大學校園雨水收集與利用可行性研究

趙慶玲+趙瑜+葉惠珠+李海榮

摘要：通過對云南師范大學文理學院新校區可收集利用雨水量進行分析計算，在合理考慮雨水收集利用率前提下，得出了校區年可收集利用雨水52879 m3，可節約一定自來水用量，同時也彌補了職教園區供水不足帶來的用水問題。

關鍵詞：大學校園；雨水收集；雨水利用

中圖分類號：TU986

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）17-0045-02

1 引言

由于大學生多為住校制，學習和生活都在校園內，因此大學校園用水量較大。而大學校園具有大面積的屋面、廣場、道路，有較大的匯水面積；且校園內環境良好、污染較少，雨水受污染程度較輕，是較好的雜用水水源。將雨水進行收集、儲存、回用，具有較好的經濟效益與社會效益。筆者將以云南師范大學文理學院新校區雨水收集與利用系統規劃為例，說明大學校園雨水收集和利用的可行性。

2 項目概況

云南師范大學文理學院新校區位于云南省嵩明縣楊林職教園區，學校現有在校學生15000余人，一期用地500畝，擴建后達570畝，有教學樓、實訓樓、辦公樓、圖書館、體育館、學生宿舍、后勤樓等，總建筑面積達到222500 m2。

3 可收集雨水量計算

楊林鎮境內氣候受大陸和海洋的影響，年平均氣溫14.1℃，日照1971.2 h，多年平均降雨量866.7 mm，雨水集中在5～10月，各月年平均降雨量數值見表1。

量，m；A為徑流面積，m2；α為季節折減系數，取0.85；β為初期雨水棄流系數，取0.87。

根據云南師范大學文理新校區校園雨水排放現狀、地形地勢、用地情況、規劃布局，將校園劃分為了3個匯流區域。區域1主要為教學活動、辦公區域，包括了教學樓、實訓樓、后勤辦公樓、綜合樓等建筑，以及紅旗廣場，總匯水面積為140050 m2，本區域主要為建筑和硬化路面，綜合徑流系數取值0.7；區域2主要為圖書館、食堂、1～8棟學生公寓、綠地，總匯水面積為11850 m2，本區域有大面積綠地，因此綜合徑流系數取值為0.5；區域3主要為9～16棟學生公寓、體育館、運動場、綠地，總匯水面積為126258 m2，本區域有大面積綠地和田徑運動場地，因此綜合徑流系數取0.35。逐月計算各區域可收集雨水量，計算結果如表2。

4 雨水用量計算

由于職教園區供水不足，經常發生斷水，本次規劃考慮將雨水作為生活雜用水（主要作為教學樓和辦公樓等建筑沖廁、拖地）、園林灌溉用水。

根據《建筑給水排水設計規范》[2]第3.1.10條規定，高等院校教學樓、實驗樓每生生活用水量為40～50L/d，取50L/d，楊林校區學生人數為10000人，按每年用水天數270考慮，則教學樓年生活用水量為：50×10000×270÷1000=135000 m3，每月用水量為15000 m3，每日用水量為500 m3。

校園內綠化面積為162300 m2，根據《室外給水設計規范》[3]規定，澆灑草坪、綠化年平均灌水定額取1.5 L/（m2·d），按每年6個月、每月按30 d計算。則校園年綠化用水量為：1.5×162300×6×30÷1000=43820 m3，每月用水量為7300 m3，每日用水量為250 m3。

5 雨水收集和利用措施

在考慮雨水收集時，盡量做到低影響、低成本。校園內排水體制為雨污分流制，已有雨水暗溝收集教學樓、宿舍樓、食堂等建筑的雨水，可加以利用。收集道路雨水可在道路兩側增加雨水口及雨水管道。在每個區域地勢較低點安置儲水池，可做到重力收集。

國外已有較多雨水回用于生活雜用水、澆灑綠地的案例[4]，國內也逐漸加強對雨水收集利用的研究。初期雨水一般漢污染物濃度較高，采用棄流裝置對初期雨水進行棄流。校園雨水水質總體較好，但也因地表類型不同也有所區別，屋面雨水水質優于道路廣場雨水水質，COD含量為20～40 mg/L，SS含量25～50 mg/L，氨氮含量1.5～2 mg/L ，pH值6～7[5]。根據《污水再生利用工程設計規范》[6]、《建筑與小區雨水利用工程技術規范》[7]，生活雜用水和綠化用水水質標準如表3所示。

可見雨水水質比回用水標準略超標，采用簡單的處理辦法去除部分COD和采用投加絮凝劑、沉淀的方法處理后即可達到使用要求。處理流程如圖1所示。

6 雨水回用經濟效益分析

6.1 投資成本分析

本系統增加了部分雨水收集管道、調節池、濾罐、儲水池、回用水泵、消毒設備等。增加管道長度約1.4 km，管徑為DN400～DN700；區域1收集到的雨水用于教學區域的生活雜用水，按儲存兩日生活雜用水量考慮，儲水池容積為1000 m3；教學區域生活用水按每日用水12 h，時變化系數取2.0[2]，則回用水泵流量100 m3/h，揚程40 m。區域2收集到的雨水用于校園綠化、澆灑道路，考慮儲存兩日綠化用水量，儲水池容積為540 m3，回用水泵流量40 m3/h，揚程30 m。區域3由于沒有空地建雨水收集利用系統，此流域雨水外排至校園外市政雨水管網。增加沉淀池、紫外線消毒器等設備，本項目總投資約90萬元。

6.2 運行成本分析

本項目運行費用主要為回用水泵電耗、紫外線消毒器電耗、絮凝劑費用。年耗電量約為31620 kW，按0.5元/kW電費考慮，電費及藥劑費約為1.6萬元。設備每年的維護費按工程投資的1%考慮，則設備維護費為1.1萬元。本項目操作簡單，可考慮由學校設備中心人員兼職，管理人員工資按8000元/年計，則本項目年運行成本為3.5萬元。

6.3 效益分析

由于降水的不均衡性，收集利用雨水時需考慮徑流雨水利用率，日降雨量大于1000 m3（儲水池容積）時，多于雨水將通過溢流裝置排放出去，由楊林鎮降雨資料分析，徑流雨水利用率按0.7考慮，區域1年產生雨水量為51552 m3，則雨水有效收集利用量為36086 m3；區域2年產生雨水量為23990m3，則雨水有效收集利用量為16793 m3，所以年節約用水量為52879 m3，按2.0元/m3水價計算每年節約水費10.6萬元，扣除運行成本之后，年節約用水成本7.1萬元，運行13年可收回成本，實現盈利。

7 結語

校園內利用地形高差，合理劃分排水流域，可實現重力收集雨水；雨水水質較優，經過簡單處理即可實現回用。在學校規模逐漸擴大、水資源日益短缺的情況下，加強雨水的利用具有較好的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]余占環，丁志斌.蘇州某廠區雨水收集利用方案設計[J].給水排水，2008，34（5）：42～46.

[2]中國工程建設標準化協會組織.建筑給水排水設計規范：GB50015-2010[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[3]上海市政工程設計院.室外給水設計規范：GB50013-2016[S].上海：中國計劃出版社，2016.

[4]【美】H·K·萊瓦里奧.吳俊奇譯.雨水設計[M].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[5]陳淑芳，王雪峰，校園雨水水質分析及處理回用技術試驗[J].凈水技術，2017，36（7）：62～66.

[6]住房城鄉建設部.污水再生利用工程設計規范：GB50335-2016[S].北京：中國標準出版社，2016.

[7]中國建筑設計研究院.建筑與小區雨水利用工程技術規范GB50400-2016[S].北京：中國標準出版社，2016.endprint