屋面雨水在居住區(qū)水景中的資源化利用
——以宜昌市為例

范旭鵬,楊渝南

(三峽大學，湖北宜昌443000)

屋面雨水在居住區(qū)水景中的資源化利用
——以宜昌市為例

范旭鵬,楊渝南

(三峽大學，湖北宜昌443000)

隨著人們生活水平的提高，居住區(qū)水景建設在我國迅速發(fā)展，鑒于我國缺水的現(xiàn)狀，將雨水引入居住區(qū)水景變得尤為重要，而屋面雨水在收集、凈化等方面都有其自身優(yōu)勢。文章通過調(diào)查總結(jié)現(xiàn)有居住區(qū)水景的現(xiàn)狀及存在問題，合理的將屋面雨水收集系統(tǒng)融于水景，并結(jié)合宜昌某小區(qū)對其可行性進行了分析，同時對屋面雨水的收集利用系統(tǒng)進行了改進。

屋面雨水； 居住區(qū)水景； 雨水資源化

根據(jù)水景水源的不同，現(xiàn)有的居住區(qū)水景大致可以分為三類。第一類是自然水景，這類水景依靠有利的地理條件，在有天然噴泉、溪流的地方修建水景。第二類是人工水景，這類水景是在小區(qū)人為修建的，依靠自來水補充的水景。第三類是自然和人工結(jié)合的復合式水景，這類水景是將當?shù)氐慕雍械乃M小區(qū)的水景中進行循環(huán)的[1]。由于第一類和第三類水景的建設受到地理條件的限制，數(shù)量較少，現(xiàn)有小區(qū)大部分是人工修建的依靠自來水補充的水景。這種水景耗水量非常大，對水資源造成極大的浪費。眾所周知，水是不可替代的極為寶貴的自然資源。世界上許多地區(qū)都處于水資源枯竭的邊緣，中國也是水資源貧乏的國家，人均可用水量只有2 300 m3，僅為世界平均水平的1/4，并且其分布極不均衡[2]。而雨水作為一種天然的水資源，如果能合理的引入到居住區(qū)水景中，不僅能節(jié)約自來水，而且還有利于生態(tài)平衡，符合我國節(jié)能環(huán)保低碳的建設新要求。因此筆者通過調(diào)查和查閱文獻，結(jié)合自己的分析，希望將居住區(qū)的水景和雨水結(jié)合起來，以改善水景中存在的問題并努力緩解我國缺水的現(xiàn)狀。

1 居住區(qū)水景現(xiàn)狀的調(diào)查分析

對宜昌市多個小區(qū)，通過實地走訪、詢問居民、咨詢物業(yè)等多種方式全方位了解居住區(qū)水景的現(xiàn)狀及存在問題，并選擇其中五個有代表性的小區(qū)進行深入分析總結(jié)，如表1所示。

1.1 水景變旱景

在調(diào)查的過程中，最差的情況就是水景中沒有水，處于完全干涸狀態(tài)。對于這種情況，物業(yè)方面反映小區(qū)的物業(yè)費太低，難以維持水景正常運行維修等費用，但是有的居民卻提出既然修建了水景就應該讓其正常運行，發(fā)揮作用。可見，人們對水景的需求與昂貴的費用形成了突出的矛盾。例如，在調(diào)查中物業(yè)費最低的駿達梅瓏鎮(zhèn)小區(qū)，水景幾乎無水，長期處于被棄用狀態(tài)。而物業(yè)費最貴的瑪歌莊園，水景的運行及水質(zhì)情況是所有調(diào)查小區(qū)中最好的(圖1)。

1.2 水景變成臭水溝

第二個比較嚴重地問題就是雖然水景中有水，但是水質(zhì)較差且有異味。居民反映最初入住時，水景中水體清澈，水質(zhì)良好，水景中喂養(yǎng)有魚。但是隨著時間的推移，物業(yè)方面幾乎不對水景進行維修清潔等，水景中藻類滋生，水中的魚都因缺氧而死亡，到了高溫的夏季，水景變成了“臭水溝”，水景旁蚊蟲成群，人們不愿意靠近水景，水景失去了修建的意義。君臨山水和香山鳳凰城就是典型的例子。

表1 宜昌市五個居住小區(qū)的水景現(xiàn)狀對比表

圖1 瑪歌莊園小區(qū)水景

1.3 水景變成垃圾場

在調(diào)查過程中還發(fā)現(xiàn)許多水景中有各種生活垃圾，更有甚者，小區(qū)的清潔阿姨在水景中洗拖把。這些現(xiàn)象反映出小區(qū)居民對水景的愛護還不夠，物業(yè)的維護工作也不到位。

1.4 缺乏運用新技術新方法的意識

所調(diào)查的幾個小區(qū)都是按照傳統(tǒng)的方法建造的噴泉、水池，水源都是自來水，即使水景在使用的過程中問題頻發(fā)，也沒有嘗試過任何新技術、新方法的改進，任由水景失去價值甚至變成一種污染，也不符合國家對節(jié)能環(huán)保的要求。

相比較而言，西方許多國家在水景中大量運用新技術和新方法，例如將雨水引進水景降低了水景運行的成本等，更有利于水景的發(fā)展。德國、荷蘭、美國等發(fā)達國家在這方面有著豐富的經(jīng)驗，我們可以從他們身上學習借鑒。

2 屋面雨水應用于居住區(qū)水景的優(yōu)勢分析

2.1 雨水的特點及優(yōu)點

我國處于北溫帶，年降水量相當可觀，秦嶺淮河以南的地區(qū)年降水量超過800 mm,東南沿海地區(qū)的年降水量更是超過1 600 mm。我國有如此充沛的雨水資源，但對雨水的利用還是處于自然降水灌溉土地的階段，在某些缺水的地區(qū)也有將雨水做簡單的處理用作飲用水。作為缺水國家，我國雨水利用率不高，雨水利用意識還不夠。如果能將我國充足的雨水作合理的規(guī)劃并積極的利用，不僅可以緩解我國缺水的現(xiàn)狀，也符合我國節(jié)能環(huán)保的總體發(fā)展要求。

2.2 水景用水對水質(zhì)的要求低于自來水

水景作為一種觀賞性景觀，對水的質(zhì)量是有一定的要求，但是水景對水質(zhì)的要求低于自來水，將自來水用于水景的做法不經(jīng)濟也不環(huán)保。而經(jīng)過簡單凈化的雨水已經(jīng)達到水景用水的要求，因此，利用凈化后的雨水代替自來水應用于水景，不僅節(jié)約了水資源，也降低水景運行的成本，使得水景的推廣更加方便。此外，隨著現(xiàn)在科技的發(fā)展，雨水的收集凈化技術日趨成熟，將雨水和水景結(jié)合起來一定能促進我國城市的發(fā)展，滿足人們對水景的期望。

2.3 屋面雨水的優(yōu)點

雨水收集有許多不同的方式，主要包括收集路面和廣場上的雨水、綠地上的雨水以及屋面雨水。不同地方的雨水收集方式不同，雨水的污染程度、凈化費用以及收集系統(tǒng)也不一樣。相比較而言，屋面雨水雜質(zhì)、垃圾較少，污染程度小，雨水的PH呈中性，含鹽量很少，硬度較低，無需進行軟化即可用作中水[3]，在一定程度上降低了凈化的費用。此外，屋面雨水收集系統(tǒng)比較簡單，既可以在修建過程中設置，也可以在已有的屋面做簡單的改造得以實現(xiàn)，具有很強的可操作性。

通過屋面收集的雨水可以存儲，除用于水景外，還可噴灑路面、灌溉綠地、沖刷廁所等，大大減少自來水的用量，節(jié)約水資源，調(diào)節(jié)地表水與地下水的健康循環(huán)和交換。此外，建立完善的雨水收集系統(tǒng)還可以緩解城市防洪排水處理系統(tǒng)的負荷。

3 宜昌地區(qū)屋面雨水應用于水景的可行性分析

3.1 宜昌的地理位置及氣候條件

宜昌市位于我國湖北省西南部，地處長江上游與下游的結(jié)合處，鄂西山區(qū)向江漢平原的過渡地帶，屬于亞熱帶季風性濕潤氣候，四季分明，年平均氣溫約16～17℃，7、8月份氣溫最高，月平均氣溫在27～28℃左右，1月份的氣溫最低，月平均氣溫在5℃左右，宜昌地區(qū)降雨充沛，年降水量有1 100～1 200 mm，多年年降水量達到1 157 mm[4]。

3.2 可收集雨量的計算方法

由于初期降水中溶解有空氣中的各種工業(yè)和生活廢氣，雨水污染比較嚴重，這部分雨水要通過雨污切換系統(tǒng)進行處理，而將后期雨水通過屋面排水溝收集并存儲到屋面蓄水裝置中，此外還要考慮潤濕屋面以及蒸發(fā)的影響，于是有如下公式：

(1)

其中:P是最終利用雨水量;A為利用率(除去潤濕屋面以及蒸發(fā)的損失，一般取0.8～0.9);B為初期棄流量(一般取2.0～2.5 mm);Q為降水總量;S為有效集水面積[3]。

3.3 可行性分析——以錦繡星城小區(qū)為例

3.3.1 雨量滿足水景需求可行性分析

錦繡星城位于宜昌市夷陵區(qū)，總建筑面積約24.28×104m2，規(guī)劃綠地率38%，容積率2.79，建筑密度23.5%[5]。由上述數(shù)據(jù)可知：

有效集水面積(即該小區(qū)建筑占地面積)

S=24.28/2.79×23.5%=2.04×104m2

將表2中月均降水量數(shù)據(jù)代入公式(1)中得到月均可利用雨水量(表2)。

表2 宜昌地區(qū)的月均降水量及可利用雨量表(1951～2008年)

由表2可知，5月到9月凈化后雨水基本能維持該小區(qū)水景的正常需水量，而對于其他降水量較少的月份，則可以適當補充自來水來維持水景的正常運行，所以將雨水凈化后應用于居住區(qū)水景是完全可行的。另外，根據(jù)宜昌市城市水費標準規(guī)定，居民生活用水費用為1.92元/ m3，因此通過將雨水引入居住區(qū)水景的方法該小區(qū)每年可以節(jié)約用水約20 000 m3，節(jié)約水費約38 400元，在合理利用雨水的基礎上不僅緩解了我國缺水的現(xiàn)狀，而且也大大降低了居住區(qū)水景的運行費用，更有利于水景的推廣。

3.3.2 具體實施方法

目前屋面雨水的收集利用已有了較為成熟的方法，在此基礎上，本文又進行了適當?shù)母倪M，使其更便于推廣利用。具體方法如下：

將小區(qū)居民樓頂修建為兩層，下層為平屋面，做防水處理并鋪設防水材料用于儲水，平屋面周圍墻體高度應根據(jù)當?shù)亟涤陱姸茸龊侠碓O計，一般應略高于該地區(qū)20 a一遇的月降雨量峰值，以保證雨水能被充分利用。另外，應在屋頂設溢流口，防止特殊情況雨水過多溢出蓄水池。為防止屋面積水，上層為坡屋面，與排水溝相連用于雨水收集，排水溝上設有過濾裝置，若上層屋面坡度過大，將會造成雨水對屋面及周圍墻體的沖刷，不利于長久使用，因此，坡屋面的傾角設置在10～15°之間。由于初期降雨中溶解有空氣中的大量雜質(zhì)，而且在落到屋面上時，會將屋面上的積灰沖刷，因此，需要利用雨污切換系統(tǒng)舍棄初期的降水，圖2為結(jié)合屋面雨落管形成的雨污切換裝置示意圖[6]。在坡屋面落水口附近設置一個通風口，定期對蓄水池進行清理，在平屋面落水口附近設凈化裝置，在雨水輸送到水景的過程中將雨水進行過濾凈化，并可以定時清理和維護凈化裝置。將落水管與水景直接相連，使凈化后的雨水直接進入水景，同時還可以利用高差在一定時間內(nèi)形成噴泉、瀑布等動態(tài)水景，相比較傳統(tǒng)的利用電能形成的動態(tài)水景更加節(jié)能環(huán)保，降低了水景的運行成本(圖3)。

圖2 雨污切換系統(tǒng)示意

此外，可以借鑒國外的一些成功經(jīng)驗，將水景與花園相結(jié)合，當水量充沛時水景正常運行，當水量不足時則水位下降，水中的植物露出水面形成花園供人們欣賞，在不降低水景觀賞性的基礎上還巧妙的引入花園，這是一舉兩得的設計方式。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

隨著我國城市化進程加快，許多大型城市面臨水資源短缺的問題，雨水作為一種天然資源，收集、凈化簡單，可以廣泛應用于城市的各個方面以緩解城市水資源短缺的問題。本人對雨水資源化應用于居住區(qū)水景的研究并結(jié)合宜昌市小區(qū)的調(diào)查得出以下結(jié)論：在宜昌地區(qū)將雨水引入居住區(qū)水景的方案是可行的，不僅降低了水景的運行成本，節(jié)水節(jié)電，使水景的發(fā)展更有前景，而且合理利用雨水，有利于緩解我國缺水的現(xiàn)狀，有利于減輕城市雨洪系統(tǒng)的負荷，符合我國節(jié)能環(huán)保低碳的發(fā)展要求。

圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

4.2 建議

雨水應用于居住區(qū)水景是一個新興的領域，而我國的雨水資源化應用還處于初級階段，為促進其健康、快速地發(fā)展特提出幾點建議：

(1)提高雨水利用的意識，大力宣傳雨水資源化利用的意義。

(2)積極利用雨水，加強對居民的引導。

(3)提倡雨水與水景結(jié)合的一體化設計。

(4)加大對雨水資源化利用技術研究的支持。

[1] 呂在學.住宅水景設計與維護淺析[J].中國城市經(jīng)濟，2011，(12):117

[2] 劉寶珺，廖聲萍.水資源的現(xiàn)狀、利用與保護[J].西南石油大學校報，2007，(6):1-2

[3] 李春光.屋面雨水收集系統(tǒng)[J].凈水技術，2006 ，(3):74-75

[4] http://www.weather.com.cn/cityintro/101200901.shtml[OL]

[5] http://www.baike.com/wiki/%E5%AE%9C%E6%98%8C%E9%94%A6%E7%BB%A3%E6%98%9F%E5%9F%8E[OL]

[6] 車伍，張煒，李俊奇，等.城市雨水徑流污染的初期棄流控制[J].中國給水排水，2007，(6):4

范旭鵬(1993～)，男，本科在讀。

TU991.11+4

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[定稿日期]2014-09-09