基于雨水回用的機(jī)場飛行區(qū)雨水排放及利用研究

范理FAN Li

（民航機(jī)場規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院有限公司，北京 100029）

1 雨水回用對機(jī)場飛行區(qū)雨水排放的意義

步入新時(shí)代，尤其是城市化步伐的日益加快，對水資源短缺及生態(tài)環(huán)境建設(shè)等均提出了新挑戰(zhàn)?；诖耍澜绺鲊鴮τ晁Y源的綜合利用研究給予了高度重視。作為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的利用方式，雨水資源可為現(xiàn)代機(jī)場建設(shè)發(fā)展提供強(qiáng)力支持，盡管我國在該方面研究起步較晚，但在機(jī)場雨水回用及利用方面，同樣取得了有益探索。雨水回用在機(jī)場飛行區(qū)的綜合利用，既是對綠色發(fā)展理念的生動(dòng)踐行，更是新時(shí)期解決機(jī)場用水資源利用率低問題，及改善機(jī)場生態(tài)環(huán)境的重要路徑。尤其是對于飛行區(qū)而言，作為重要的航空器活動(dòng)區(qū)域，開發(fā)建設(shè)過程當(dāng)中，勢必會(huì)面對因極端暴雨天氣，可能導(dǎo)致的場內(nèi)區(qū)域內(nèi)澇問題發(fā)生。針對這一情況，有必要切實(shí)加強(qiáng)雨水排放研究，并引入雨水回用設(shè)計(jì)方案，加強(qiáng)雨水資源的回收及綜合利用，切實(shí)解決有礙機(jī)場安全穩(wěn)定運(yùn)行的不利因素。此外，雨水回用在機(jī)場建設(shè)中的積極應(yīng)用，也有助于緩解市政用水壓力，并對美化機(jī)場生態(tài)環(huán)境，打造綠色可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代機(jī)場，以及改善機(jī)場周邊水域的生態(tài)環(huán)境，均具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

2 機(jī)場雨水回用工程案例及啟示

2.1 大興機(jī)場雨水回用綠色樣板

有著“綠色新國門”之譽(yù)的北京大興機(jī)場，是我國目前可再生資源利用率最高的大型機(jī)場。該機(jī)場建設(shè)之初立足高質(zhì)量發(fā)展，堅(jiān)持貫徹綠色發(fā)展理念，注重各種資源的綜合利用。為做好雨水回收及利用引入了海綿城市理念，堅(jiān)持“技術(shù)降本、管理增效”，實(shí)現(xiàn)了在景觀、綠化及環(huán)衛(wèi)等方面的綜合利用，不僅美化了生態(tài)環(huán)境，而且有效調(diào)節(jié)了機(jī)場的氣候環(huán)境。其中，在技術(shù)降本方面，無論飛行區(qū)公共區(qū)還是其他區(qū)域，均配套雨水收集裝置。該裝置啟用以來，近8 個(gè)月自然積存水量達(dá)70 萬立方米，且污水處理率及再生水利用率均達(dá)100%。在管理增效方面，堅(jiān)持雨水收集、處理、回用統(tǒng)一規(guī)劃，建設(shè)有6 個(gè)雨水收集調(diào)節(jié)池、9760米調(diào)蓄明渠及10 萬平方米景觀湖，通過“滲、滯、蓄、凈、用、排”等措施，實(shí)現(xiàn)了雨水的自然積存、滲透、凈化及可持續(xù)水循環(huán)。

大興機(jī)場屬洪泛區(qū)域，雨季來臨往往面臨著雨水排放不暢問題，加之路面硬化占比較高，因而區(qū)域內(nèi)不僅徑流系數(shù)較大，徑流峰值到達(dá)時(shí)間也相對較短。針對這一情況，相比于單純從地勢因素考量的解決方法，雨水回用工程對于機(jī)場綠色可持續(xù)發(fā)展更具價(jià)值意義。

雨水回用設(shè)計(jì)思路上，項(xiàng)目采用二級排水方案，設(shè)置有一級調(diào)蓄水池、二級調(diào)蓄水池（景觀湖）、排水渠及泵站。雨水收集后首先進(jìn)入一級調(diào)蓄水池，削峰后經(jīng)由泵站匯入二級調(diào)蓄系統(tǒng)，二次削峰處理后流排永興河。機(jī)場建設(shè)中，還充分考慮了該區(qū)域沙性土壤的滲透特征，在引入二級調(diào)蓄系統(tǒng)基礎(chǔ)上，兼顧了雨水的滲、滯、蓄、凈、用、排等，為打造生態(tài)化雨水回用系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)，也是現(xiàn)代機(jī)場雨水資源化利用的有益模型。基于這一設(shè)計(jì)理念，突降暴雨的情況下，可實(shí)現(xiàn)場內(nèi)快速排澇。

雨水綜合利用方面，對匯入景觀湖的水體也實(shí)施了相應(yīng)的控制和凈化設(shè)計(jì)，相關(guān)示意圖如圖1 所示。

圖1 大興機(jī)場雨水及再生水匯入景觀湖流程圖

由圖1 可知，通過對雨水及再生水的有效控制和凈化，實(shí)現(xiàn)了水資源的循環(huán)可持續(xù)綜合利用，并且通過水生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建，雨水收集總?cè)莘e達(dá)280 萬立方米，相當(dāng)于1.5 個(gè)昆明湖，更是南水北調(diào)日均入京水量的3 倍，并通過雨水、中水等循環(huán)利用，非傳統(tǒng)水源利用率達(dá)30%，極大降低了運(yùn)行成本，同時(shí)雨污分離率和處理率均達(dá)100%，生態(tài)效應(yīng)顯著。

該項(xiàng)目運(yùn)行以來，一是解決了長期以來因地勢環(huán)境因素對機(jī)場造成的排洪壓力；二是實(shí)現(xiàn)了雨水資源的可持續(xù)回收綜合利用，疏解了場內(nèi)徑流污染所造成的影響，并優(yōu)化了機(jī)場的生態(tài)環(huán)境；三是解決了制約場地開發(fā)建設(shè)的相關(guān)因素，并取得了顯著效果。

2.2 虹橋機(jī)場雨水回用工程

虹橋機(jī)場雨水回用工程的實(shí)施，是貫徹落實(shí)黨的二十大提出的“積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和”目標(biāo)，推動(dòng)促進(jìn)綠色低碳發(fā)展的一次生動(dòng)實(shí)踐。該項(xiàng)目運(yùn)行以來，可實(shí)現(xiàn)年節(jié)約水量6 萬立方米。其中，建成后的雨水回用站，占地總面積為60m2，設(shè)計(jì)產(chǎn)水能力40m3/h，預(yù)計(jì)全年回用水產(chǎn)量可達(dá)到60000m3。作為節(jié)水降碳的重點(diǎn)工程，該項(xiàng)目以“技術(shù)降本、管理增效”為遵循，對于機(jī)場雨水實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化、無害化以及資源化綜合利用，同時(shí)也對市政用水以及城市排水等均提供了有力支持，經(jīng)處理后的回用水，各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到了市政自來水標(biāo)準(zhǔn)，無論是經(jīng)濟(jì)效益還是社會(huì)效益均十分顯著。

在技術(shù)方面，該項(xiàng)目占地空間較小，可實(shí)現(xiàn)一站式的雨水回收凈化綜合利用，并且采用了“高效絮凝·微砂旋力”的沉淀過濾技術(shù)，設(shè)備運(yùn)行更加穩(wěn)定，產(chǎn)水速率也更高，回用水質(zhì)也符合《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T50050-2017）的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，該項(xiàng)目運(yùn)維十分便捷經(jīng)濟(jì)，所需的成本也較低。此外，還實(shí)現(xiàn)了多場景應(yīng)用，回用雨水可廣泛應(yīng)用于諸多生產(chǎn)和生活領(lǐng)域。（圖2）

圖2 虹橋機(jī)場雨水回用工程工藝原理

雨水收集方面，通過充分發(fā)揮調(diào)節(jié)水池作用功能，解決了長期以來機(jī)場河道水體污染嚴(yán)重及水動(dòng)力不足等問題，并作為機(jī)場日常用水補(bǔ)充渠道。調(diào)節(jié)水池占地5.32 萬平方米，設(shè)置1 座引水泵站及2 公里引水管道，沿河開設(shè)5 個(gè)補(bǔ)水口，并將調(diào)蓄雨水向外圍河道輸送，提高了河道水動(dòng)力。

不僅如此，如今的虹橋機(jī)場還提出了“智慧水務(wù)”新理念，通過平臺(tái)建設(shè)，加強(qiáng)水資源保護(hù)。比如當(dāng)出現(xiàn)供水管網(wǎng)發(fā)生滲漏時(shí)，通過“智慧水務(wù)”所設(shè)置的管網(wǎng)傳感器，可以第一時(shí)間向工作人員發(fā)出警示，收到警示后，還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，關(guān)閉閥門，有效避免了水資源的浪費(fèi)現(xiàn)象發(fā)生。在“智慧水務(wù)”的支持下，如今該機(jī)場在用水管理方面也實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)化、信息化發(fā)展，可以通過監(jiān)控各類數(shù)據(jù)，實(shí)施全天候?qū)嵤┍O(jiān)控，切實(shí)保障了用水安全。此外，雨季時(shí)還可借助該平臺(tái)加強(qiáng)內(nèi)澇監(jiān)控，在保障水井水位正常的基礎(chǔ)上，還可對管道不暢問題給予及時(shí)預(yù)警。

2.3 白云機(jī)場雨水回收利用

近年來，白云機(jī)場高度重視節(jié)水工作，并采取了一系列有力舉措推進(jìn)技術(shù)革新，而機(jī)場建設(shè)中的雨水回用工程，無疑是切實(shí)加強(qiáng)水資源保護(hù)及綜合利用的有益成果。

為推進(jìn)節(jié)水工作，該機(jī)場提出了建設(shè)節(jié)約型機(jī)場的理念和目標(biāo)。在具體措施方面，緊扣機(jī)場實(shí)際需求，堅(jiān)持以因地制宜和經(jīng)濟(jì)適用為建設(shè)原則，并依據(jù)機(jī)場不同區(qū)域的作用功能進(jìn)行分區(qū)管理。作為大型民用機(jī)場，其供水管網(wǎng)達(dá)到了140 公里，而實(shí)施分區(qū)化的精細(xì)管理，則有助于對發(fā)生滲漏的管網(wǎng)進(jìn)行快速定位，最大化降低水損。同時(shí)在推進(jìn)節(jié)水工作過程中，還引入了數(shù)字化理念，通過發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)作用優(yōu)勢，推動(dòng)水資源精細(xì)化管理，實(shí)現(xiàn)節(jié)水工作的持續(xù)優(yōu)化和提升。比如，可通過大數(shù)據(jù)技術(shù)手段，對場內(nèi)各區(qū)管網(wǎng)實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測，出現(xiàn)水損問題可以做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)修復(fù)。

在雨水回收及利用方面，該機(jī)場主要實(shí)施了如下措施：一是緊扣實(shí)際，立足機(jī)場區(qū)域雨水充沛的顯著特點(diǎn)，推動(dòng)實(shí)施雨水回用項(xiàng)目。二是在雨水回收方面，所收集的雨水，在經(jīng)過混凝、過濾以及消毒處理后，直接引入建筑用水管網(wǎng)，并將其應(yīng)用于綠化環(huán)衛(wèi)領(lǐng)域，有效解決了水資源缺乏的問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該雨水回用系統(tǒng)每年可節(jié)約水資源57947m3。三是為提高水資源的可持續(xù)利用，還專門設(shè)立了一座污水處理廠，采用AAO 工藝，污水處理及中水處理能力均達(dá)到了每日2.8 萬噸，經(jīng)處理后的水資源廣泛應(yīng)用于綠化、生產(chǎn)以及景觀用水等方面，極大節(jié)約了水資源，年節(jié)約傳統(tǒng)水源可達(dá)57947m3，占總用水量的2.46%。在此基礎(chǔ)上，該機(jī)場還積極推廣使用各類節(jié)水器具，并在公共區(qū)域加強(qiáng)節(jié)水宣傳，同時(shí)健全保障機(jī)制，安排專業(yè)人員巡查，發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)處理。

3 基于雨水回用的機(jī)場飛行區(qū)雨水排放及利用探討

3.1 雨水排放及注意事項(xiàng)

機(jī)場飛行區(qū)雨水排放事關(guān)航空器安全運(yùn)行，因此在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)往往予以重點(diǎn)考量。通過上述案例探討發(fā)現(xiàn)，雨水回用是當(dāng)下機(jī)場建設(shè)重點(diǎn)，且均結(jié)合各自實(shí)際采用了相應(yīng)的雨水排放及回收管理系統(tǒng)。

雨水排放形式上，為疏解長期以來的內(nèi)澇問題，主要采用了溝渠、管涵、調(diào)蓄水池、景觀湖及泵站等設(shè)施，同時(shí)為規(guī)避污染發(fā)生也較多采用分區(qū)分類回收及排放形式。具體實(shí)施中，不同區(qū)域雨水經(jīng)由管涵進(jìn)入調(diào)蓄水池，調(diào)蓄后經(jīng)由泵站向外排放，如向景觀湖或人工湖排放，或向周邊水域排放等。此外，針對雨量較大情況，還需考慮兩級或多級排放，并實(shí)施錯(cuò)峰排放方式；如雨量較小則采取一般排放形式，如排水溝渠等。如大興機(jī)場采用了兩級排水形式，并實(shí)施錯(cuò)峰排放，為加強(qiáng)雨水錯(cuò)峰緩沖，還在跑道兩端設(shè)置調(diào)蓄水池，而后經(jīng)由泵站向河道排放，有效解決了飛行區(qū)雨水排放問題。

注意事項(xiàng)方面，一是充分考慮雨水回用的綜合利用效應(yīng)，尤其是做好水污染處理。如飛機(jī)清洗區(qū)設(shè)置獨(dú)立排放管理系統(tǒng)，以免污染物隨雨水進(jìn)入管網(wǎng)，對水環(huán)境造成破壞。實(shí)踐中，可以考慮設(shè)置截流緩沖池加以暫存，實(shí)施污水處理后再行排放。二是加強(qiáng)分區(qū)分類排放，飛行區(qū)面積較大，要充分考慮不同區(qū)域功能，并給予相應(yīng)的分區(qū)分類回收和排放支持。如此一來，當(dāng)某個(gè)區(qū)域發(fā)生污染時(shí)，通過分區(qū)分類措施，可以控制好污染物排放帶來的危害，以及提升雨水回用的利用效率，進(jìn)而創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。三是設(shè)置應(yīng)急事故池以滿足區(qū)域內(nèi)消防安全用水需求，還可對事故廢水污水進(jìn)行應(yīng)急處置，疏解突發(fā)事故對機(jī)場及周邊環(huán)境造成危害。此外，應(yīng)急管理池所接收的初期雨水，處理達(dá)標(biāo)后同樣可以進(jìn)行排放或回用。

3.2 雨水回收再利用

研究證實(shí)，雨水盡管含有一定污染物質(zhì)，但相比于大多數(shù)水資源水質(zhì)較好，可用作雜用水。通過雨水取樣分析發(fā)現(xiàn)，雨水中的COD 平均濃度為52mg/L，BOD5平均濃度為4.4mg/L，氨氮平均濃度為0.422mg/L，總磷濃度均值為0.252mg/L。研究還發(fā)現(xiàn)，大型民用機(jī)場年用水量十分龐大，相當(dāng)于小型鄉(xiāng)鎮(zhèn)一年的用水需求。值得反思的是，伴隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)迅猛發(fā)展，大型機(jī)場旅客吞吐量也會(huì)隨之增加，急速攀升的用水量也為市政供水帶來壓力。通過雨水回用可有效滿足大型機(jī)場用水需求，經(jīng)處理之后的水質(zhì)可達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)。

處理工藝方面，可采用常規(guī)物化工藝方式。通過管涵或溝渠收集雨水，經(jīng)由調(diào)蓄水池沉淀，可實(shí)現(xiàn)水體中懸浮顆粒物的大量沉淀，在完成初步凈化之后，通過絮凝沉淀池深度過濾，并做消毒處理，能達(dá)到日常雜用水使用標(biāo)準(zhǔn)要求，可滿足機(jī)場日常用水需求，并為景觀湖及市政用水等提供支持。

關(guān)于雨水回收再利用，一是廁所用水。機(jī)場屬人員密集區(qū)，旅客基數(shù)龐大，客觀上造成了廁所用水量的大幅攀升。為提高廁所用水效能，可選擇雨水回用這一與人體非接觸的水資源。如此一來，利于緩解市政供水壓力，降低用水成本。需要注意的是，雨水資源有較強(qiáng)的季節(jié)性特征，因此有必要與市政供水相區(qū)分，以免發(fā)生用水混亂。二是環(huán)衛(wèi)環(huán)保用水。除了保障機(jī)場綠化用水需求外，雨水回用還可為市政環(huán)衛(wèi)用水提供支持，如城市道路清潔用水，城市綠化澆灌用水等，不僅節(jié)約了城市環(huán)衛(wèi)環(huán)保用水壓力，美化了城市生態(tài)環(huán)境，也實(shí)現(xiàn)了對雨水的可持續(xù)循環(huán)利用。三是空調(diào)冷卻系統(tǒng)用水需求。機(jī)場空調(diào)冷卻系統(tǒng)由于客觀存在著水量損失較大的情況，因而往往通過市政供水渠道加以補(bǔ)充。尤其是到了夏季高溫時(shí)節(jié)，空調(diào)冷卻系統(tǒng)面臨較大壓力，用水量也大幅攀升。鑒于此，可以將雨水作為有益的用水補(bǔ)充途徑。

此外，凡涉及到非人身接觸的機(jī)場用水需求，均可考慮雨水回用的方式。如在機(jī)場消防救援安全用水中，可使用處理達(dá)標(biāo)后的雨水。還可用于機(jī)場跑道清理工作，由于該用途不需要較高的水質(zhì)，且跑道清理作業(yè)較為頻繁，因而可以考慮用雨水回用代替。機(jī)場日常車輛的清潔，同樣可以考慮使用處理達(dá)標(biāo)后的雨水。

4 結(jié)論與展望

總之，機(jī)場飛行區(qū)用水需求，可考慮雨水回用方式，以達(dá)到合理利用水資源，避免水資源浪費(fèi)，以及緩解市政供水壓力等問題?，F(xiàn)階段，在機(jī)場建設(shè)過程中，雨水的回收及再利用已成為了重要的水資源綜合利用方式。研究認(rèn)為，雨水回用在機(jī)場飛行區(qū)建設(shè)中潛力巨大，盡管現(xiàn)階段該項(xiàng)目尚處探索發(fā)展階段，但伴隨著研究理論及實(shí)踐應(yīng)用的豐富和發(fā)展，雨水回用技術(shù)必將成為未來機(jī)場建設(shè)中的支撐性力量。在雨水回用的綜合利用方面，有必要加強(qiáng)供給端和使用端的綜合考慮。供給端強(qiáng)調(diào)的是加強(qiáng)雨水回用技術(shù)研究，建議開展試點(diǎn)項(xiàng)目，通過先行先試豐富積累經(jīng)驗(yàn)；需求端則是在雨水排放及利用上下功夫，以先進(jìn)理念為指引，結(jié)合機(jī)場建設(shè)發(fā)展實(shí)際，明確具體開發(fā)原則和實(shí)施路徑，進(jìn)而為機(jī)場綠色可持續(xù)發(fā)展提供保障。