雨水收集系統(tǒng)對(duì)建筑場(chǎng)地地表徑流控制案例研究

李 娟，方梅香

(合肥學(xué)院 建筑工程系，安徽 合肥 230601)

雨水收集系統(tǒng)對(duì)建筑場(chǎng)地地表徑流控制案例研究

李 娟，方梅香

(合肥學(xué)院 建筑工程系，安徽 合肥 230601)

通過(guò)理論計(jì)算確定研究案例地表徑流總量，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際條件，設(shè)置雨水收集貯存和處理設(shè)施對(duì)雨水進(jìn)行收集處理，回用做綠化澆灌及道路澆灑。同時(shí)依據(jù)地表徑流控制率55%的目標(biāo)確定雨水收集貯存池大小，將雨水收集系統(tǒng)作為主動(dòng)調(diào)蓄水設(shè)施。依據(jù)項(xiàng)目實(shí)際用水情況對(duì)場(chǎng)地雨水進(jìn)行合理收集回用從而減少雨水外排量，提高場(chǎng)地表年徑流總量控制率，并分析回用雨水的安全保障措施。

雨水回收；年徑流總量控制率；綠色建筑

1 案例概況

研究案例位于安徽省合肥市，主要功能為商務(wù)辦公，屬于公共建筑。項(xiàng)目按照綠色建筑二星級(jí)設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，依據(jù)《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB/50378要求，本項(xiàng)目年徑流總量控制率應(yīng)達(dá)到55%。項(xiàng)目共有四棟高層建筑，并設(shè)有滿(mǎn)鋪兩層地下室。用地面積為30 225 m2；屋面面積為9 043 m2；場(chǎng)地綠地面積約為6 051 m2；建筑占地面積為8 859 m2；道路及硬質(zhì)鋪裝面積為15 315 m2，其中道路面積約為4 434 m2，硬質(zhì)鋪裝面積為10 881 m2，并且硬質(zhì)鋪磚均使用透水鋪磚，提高雨水入滲率，減少雨水地表徑流。

2 年徑流總量控制目標(biāo)

年徑流總量控制率是判定年徑流總量控制目標(biāo)達(dá)成與否的重要指標(biāo)。通過(guò)計(jì)算全年內(nèi)經(jīng)過(guò)自然滲透、自然蒸發(fā)和人工集蓄、循環(huán)利用等方法控制的雨水總量占年降雨總量中的比值。研究所選取的案例對(duì)象選用的控制方法為室外地面自然滲透，除硬質(zhì)道路以外的室外鋪裝地面均采用透水鋪裝，以最大程度提高雨水滲透量。地表情況及徑流系數(shù)如表1所示?？赜炅坑?jì)算如表2所示。入滲地面面積(含綠地面積)=透水鋪裝面積+綠地面積=10 881 m2+6 051 m2=16 932 m2。依據(jù)《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB/50378規(guī)定年徑流總量控制率對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)控制雨量，若設(shè)計(jì)需達(dá)到55%的年徑流總量控制率，(即設(shè)計(jì)控制雨量為10.5 mm，日控制量)研究案例項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi),則需通過(guò)調(diào)蓄和收集回用措施實(shí)現(xiàn)的降雨控制量為：V-V1-V2=317.36-160.17-0=157.20 m3。

表1 地表情況及徑流系數(shù)

表2 控雨量計(jì)算

根據(jù)年徑流總量控制率計(jì)算可以看出，案例項(xiàng)目通過(guò)雨水入滲措施可以滿(mǎn)足雨水綜合利用的要求，使場(chǎng)地年徑流總量控制達(dá)到55%。考慮到地下室頂覆土土壤含水飽和的問(wèn)題，應(yīng)設(shè)計(jì)導(dǎo)水板，其具有持水和排水的功能。

3 雨水收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 雨水利用方案

為充分利用水資源，案例項(xiàng)目結(jié)合自身特點(diǎn)，設(shè)計(jì)雨水回用處理設(shè)施，收集部分屋面及室外地面雨水。研究所選取的案例對(duì)象的建筑類(lèi)型為商務(wù)辦公，室外硬質(zhì)鋪裝面積較大，合理運(yùn)用透水鋪裝可有效提高雨水滲透量，間接提高年徑流總量控制率。在控制方案設(shè)計(jì)中，應(yīng)合理組織屋面徑流和地表徑流，以減少地表徑流量為目標(biāo)，提高地表雨水滲透量。同時(shí)建議案例項(xiàng)目采用雨水回用系統(tǒng)，收集屋面、場(chǎng)地雨水，收集后的雨水用于屋面、場(chǎng)地綠化灌溉。

3.2 雨水收集計(jì)算

Wya=(0.6～0.7)·10ΨchaF

(1)

式中：Wya為年用雨水量，m3；Ψc為雨水徑流系數(shù)；由《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》GB50400—2006第4.2.2條進(jìn)行選??；F為計(jì)算匯水面積，m2；ha為常年降雨厚度,mm；由《綠色建筑設(shè)計(jì)導(dǎo)則》DBHJ/T010—2014查得合肥市年平均降雨量為984 mm；0.6～0.7為雨水可用系數(shù)，是指總降雨量扣除棄流雨水量等可形成有效徑流的系數(shù)，案例對(duì)象取值0.6。

可收集雨水量計(jì)算如表3所示。由表3的計(jì)算結(jié)果可知，案例對(duì)象的年雨水收集總量為6 912 m3。由于室外硬質(zhì)鋪磚及道路收集的雨水雜質(zhì)較多，室外綠地適宜通過(guò)自然滲透對(duì)雨水進(jìn)行調(diào)蓄。案例對(duì)象的雨水收集利用方案中可用作雨水回收利用的匯水位置為屋面處。

表3 可收集雨水量計(jì)算

3.3 年用水總量計(jì)算

年均水量平衡計(jì)算結(jié)果如表4所示。包括澆灌綠植用水、清洗道路用水和清洗車(chē)庫(kù)用水。

(1)澆灌綠植用水。案例對(duì)象綠化總面積為6 051 m2，以暖季型搭配少量冷季型綠植為主，養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)為1級(jí)。根據(jù)《民用建筑節(jié)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50555—2010第5.1.8條規(guī)定，澆灌綠植的年平均澆水定額為0.28 m3/m2，日平均澆水定額為2 m3/m2。需要實(shí)施澆灌的月份為4月～11月，12月至次年3月為綠植的休眠期無(wú)需進(jìn)行澆灌。依據(jù)上述數(shù)據(jù)可分別計(jì)算出澆灌綠植日用水量Q1=2×6 051=12 102 m3/d及澆灌綠植年用水量Q=0.28×6 051=1 694.28 m3/a。

(2)清洗道路用水。案例對(duì)象道路總面積為4 434 m2。根據(jù)《民用建筑節(jié)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50555—2010第5.1.9條規(guī)定，清洗道路每次用水定額為0.5 L/m2，年清洗次數(shù)為30次。依據(jù)上述數(shù)據(jù)可分別計(jì)算出清洗道路日用水量Q2=0.5×4 434÷1 000=2.217 m3/次，及清洗道路年用水量Q=Q2×30=66.51 m3/a。

(3)清洗車(chē)庫(kù)用水。案例對(duì)象地下停車(chē)庫(kù)面積為12 390m2。根據(jù)《民用建筑節(jié)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50555—2010)第3.1.2條規(guī)定，清洗車(chē)庫(kù)每次用水定額為為2 L/m2，清洗車(chē)庫(kù)日用水量Q3=2×12 390÷1 000=24.78 m3/次，年清洗次數(shù)為12次，則清洗車(chē)庫(kù)年用水總量Q=Q3×12=297.36 m3/a。

表4 年均水量平衡計(jì)算結(jié)果

從表4可以看出，理論計(jì)算收集量大于總用水量，因此，收集的雨水可滿(mǎn)足室外綠化澆灌、道路沖洗，且水量基本平衡。由于降雨的不均勻因素影響，分析逐月降雨量情況，根據(jù)逐月水量平衡計(jì)算結(jié)果可知，場(chǎng)地內(nèi)雨水利用量為2 058.15 m3/a，雨水不足時(shí)采用自來(lái)水間接補(bǔ)給。

3.4 蓄水池大小計(jì)算

蓄水池服務(wù)的綠化灌溉面積為6 051 m2，服務(wù)的道路沖洗面積為4 434 m2，服務(wù)的車(chē)庫(kù)沖洗面積為12 390 m2；并根據(jù)《民用建筑節(jié)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50555—2010)結(jié)合《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50015—2003(2009版)，所收集的雨水池大小按能存儲(chǔ)3日最高日最大用水量進(jìn)行建設(shè)。綜上所述案例項(xiàng)目綠化澆灌及道路沖洗最大用水量為Q1+Q2+Q3=12.10+2.22+24.78=39.10 m3，所收集的雨水池大小為V=3×39.1=117.3 m3。由于案例項(xiàng)目地下室面積較大，地面綠環(huán)面積有限，且不宜設(shè)置下凹式綠地進(jìn)行調(diào)蓄水，為達(dá)到55%的年徑流控制率，應(yīng)按照需要主動(dòng)調(diào)蓄水進(jìn)行控制的雨水量不少于157.2 m3來(lái)設(shè)計(jì)蓄水池。兼顧考慮其他損耗，建議設(shè)計(jì)蓄水池大小為160 m3。

4 雨水回用系統(tǒng)的用水安全保障措施

(1)在雨水回用系統(tǒng)中的儲(chǔ)存和輸配環(huán)節(jié)應(yīng)該選用高效的消毒設(shè)備對(duì)水體進(jìn)行殺菌，保證水質(zhì)不受污染。

(2)為保障經(jīng)雨水回用系統(tǒng)處理后的水質(zhì)安全，應(yīng)保證水質(zhì)符合《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》(GB/T18920)和《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》(GB50400)等相關(guān)國(guó)家技術(shù)規(guī)范的要求。

(3)為防止回用雨水與其他生活用水產(chǎn)生混接誤用，應(yīng)在雨水回用系統(tǒng)的設(shè)備、管道及接口處進(jìn)行著重標(biāo)識(shí)。

(4)為防止回用雨水在使用過(guò)程中發(fā)生斷水及溢流，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的備用水源和溢流裝置并配置切換設(shè)施。

(5)為避免造成環(huán)境污染，雨水回用系統(tǒng)所使用的設(shè)備和管材應(yīng)采取防腐措施，棄流的雨水也必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格處理后方可排放。

雨水處理系統(tǒng)出水水質(zhì)指標(biāo)匯總?cè)绫?所示。

表5 雨水處理系統(tǒng)出水水質(zhì)指標(biāo)匯總

5 結(jié) 語(yǔ)

伴隨國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展及城市化進(jìn)程的加快，綠色建筑發(fā)展的大趨勢(shì)已不可逆轉(zhuǎn)。綠色建筑在全國(guó)新建建筑中的占有比例將不斷上升。地表年徑流總量控制和雨水回收系統(tǒng)作為兩項(xiàng)重要綠色建筑技術(shù)措施，在綠色建筑評(píng)價(jià)體系中占有重要地位。兩者之間既相互關(guān)聯(lián)，同時(shí)可以雙管齊下：一方面利用雨水回收系統(tǒng)對(duì)雨水進(jìn)行回收利用以達(dá)到提高雨水利用率、緩解水資源緊缺、降低用水經(jīng)濟(jì)成本的目的；另一方面利用雨水回收系統(tǒng)作為主動(dòng)調(diào)蓄措施提高場(chǎng)地年徑流總量控制率，降低雨水外排量，減輕城市排水管網(wǎng)壓力，避免城市內(nèi)澇的發(fā)生。

[1] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50378—2014綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[S].2014:12-14.

[2] 合肥市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì).DBHJ/T010—2014綠色建筑設(shè)計(jì)導(dǎo)則[S].2014:82-87.

[3] 程濤,蘇洪濤.下凹綠地及生態(tài)雨水口對(duì)入滲、消納雨水影響研究[J].華中建筑,2016(11):83-85.

[4] 李亮,康威,譚松明,等.我國(guó)建筑小區(qū)雨水棄流技術(shù)與裝置發(fā)展現(xiàn)狀[J].中國(guó)給水排水,2016(4) :1-6.

[5] 魏燕飛,畢佳成.雨水控制利用措施對(duì)城市雨洪的影響[J].華北水利水電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2015,36(1):12-15.

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[7] 宮永偉,李小寧,李俊奇,等.建筑與小區(qū)雨水調(diào)蓄設(shè)施的徑流控制效果分析[J].給水排水,2015(6):57-61.

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Study on Construction Site Surface Runoff Controlled by Rainwater Collection System

LI Juan, FANG Meixiang

(Hefei University, Hefei 230601, China)

In this paper, a project is introduced to apply distributed control technology to realize the integrated management of rainwater. Calculation is used to determine the total surface runoff. Considering the project actual conditions, rainwater collection system is set up to collect the rainwater storage and treatment facilities. At the same time, on the basis of surface runoff control 55% of the orders, rainwater collection storage pool size is determined, and the rainwater harvesting system is settled as active water storage facilities. According to the project actual situation on site, rainwater is collected and recycled. Rainwater excretion is reduced. The total annual runoff control ratio is improved and recycling the safeguards of the rain is analyzed.

rainwater recovery system；total annual runoff control；green building

10.3969/j.issn.1674-5403.2017.04.006

TU208

A

1674-5403(2017)04-0024-04

2017-09-20

李娟(1987-)，女，安徽合肥人，碩士，講師，主要從事綠色建筑與建筑物理環(huán)境方面的研究.

安徽省住房與城鄉(xiāng)建設(shè)廳軟科學(xué)研究項(xiàng)目(2014YF-02).