西安市城市小區(qū)雨水利用設(shè)計(jì)方案的探討

許雪江

【摘 要】西安市為缺水城市，應(yīng)盡快開(kāi)展雨水利用，雨水的有效利用有利于節(jié)水，蓄洪滯洪，修復(fù)水環(huán)境.本文著重對(duì)城市小區(qū)雨水利用方案進(jìn)行了分析，并對(duì)某小區(qū)方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)探討。

【關(guān)鍵詞】城市小區(qū)；雨水利用；方案；設(shè)計(jì)

Discussion on Design Scheme of Rainwater Utilization in Urban District of Xi'an

Xu Xue-jiang

（Shaanxi Huarui survey design limited liability company Xi'an Shaanxi 710000）

【Abstract】Xi 'an for water shortage city， rainwater to use， should be undertaken as soon as possible to the utilization of rainwater is conducive to saving water， flood storage flood detention， repair the water environment. This article emphatically to the urban district rainwater utilization plan were analyzed， and the design scheme of a district.

【Key words】Urban area；Rainwater utilization；Xcheme；Design

1. 雨水利用及其意義

從20世紀(jì)80年代到90年代約20年時(shí)間，隨著城市化帶來(lái)的水資源短缺和生態(tài)環(huán)境惡化，現(xiàn)代城市雨水利用受到越來(lái)越多的重視，許多國(guó)家開(kāi)展了相關(guān)的研究和不同規(guī)模的工程應(yīng)用，在技術(shù)上領(lǐng)先的國(guó)家已進(jìn)入到標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化的階段。中國(guó)城市雨水利用起步較晚，但也顯示出良好的發(fā)展勢(shì)頭，北京在這方面已走到全國(guó)前列。回收利用雨水成為一種既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的水資源開(kāi)發(fā)方式，城市小區(qū)雨水資源利用可以節(jié)省生活用水，減少水費(fèi)和排污費(fèi)，避免內(nèi)澇，改善小區(qū)生態(tài)環(huán)境。在夏季西安雨量集中，同時(shí)城市綠化、道路廣場(chǎng)澆灑、沖廁需水量增大，水面蒸發(fā)量也大，完全可以根據(jù)這一特點(diǎn)來(lái)開(kāi)展城市小區(qū)的雨水回收利用。

2. 西安市雨水的特點(diǎn)

2.1 降雨特點(diǎn)。

西安市處于干濕氣候的過(guò)度帶，屬半干旱地區(qū)， 西安市全市多年平均降雨量583.7 mm左右，西安主要降水季節(jié)5～10月，占全年的78%，其中7～9月的雨量占全年的47%，年最大降雨量903.2mm（1983年），年最小降雨量312.2mm（1995年），降水在年際和年內(nèi)分布不均。

2.2 雨水水質(zhì)。

一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于城區(qū)雨水主要有屋面、道路、綠地3種匯流介質(zhì)，在這3種匯流介質(zhì)中，地面徑流雨水水質(zhì)較差，綠地徑流雨水基本以滲透為主，可收集的雨量有限，相比較而言屋面雨水水質(zhì)較好，徑流量大，便于收集利用，其利用價(jià)值最高。對(duì)西安地區(qū)的研究表明，不同材料屋面及不同等級(jí)路面的初期雨水徑流的污染程度相差較大，如SBS防水卷材的屋面徑流污染比剛性屋面、架空板屋面嚴(yán)重，城市道路徑流比小區(qū)內(nèi)道路污染嚴(yán)重。所以在雨水利用設(shè)計(jì)時(shí)，往往將初期污染嚴(yán)重的雨水棄流，優(yōu)先利用屋面雨水，并在雨水落水管上添加篩網(wǎng)等以保證水質(zhì)。

3. 城市小區(qū)雨水利用設(shè)計(jì)方案的確定

3.1 小區(qū)雨水利用系統(tǒng)。

（1）雨水利用一般由土壤入滲系統(tǒng)、收集回用系統(tǒng)、蓄存排放系統(tǒng)三種基本系統(tǒng)組成。土壤入滲系統(tǒng)由雨水收集、入滲設(shè)施等組成，把雨水轉(zhuǎn)化為土壤水、地下水；收集回用系統(tǒng)由雨水收集、貯存和處理、回用供水管網(wǎng)組成，將雨水進(jìn)行收集、儲(chǔ)存、凈化，用于小區(qū)雜用等。蓄存排放系統(tǒng)由雨水收集、貯存設(shè)施和排放設(shè)施等組成，將雨水暫時(shí)儲(chǔ)存起來(lái)，削減峰量，延長(zhǎng)排放時(shí)間。

（2）系統(tǒng)之間可任意組合利用。因而小區(qū)雨水利用系統(tǒng)可能的方案有：土壤入滲、收集回用、蓄存排放、土壤入滲+收集回用、土壤入滲+蓄存排放。

土壤入滲：對(duì)土壤滲透性要求較高。可以采取低綠地、滲透淺溝、滲透井、滲透塘等多種措施。此方案用于小區(qū)綠地、林帶較為合適。

（3）收集回用：將雨水收集后作為中水水源。此種方案適用于用水要求的缺水地區(qū)。

（4）蓄存排放；將一定重現(xiàn)期的暴雨雨水暫時(shí)加以儲(chǔ)存，以達(dá)到削峰目的。適用于暴雨頻繁區(qū)，有天然蓄存條件的區(qū)域。

（5）土壤入滲+收集回用：將部分雨水收集回用，多余的雨水按滲透來(lái)設(shè)計(jì)，適用于有用水要求的缺水地區(qū)，收集水量大于回用需水量的小區(qū)。

（6）土壤入滲+蓄存排放：將在一定重現(xiàn)期下雨水按滲透進(jìn)行設(shè)計(jì)，超過(guò)滲透能力的進(jìn)行蓄存后排放或直接排放，達(dá)到安全排放暴雨的目的。適用于土壤滲透能力較好，無(wú)回用水要求的小區(qū)。

（7）在設(shè)計(jì)滲透設(shè)施時(shí)，還應(yīng)對(duì)該地區(qū)污染的敏感程度和地基承載情況進(jìn)行論證，必要時(shí)要對(duì)雨水水質(zhì)、地下水位和水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。根據(jù)不同情況，也可進(jìn)行初期雨水棄流、截污、沉淀、植被緩沖帶等控制措施。西安市是缺水地區(qū)，應(yīng)充分利用雨水資源。西安市區(qū)土壤主要以黃綿土為主，土層深厚，質(zhì)地均勻，透水性好，具有很好的蓄水保水功能；西安地區(qū)地下水埋藏較深，多數(shù)地區(qū)大于10米，這是采用雨水滲透的有利條件，不利條件西安多數(shù)地區(qū)土質(zhì)是濕陷性黃土，研究表明黃土濕陷的內(nèi)因是黃土本身的微觀結(jié)構(gòu)、顆粒組成及礦化結(jié)構(gòu)，外因是在水溶作用和壓力共同作用下，導(dǎo)致粘粒的膠結(jié)強(qiáng)度降低，因而在濕陷性黃土地區(qū)建筑物附近采用滲透方案要慎重，設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格遵守濕陷性黃土設(shè)計(jì)規(guī)范。

3.2 小區(qū)雨水利用方案的選擇。

雨水系統(tǒng)是小區(qū)給排水系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)，方案選取時(shí)應(yīng)做水量平衡分析，其目的是根據(jù)水量盈虧平衡情況對(duì)雨水收集利用、滲透、排放等進(jìn)行合理分配，從而確定各部分的設(shè)計(jì)規(guī)模。水量平衡分析可以按年、月或雨季兩場(chǎng)雨之間平均間隔天數(shù)等來(lái)分析計(jì)算。在水量平衡的基礎(chǔ)上還應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，因地制宜地采用雨水利用的措施。主要因素有：小區(qū)的水源及用水量、地下水位、地形、水文地質(zhì)情況。

3.3 雨水處理工藝和規(guī)模的選定。

（1）研究表明，城市雨水徑流因徑流表面材料、氣溫、降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨間隔時(shí)間等條件不同而變化；不同的用途也要求不同的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和水量，故應(yīng)根據(jù)收集雨水水質(zhì)和用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定凈化工藝和規(guī)模，在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較后確定。典型的工藝有：

（2）屋面雨水→濾網(wǎng)→初期雨水棄流→蓄水池自然沉淀→過(guò)濾→消毒→供水調(diào)節(jié)池

3.4 可收集的雨水量計(jì)算。

Q=Ψ×α×β×A×（H×10-3）

式中 Q——年平均可利用雨量

Ψ——徑流系數(shù)，屋面、地面取0.9，綠地取0.15

α——季節(jié)折減系數(shù)

β——初期棄流系數(shù)

A——集雨面積，（m2）

H——年平均降雨量，（mm）

α取0.78，在西安市因?yàn)?～10月降雨量大，占全年78%；β取0.86，β=1-初期棄雨量×年利用降雨次數(shù)/年平均降雨量=1-2×40/583.7=0.86

4. 北郊某小區(qū)城市雨水利用方案探討

4.1 工程概況：該小區(qū)位于北郊太華路，小區(qū)東南地勢(shì)較低。規(guī)劃有28棟高層5棟，小高層5棟，六層磚混21棟，分三期實(shí)施。該小區(qū)規(guī)劃占地面積102900m2，其中建筑占地31000m2，綠化占地36015m2，道路、廣場(chǎng)占地 34285 m2，水面占地1600 m2。小區(qū)多層屋面為SBS卷材屋面，高層屋面為剛性屋面。

4.2 水量平衡分析：

按一年進(jìn)行水量平衡分析，按4.4公式計(jì)算。

（1）按屋面雨水、路地面回收雨水用于小區(qū)雜用水考慮。

根據(jù)相關(guān)定額，綠化用水取2.0 L/（m2.次），澆灑道路用水定額取1.0 L/s/（m2.次），都按每天一次考慮，計(jì)算需水量，結(jié)果見(jiàn)表1：

表1

可收集雨量（m3） 需雨水量（m3） 總需水量（m3）

屋面 路地面 共收集雨量綠化噴灑道路10924128022300612965 6171 19136

從表中可以看出，總需水量大于屋面可收集雨水量，而小于屋面與路面可收集雨量之和。

（2）按屋面雨水回用景觀用水考慮。

用于觀賞的水景面積1600m2，按池深1米，溢流水位0.5米考慮，5～10月每月?lián)Q水2次考慮，每次換水量1/2，換水量需9600 m3，，水景可調(diào)蓄水量800 m3。。

屋面雨水量大于景觀換水量，是可以滿足夏季水景補(bǔ)水的。路地面收集的雨水量雖然也可以滿足景觀補(bǔ)水，但徑流水質(zhì)相對(duì)較臟，一般不直接利用。

（3）按屋面雨水、路地面回收雨水用于小區(qū)雜用和景觀補(bǔ)水考慮。

可收集水量23006 m3小于需水量28736 m3。，顯然不能滿足。

4.3 雨水利用方案的選取：

（1）該小區(qū)東南地勢(shì)較低，對(duì)雨水的收集極為有利。小區(qū)地下水位較低，可土質(zhì)為自重Ⅱ級(jí)濕陷性黃土，建筑物附近的雨水入滲要慎重考慮。根據(jù)水量平衡分析結(jié)果，有三個(gè)方案可供選用，1、屋面雨水收集回用于景觀用水，路地面雨水排入小區(qū)雨水管網(wǎng)，入滲方式僅考慮綠地的自然入滲；2、屋面雨水和路地面雨水全部收集，凈化后用于小區(qū)綠化、澆灑、洗車等，其余的雨水充分利用綠地凈化和貯蓄的能力，向綠地匯集，超出綠地調(diào)蓄和滲透能力的雨水溢流排入市政排水管，水面可調(diào)蓄大于重現(xiàn)期的暴雨；3、屋面雨水和除停車場(chǎng)外的路地面雨水全部收集，凈化后用于小區(qū)綠化、澆灑等，其余的雨水直接排入市政排水管，僅考慮綠地的自然入滲，水面可調(diào)蓄大于重現(xiàn)期的暴雨。顯然，方案一投資最為經(jīng)濟(jì)，最終方案和處理工藝的選取要經(jīng)過(guò)全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和對(duì)小區(qū)雨水水質(zhì)的分析后做出。

（2）以方案一為例，將屋面用水于景觀用水的水量為9600 m3，以西安市自來(lái)水價(jià)2.45元/ m3，可節(jié)約資金23520元。

5. 結(jié)語(yǔ)

5.1 西安市是缺水性城市，早日啟動(dòng)雨水利用，可以節(jié)約用水，蓄洪滯洪，修復(fù)城市水環(huán)境和改善城市生態(tài)環(huán)境，可部分解決城市水資源短缺，推動(dòng)水資源的可持續(xù)發(fā)展。

5.2 在城市雨水匯流面中，由屋面雨水水質(zhì)較好，應(yīng)優(yōu)先收集利用。其中架空板、剛性屋面水質(zhì)優(yōu)于卷材屋面。

5.3 西安市5～10月份的降雨量比較集中，小區(qū)雨水可以就地收集利用，以滿足小區(qū)綠化、澆灑道路、沖洗汽車、景觀用水。

5.4 城市小區(qū)方案選取要根據(jù)因地制宜，經(jīng)過(guò)水量平衡分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，以優(yōu)化雨水收集處理系統(tǒng)。

5.5 國(guó)家應(yīng)盡快出臺(tái)雨水利用方面的規(guī)范，以方便工程人員。