埃塞俄比亞國家電信大樓給排水及雨水回用、中水系統(tǒng)設(shè)計

張達(dá)豐，蒲 斌，曾 懿，杜 欣

(成都市建筑設(shè)計研究院，四川成都 610015)

2013年習(xí)近平主席提出“一帶一路”合作倡議以來，更多的中國企業(yè)走出國門，參與一帶一路沿線國家建設(shè)。埃塞俄比亞電訊總部大樓就是中地海外集團(tuán)設(shè)計施工總承包的海外項目，成都市建筑設(shè)計研究院作為設(shè)計單位參與其中。

1 項目概況

埃塞俄比亞位于非洲東北部，境內(nèi)地形以高原山地為主。埃塞俄比亞電訊總部大樓位于該國首都“亞地斯亞貝巴”西南的IT PARK工業(yè)園。項目當(dāng)?shù)睾０螢? 250 m，年平均溫度16 ℃，氣溫范圍9.7～25.5 ℃，年溫差小。當(dāng)?shù)貫闊釒Р菰瓪夂颍昶骄涤炅?86.02 mm，雨旱季分明，通常6～9月為大雨季，10～2月為旱季，3～5月為小雨季，雨季降雨頻繁，以短歷時高強(qiáng)度降雨為主，旱季幾乎無降雨。項目占地面積約3.7×104m2，總建筑面積約12.5×104m2，建筑高度47.4 m，地下3層，地上11層，為高層辦公樓。地上部分以辦公為主，地下設(shè)有健身房、餐廳等功能房間及地下車庫，地下停車位550余輛，地上停車位250余輛。

本項目建設(shè)方為埃塞俄比亞電信公司(ETHIO TELECOM)，是該國大型國有企業(yè)，本項目為其公司總部辦公大樓，供總部領(lǐng)導(dǎo)及各重要部門使用，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求較高。項目采取設(shè)計施工總承包模式，總包方為中地海外集團(tuán)，設(shè)計方為成都市建筑設(shè)計研究院。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 設(shè)計流程及規(guī)范

埃塞俄比亞工程設(shè)計流程與國內(nèi)差別較大，設(shè)計文件無需施工圖審查，但需通過業(yè)主委托的監(jiān)理公司(本項目監(jiān)理公司為當(dāng)?shù)亟ㄖO(shè)計公司BET)審查批復(fù)后方可進(jìn)行施工。

設(shè)計階段分為Primary Design、Final Design 和Shop Drawing。其中Primary Design和Final Design均包含設(shè)計報告(設(shè)計依據(jù)、系統(tǒng)方案、計算以及主要設(shè)備選型等)，設(shè)計圖紙，清單及規(guī)格說明等內(nèi)容。Primary Design類似國內(nèi)方案設(shè)計，是后續(xù)設(shè)計的重要依據(jù)；Final Design設(shè)計深度略高于國內(nèi)的施工圖設(shè)計階段；Shop Drawing為深化設(shè)計，主要內(nèi)容為監(jiān)理要求的節(jié)點(diǎn)大樣、設(shè)備安裝、材料及配件詳圖等，通常與施工同步進(jìn)行，監(jiān)理批復(fù)后方可進(jìn)行該部分內(nèi)容的施工。本項目Primary Design由監(jiān)理完成，后續(xù)設(shè)計階段由我院承擔(dān)。

本項目給排水設(shè)計主要依據(jù)當(dāng)?shù)匾?guī)范EBCS-9《Ethiopian Building Code Standard-Plumbing Services of Buildings》，但因該國規(guī)范對于中水系統(tǒng)無明確規(guī)定，故中水系統(tǒng)設(shè)計參照中國國標(biāo)GB 50336-2018《建筑中水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行設(shè)計，并經(jīng)監(jiān)理批注同意。

2.2 生活給水系統(tǒng)

本項目最高日生活用水量為190 m3/d，用水量采用定額法進(jìn)行計算，計算方式與國內(nèi)相相同。其中沖廁、綠化澆灌用水量76 m3/d采用中水；因該國首都市區(qū)大部分地區(qū)處于市政自來水供水服務(wù)范圍之內(nèi)，其余盥洗、淋浴等用水采用市政自來水作為水源。

因當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)水平欠發(fā)達(dá)，市政供水不穩(wěn)定，經(jīng)常因停電等原因中斷，但業(yè)主對于供水穩(wěn)定性要求高。故在地下室設(shè)置儲存2日生活用水量的低位儲水池，水池分為兩格并設(shè)置導(dǎo)流板。從項目用地西南側(cè)接入一根DN100的生活飲用水管供水至儲水池，生活用水變頻加壓設(shè)備從水池吸水，供水至整棟建筑。

生活給水系統(tǒng)豎向分為兩個區(qū)，地下2層至3層為低區(qū)(埃塞建筑±0.000位置樓層稱為“Ground floor”，地面層，國內(nèi)的2層被稱為1層，另有1層半地下夾層，故低區(qū)實(shí)際共有7層)，4層至10層為高區(qū)。兩區(qū)分別設(shè)置變頻調(diào)速加壓設(shè)備進(jìn)行供水，對于壓力高于0.2 MPa的用水房間進(jìn)行支管減壓。

變頻設(shè)備和管道均按秒流量設(shè)計，設(shè)計秒流量通過計算管段的總當(dāng)量進(jìn)行計算，計算原理與國內(nèi)相同，區(qū)別在于國內(nèi)采用公式進(jìn)行計算，在埃塞俄比亞采用查圖法直接通過EBCS-9中“當(dāng)量流量對應(yīng)表”查出當(dāng)量對應(yīng)的設(shè)計秒流量。

2.3 生活排水系統(tǒng)

本項目設(shè)計了中水系統(tǒng)，采用優(yōu)質(zhì)雜排水作為原水。生活排水系統(tǒng)采用污廢分流制。污水系統(tǒng)收集大便器、小便器與廚房排水，廢水系統(tǒng)收集洗手盆、污水盆、淋浴廢水。最高日排水量為190 m3/d。每個衛(wèi)生間設(shè)一根廢水立管，因排水量不大僅采用伸頂通氣；設(shè)置一根污水立管，污水系統(tǒng)同時設(shè)副通氣立管及環(huán)形通氣管。

廚房設(shè)于半地下層，設(shè)置隔油提升設(shè)備排出廚房廢水，廚房排水不作為中水水源，直接排入室外污水管網(wǎng)。

地下室設(shè)置集水坑及潛污泵排水至室外雨水管網(wǎng)。地下室底板下設(shè)置盲管排除地下水，盲管接至室外集水坑，由潛污泵排至室外雨水管網(wǎng)。

因項目所在地市政污水處理廠尚未建設(shè)完成，且當(dāng)?shù)卮蟛糠值貐^(qū)城市排水系統(tǒng)采用合流制，因此按環(huán)保要求在場地內(nèi)設(shè)置污水處理裝置。采用埋地式污水處理站，處理站前設(shè)置化糞池作為預(yù)處理裝置，處理系統(tǒng)主要處理設(shè)備采用生物膜法，后續(xù)投加混凝劑沉淀并進(jìn)行消毒。

2.4 雨水排水系統(tǒng)

本建筑采用重力流雨水排水系統(tǒng)，因建筑幕墻等外觀要求，雨水立管均設(shè)于室內(nèi)。雨水系統(tǒng)設(shè)計流量為暴雨強(qiáng)度×匯水面積×徑流系數(shù)，與國內(nèi)相同。因當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)，雨季降雨以短時高強(qiáng)度降雨為主，且業(yè)主要求標(biāo)準(zhǔn)高，故選取較高的重現(xiàn)期：屋面雨水重現(xiàn)期為25 a，匯流時間5 min，降雨強(qiáng)度170 mm/h；場地雨水重現(xiàn)期為10 a，匯流時間5 min，降雨強(qiáng)度140 mm/h。當(dāng)?shù)責(zé)o暴雨強(qiáng)度公式，降雨強(qiáng)度通過暴雨強(qiáng)度曲線查得。

2.5 雨水回用與中水系統(tǒng)

本項目因節(jié)水要求設(shè)置雨水回用及中水系統(tǒng)，供綠化澆灌及沖廁使用。

因當(dāng)?shù)赜旰导痉置?，雨季降雨頻繁，且為短歷時高強(qiáng)度降雨，月降雨天數(shù)高達(dá)18 d以上，降水量超過100 mm，基本無需人工澆灑；旱季幾乎無降雨，月降雨天數(shù)不足6 d，需綠化用水(圖1)。同時因場地限制及造價因素?zé)o法設(shè)置大型蓄水池，雨水收集利用系統(tǒng)面臨著雨季雨水大量棄留，旱季無水可用的難點(diǎn)。

圖1 亞的斯亞貝巴常年月降雨量及降水天數(shù)(據(jù)當(dāng)?shù)貧庀缶纸y(tǒng)計資料)

同時建筑內(nèi)設(shè)有健身房、浴室等淋浴設(shè)施，優(yōu)質(zhì)雜排水水量較為均勻，但在極端情況下會面臨水量短缺的情況。綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益與技術(shù)可行性，將雨水回用與中水收集處理有機(jī)結(jié)合，設(shè)置雨水蓄水池將雨水作為中水系統(tǒng)的補(bǔ)充水源，從而形成一種雨、中水聯(lián)合使用的系統(tǒng)，雨水回用與中水系統(tǒng)水量計算表見表1。

表1 雨水回用與中水系統(tǒng)水量計算

項目設(shè)置雨水蓄水池有效容積約102 m3，由上表可以看出雨水蓄水池容積滿足雨水補(bǔ)水量的要求，且除11月雨水收集量低于雨水補(bǔ)水量外，其他各月雨水收集量均滿足補(bǔ)水要求。并且由于10月雨水收集量遠(yuǎn)大于補(bǔ)水量，10月蓄水池剩余儲水可供11月雨水補(bǔ)水。綜上所述，本項目將雨水作為中水系統(tǒng)補(bǔ)充水水源從而將雨水收集利用與中水系統(tǒng)接合的做法具有可實(shí)施性。

中水系統(tǒng)原水水源為優(yōu)質(zhì)雜排水，收集健身房、浴室等淋浴排水與衛(wèi)生間盥洗排水，匯流至室外埋地廢水池調(diào)節(jié)池內(nèi)，調(diào)節(jié)池可以兼做預(yù)沉池。原水由水泵提升至地下室進(jìn)行中水處理?？偲矫嫱瑫r設(shè)置雨水收集池，收集初期室外雨水管網(wǎng)匯水，當(dāng)廢水收集池水量不足時通過提升泵為其補(bǔ)充原水(圖2)。

圖2 雨水回用與中水系統(tǒng)流程

中水處理主要工藝采用BMR生物膜反應(yīng)器，反應(yīng)器之前設(shè)有格柵與毛發(fā)聚集器作為預(yù)處理。反應(yīng)器分為生物反應(yīng)段和生物膜過濾段，生物濾膜前投加混凝劑PAC(聚合氯化鋁)。反應(yīng)器出水投加次氯酸鈉消毒劑后儲存于清水箱內(nèi)，清水箱即同時作為消毒接觸池，清水箱設(shè)置自來水補(bǔ)水。

雨水作為中水系統(tǒng)的補(bǔ)充水源，雨水收集池兼做預(yù)沉池，當(dāng)廢水池水量不足時由提升泵補(bǔ)充雨水。當(dāng)?shù)乜諝馕廴据^為嚴(yán)重，雨水水質(zhì)較國內(nèi)差，且中水水源較為充足，雨水補(bǔ)水量少，處理工藝為生物膜法抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，因此出于經(jīng)濟(jì)與技術(shù)考慮將雨水進(jìn)行合并處理從而實(shí)現(xiàn)雨水回用與中水系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合。雨水回用及中水處理工藝流程圖如圖3。

圖3 雨水回用及中水處理工藝流程

中水系統(tǒng)采用分區(qū)給水，建筑內(nèi)分區(qū)與生活給水系統(tǒng)分區(qū)一致，每區(qū)采用單獨(dú)的變頻給水設(shè)備進(jìn)行供水。室外綠化澆灌單獨(dú)設(shè)置供水設(shè)備供水。

管道采用秒流量設(shè)計計算，計算方式與給水系統(tǒng)相同。主要差別在于，規(guī)范EBCS-9中說明“衛(wèi)生潔具的給水當(dāng)量與其水量及用水持續(xù)時間有關(guān)”，該規(guī)范認(rèn)為小便器沖水量小、用水時間短，因此對于小型衛(wèi)生間，如只設(shè)有2個小便斗的情況下，其當(dāng)量可以忽略不計。

3 結(jié)束語

隨著“一帶一路”合作倡議的推進(jìn)，越來越多的工程技術(shù)人員走出國門參與海外工程。設(shè)計師是國際合作項目中，國內(nèi)外規(guī)范、技術(shù)、文化交流的先鋒。如何適應(yīng)當(dāng)?shù)氐囊?guī)范、國情和習(xí)慣和進(jìn)行設(shè)計，是我們必須面對的的挑戰(zhàn)。但國內(nèi)外設(shè)計行業(yè)的基本原理是一致的，在過硬的專業(yè)素養(yǎng)與技術(shù)水平的支撐下，設(shè)計師可以因地制宜、觸類旁通，進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)驗輸出與技術(shù)實(shí)力展示。同時通過這種技術(shù)交流取長補(bǔ)短，豐富經(jīng)驗，提高自身水平。

本案雨旱季分明的特殊氣候條件和惡劣的雨水水質(zhì)，加之缺水和節(jié)水設(shè)計的客觀需求，促使我們摸索出一條雨水回用與中水系統(tǒng)在水處理階段便緊密結(jié)合的技術(shù)路線和合適的水處理工藝。在國內(nèi)，海綿城市建設(shè)戰(zhàn)略要求實(shí)現(xiàn)對雨水的收集和資源化利用；《水污染防治行動計劃》(國家“水十條”)也對城市的中水設(shè)施建設(shè)提出了的要求。而兩套系統(tǒng)如何能有機(jī)結(jié)合，取長補(bǔ)短一直是設(shè)計中的難點(diǎn)。本項目對此做出了有益的嘗試，經(jīng)驗和在國內(nèi)類似條件下推廣。