鎮江市新行政中心雨水利用技術案例分析

王東林

(鎮江市建設局城市干道工程辦公室，江蘇鎮江 212001)

1 工程概況

鎮江市新行政中心位于鎮江市跑馬山路與老南徐路交叉口的東側，占地35 hm2。鎮江市政府本著節能和環保的建設新思路，在行政中心的建設過程中充分考慮雨水的利用，使其經過凈化處理后作為景觀湖的補水，以達到節水的目的，使新行政中心成為生態區域、綠色區域。

新行政中心內景觀湖湖水的水質保持也是一個景觀建設的核心。但如何讓景觀湖內碧水常青，避免水質惡化而影響中心工作人員及附近居民的正常生活和工作，已成為人們值得關注的問題。在景觀湖建成后其水中氮、磷等營養物質的富集易使藻類大量繁殖生長，產生“水華”，使湖水水質出現惡化現象，水體透明度變差、顏色變暗，甚至有異味;另外湖內藻類的繁殖會引起水體中溶解氧的消耗，導致水體缺氧并滋生厭氧微生物造成水體發黑發臭。景觀湖水常見的問題有:1)水質不清、影響景觀;2)藻類叢生、生態不穩;3)魚病侵襲、養成率低;4)換水頻繁、保養不易。新的景觀湖易出現“半年清，一年臭，三年封”的局面。為此，本文從生態和環保的角度提出了基于生態土壤過濾的新型雨水和景觀湖水凈化技術方案，以供參考。

2 水量平衡分析及計算

2.1 可收集水量計算

雨水徑流量按下式計算:

其中，W為雨水設計徑流總量，m3;φc為雨水徑流系數;hy為設計降雨厚度，mm;F為匯水面積，hm2。

參照有關規范，大廈屋面徑流系數φc=0.9。根據鎮江市區年雨量月統計資料(2007年～2009年平均值)，可見，鎮江市降雨多發于6月～9月這4個月，最大月為9月154.1 mm。降雨日為9.1 d。則hy=154.1/9.1=16.9 mm。關于雨水收集范圍F 問題，考慮到建筑屋面雨水含雜質較少，所以應在施工難度相對較易控制的情況下，盡可能多收集屋面雨水。本工程設計雨水收集的面積為屋面，由相關施工圖可以計算該區域面積值約為3 580 m2=0.358 hm2。

根據上述水量計算公式:W=10×0.9×16.9×0.358=54.45 m3/d。

實際收集雨水量:假設屋面棄流厚度按3 mm計參考GB 50400-2006建筑與小區雨水利用工程技術規范，每年的1月、2月、12月及下雨天不考慮綠化和澆灑用水，因此考慮季節變化系數0.80，同時考慮屋面雨水損失系數為0.87，則實際收集雨水量為:

2.2 用水量的計算

1)綠化澆灌和地面噴灑區域圖。

本雨水回用工程處理后的雨水主要用于大廈庭院綠化澆灌和路面噴灑之用。

工程占地14 051 m2，建筑占地3 580 m2，則可計算綠化和道路面積為14 051－3 580=10 471 m2。其中綠化面積為14 051×35%=4 918 m2，則硬化區域占地5 553 m2。

2)用水量計算。

參考GB 50400-2006建筑與小區雨水利用工程技術規范及總圖專業提供的資料，處理后的雨水等主要用于綠化和路面噴灑。用水量標準如表1所示。

表1 用水量計算表

由表1 可知，每日用水量約為 2.46+11.11=13.57 m3。

2.3 水量平衡

由上述分析可知，該區域可收集的雨水量(37.9 m3/d)遠遠大于每日雜用水水量需求(13.57 m3)，即收集水量可基本滿足需要。

3 雨水的凈化工藝流程

雨水凈化技術的選擇應遵循安全性、長效性、經濟性、實用性、系統性和集成性緊密結合的總體原則，根據污染現狀、區域的物理結構和生態系統的特點，制定技術上科學、工程上合理、經濟上可行的綜合技術方案。為此，我們采取了如下的雨水凈化工藝流程，見圖1。

1)預處理系統。雨水的預處理是整個系統性能發揮的關鍵因素，所有進入到土壤濾床的雨水都必須經過預處理過程，這樣才能將大塊的雜物和易堵塞濾床的砂截留下來。本方案設計采用多級旋流沉砂井和截流井作為預處理系統，以去除雨水中挾裹的大顆粒的污染物質，同時泵井內設置污物籃以攔截漂浮物質。

圖1 雨水凈化工藝流程

溢流井用以排除初期降雨，以減少土壤濾床系統的污染負荷，控制排入景觀湖內的有機污染物和氮磷等富營養化物質的總量。

2)土壤濾床系統。土壤濾床雨水處理技術是二十世紀七八十年代發展起來的一種生態處理技術，由于它能有效地處理地面徑流雨水、合流制下水道暴雨溢流水等，且能高效地去除有機污染物，氮、磷等營養物，重金屬、鹽類和病原微生物等多種污染物，具有出水水質好，氮、磷處理效率高，運行維護管理方便，投資及運行費用低等特點，近年來獲得迅速的發展和推廣應用。

土壤濾床的組成:防滲層:土工布、粘土。防滲層的主要作用是阻止雨水向地下水體的滲透。通常主要采用粘土/黃土層防滲，低密度聚乙烯土工布等;基質層:礫石填料、碎石填料由易于使水流通的介質組成，如粒徑較大的礫石、爐渣或砂層等，提高水力特性，同時由微生物自然形成的有機物覆蓋在卵石的表面，使流經卵石表面的水中的營養物質被吸收，如氮磷等營養物質，這些物質都是促進藻類生長的營養物質;土壤層/種植土層:土壤和植物根系組成。一般直接采用土壤和植物根系構成的基質層。可混有少量的砂提高基質層的透水能力。土壤層作用:提供植物生長所需要的基質;為水在其中的滲流提供良好的水力條件;為微生物提供良好的生長載體;表層植物層:(沼澤、水生與濕生植物)其作用是提高土壤濾床處理效率。消除短流現象，植物根系維持潛流型濕濾床中良好的水力疏導性，使其運行壽命增長。植物的根系與被淹沒的植物莖、葉起到微生物載體的作用。可以在其表面形成生物膜，通過微生物分解代謝作用，能夠有效地去除污水中有機污染物和營養物質。植物可以將氧輸送至根系，這樣不僅在土壤表面有氧氣，而且在蘆葦等植物床的深層土壤中，尤其是在蘆葦等植物根系附近的土壤中也有氧氣存在，這樣就在根系附近的土壤中生長著大量好氧細菌，而離根系遠的土壤中則有許多種厭氧菌和兼性菌生存。這就使蘆葦等植物構成的濕地成為一個好氧、缺氧、厭氧的反應器，它能夠降解多種多樣的有機污染物，實現生物脫氮。

為防止土壤濾床堵塞，應采用合適的基質及保證一定的孔隙率，如采用三層填料的濕地結構，上層為礫石層(粒徑10 mm～40 mm左右);中層為砂礫層(粒徑5 mm～10 mm左右);下層為砂質土壤。

4 結語

鎮江新行政中心建成已有兩年，雨水利用系統運行良好，收集的雨水經過預處理和濾床處理后用于補充景觀化用水及澆灌花木用水，大量節約了城市用水，起到很好的節約用水的示范作用。運行兩年來，景觀湖水質保持良好。

為實現雨水資源化，滿足節約用水的要求，雨水利用技術越來越廣泛的被有節水要求的新建項目所采用，相關雨水利用系統的設計運用越來越廣泛，在進行該系統的設計時，應該嚴格按照國家相關規范和標準進行，以達到節水及節能目的。

［1］GB 50400-2006，建筑與小區雨水利用工程技術規范［S］.

［2］GB 50555-2010，民用建筑節水設計標準［S］.

［3］張克峰，姜海英.幾種適合我國國情的城市雨水利用技術［J］.凈水技術，2006，25(1):61-63.

［4］倪華明，劉 晨.城市雨水回收利用現狀及發展——上海案例［J］.凈水技術，2012，31(2):1-5.