礎資料、水景的模式及形式、水量平衡分析等計算確定，水景的規(guī)模及調(diào)蓄能力通過水量平衡分析確定；

2.住宅小區(qū)沒有景觀水體，優(yōu)選低洼綠地、生物景觀滯留、滲水路面、多功能室外調(diào)蓄設施等分散式雨水調(diào)蓄滲透技術；

3.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利用。在常規(guī)的屋面及地面的雨水收集中，初期徑流因?qū)ο聣|面表面污染物的沖刷作用導致水質(zhì)污染物濃度高，水量較少，隨著降雨過程的延續(xù)，表面污染物逐漸減少，后期徑流水質(zhì)得到改善。所以，通過棄流舍棄初期徑流雨水就可以降低整體雨水收集的污染物濃度指標，收集到更優(yōu)質(zhì)的雨水。例如：現(xiàn)在局部區(qū)域興建的種植屋面，就可以作為初期雨水棄流設施，達到減輕后期水質(zhì)凈化處理負荷的目的。

4.雨水的降落量、大自然的變化多端都是無法控制的。所以，設有小區(qū)雨水系統(tǒng)的收集設施應設置相應的外排措施，當實際的降雨量超過了雨水系統(tǒng)收集設施的蓄水能力時，多余的雨水就會形成徑流、溢流，匯到相應的雨水管道，通過雨水排水系統(tǒng)外排至市政雨水管網(wǎng)。

（五）雨水利用的幾種方式

雨水收集回用系統(tǒng)主要由收集、貯存、水質(zhì)處理設施及回水管網(wǎng)等組成。小區(qū)雨水收集后需經(jīng)過水質(zhì)凈化設施對雨水進行水體凈化處理，當達到所需用水區(qū)域相應的排放標準后才可以使用，另外還可以起到削減外排雨水總流量及總量的作用。目前，這些用水區(qū)域，即最常見的雨水利用方式主要有：綠化、道路及廣場澆灑、消防用水、景觀水補水、車庫地面沖洗、車輛沖洗、路面沖洗、循環(huán)冷卻水補水、沖廁用水等。

二、小區(qū)雨水收集利用系統(tǒng)工程案例

由于水資源日益緊張，充分利用雨水做為非傳統(tǒng)水源解決雜用水供給問題已經(jīng)得到大家的認可，并逐漸應用到實際工程中。

（一）工程介紹

某小區(qū)位于浙江省杭州西部，小區(qū)規(guī)劃總用地面積25.14×104m2，其中居住區(qū)用地21.36×104m2，規(guī)劃道路用地3.78×104m2；居住總戶數(shù)2277套，總建筑面積31.93×104m2，容積率2.2，建筑密度28%，綠地率30%，小區(qū)內(nèi)水景兩處，水域面積0.38×104m2。該小區(qū)是以商品房住宅為主的中檔社區(qū)。

（二）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：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，需要考慮匯流雨水三個方面的特征：污染程度、收集難易、徑流量。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?jīng)Q定性作用；收集難易決定雨水收集實現(xiàn)的難易，也對工程造價有一定的影響；徑流量體現(xiàn)可利用雨水的總量，對水量平衡起到一定作用。經(jīng)過對住宅小區(qū)內(nèi)可收集雨水在進行比較，得出屋面雨水作為雨水收集系統(tǒng)的原水具有污染程度輕，收集簡易，徑流量適中的優(yōu)點，故本次分析以屋面雨水作為雨水收集系統(tǒng)的主要水源。一期工程先選用3棟建筑（共計32棟建筑）屋面收集雨水（匯水面積F=3895.8m2），經(jīng)過管道匯人整流井。

（三）需回用雨水分析

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、沖廁用水及消防用水?？紤]到本小區(qū)的實際情況和所處地域，決定回用水主要用于綠化和道路沖洗。

（四）水量平衡計算

1.雨水徑流總量。根據(jù)《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術規(guī)范》（以下簡稱“規(guī)范”）雨水徑流量計算4.2.1—1公式：W=。式中：為雨量徑流系數(shù)取0.9；為設計降雨厚度，以日為單位計算，查雨量均值等值線圖，查出杭州地區(qū)約為100mm；F為匯水面積3895.8m2。經(jīng)計算，徑流總量 =350.6m3 /d。

（2）需回用雨水量。綠化及道路占地面積75420m2，綠化和澆灑用水定額為2.0L/（m2·d），則每日最大需水量為150.8m3/d。

（3）平衡分析?；赜孟到y(tǒng)的最高日設計水量為150.8m3/d，集水面積設計徑流量為350.6m3/d，回用水量與集水徑流總量的比值約為43%，滿足規(guī)范不小于4O%的要求。

（四）雨水處理工藝流程

根據(jù)所選擇的雨水利用方案，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；雨水經(jīng)整流井后又進入保證水量均衡的雨水調(diào)蓄池，經(jīng)提升泵提升后進入雨水處理系統(tǒng)；處理達標后，清水將存入清水池；最后通過變頻給水設備，清潔雨水用于綠化和沖洗用水。以上介紹的四個系統(tǒng)中，雨水收集系統(tǒng)屬于管網(wǎng)常規(guī)設計，雨水處理系統(tǒng)一般由設備廠家根據(jù)具體情況進行設計，這兩個系統(tǒng)的設計計算就不再贅述。下面主要介紹以下雨水積蓄、回用系統(tǒng)的設計計算。

（五）雨水積蓄系統(tǒng)有效水容積計算

1.日雨水徑流量。計算得日雨水徑流量為 =350.6m3。

2.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。式中，為初期徑流厚度，考慮2mm初期徑流。這樣算得棄流總量為=7.8m3。

3.雨水積蓄系統(tǒng)有效水容積，算得=350.6—7.8=342.8m3。

（六）雨水回用系統(tǒng)計算

1.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)最高日設計水量35%，本工程最高日設計用水量為150.8m3/d，故清水池容積計算值為150.8×0.35=52.8m3，考慮無雨或少雨季節(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100m3。

2.雨水回用設施。清水池內(nèi)的清潔雨水首先由二級泵站提升至變頻給水設備，通過給水管網(wǎng)供給至需要綠化和沖洗的部位。

三、結語

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)對于節(jié)約用水、蓄洪排澇、修復城市水環(huán)境和改善城市生態(tài)環(huán)境、解決城市用水緊張、推動水資源可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。雖然現(xiàn)階段還面臨很多實際問題，但隨著綠色建筑和節(jié)能環(huán)保概念的推廣，勢必將引起人們對雨水等非傳統(tǒng)水源的重視。做為設計者，我們應當將節(jié)能環(huán)保和經(jīng)濟合理性有機結合起來，實現(xiàn)雨水回收利用的整體性、有序性、系統(tǒng)性，從宏觀上改善小區(qū)生態(tài)環(huán)境，推動水資源可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

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