住宅區(qū)的雨水利用方案及效益分析

屈寶劍

中鐵二十局集團(tuán)第三工程有限公司 重慶 400065

前言

近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，國內(nèi)城市化進(jìn)程日益加快，亦得益于人類科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新。城市淡水資源日趨成為人類文明延續(xù)的發(fā)展瓶頸。在國家積極新型城鎮(zhèn)化的背景下，國家對城市市政道路建設(shè)的投資力度勢必加強(qiáng)，為了服務(wù)和容納更多的居民成為“市民”，大量的人工構(gòu)筑物必須建造。由于城市人口具有高度密集性，進(jìn)而對城市淡水資源的需求量是十分巨大的。伴隨國家城市化變革過程中，大量原來的疏松透水地表被不透水材料覆蓋，相比原生態(tài)環(huán)境中不透水面積急劇增加，阻隔了雨水向城市地下土壤滲透，顯著改變了地區(qū)的水文循環(huán)。所以，城市雨水資源的利用，可緩解國家新型城鎮(zhèn)化進(jìn)程中面臨的城市淡水資源的日益短缺問題[1]。

1 住宅區(qū)雨水利用的可行性分析

瑤湖總部經(jīng)濟(jì)港拆遷安置房一期工程項(xiàng)目位于南昌市高新區(qū)東部大學(xué)城天祥大道西側(cè)，緊鄰區(qū)內(nèi)公交汽車站旁。建筑場地總占地170145.61㎡/255.22畝，建筑密度19.2%。本項(xiàng)目為地埋一體機(jī)，雨水收集池采用PP蓄水模塊，為收集屋面及道路雨水，經(jīng)雨水管道收集后，經(jīng)過截污掛籃可以攔截2m較大垃圾和樹葉，雨水棄流過濾裝置可以排除前期2～5mm污染嚴(yán)重的雨水排掉，前期預(yù)處理設(shè)備能很好地去除水中70%的污染物和垃圾，從而干凈的雨水流入PP蓄水模塊蓄水池。設(shè)置沖洗管道，進(jìn)行沖洗，同時設(shè)置有排污溝，可以將沉淀物排出，避免池底形成沉泥，影響水質(zhì)和蓄水效果。蓄水池后端設(shè)置雨水地埋一體機(jī)，對水質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步凈化處理，以保障出水達(dá)到用水水質(zhì)條件。綠化澆灑等用水，處理后的雨水水質(zhì)應(yīng)符合以下指標(biāo)綠化：COD≤30mg/L；SS≤10mg/L；道路澆灑：COD≤30mg/L；SS≤10mg/L。因此，對于住宅區(qū)雨水應(yīng)作為重要的雨水資源加以收集利用，而不是同生活污水一樣作為排放的對象，簡單進(jìn)行收集排放，應(yīng)改變傳統(tǒng)意義上的排水工程中雨水的排放規(guī)劃。在住宅區(qū)內(nèi)將雨水作為一種可利用的水資源進(jìn)行收集利用，一方面這可減輕雨水在降落及徑流過程中攜帶的污染物質(zhì)對受納水體的污染，另一方面也可減輕城市排水設(shè)施負(fù)擔(dān)，避免暴雨時發(fā)生洪澇災(zāi)害[2]。

2 住宅區(qū)的雨水利用方案

2.1 設(shè)計雨水徑流總量

根據(jù)南昌市近30年降雨量統(tǒng)計資料，年降雨厚度為1100mm，年降雨次數(shù)為100次，現(xiàn)每次降雨量按11mm計。根據(jù)《建筑給排水設(shè)計規(guī)范》第4.9.6條，選取徑流系數(shù)。初期雨水棄流量按3mm計，每次降雨棄流總量約為200m3，根據(jù)《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》(GB50400-2006)第7.1.3條相關(guān)規(guī)定，設(shè)計雨水蓄水池容積為600m3。

2.2 雨水利用需水量

根據(jù)《建筑給排水設(shè)計規(guī)范》(GB50015-2003)第3.1.4、3.1.5、3.1.7條，選取各項(xiàng)用水定額。由專業(yè)景觀設(shè)計單位提供小區(qū)的室外景觀日循環(huán)總水量為400m3。根據(jù)《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》(GB50400—2006)第7.1.6條相關(guān)規(guī)定，設(shè)計雨水清水池容積取雨水利用需水量的35%，則雨水清水池容積為100m3。

2.3 儲水池設(shè)置

根據(jù)《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范實(shí)施指南》可知，同時考慮季節(jié)折損及初期棄流，得出需設(shè)置的雨水儲水池總?cè)莘e不應(yīng)小于V=（61.3-2）×30062.6×0.9×0.85×0.87=1187m3。但考慮減少處理后雨水變質(zhì)，只能儲存5天雜水用水量，項(xiàng)目每天雜水用水量為187.27m3，故選用2座450m3的鋼筋混凝土水池作為雨水儲水池，其中部分為耗電設(shè)備，對應(yīng)增加的能耗Q=5.18（kW）×365（d）×12（h）×0.65×0.4=5900kwh。

2.4 雨水收集回用系統(tǒng)

雨水回收利用系統(tǒng)包含：①預(yù)處理系統(tǒng)：截污掛籃、棄流裝置；②雨水蓄水系統(tǒng)：模塊蓄水池；③凈化處理系統(tǒng)：地埋一體機(jī)；④雨水控制系統(tǒng)：多功能控制柜；⑤雨水供水系統(tǒng)：清水箱、雨水供水泵組。具體工藝如下圖：

雨水收集工藝流程圖

收集回用系統(tǒng)宜用于年均降雨量大于400毫米的地區(qū)，雨量小的情況下，集水效率太低，不經(jīng)濟(jì)，這主要參考了農(nóng)業(yè)集雨的經(jīng)驗(yàn)，集雨灌溉工程適用于年降雨量大于300毫米的地區(qū)。小區(qū)雨水回用的用途主要是綠化用水、道路噴灑用水、車輛沖洗用水等雜用水。雨水的主要污染物是COD和SS，是雨水處理的主要控制指標(biāo)，而污水再生利用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中對COD并未做要求，雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)甚至對COD和SS這兩個指標(biāo)都不控制。因此雨水利用需要配套相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)?！督ㄖc小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》中處理后雨水的水質(zhì)要求為：雨水處理后的水質(zhì)根據(jù)用途確定，若回用于小區(qū)景觀環(huán)境用水，其水質(zhì)應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T18921-2002)；雨水若用于建筑雜用水或城市雜用水，如沖廁、道路清掃、消防、城市綠化、車輛沖洗、建筑施工等雜用時，其水質(zhì)應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《城市污水再生利用雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T18920-2002)；當(dāng)雨水處理后同時用于多種用途時，其水質(zhì)應(yīng)按最高水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)確定，并應(yīng)符合國家現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

2.5 雨水的調(diào)蓄排放系統(tǒng)

小區(qū)雨水通過土壤入滲、收集回用系統(tǒng)減少了雨水徑流量，但在暴雨季節(jié)，仍有大部分雨水進(jìn)入城市排水管道系統(tǒng)，增加城市排水負(fù)荷。通過小區(qū)雨水的調(diào)蓄排放系統(tǒng)進(jìn)一步削減雨水徑流量，減輕城市洪澇。關(guān)于調(diào)蓄排放設(shè)施的規(guī)模，調(diào)蓄排放系統(tǒng)的降雨設(shè)計重現(xiàn)期宜取兩年，日雨量的排空時間宜取12小時。為消減城市洪峰或要求場地的雨水迅速排干時，宜采用調(diào)蓄排放系統(tǒng)，調(diào)蓄排放系統(tǒng)也可結(jié)合雨水收集回用系統(tǒng)綜合設(shè)置[3]。

3 效益分析

在雨水利用工程建成后，工程總投資約64.55萬元，其中設(shè)備投資為49.2萬元，管網(wǎng)敷設(shè)費(fèi)用（按設(shè)備費(fèi)用的30%估算）為14.76萬元，電費(fèi)0.59萬元（用電量0.59萬kWh，電價按1元/kWh計算）。在雨水利用工程使用后，小區(qū)內(nèi)年均減少自來水用量為2.46萬噸，直接效益為5.78萬元（水價按2.35元/m3計算），即節(jié)約2.11噸標(biāo)煤/a。同時，從社會、生態(tài)和環(huán)境三個角度來看，產(chǎn)生的綜合效益為19.57萬元/a，其中增加國家財政收入效益為13.47萬元/a，社會減排效益為5.90萬元/a，雨水減排效益為0.20萬元/a，僅需2.5年即可回收所增加的初投資費(fèi)用[4]。

4 結(jié)束語

城市雨水作為城市內(nèi)重要補(bǔ)充水水源，合理化利用可以緩解水資源緊張、水污染加重和城市生態(tài)環(huán)境惡化的現(xiàn)狀。住宅區(qū)雨水回收系統(tǒng)為海綿城市建設(shè)提供參考，實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境及生態(tài)建設(shè)的緊密結(jié)合，為我國城市建設(shè)提出更為廣闊的設(shè)計思路。

參考文獻(xiàn)

[1] 倪晶誠.合肥市住宅區(qū)雨水資源利用研究[D].合肥:安徽建筑大學(xué),2015.

[2] 盧璟莉.城市住宅區(qū)雨水資源利用規(guī)劃[J].城市問題,2009,(10):

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[3] 潘大立.住宅區(qū)規(guī)劃中雨水資源的利用[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù),2004,(06):205-207.

[4] 辛穎.北京住宅區(qū)水景研究[D].北京:北京林業(yè)大學(xué),2004.