住宅小區(qū)雨水收集環(huán)保利用方案及其效益分析

（南昌市建筑設計研究院有限公司，南昌 330077）

近年來，隨著城市化進程的加快，水資源緊缺、環(huán)境污染、生態(tài)破壞等問題不斷加劇，雨水作為一種干凈、經濟、方便的綠色水源，受到越來越多的關注。收集和利用小區(qū)雨水資源，可以節(jié)省生活用水，減少水費和排污費，避免內澇，改善小區(qū)生態(tài)環(huán)境，具有良好的節(jié)水效能和環(huán)境效益。結合小區(qū)實例，本文介紹了小區(qū)雨水收集回用工程的設計思路，以期為建筑雨水收集利用設計提供參考。

1 雨水利用概述

雨水利用有狹義和廣義之分,狹義上的雨水利用就是收集、儲存并利用雨水；廣義上的雨水利用則包括雨水的滲透、回灌、補充地下及地面水源，維持并改善地區(qū)與城市水循環(huán)系統(tǒng)。雨水利用是有目的地采用各種措施對雨水資源進行保護和利用，主要包括三個方面。一是收集、調蓄和凈化后的直接利用；二是利用各種人工或自然水體、池塘、濕地或低洼地對雨水徑流實施調蓄、凈化和利用，改善城市水環(huán)境和生態(tài)環(huán)境；三是通過各種人工或自然滲透使雨水滲入地下，補充地下水資源[1]。

2 項目背景

本工程為住宅項目，該項目的總用地面積大約為72 906.7 m2，主要由14幢高層住宅（部分高層住宅沿街配套布置有商業(yè)網(wǎng)點）和4幢公共配套建筑（物管用房、室內文體場所和居家養(yǎng)老服務設施，均為1層）組成。項目的綠化率約為30.5%。本項目收集部分屋面及地面的雨水，雨水經預處理后排入地下室雨水蓄水池，再經過過濾和消毒處理后達到城市雜用水水質要求，儲存于地下室清水池。其主要作為小區(qū)綠化的澆灌用水、道路沖洗用水、廣場用水等。

2.1 住宅小區(qū)雨水收集利用系統(tǒng)設計方案

2.1.1 雨水收集系統(tǒng)

在住宅小區(qū)的雨水收集系統(tǒng)設計中，需要對雨水設計流量、雨水收集管、格柵和整流井進行詳細分析，確保符合要求。在進行雨水流量設計時，應該根據(jù)相應規(guī)范對雨水流量進行計算。在進行雨水收集管的設計過程中，應該根據(jù)計算出的雨水流量選擇收集管管徑，確保所選的收集管適用于住宅小區(qū)的雨水收集利用系統(tǒng)。雨水收集利用系統(tǒng)的格柵設置能夠有效阻擋雨水中漂浮的雜物，避免收集管堵塞。一般采用的格柵為不銹鋼提籃格柵。在雨水收集利用系統(tǒng)中，整流井設計是非常重要的，能夠將流入整流井中的雨水進行截留并使雜質沉淀，避免雨水提升泵堵塞。一般采用的整流井為全地下式鋼混結構。

2.1.2 雨水積蓄系統(tǒng)

在雨水收集利用系統(tǒng)中，來水水量是不確定的，伴隨著時間的改變而改變。為了確保后續(xù)的雨水收集利用系統(tǒng)能夠正常對雨水進行處理，減輕系統(tǒng)運行負荷，人們需要有效調控雨水量，在雨水收集利用系統(tǒng)前設置調蓄池。設置調蓄池的目的就是有效控制雨水量，該設計也應該符合相關要求。雨水積蓄系統(tǒng)要考慮雨有效儲水容積和調蓄池。在設計雨水積蓄系統(tǒng)的有效儲水容積時，要詳細分析日雨水徑流總量、初期徑流棄流量以及有效儲水容積。根據(jù)相關規(guī)范對日雨水徑流總量進行計算，確保數(shù)值的準確性。初期徑流棄流量比較難以控制，因為初期雨水徑流受到許多方面因素的干擾。有效儲水容積是雨水積蓄系統(tǒng)的重要參數(shù)，必須根據(jù)相應規(guī)范準確計算。該系統(tǒng)的調蓄池應該選擇全地下式鋼筋混凝土結構，調蓄池內部設置提升水泵吸水管、通氣管以及溢流管等[2]。

2.1.3 雨水處理系統(tǒng)

在住宅小區(qū)的雨水收集利用系統(tǒng)中，雨水處理系統(tǒng)是非常重要的，對系統(tǒng)的運行有著很大的影響。設計時，人們應該根據(jù)小區(qū)的實際工程情況，合理選擇雨水處理系統(tǒng)的設計規(guī)模，確定好系統(tǒng)的設計工作時間，并且選用良好的過濾工藝對雨水進行處理。在雨水處理系統(tǒng)中，需要將調蓄池中收集的雨水運送到相應的雨水處理裝置中進行處理，一般利用一級提升泵來完成雨水的運送。運送到處理裝置中的雨水需要進行過濾處理，改善雨水質量，達到相關標準后將其流放到清水池中。同時，要利用反沖洗水泵對雨水處理裝置進行定期清洗，用于沖洗的雨水需要就近排放到住宅小區(qū)的污水井中。通常情況下，住宅小區(qū)雨水收集利用系統(tǒng)需要將雨水處理裝置設置于建筑的單獨地下室中，根據(jù)系統(tǒng)的具體情況選擇設備的數(shù)量和類型。

2.1.4 雨水回用系統(tǒng)

在雨水的回用系統(tǒng)設計中，需要考慮好清水池和雨水回用設施的設計。在進行清水池設計時，應該根據(jù)雨水回用系統(tǒng)的最高設計用水量確定清水池容積，并且準確計算出最高日設計用水量。系統(tǒng)設計還要考慮雨季的情況，出現(xiàn)無雨或者少雨情況時，應該適當擴大清水池的容積，儲存更多的雨水。清水池一般采用的是鋼制成品水池，并且放置在建筑的單獨地下室中，人們要根據(jù)具體情況確定清水池的尺寸。雨水回用設施包括變頻供水系統(tǒng)、二級提升泵和回用管線三部分。雨水回用系統(tǒng)是住宅小區(qū)雨水收集利用系統(tǒng)非常關鍵的一部分，必須加強對該系統(tǒng)的設計分析，確保住宅小區(qū)雨水收集利用系統(tǒng)能夠正常運行，提高雨水利用率。

2.2 雨水處理工藝

2.2.1 雨水利用水質要求

雨水處理方式往往取決于其用途，用途不同，采取的處理方式也往往不同。本項目收集到的雨水主要用作綠化澆灌用水、道路廣場沖洗用水，綜合考慮雨水性質和用水水質要求，本項目收集的雨水經雨水過濾系統(tǒng)處理后可滿足有關用水要求。經過初期棄流、沉淀過濾、凈化處理后，雨水的CODCr≤20 mg/L，SS≤10 mg/L。

2.2.2 雨水收集利用系統(tǒng)

雨水收集回用系統(tǒng)一般包括以下幾個步驟：收集→棄流→儲存→處理水質→雨水回用。如果雨水比較干凈，可以省略第二個步驟，即棄流。

匯集的雨水經棄流裝置或棄流系統(tǒng)，用管道輸送到雨水蓄水池中儲存，超過設計利用標準的雨水量經溢流管排至市政雨水管網(wǎng)中，蓄水池的雨水經水質處理后輸送至雨水清水池中儲存，供小區(qū)的綠化澆灌、道路廣場沖洗。

2.2.3 雨水棄流系統(tǒng)

棄流系統(tǒng)由分流井、棄流設備、初期過濾設備構成。本工程初期雨水包含屋面雨水和地面混合雨水，初期雨水應棄流至雨水排水管線，對于后期水質較好、比較干凈的雨水進行收集與儲存后，對其進行處理和回用，能夠簡化后期處理工序，節(jié)約處理費用。當雨水蓄水池達到高水位時，應停止收集，對多余的雨水量進行棄流。安全分流井主要作為連接雨水匯集管、雨水收集管以及棄流管的裝置。雨水匯集管與棄流管標高相同，均高于雨水收集管[3]。

3 住宅小區(qū)雨水收集利用方案的效益分析

3.1 經濟效益

住宅小區(qū)雨水收集與利用系統(tǒng)的造價和運營成本較低，能夠減少市政水資源供給費用，降低城市給排水管道維護費用，所以可以在建筑物使用有效期內完成投資成本的回收。此外，屋面雨水收集可以減小城市雨水徑流負荷，通過減小雨水管道、泵站設計流量，減少相應的投資和運行費用。在水資源較少的情況下，該方案有助于推動小區(qū)雨水收集和利用設備產業(yè)的發(fā)展，不僅可以使政府財政支出得到減少，也能推動城市經濟增長，因此能夠為城市帶來一定的經濟效益。

3.2 社會效益

當前，國家大力倡導建設海綿城市。住宅小區(qū)開展雨水收集利用，符合國家政策要求，有助于推進生態(tài)小區(qū)建設，改善城市面貌。伴隨雨水收集利用產業(yè)的發(fā)展，城市經濟活力將得到提升，吸引更多企業(yè)到城市投資，能夠帶來一定的社會效益。

3.3 生態(tài)效益

伴隨城市化進程的不斷加快，城市居民數(shù)量不斷增加，居住小區(qū)用地也不斷加大，造成城市下墊面硬質化，原本滲入地下的雨水多變?yōu)榈乇韽搅鞅慌懦?。與此同時，地表水所受污染日漸嚴重，地下水則遭到無節(jié)制開采，容易引發(fā)地面沉降，造成城市防洪能力被削弱。住宅小區(qū)雨水收集利用，可以將蓄水池截留下的雨水回灌到地下層，通過綠地等形式滲入地下，起到涵養(yǎng)地下水資源的作用，促進城市水循環(huán)，保護城市生態(tài)環(huán)境[4]。

4 雨水利用發(fā)展建議

4.1 加強可行性分析

在進行雨水利用項目的投資前，要對項目進行可行性分析，進一步收集城區(qū)的降雨資料，對短歷時的降水情況進行分析。核算區(qū)內可收集利用的雨水資源，對雨水市場進行預測和市場保證分析。綜合考慮修建雨水收集設施對周邊生態(tài)、居民生活、生產的影響，同時要考慮經濟上是否可行，能否大面積推廣使用，確定利用范圍和程度。項目建設涉及城市基礎設施、雨水利用基礎理論技術、政策與管理等方面，要加強項目管理，與有關部門溝通協(xié)商，將雨水利用納入城市規(guī)劃。

4.2 徹底做到雨污分流

目前，我國實行的雨污合流制排水系統(tǒng)使原本水質較好的雨水水質變差，增加了后續(xù)雨水凈化的難度。為了高效利用雨水資源，減少雨水在輸送過程中的損失，各地可以因地制宜地改造雨水輸送系統(tǒng)，實現(xiàn)雨污水徹底分流，分流的雨水可直接輸送至凈化設施。人們要根據(jù)雨水利用途徑選擇處理技術，或直接將雨水輸送至景觀用水點（如人工湖），改善城市水環(huán)境。

4.3 加大雨水利用的研究力度

現(xiàn)階段，我國雨水利用技術仍不完善，缺乏充分的科學分析和指導。人們要完善各個集雨面的雨水徑流水質監(jiān)測系統(tǒng)，對多次不同類型的降雨(初期雨水、后期降雨)進行水質監(jiān)測。在采樣地設置雨量計，計算小區(qū)下墊面的初期雨水棄流系數(shù)，將雨水水質與降雨量結合起來考慮，設計出合理的雨水處理工藝。同時，在雨水收集系統(tǒng)的優(yōu)化、儲水設施防滲材料的選擇等方面，仍需要組織有關部門的科技力量，進行專題攻關[5]。

5 結語

雨水收集及利用工程是一個綜合項目，城市小區(qū)雨水收集和利用的規(guī)劃建設需要因地制宜，人們要根據(jù)城市的年降雨量、水文地質、自然狀況、建筑景觀等各種條件，充分考慮各種雨水收集利用設施的優(yōu)缺點及適用條件，并兼顧其社會效益和經濟效益，通過水量平衡、技術經濟分析來確定城市小區(qū)雨水收集及利用的最佳方案。隨著國內外雨水收集及利用技術的不斷更新，城市雨水收集及利用將為解決我國水資源短缺、改善城市生態(tài)環(huán)境、構建資源節(jié)約型社會做出巨大的貢獻。