工程中綠色生態水資源利用探討

摘 要：水環境是綠色建筑的重要組成部份，科學和合理規劃好水資源的利用，是當前節能減排中的重要課題，本文根據所掌握的基本資料作簡單闡述。

關鍵詞：綠色建筑； 水資源利用

Abstract： Water environment is an important part of green building. Scientific and rational planning of water resources is an important topic in energy saving and emission reduction. This paper is based on the basic information.

Keywords： green building； water resources utilization

水環境是綠色建筑的重要組成部份。在綠色建筑中，水環境是指滿足建筑用水水量、水質要求的前提下，將水景觀、水資源綜合利用技術等集成一體的水環境系統。它由小區給水、管道直飲水、再生水、雨水收集利用、污水處理與回用、排水、水景等有機地組合，有別于傳統的水環境系統。

1.綠色建筑水環境的規劃概念

水環境規劃是綠色建筑設計的內容之一，也是水環境設計與建設的重要依據，它是以合理的投資和資源利用實現綠色建筑水環境良好的經濟、社會及環境效益的重要手段，符合可持續發展的戰略思想。通過建筑內與建筑外給水排水系統、雨水系統，保障合格供水和通暢的排水，同時建筑場地景觀水體、大面積的綠地及區內道路也需要用水來養護與澆灑，這些系統和設施是綠色建筑的重要物資條件。因此，水環境系統是綠色建筑的具體內容。

綠色建筑的水資源來自以下幾方面：

第一，自來水資源來自城市水廠或水廠，在傳統建筑中自來水為水環境主要用水資源，生活、生產、綠化、景觀等用水均由自來水供應，耗量大。

第二，生活、工業產生的污廢水在傳統建筑中一般直接排入市政污水管網，該部分水資源可能沒有得到有效利用。事實上部分生活廢水、生產廢水的污染并不高，經適當的初級處理后便可作為水質要求不高的雜用水源。

第三，隨著水資源短缺矛盾越來越突出，部分城市對污水廠出水進行深度處理，使出水滿足生活和生產雜用水標準，便于回收利用。因此，在條件可行的前提下，應充分利用該部分非傳統水資源。

第四，傳統建筑區域及場地內的雨水大部分由管道輸送排走，少量雨水通過綠地和地面下滲。隨著建筑區域內不透水地面增加，下滲雨水量減少，大量的雨水經流外排，綠色建筑中應盡量利用這部分雨水資源。雨水利用不僅減少自來水水資源的消耗，還可以緩和洪澇、地下水下降，生態環境惡化等現象，具有較好的經濟效益、環境效益和社會效益。

2.綠色建筑水環境規劃及設計

綠色建筑水資源系統的規劃方案需要根據水資源現狀及建筑需水量，結合節水、回用、循環、生態的原則，確定初步規劃。供水可設三條不同的管網：一條輸送潔凈飲用水；一條輸送普通用水，主要用于洗滌蔬菜、衣物等；再一條是用水綠化灌溉、衛生清潔等。消防用水質要求不高，由中水和雨水利用系統提供更為理想。

2.1場地水體系統規劃

場地水體系統是建設水環境中一個水規模的水環境，受水面蒸發、植物蒸騰、滲漏等因素影響存在水量損失，對水體進行綜合規劃需要保障水體的水量供給，同時還需要保障水體的水質。其中涉及雨水的收集利用，其他水源的補充及生態環境構建等問題。

2.2雨水收集與利用系統規劃

在系統建設中，雨水通常是通過屋面和地面經流由城市雨水或污水管道收集并直接排放。對水資源比較缺乏的地區，雨水的直接排放無疑是水資源的一種浪費。在建筑區內，采用人工湖或人工河流、池塘等收集，積蓄一定數量的雨水，可以作為再生水回用的良好水源，同時又是消防用水的另一個備用水源。屋面雨水的清潔度比較高，在回用中應優先考慮，對建筑雨水管道的設計應予以改進，使原水管以適當方式向建筑物處繼續延伸，室外雨水口和雨水管渠的設計也應考慮對雨水的收集，通過貯存凈化后利用。

2.3再生水處理與回用系統設計

綠色建筑的設計思想提倡再生水回用，再生水優先考慮以優質雜排水和雨水為水源，其次考慮選用洗浴廢水、洗滌污水、廚房污水、廁所污水。通過水處理設施，使其達到生活雜用水水質標準，再通過回用供水管路供給室外綠化、景觀、洗車、施工、澆灑路面或進入室內供給廁所便器、拖布池等用水點。在夏季雨量充沛時，雨水作為中水水源有較高的保障，而在冬季等枯水季節，中水水源則依賴優質生活雜排水。兩類水源之間的調節可由調節（貯存）池來解決。再生水的安全使用是一個不可忽視的問題，應該制定專門的用水管理條例和警示標識。再生水用于景觀水體時，水中少量的氮磷對水質也有潛在的威脅，容易導致富營養化，需要專業工程師設計特殊的處理措施。

總之，綠色建筑旨在綜合使用各種節水技術、生態技術與管理理念，實行低質低用高質高用的用水標準，綜合規劃用水方案，合理設計給排水系統、污水系統、雨水系統等，最大限度地高效利用水資源，減少水資源消耗量與污廢水排放量，實現用水的良性循環。

3.綠色建筑中的雨水收集與利用

3.1建筑屋面雨水收集

屋面是最適合和常用的雨水收集面。屋面雨水的收集范圍除了屋頂外，根據建筑物的特點，有時候還需要考慮部份垂直面上的雨水，近年來虹吸式壓力流雨管得到廣泛應用，可大幅度提高排水能力并減少費用。

屋面雨水收集方式按雨水管道的位置分為外收集系統和內收集系統，雨水管道的位置通常已由建筑設計確定。但在實際中，建筑設計應與給排水設計師進行協調。

當采用雨水收集利用時，需要根據利用系統的設計方案和布置重新設計或改造屋面雨水收集系統。水落管多用鍍鋅鐵皮管、鑄鐵管或塑料管。鍍鋅鐵皮管斷面多為方形，尺寸一般為80mm×100mm或80mm×120mm；鑄鐵管或塑料管多為圓形，直徑一般為70nn或100。根據降雨量和管道的通水能力確定一根水落管服務的屋面面積，再根據屋面形狀和面積確定水落管間距。對長度不超過100m的多跨建筑物可以使用天溝，天溝布置在兩跨中間并坡向端墻，坡度一般在0.003至0.006之間。雨水斗設在伸出山墻的天溝末端，排水立管連接雨水斗并沿外墻布置。天溝一般以建筑物伸縮縫為屋面分水線，在分水線兩側分別設置。天溝的長度計算確定，一般不超過50m。

屋面內收集系統是指屋面設雨水斗，建筑物內部有雨水管道的雨水收集系統。對于跨度大、多跨梁、立面要求高的建筑物，可以使用內收集系統。內收集系統由雨水斗、連接管、懸吊管、立管、橫管等組成。

一個屋面上的雨水斗個數不少于2個。在屋面雨水收集系統沿途中可設置一些攔截樹葉等大的污染物的截污裝置或初期雨水的棄流裝置。截污裝置可以安裝在雨水斗、排水立管和排水橫管上，應定期進行清理。

3.2路面雨水收集

路面雨水收集系統可以采用雨水管、雨水暗渠、雨水明渠等方式。水體附近匯集面的雨水也可以利用地形通過地表面向水體匯集。利用道路兩側的低勢綠地或有植被的自然排水淺溝，是一種很有效的路面雨水收集截污系統。雨水淺溝通過一定的坡度和斷面自然排水，表層植被能攔截部分顆粒物，小雨或初期雨水會部分自然下滲，使收集的徑流雨水水質沿途得以改善。但受地面坡度的限制，雨水淺溝還涉及與園林綠化和道路等的關系。淺溝的寬度、深度往往受到美觀、場地等條件的制約，所負擔的排水面積會受到限制，可收集的雨水水量也會相應減少。因此，路面雨水收集系統的選擇需要根據各種條件綜合分析，因地制宜，有時也可以將這幾種方式結合使用。

3.3停車場、廣場雨水收集

停車場、廣場等匯水面的雨水的雨水徑流量一般較集中，收集方式與路面類似。但需要注意，由于人們的集中活動和車輛的油箱泄漏等原因，如管理不善，這些場地的雨水徑流水質會受到明顯影響，需采取有效的管理和截污措施。

3.4綠地雨水收集

綠地既是匯水面，又是一種雨水的收集和截污措施，甚至還是一種雨水的利用單元。在水量平衡計算時需要注意，即要考慮可能利用綠地的截污和滲透功能，又要考慮通過綠地徑流量會明顯減少，可能收集不到足夠的雨水量。應通過綜合分析與設計，最大限度地發揮綠地的作用，達到最佳效果。如果需要收集回用，一般可以采用淺溝、雨水管渠等方式對綠地徑流進行收集。

實際工程中需根據建筑物的類型、結構形式、屋面面積大小、當地氣候條件及雨水收集系統的要求，經過技術經濟比較來選用最佳的收集方式；并要合理規劃地表與屋面雨水徑流途徑，降低地表徑流，采用多種滲透措施增加雨水滲透量，符合《綠色建筑評價標準》的要求。

3.5雨水調蓄

雨水利用系統中雨水調蓄的主要目的是為了滿足雨水利用的要求而設置的雨水暫存空間，待雨水停后將儲存的雨水凈化后再使用。通常雨水調蓄池兼有調節的作用，當雨水調蓄池中仍有部分雨水時，則下一場雨的調節容積僅為最大調蓄容積與未排空水體積的差值。

地下式調蓄池節省占地，便于雨水的重力收集，水質易得到保障，但施工難度大，費用較高，適用于地面用地緊張、水質要求較高的場合。

地上封閉式調蓄池一般用于單體建筑屋面雨水集蓄利用系統中，常用玻璃鋼、金屬或塑料制作。其優點是安裝簡便，施工難度小，維護管理方便；但需要占地面空間，水質不易保障，一般不具備防凍功效。

地上開敞式調蓄池屬于一種地表水體，設計時往往要將建筑、園林、水景、雨水的調蓄利用等以獨到的審美意識和技藝手法有機地結合在一起，達到完美的效果。在擬建區域內有池塘、洼地、湖泊、河道等水景水體時應優先考慮利用它們來調蓄雨水。

3.6雨水處理與凈化技術

根據不同用途和水質標準，雨水一般需要經過處理后才能滿足使用要求。一般而言，常規的各種水處理技術及原理的都可以用于雨水處理，但也要注意雨水的水質特性和雨水利用系統的特點，根據其特殊性來選擇、設計雨水處理工藝，以實現最高效率。

雨水處理可以分常規處理和非常規處理。常規處理指經濟適用，應用廣泛的處理工藝，主要有沉淀、過濾、消毒和一些自然凈化等；非常規處理則是指一些效果好但費用較高或適用于特定條件下的一些工藝，如活性炭技術、膜技術等。

建筑師需要了解水環境專業的相關技術和理念，才能很好地在綠色建筑設計中加以考慮和利用。在涉及雨水處理凈化技術的問題時，需充分利用場地地形和地貌特點，盡可能結合自然凈化技術，在達到綠色建筑標準的同時又可節約資金達到美觀且實用的效果。

3.7雨水綜合利用

雨水綜合利用系統是指通過綜合性的技術措施實現雨水資源的多種目標和功能，這種系統將更為復雜，可能涉及包括雨水的集蓄利用、滲透、排洪減勞、水景、屋頂綠化甚至太陽能利用等多種子系統的組合。在滿足綠化用水要求的同時改善了建筑景觀和環境；另一部分雨水則可供室外水景之用。水景的規模除了考慮景觀要求以外，更重要的是要考慮蒸發、滲漏和其他用水量，滿足水量的平衡要求。水量不足而長期閑置的大水景，效果不一定比一個能保證更高的使用率的小規模水景好，在系統中設計自來水或其他水源的補充，可以保證整個系統更好地運行。設計一個景觀水的回流管，與屋面和調蓄池形成循環有利于保障景觀水體的水質。如果匯水面積大，有多余的雨水量，還可以考慮在溢流管后設計滲透設施。由于有了綠化屋面的預處理和調蓄池的作用，能夠保證滲透設施的良好運行。應提倡在景觀水池中保持一些水生植物和魚類，構筑成具有良好生態功能的水景，有利于提升整個系統的綜合效果。

雨水綜合利用系統的設計是一個更為復雜的過程。例如，當系統包括集蓄利用和滲透兩個子系統時，關鍵是處理好兩個子系統間的關系：收集調蓄水量與滲透水量的關系、水質凈化處理的關系、投資的關系、直接的經濟效益與環境效益的關系等。組合的子系統越多，需要考慮和處理的關系也越多，設計也就越復雜，有時利用計算機輔助設計和水環境專家系統是一種有效的手段。

在新建生活小區、公園或類似的環境條件較好的城市園區，將區內屋面、綠地和路面的雨水徑流收集利用，達到顯著削減城市暴雨徑流量和非點源污物排放量、優化小區水系統、減少水澇和改善環境等效果，因這種系統涉及面寬，需要處理好初期雨水截污、凈化、綠地與道路高程、建筑內外雨水收集到水景觀投資，運行費用和最后效果。因此需要認真和反復地進行方案比選和調整，力爭實現最優設計方案。該項工作最好由有經驗并具有多學科綜合規劃設計能力的設計部門來完成。

當水景觀規劃設計完成之后，還應該形成水景觀分項設計任務書，再由各專業設計公司分別進行實施方案或施工圖設計。

綜上所述，在我國現有的國情下，城市建筑雨水利用有較大的發展空間。它不僅是綠色建筑的一部分，也是整個城市建設的一部分，在改造建筑微觀環境的同時，達到改善城市宏觀生態環境的目的。它不僅通過改善環境質量改善人們的生活質量，而且通過對自然條件的恰當利用，促使建筑減少能源、物質的消耗，從本質上達到生態系統的穩定，符合《綠色建筑評價標準》的要求。這便要求建筑師在制訂建筑方案時要根據不同建筑的特點，依據因地制宜的原則，結合建筑所在地域的氣候、資源、自然環境、經濟、文化等特點進行設計，最大限度地節約資源（節能、節地、節水、節材）、保護環境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，成為與自然和諧共生的建筑，從而達到經濟效益、社會效益和環境效益的統一。

4.綠色建筑中的污水處理

綠色建筑中的污水主要來自于生活污水、生產污廢水以及建筑過程中產生的污水。這些污水可以通過城市污水管道直接排放，經城市污水廠再生處理，實現水的回用，也可以由建筑單位個體收集本區域污水，凈化處理后回用。

4.1再生水的利用形式

根據污水處理形式的不同，再生水的循環系統可分為三類，即建筑單體單獨循環方式、小區循環方式、地區循環方式。

單獨循環方式：單獨循環方式是指在單體建筑物中建立再生水處理和回用設施，這種方式不需要在建筑物外建立再生水管道，但處理費用較高。

小區循環方式：這種方式一般用于大規模的住宅區，較新的開發區等范圍較小的地區，區內建筑可共同使用一套再生水處理系統和再生水道。

地區循環方式：利用城市污水處理廠的三級出水、雨水、河水等作為再生水水源，供給某個區域的建筑或住宅。

綠色建筑應根據建筑規模、建筑周邊的城市管道與水處理設施條件以及再生水的回用目標等選擇合理的污水處理形式，即選擇合適的污水循環再用方式。不同的再生水循環方式對建筑有不同影響，建筑師需要了解再生水的循環方式，在建筑設計中考慮到相關環節的設計工作。

4.2再生水的利用現狀

再生水回用的對象分市政雜用水和工業用戶。市政雜用水包括公園綠化及河湖用水、城市綠化用水、道路路面噴灑用水等。

20世紀50年代，日本最先把再生水處理應用到住宅區、辦公樓、賓館、學校等建筑群中，并在許多國家如韓國、以色列等迅速推廣。把洗菜或洗用過的水經處理后，送入非飲用水管路作為沖洗廁所、洗汽車、冷卻水改暖氣用水等。

綠色建筑中再生水水量相對穩定，水處理技術已日趨成熟，可用于消防、沖廁、綠化噴灑以及部分生產環節等；再生水的利用能有效地減少自來水資源的消耗及建筑污水的排放，是實現建筑節水目標的重要舉措。

4.3再生水利用應注意的問題

再生水中氮、磷營養鹽指標較高，如直接作為場地景觀水的補充水，會增加水體的營養鹽濃度，引發水質惡化。因此，再生水應經脫氮除磷處理后再補充景觀水體。另外，一些建筑區域特別是高檔住宅或別墅小區，由于入住率低或常住人少，再生水系統的水源量難以穩定，且由于人們對再生水水質的主觀排斥等因素，造成再生水作為建筑沖廁用水有一定的阻力。此外，一些再生水處理、利用項目由于設計、管理或思想上的問題造成系統的運行不好甚至成為一種擺設，也值得認真對待。

5.結語

我國是一個水資源短缺的國家，如何充分利用好綠色建筑的水資源，是目前學者以及社會非常關注的問題。希望通過合理投資和資源利用實現綠色水環境的良好生態效益，使水資源符合我國可持續發展戰略思想。

參考文獻

[1]車伍，李俊奇.城市雨水利用技術與管理[M]北京：中國建筑工業出版社，2008（8）：106.

[2]李俊奇，車伍，汪宏玲.雨水利用與生態小區[J]給水排水，2005（5）：56.

_____________________

【文章編號】1627-6868（2017）05-0022-03

【作者簡介】李學偉，男，畢業于華中農業大學，碩士，水土保持高級工程師，四會市水利水電勘測設計院副院長。