常州市中醫醫院雨水收集利用系統設計簡介

楊樂

摘 要：雨水收集利用系統在海綿城市及綠色建筑中有重要的地位，但是在設計過程中往往會出現室外場地不夠，雨水收集池無法安裝布置的情況。文章首先對常州中醫醫院雨水收集利用系統進行詳細的計算，然后在滿足相關要求的同時，盡量減少投資，充分利用閑置面積，在裙房屋面上設計雨水收集利用系統，節約土地資源；并且經過處理的雨水采用重力流供水，具有減少澆灑所產生的二次加壓費用、提高可靠性等優點。

關鍵詞：雨水收集；綠色建筑；0020

中圖分類號：TU992 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）20-0109-02

1 概述

近年，隨著海綿城市的發展以及人們對于綠色建筑的關注度逐漸提升，雨水收集利用系統也愈發的體現了其在建筑系統中的重要性。但是由于常用的室外雨水收集池存在占地面積大，埋深要求高等缺點，尤其是對于一些位于市中心的改造項目，如何平衡用地緊張與雨水利用二者關系成為很多建設單位的關注點。本項目即在室外用地緊張的情況下，綜合考慮設計雨水收集系統，解決了這一難題。

2 項目概況

常州市中醫醫院位于常州市天寧區的核心區域，西臨城市主干道和平路，南臨麻巷路，始建于1956年，是常州地區唯一一所集醫療、教學、科研、預防保健、急救于一體的三級甲等綜合性中醫醫院。本次在現有院區內規劃建設急診病房綜合樓，總建筑面積41993.36平方米，其中地上32309.77平方米， 地下9683.59平方米。床位數345張。主要使用功能為急診急救、胸痛門診、口腔門診、中醫康復及治未病、產科門診、病房、行政辦公等功能。地上19層，地下2層。

本項目由于與老樓共用院區，用地緊張，既要滿足室外綠地面積及管線布置的需求，又要達到綠色二星年徑流總量控制率55%的標準，考慮到室外院區無法設置安裝雨水收集池，所以本項目通過在裙房屋面設置了一套雨水收集回用系統來解決這一問題。流程如下：首先主樓屋面雨水通過87式雨水管系統收集到7層裙房屋面減壓初濾雨水箱中，雨水經過7層裙房屋面的減壓初濾雨水箱進行減壓并過濾大塊顆粒物（5mm以上的顆粒物），然后進入到6層小屋面的雨水收集水箱，最后通過設置在6層小屋面的雨水消毒設備處理后，進入到室外澆灑系統進行院區的綠化。

系統流程圖（如圖1所示）：

3 雨水收集利用系統設備的選擇

3.1 雨水收集系統計算

3.1.1 室內外雨水系統計算

采用常州市的暴雨強度公式：

q：暴雨強度L/（s·hm2）

T：重現期 a；

t：降雨歷時 min；

屋面雨水量計算：降雨重現期按10a，降雨歷時5min計算，q10=4.49（L/s·100m2）；

主樓屋面雨水量=ψFq=0.90*1600*4.49/100=64.66L/s

3.1.2 屋面雨水收集系統計算

公式：W=10ψFh

ψ：雨量徑流系數

F：匯水面積（hm2）

h：設計降雨厚度（mm）

主樓屋面面積1600m2=0.16hm2

（1）雨水可利用量計算

參見10SS705《雨水綜合利用》南京資料

降雨重現期按1a，最大降雨厚度45.6mm，棄流厚度3mm；

設計主樓屋面雨水收集量V=10*ψFhy=10*0.90*0.16*（45.6-3）=61.34m3

（2）總澆灑用水量

院區綠化面積：2600m2

室外綠化澆灑面積用水：Q=Qd*F=4*2600/1000=10.4m3

（3）院區道路面積：7500m2

室外道路澆灑面積用水：Q=Qd*F=4*7500/1000=30m3

總澆灑用水量W=10.4+30=40.4m3

（4）雨水收集池容積計算

V（61.34m3）≥W（40.4m3）

綜上所述雨水收集池有效容積需大于等于61.34m3，水箱尺寸為5m*3.5m*4.5m（h），有效容積為65m3。

3.1.3 年徑流總量控制率校核

已知條件：項目場地面積7783m2

參見南京55%年徑流控制率對應設計控制降雨量11.5mm，場地綜合徑流系數：0.649， 室外院區80mm下凹綠地面積：200m2。

建設項目場地內設計降雨控制量：V=11.5/1000*7783=89.5m3

入滲實現控制率：1-0.649=0.351

實現降雨控制量：V1=89.5*0.351=31.41m3

下凹式綠地收納容積：V2=200*0.08=16m3

通過調蓄收集回用措施的降雨控制量：V3=89.5-31.41-16=42.09m3

雨水收集池有效容積65m3>42.09m3，滿足年徑流總量控制率55%的要求。

3.2 雨水收集系統設備選型

3.2.1 雨水排水系統的選擇與設計

根據計算，主樓屋面雨水按照十年重現期，設計排水量為64.66L/s，共設置5個DN100的87式雨水斗，設計排水能力為75L/s；減壓初濾水箱進水管管徑為DN250排水能力117L/s。七層裙房屋面雨水按照十年重現期，設計排水量為8.73L/s，考慮水箱事故發生的情況，在裙房屋面上設置2個DN200一個DN300的87式雨水斗，設計排水能力為96L/s，滿足主樓屋面及裙房屋面的總排水量73.39 L/s的要求；六層小屋面雨水按照十年重現期，設計排水量為1.54L/s，考慮故障發生情況，共設置兩個DN150的87式雨水斗，并且在女兒墻上開設一個據地面高100mm，長*寬為300*300的泄水口，設計排水能力為114L/s，滿足主樓屋面及小屋面的總排水量66.2L/s的要求。

3.2.2 雨水水箱的選擇與設計

根據計算，初濾減壓水箱進水管管徑為DN250，從主樓屋面至七層裙房屋面高差為50.7m，在雨水較大時，管道內雨水為半有壓或有壓流態，考慮安全因素，選擇不銹鋼作為水箱的材質，為了減少對水箱的沖擊，進水管采用淹沒出流，并且在出水口設置一個180°的向上回彎，在回彎底部開設一個De50的小孔，用于初期棄流及減壓；初期污染較嚴重的雨水進入水箱后，先通過設置在水箱底部DN150的棄流管直接排到7層裙房屋面上，隨著時間的推移，雨勢逐漸增大，雨水通過設置在減壓初濾水箱中打有5mm孔洞的過濾鋼板網，進入到DN250的出水管里，出水管管中心距離水箱底450mm，保證棄流厚度，使進入到雨水收集水箱的雨水不存在較大的顆粒物；同時為了安全，分別在水箱中兩側各設置了一個DN250的溢水管，保證在流量較大時，也可以把超過溢流水位的雨水排到室外屋面上。減壓初濾水箱作為中轉水箱，設計儲存不小于20%即13m3的雨水量，為了方便檢修，高度不宜小于2m，故尺寸定為5m*2m*2m（h），有效容積為15m3。

減壓初慮水箱剖面圖（如圖2所示）：

雨水從減壓初濾水箱出來后，再經過設置在出水管的Y型過濾器，進一步對雨水進行過濾，隨后進入到六層小屋面上的雨水收集水箱，同樣考慮到安全因素，選擇不銹鋼作為水箱的材質，為了減少對水箱的沖擊，進水管采用淹沒出流，并且在出水口設置一個180°的向上回彎，在回彎底部開設一個De50的小孔，用于減壓，并且在水箱中設置兩根DN250溢流管，保證超過溢流水位的雨水可以及時排出。為了不影響建筑整體外立面效果，充分利用六層小屋面面積，雨水收集水箱尺寸為5m*3.5m*4.5m（h），設置兩根DN50的出水管與雨水加壓泵連接，經過加壓的雨水先進入到全自動自清洗過濾器進行處理，再進入到紫外線消毒裝置進行消毒后重力流進入到院區澆灑系統中，高差22m，經過處理后的雨水無需二次加壓，即可滿足澆灑使用需求。

雨水收集水箱平面圖（如圖3所示）：

4 結束語

在裙房屋面設置雨水收集水箱，需要充分考慮雨水收集過程及使用時的安全問題，同時由于雨水水箱往往體積較大，如何平衡建筑外立面效果及水池容積這兩個問題也需要經過精心設計和充分溝通。但是，這種設計方式既可以滿足綠色建筑及海綿城市的相關要求，又可以解決改造項目中室外用地緊張無法安裝雨水收集池的問題，同時處理后的雨水通過重力流即可供水還可以減少二次加壓產生的用電費用，在用地緊張的改造項目中，在裙房屋面設置雨水收集池不失為一種適合的解決辦法。

參考文獻：

[1]申亞青，楊國紅，陳新年，等.城鎮雨水利用研究[J].科技創新與應用，2015（03）.