江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院北校區(qū)低影響開(kāi)發(fā)雨水收集利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

◇江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院后勤基建處 萬(wàn)孝軍 張 偉

高校校園占地面積廣建筑面積大、人員密集，是社會(huì)的能耗大戶，也是城市海綿建設(shè)中重要的組成部分。本文以江蘇省鎮(zhèn)江市江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例，探討低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)在高校雨水綜合利用系統(tǒng)中的應(yīng)用與雨水綜合利用工程方案設(shè)計(jì)，以期對(duì)高校校園雨水收集與利用提供借鑒作用。

高校是社會(huì)的重要組成部分，高校校園占地面積廣、建筑面積大、人口密集，擁有大量的教學(xué)、科研、行政及生活建筑物及配套設(shè)施，是社會(huì)的能耗大戶。同時(shí)，高校作為高知人群密集、肩負(fù)高等人才培養(yǎng)的重要陣地，在未社會(huì)培養(yǎng)和輸送人才的同時(shí)，也肩負(fù)著引領(lǐng)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重任。如何實(shí)現(xiàn)雨水資源的綜合利用，在有效控制城市雨洪帶來(lái)的洪澇災(zāi)害的同時(shí)實(shí)現(xiàn)減少校園能耗、實(shí)現(xiàn)碳排放減排，是高校校園建設(shè)所面臨的新難題。

1 工程概況

江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院北校區(qū)規(guī)劃用地面積232202m2，總建筑面積240405m2，土地使用類(lèi)型包括教學(xué)樓、實(shí)訓(xùn)樓、圖書(shū)館、學(xué)生活動(dòng)中心、宿舍樓、景觀水體、綠地、操場(chǎng)、道路等，校園綠地率為49.1%。校園總體規(guī)劃如圖1所示。

圖1 江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院北校區(qū)規(guī)劃平面圖

鎮(zhèn)江市地處江蘇省西南部，位于長(zhǎng)江下游南岸。地貌走勢(shì)為西高東低、南高北低，多低山丘陵。氣候?qū)俦眮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，降水豐沛，全年有雨。地區(qū)多年平均降雨日117天，年平均年降雨量為1063.1mm，年最大降雨量1601.1mm，年最小降雨量457.6mm，日最大降雨量262.5mm。

2 海綿城市調(diào)蓄容積測(cè)算

根據(jù)《鎮(zhèn)江市海綿城市規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》，鎮(zhèn)江年徑總量控制率為80%。

采用統(tǒng)計(jì)推求法，通過(guò)對(duì)鎮(zhèn)江市地區(qū)近30年日降雨數(shù)據(jù)建立Excel數(shù)據(jù)表格，統(tǒng)計(jì)推求出年徑總量控制率與設(shè)計(jì)降雨量的關(guān)系。鎮(zhèn)江市地區(qū)年徑流總量控制率與設(shè)計(jì)降雨量關(guān)系如圖2所示。

圖2 年徑流總量控制率與設(shè)計(jì)降雨量關(guān)系圖

由圖表可知，年徑總量控制率為80%時(shí)，對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)降雨量H為28.6mm。

按容積法計(jì)算，設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積V計(jì)算公式為：

由表1可知，江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院北校園設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積為2975.09m3。

表1 江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院北校區(qū)雨水徑流量計(jì)算表

3 雨水收集利用總體方案

江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院北校區(qū)雨水收集利用總體方案分為雨水收集、水質(zhì)處理和雨水利用三個(gè)部分。

屋面雨水通過(guò)落水管收集至雨水罐中，其余雨水通過(guò)校內(nèi)雨水管網(wǎng)進(jìn)行全線收集至景觀水體（城市濕地），超蓄容量水體通過(guò)溢流管進(jìn)入市政雨水管網(wǎng)。

屋面雨水由中水凈化系統(tǒng)處理后用于樓宇沖廁；匯至景觀水體的雨水通過(guò)濕地生態(tài)圈生物降解后，經(jīng)4級(jí)過(guò)濾后作為沖廁中水補(bǔ)充與綠化灌溉用水，以實(shí)現(xiàn)充分合理利用雨水資源的目的。

雨水收集利用總體方案如圖3所示。

圖3 雨水收集利用總體方案示意圖

4 雨水收集系統(tǒng)

根據(jù)《民用建筑節(jié)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50555-2010）中綠化年均灌溉定額的規(guī)定，鎮(zhèn)江地區(qū)綠化類(lèi)型為暖季型。按一級(jí)養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，則年綠化灌溉定額為0.28m3/ m2；辦公樓及教學(xué)樓用水定額取40L/人·d、沖廁用水占比取60%；宿舍用水定額取120L/人·d、沖廁用水占比30%。則該校區(qū)用水量測(cè)算如下。

表2 北校區(qū)綠化灌溉用水量測(cè)算表

表3 北校區(qū)沖廁用水量測(cè)算表

北校區(qū)日均灌溉與沖廁用水量為334.46m3。如果雨水全部收集，則北校區(qū)設(shè)計(jì)收集雨水量為2975.09m3、水體面積14261m2，調(diào)蓄水位高度僅為208.6mm，具備全徑流收集條件。

4.1 屋面雨水收集系統(tǒng)

屋面雨水水質(zhì)情況相對(duì)較好，由落水管收集后下排至鵝卵石消能井（棄流裝置）消能后匯入雨水罐中儲(chǔ)存，供樓宇中水沖廁利用。

圖4 屋面雨水收集裝置示意圖

4.2 廣場(chǎng)雨水收集系統(tǒng)

所有硬質(zhì)鋪裝廣場(chǎng)均采用透水鋪裝，鋪裝形式分為明溝收集與微地形收集兩種方式。收集的雨水匯入道路雨水管網(wǎng)并最終進(jìn)入景觀水體蓄存。

圖5 不同類(lèi)型的鋪裝邊緣處理方式

4.3 綠地雨水收集系統(tǒng)

下凹式綠地要求種植土頂面下凹且低于周邊路面，配套建設(shè)雨水滲透井等裝置，其建設(shè)成本較高。

鑒于江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院天然地形存在西東東低、南高北低、天然水體水面較大的特點(diǎn)，故放棄下凹式綠地方案，采取綠地周邊建設(shè)鵝卵石截水溝建設(shè)方案，在收集綠地地表徑流的同時(shí)，起到雨水凈化與水土保持的作用。

綠地雨水地表徑流經(jīng)鵝卵石過(guò)濾固體雜質(zhì)后由截水溝匯入道路雨水管網(wǎng)。

圖6 綠地鵝卵石截水溝示意圖

4.4 硬質(zhì)道路雨水收集系統(tǒng)

傳統(tǒng)道路雨水徑流由于車(chē)輛輪胎摩擦、尾氣排放等原因污染程度較高，在傳統(tǒng)的海綿城市設(shè)計(jì)方案中多采取將道路雨水引入綠地，由下凹式綠地土壤進(jìn)行存蓄消納，其可利用性較低。隨著現(xiàn)代高校校園規(guī)劃理念的轉(zhuǎn)變以及對(duì)地下空間的開(kāi)發(fā)利用，高校道路的使用性質(zhì)發(fā)生了較大變化。江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院北校區(qū)地表道路僅作為禮儀性車(chē)行道與消防車(chē)道使用，平時(shí)校內(nèi)車(chē)輛均直接由市政道路進(jìn)入地下停車(chē)庫(kù)，地表無(wú)行車(chē)，校園道路雨水徑流污染程度大為降低。

采用下滲式瀝青混凝土路面解決路面積水問(wèn)題，雨水由道路雨水主管網(wǎng)收集后排入景觀水池（城市濕地）內(nèi)。

5 雨水凈化與利用

江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院北校區(qū)雨水凈化系統(tǒng)根據(jù)水質(zhì)要求區(qū)別，分為樓宇沖廁用水與綠化灌溉用水兩部分。

5.1 樓宇沖廁用水應(yīng)用

依據(jù)《建筑與小區(qū)雨水控制及利用工程技術(shù)規(guī)范》（GB50400-2016），樓宇沖廁用水應(yīng)當(dāng)充分考慮水質(zhì)對(duì)管道與細(xì)菌學(xué)指標(biāo)的要求，宜采用過(guò)濾+消毒工藝處理。

江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院北校區(qū)日沖廁用水量為252m3，屋面雨水初期徑流棄流后匯入雨水罐，雨水罐中水位不足時(shí)由景觀水池補(bǔ)足。

水體經(jīng)石英砂過(guò)濾、自動(dòng)投藥器氯片消毒后，由穩(wěn)壓泵站系統(tǒng)輸送至樓宇沖廁用水管網(wǎng)。

圖7 沖廁用水系統(tǒng)工藝圖

5.2 綠化灌溉用水應(yīng)用

江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院景觀水體水面面積為14261m2，儲(chǔ)蓄能力滿足海綿城市調(diào)蓄需要。雨水經(jīng)道路主雨水管網(wǎng)收集后匯入分區(qū)景觀水體，通過(guò)水生植物（城市濕地）生物系統(tǒng)凈化水質(zhì)。水池儲(chǔ)水經(jīng)攔污池、過(guò)濾池過(guò)濾后，由穩(wěn)壓泵站系統(tǒng)輸送至綠化噴灌管網(wǎng)，用于校園綠化灌溉與樓宇雨水罐補(bǔ)水。

（1）景觀水體植物配置。人工濕地是模擬自然濕地系統(tǒng)，利用基質(zhì)-植物-微生物構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)完成對(duì)水的凈化處理，對(duì)構(gòu)建校園生態(tài)景觀、豐富生物多樣性等方面有著積極的作用。

人工濕地選用的植物可分為水生、濕身和陸生植物，水生植物又分為挺水植物、浮水植物、浮葉植物與沉水植物；濕身植物和陸生植物分為草本、木本兩種。

在配置植物時(shí)，應(yīng)根據(jù)所在區(qū)域的氣候、土壤等條件，結(jié)合景觀觀賞需要，優(yōu)先選擇耐水濕、抗污染、根系發(fā)達(dá)的適生鄉(xiāng)土植物。

表4 北校區(qū)景觀水體濕地植物主要配置

（2）綠地澆灌系統(tǒng)。澆灌系統(tǒng)由潛水泵、輸水管、管道壓力開(kāi)關(guān)、土壤濕度傳感器等組成。當(dāng)土壤濕度達(dá)到土壤濕度傳感器設(shè)置的下限時(shí)，控制臺(tái)根據(jù)傳感器信號(hào)發(fā)出灌溉指令，區(qū)域噴灌系統(tǒng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)。管道壓力開(kāi)關(guān)根據(jù)輸水管管道壓力，自動(dòng)開(kāi)啟潛水泵管道補(bǔ)壓，保證灌溉的持續(xù)性和穩(wěn)定性。

圖8 綠化灌溉用水系統(tǒng)工藝圖

6 結(jié)束語(yǔ)

高校常駐人口數(shù)量眾多、占地面積大、用水量大、雨水匯流面積大、節(jié)能節(jié)水的潛力很大，加強(qiáng)高校校園雨水的回收與再利用，是海綿城市、節(jié)約型校園以及綠色校園建設(shè)的重要內(nèi)容。本文以實(shí)際工程為例，詳細(xì)的介紹了低影響開(kāi)發(fā)理念在高校校園規(guī)劃建設(shè)與雨水收集利用系統(tǒng)中的應(yīng)用，結(jié)合高校環(huán)境與運(yùn)行特點(diǎn)，論證了高校道路雨水收集、雨水全收集利用的合理性與適用性。該工程設(shè)計(jì)將水質(zhì)保障與校園景觀相結(jié)合，以最低投資實(shí)現(xiàn)了雨水處理與資源化利用，以期為其他學(xué)校雨水收集利用提供借鑒。