杭州區域某公館住宅項目雨水利用研究

背景

近年來連續的干旱和洪澇災害迫切要求收集利用雨水，節約水資源，減少災害影響。且隨著我國城市化進程的推進，人口高度聚集，對水量的需求也越來越大，建成區不透水面積大幅度增加， 在相同降雨條件下， 徑流系數增大， 雨洪量也增加，加重了城市排水和河道行洪負擔， 汛期會造成地面積水和局部洪災， 同時也干擾了自然水文循環， 減少了降雨入滲量， 使城市熱島效應加劇， 水分蒸發量下降， 空氣干燥; 城市普遍采用雨污合流制， 增加了污水處理成本。因此城市雨水的科學管理便顯得日益重要起來。

案例自身條件分析

1、 氣候概況：杭州屬亞熱帶季風性氣候，雨量充沛。杭州氣候溫暖濕潤，6月下旬至7月初是梅雨季節，8月上中旬是臺風多發季節，常有瓢潑大雨。

2、 小區概況：該公館結合西側運河景觀，引水入園，繞木生宅。自由流暢的水景動線、環樓而設的私家花園，將優雅浪漫的自然人居理念展現得淋漓盡致，規劃有大面積的水景和綠化面積。“綠色、可持續發展”已經成為全世界主導的發展模式，保護生態環境，實現可持續發展戰略是當今社會發展的主題。

面臨問題：水景、水系面積大，需要耗費大量的水資源進行補充；夏季常有強降雨現象，通過雨水的收集利用，可以減少暴雨徑流，縮減雨水排放系統的投資，增強應對極端天氣的能力。

利用優勢：本地區全年的雨量較豐富，加上本身遠離工業，雨水污染率較低，可利用的雨水量很大，雨水處理方法簡單。有大面積的水景，可以與雨水利用良好結合，產生更佳的利用效果，形成新的綠色人文水景景觀。

3、基礎數據：降雨量和蒸發量：杭州市年降雨量一般大于蒸發量。1980-2001年間，平均年蒸發量1312mm；1980-2006年間，平均年降雨量1454.6mm，項目所在地區雨量豐富，適合進行雨水的收集利用。

水景情況：根據圖紙初步估算，水景面積約為1600㎡。7、8、9號樓的屋面有效匯水面積分別為785 ㎡，458 ㎡，1092 ㎡。屋面排水采用€%o110PVC-U雨水管及配套雨水斗，具有完整的市政雨水系統。

利用方式分類：雨水利用方法分為直接利用和間接利用兩種。直接利用是雨水收集處理后用于綠地澆灌、路面噴灑和景觀補水等用途。間接利用是將收集的雨水回灌補充地下水，實現人工水文循環。直接利用包括屋面雨水利用和地表匯流利用；間接利用包括蓄滲綠地和透水性鋪裝。根據本項目的水文地質和建筑相關條件，雨水的總體利用原則：收集利用屋面雨水，促滲地表雨水，盡量利用地表雨水。地表匯流的利用在本項目中不宜采納。

方案對比分析

屋面雨水利用

1、系統簡介

基本原理：雨天屋面徑流經天溝或屋檐匯集后進入排水系統，然后經過初期棄流后由儲水設施儲存后進行后續利用。

本地區雨水污染水平低，經過初期雨水棄流后，只進行簡單的過濾和沉淀處理就就能使水質達到一般室外雜用水的水質要求。利用方向主要是室外雜用水，如景觀用水、綠化用水、路面沖洗用水等，不引入建筑內進行利用，力求整個系統簡單，使用方便。

系統配置：雨水斗必須加設格柵；系統應配有初期雨水棄流裝置，設于室外，所截流的初期徑流可以直接排入市政雨水管網。儲存系統優先選用地上小型儲水罐，也可以選用地下儲水池。蓄水池必須設有溢流排水設施，連接市政雨污系統。

棄流系統： 一般單日單次降雨量大于5mm的降雨在經過初期雨水棄流后才有一定的收集價值，小于此標準的降雨在系統計算中將其忽略。

2、應用條件

根據杭州地區的棄流標準選為2mm。棄流系統容量：7#樓1.4m3 8#樓0.8m3 9#1.9m3，可選用機械式和電子式棄流設備。

存水系統：儲存系統的容量計算以兩方面數據計算為基礎。首先是不同容積下全年收集雨量的對比；然后對比不同容積的儲存設備造價，結合全年收集雨量進行經濟性對比，最后選擇最近系統容量：以9#樓為例（見表1）。

根據計算數據，全年收集雨量與水箱容積基本成正比。杭州地區降雨豐富，單次降雨量較大，大體積的水箱可收集雨水更多。系統容量選擇：杭州商業企業水費為3.5元/噸。（見表2）

根據回報期計算，在未來水費不變，不考慮雨水收集利用其它優勢效果的前提下，選擇容量較小的水箱，經濟效益稍好。

3、效果預估

實施性：采用此屋面雨水利用系統，可實施性教強。如果采用地上儲水設備，占地較多，對地表景觀有影響；采用地下存水設備，土木施工費用會有增加。

經濟性：當前情況下，投資回報效果不樂觀。主要原因是杭州地區降雨時間分布比較集中，存水設備的利用率較低，收集雨量較少；水價較低，節水效益不明顯。本項目有大面積的高品質水景，推薦將水景作為屋面雨水的存水系統，利用水景的調蓄容量可以容納更多雨量，存水效率更高，收集雨量更多。直接供水景補水，灌溉及道路噴灑等用水可從水景中按量提取。不需要額外的存水系統投資，回報期將接近于0。

綠地蓄滲

1、系統簡介

綠地蓄滲系統：蓄滲綠地法就是通過工程手段提高綠地對雨水的天然入滲能力，具有防治和削減徑流污染物的雙重作用。主要形式是下凹式綠地。可靈活運用于本項目中臨近道路的綠地之中，盡量與市政雨水管線接近，以便設置雨水溢流口。

2、應用條件

典型方式：典型的下凹式綠地結構為：綠地高程低于路面高程，雨水口設在綠地內，雨水口低于路面高程的綠地并高于綠地高程。下凹式綠地匯集周圍道路、建筑物等區域產生的雨水徑流，雨水徑流先流入綠地，部分雨水滲入地下，綠地蓄滿水后再流入雨水口。地下水位距滲水面應大于1.0m。綠地的淹水時間（下凹綠地在灌滿時全部雨水入滲所需的時間）要小于72小時（見表3）。

M-低勢綠地面積負荷率，用小數表示；M=（Fg+Fn）/Fg，M=（綠地服務面積+下凹綠地面積）/下凹綠地面積。

3、效果預估：

綠地總面積約6800㎡，蓄滲綠地可應用面積約2800㎡。僅投入少量的土木施工費用，與景區造景工程一起實施，不需另外增加投資。幾乎沒有日常運行費用，只需進行簡單的人工維護。主要是環境保護和綠色文化效益。

綠地蓄滲全年雨水入滲量達3500噸（含溢留部分），建筑垃圾的利用及雨水就地收集可減少排設施和建筑垃圾處置方面的資金和運行費用；改善小區氣候狀況和生態環境；削減雨季洪峰流量、減輕雨水管系及合流管系負荷、防洪防澇。

透水鋪裝

1、系統簡介

滲透性鋪裝地面是指能夠使雨水進入路面結構，滲透到路基或土壤中，實現雨水貯蓄或回補地下水，達到削減徑流總量、洪峰流量和污染負荷效果的鋪裝。主要包括多孔混凝土、透水磚和植草磚。多孔混凝土由于本身強度不高，主要應用在強度要求不太高的場合。因為本小區的地上區域基本不允許行車所以可以用在例如小區內道路、人行道、廣場以及各種體育場地等。透水路面磚塊狀或鏤空型鋪裝中最常見的是透水磚和植草孔型磚。主要適用于人行道、非機動車道、廣場、停車場、步行街、庭院路等場所。

2、應用條件

典型方式：透水性鋪裝的建設可以減少市政雨水管道和相關設施的投入，具有良好的經濟和環境效益。

透水鋪裝系統應設置溢流系統，將超出系統處理能力的雨水直接排出，如在略微超過面層標高的地方埋設雨水入水口。透水鋪裝面層的滲透系數均應大于1€?0-4m/s，找平層和墊層的滲透系數必須大于面層。透水地面設施的蓄水能力不宜低于重現期為2年的60min降雨量；當采用透水性磚面層時，透水磚的一般技術要求應符合建材行業標準《透水磚》（JC/T945～2005）。鋪裝應有一定的坡度，以防表面積水以及顆粒物沉積，但坡度不大于2%。

方案小結

以上幾種技術都有較好的實施性，都是以利用項目本身條件為主。需要在實施過程中與多方面進行配合設計，方可取得良好效果。經濟性：屋面雨水系統若可以和水景結合良好，則投資回報效果會有很大提升。多種回收方案的實施與項目自身條件結合形成項目新的亮點，引領低碳生活，增加綠標評價籌碼，同時提高項目品質。

（作者單位：沈陽建筑大學管理學院）