淺析江蘇某辦公樓建筑的雨水資源收集利用

張瑾

（華東都市建筑設計研究總院,上海 200070）

淺析江蘇某辦公樓建筑的雨水資源收集利用

張瑾

（華東都市建筑設計研究總院,上海 200070）

水資源可持續利用是我們經濟社會發展的戰略問題，必須在充分注意節約用水的基礎上，多方面開發非傳統水源，緩解城市缺水危機，減少了排水量，減輕了城市洪水災害威脅，促進水資源的可持續利用和良性循環，目前開展的雨水收集利用就是城市水資源可持續利用的重要措施之一。

雨水資源；收集；利用

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.110

1 引言

降雨是水循環中的一個重要的環節，是區域水資源補給的主要來源。隨著城區不透水面積大量增加，使城市的降雨入滲量大大減少，極大削弱了對地下水的補給作用；另外，地面徑流總量增加，匯流時間縮短，峰值流量增大，不僅增大了城市排水系統的負擔，也使城市的雨洪危險加劇，可見多年來我國把降雨當作廢水直接排放處理，是極其不合理的。

其實雨水的收集和利用并非是件新鮮事，我國早在秦漢時期就有修建池塘攔蓄雨水用于生活的記錄，而西北地區水窖的修筑也已有幾百年的歷史。雨水作為非傳統資源的利用具有多重功能：節約用水，緩解水資源危機；通過滲透增加地下水，改善生態環境；減少和減緩雨水排水量，降低城市雨洪災害。

2 雨水收集利用系統的簡介

目前城市的澆灌綠化、沖洗馬路等公益用水及洗車等新興的用水行業進一步加重了自來水供應的負擔。可是每年的暴雨季節，泛濫的雨水又給城市排水造成了極大的困難。而雨水的收集和利用正好解決了這一給城市建設帶來的兩大難題。

雨水資源收集利用系統由雨水匯集、雨水存儲及凈化、雨水利用3部分組成。雨水存儲及凈化和水質控制是系統投資規模的關鍵，匯集、利用是系統正常運行的樞紐。

雨水收集通常由屋頂、地面道路、綠地、天然山坡等匯集，收集的并非是純凈的水，所以雨水水質控制是現代城市雨水利用不可忽視的問題。由于大氣的污染，直接由降水帶來的污染物。城市的大氣污染日趨嚴重，致使雨水水質下降，不少城市出現酸雨。從部分城市降雨水質分析結果看，初期雨水中夾雜著大量污染物、泥沙、雜質，CODcr高達 300～2000mg/L，SS高達 500～800mg/L，總氮大于10mg/L。因此，初期雨水應棄流排放，收集中后期相對潔凈的雨水，同時將雨水中的雜質過濾排出，保證后期存儲及凈化環節的正常運行。為了控制路面帶來的樹葉、垃圾、油類和懸浮固體等污染物，可以在雨水口和雨水井設置截污掛籃和專用編織袋等，或設計專門的浮渣隔離、沉淀截污井。

3 江蘇某辦公樓建筑項目概況

筆者就以曾經設計的江蘇某辦公樓的雨水收集為實例，淺析雨水收集利用的體會。

在該項目中，業主希望該建筑在當地有個環保節能的示范作用，要求給排水專業上采用雨水收集利用的措施，體現城市水資源的可持續利用。但業主又希望能盡可能節省在雨水收集利用上的投資，經和業主溝通后，僅收集主樓屋面的雨水，放棄路面雨水的收集。

該辦公樓屋頂面積約2000m2，屋面雨水經過雨水初期棄流后進入雨水蓄水池，經過處理達標后，用于綠化澆灌、車庫澆灑，雨水收集設備設置在主樓地下室內。

4 江蘇某辦公樓建筑雨水利用系統的設置

4.1 雨水利用的規模

雨水利用的規模，根據 《建筑與小區雨水利用工程技術規范》（GB50400—2006）應滿足建設用地外排雨水設計流量不大于開發建設前的水平或規定的值，設計重限期按2年確定。

年均可利用雨水量的計算：

1)屋面面積2000m2，年均可直接利用雨水量為：

式中，0.8為收集折減系數；南通市年均降雨量取1200mm。

2)雨水收集水池容積計算

考慮雨水回用對水質要求，將屋面雨水直接收集，經過初期棄流后收集于儲水池，經物理過濾后即可回用。初期棄流量考慮為2mm，按該地區2年重現期計算，24h降雨量為100mm，可收集雨水量為98mm。

一次降雨可直接收集雨水：Qy＝2000×0.8×0.098＝156.8m3

水池有效容積還需根據雨水回用水量確定，應充分考慮水池的經濟效益，因為雨水綜合利用中，收集水池的投資往往占總投資的55%以上。

經過綜合考慮，雨水收集池設為150m3，超重現期雨水由溢流排出。

3)雨水回用水量分析

根據項目分析，平均一年大概可收集雨水1920m3，一個月約160m3，大概可以滿足近4500m2綠化澆灌用水要求。

4.2 雨水的收集方式

雨水收集是將降雨下墊面上的雨水徑流收集起來。雨水的收集形式很多，根據區域的雨水，一般有以下收集方式：屋面雨水的收集宜采用半有壓雨水收集系統，大型屋面宜采用虹吸式雨水收集系統。建設用地內的平面和豎向設計應考慮斷面雨水收集的要求。硬化地面的雨水應有組織地排向雨水口，雨水口內宜裝有截污裝置，雨水口設在匯水面的低洼處，頂面標高低于地面10～20mm。廣場宜用縫隙集水排水溝收集排除雨水。

本項目采用虹吸式雨水收集系統，將屋面雨水排放管線引至地下室雨水收集池。

4.3 雨水處理工藝

雨水處理的工藝應滿足雨水的出水水質符合相應用途的水質標準。雨水利用的水質CODcr、SS標準如表1所示：

雨水在經過初期棄流后的水質為：CODcr=70～100mg/L；SS= 20～40mg/L，所以雨水在經過簡單的處理后即可達到相應的水質標準。

雨水收集具體工藝流程如圖1所示。

圖1 雨水收集工藝流程

4.4 雨水收集的原理圖

圖2 雨水收集系統的原理圖

5 雨水綜合利用系統主要設備及用途

5.1 雨水棄流裝置

用于雨水出戶位置或者立管底部，自帶流量計，計算雨水通過的流量，通過設定流量的數值，自動開閉閥門，將前期雨水棄流至地面雨水管網，后期雨水（較為清潔）通過單獨收集管路至集水池。

棄流裝置采用電動執行機構、PLC程序控制，可就地安裝也可遠傳安裝。信號采集可實現降雨型降雨頻次、降雨量、降雨記錄、儲存池水位控制、暴雨倒灌警報控制等多項功能。

5.2 處理間

本項目在儲水池的旁邊構筑沉井作為雨水處理間，其中包括過濾器、投藥裝置、螺旋混合器、水泵及相關自動控制設備。

其中過濾器采用折流、逆向流的復合流原理，不間斷對雨水進行分離過濾，從根本上克服了過濾器的前期過濾堵塞問題及反洗結淤的弊病，保證在降雨過程中，無人操作狀態下，雨水不堵塞、不結淤，過濾順暢。

5.3 溢流問題

因為該項目的雨水收集池是設在主樓地下室內的，屋面雨水系統是按重現期是10年設計的，而雨水收集利用的重現期是按2年設計的，勢必經常會有溢流問題的存在，為了避免雨水溢流至室內，做了以下防范措施：

1）根據溢水量，增加處理間集水坑水泵的排水能力，兩臺水泵分高低水位排水，并設置報警水位報警；

2）由于室內外高差有 1.5m，雨水收集池直接通過兩條DN150的溢水管溢至室外排水，以備遇上特大暴雨時，潛水泵來不及排水的情況發生，并在雨水收集池內設報警水位報警。

6 項目預期的社會效益

城市和住宅開發使不透水面積大幅度增加，使洪水在較短時間內迅速形成，洪峰流量明顯增加，使城市面臨巨大的防洪壓力，洪災風險加大，水澇災害損失增加。雨水滲透、回用等措施可緩解這一矛盾，延緩洪峰徑流形成的時間，削減洪峰流量，從而減小雨水管道系統的防洪壓力，提高設計區域的防洪標準，減少洪災造成的損失。

很多城市為滿足用水量需要而大量超采地下水，造成了地下水枯竭、地面沉降和海水入侵等地下水環境問題。由于超采而形成的地下水漏斗有時還會改變地下水原有的流向，導致地表污水滲入地下含水層，污染了作為生活和工業主要水源的地下水。實施雨水滲透方案后，可從一定程度上緩解地下水位下降和地面沉降的問題。

可見通過這樣一個綠色環保雨水收集利用的措施，為創造節約型社會起了示范性作用。

綜上所述，在城市建設中，注意發展雨水收集和利用工程，把原來被排走雨水留下來利用，既增加了水資源，又減少了排水量，還減輕了城市洪水災害威脅，使得水環境得以改善，生態環境得以修復，促進水資源的可持續利用和良性循環，目前開展的雨水收集利用就是城市水資源可持續利用的重要措施之一。

【1】王鵬.建筑與小區雨水收集利用系統研究[D].重慶：重慶大學，2011.

【2】楊文哲.濟南城區雨水資源化技術方案研究[D].濟南：山東建筑大學，2011.

【3】朱紅衛.高層綠色住宅小區給排水設計概況[J].中國建筑金屬結構，2011（4）：52-56.

【4】劉寶山.城市小區雨水利用的研究[D].天津：天津大學，2008.

【5】龍晨程.建筑小區雨水“滲透—排放一體化”技術性能與應用研究[D].北京：北京工業大學，2010.

Analysis of Collection and Utilization of Rainwater Resources about an Office Building in Jiangsu Province

ZHANGJin
(EastChinaUrbanArchitecturalDesign&ResearchInstitute,Shanghai200070,China)

The sustainable utilization ofwater resources is a strategy in economic and social development.Based onwater conservation, nontraditionalwater sourceshouldbetakenintoaccounttosolveurbanwatershortageandreducewastewater discharge,which can prevent urbanwaterloggingand promote cyclic use ofwater resources.The paper elaborated collection and utilization of rainwater resourceswhich is one of the importantmeasures for the sustainable use of urban waterresources.

rainwaterresources;collection;utilization

TU991.14

B

1007-9467（2016）07-0173-02

2016-5-13

張瑾（1976～），女，上海人，高級工程師，從事給排水研究，（電子信箱）jin_zhang@xd.ad.com.cn。