西安市城市小區雨水利用設計方案的探討

許雪江

【摘 要】西安市為缺水城市，應盡快開展雨水利用，雨水的有效利用有利于節水，蓄洪滯洪，修復水環境.本文著重對城市小區雨水利用方案進行了分析，并對某小區方案進行了設計探討。

【關鍵詞】城市小區；雨水利用；方案；設計

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80年代到90年代約20年時間，隨著城市化帶來的水資源短缺和生態環境惡化，現代城市雨水利用受到越來越多的重視，許多國家開展了相關的研究和不同規模的工程應用，在技術上領先的國家已進入到標準化和產業化的階段。中國城市雨水利用起步較晚，但也顯示出良好的發展勢頭，北京在這方面已走到全國前列。回收利用雨水成為一種既經濟又實用的水資源開發方式，城市小區雨水資源利用可以節省生活用水，減少水費和排污費，避免內澇，改善小區生態環境。在夏季西安雨量集中，同時城市綠化、道路廣場澆灑、沖廁需水量增大，水面蒸發量也大，完全可以根據這一特點來開展城市小區的雨水回收利用。

2. 西安市雨水的特點

2.1 降雨特點。

西安市處于干濕氣候的過度帶，屬半干旱地區， 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），降水在年際和年內分布不均。

2.2 雨水水質。

一般來說，對于城區雨水主要有屋面、道路、綠地3種匯流介質，在這3種匯流介質中，地面徑流雨水水質較差，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較好，徑流量大，便于收集利用，其利用價值最高。對西安地區的研究表明，不同材料屋面及不同等級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、架空板屋面嚴重，城市道路徑流比小區內道路污染嚴重。所以在雨水利用設計時，往往將初期污染嚴重的雨水棄流，優先利用屋面雨水，并在雨水落水管上添加篩網等以保證水質。

3. 城市小區雨水利用設計方案的確定

3.1 小區雨水利用系統。

（1）雨水利用一般由土壤入滲系統、收集回用系統、蓄存排放系統三種基本系統組成。土壤入滲系統由雨水收集、入滲設施等組成，把雨水轉化為土壤水、地下水；收集回用系統由雨水收集、貯存和處理、回用供水管網組成，將雨水進行收集、儲存、凈化，用于小區雜用等。蓄存排放系統由雨水收集、貯存設施和排放設施等組成，將雨水暫時儲存起來，削減峰量，延長排放時間。

（2）系統之間可任意組合利用。因而小區雨水利用系統可能的方案有：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。

（4）蓄存排放；將一定重現期的暴雨雨水暫時加以儲存，以達到削峰目的。適用于暴雨頻繁區，有天然蓄存條件的區域。

（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設計，適用于有用水要求的缺水地區，收集水量大于回用需水量的小區。

（6）土壤入滲+蓄存排放：將在一定重現期下雨水按滲透進行設計，超過滲透能力的進行蓄存后排放或直接排放，達到安全排放暴雨的目的。適用于土壤滲透能力較好，無回用水要求的小區。

（7）在設計滲透設施時，還應對該地區污染的敏感程度和地基承載情況進行論證，必要時要對雨水水質、地下水位和水質進行監測。根據不同情況，也可進行初期雨水棄流、截污、沉淀、植被緩沖帶等控制措施。西安市是缺水地區，應充分利用雨水資源。西安市區土壤主要以黃綿土為主，土層深厚，質地均勻，透水性好，具有很好的蓄水保水功能；西安地區地下水埋藏較深，多數地區大于10米，這是采用雨水滲透的有利條件，不利條件西安多數地區土質是濕陷性黃土，研究表明黃土濕陷的內因是黃土本身的微觀結構、顆粒組成及礦化結構，外因是在水溶作用和壓力共同作用下，導致粘粒的膠結強度降低，因而在濕陷性黃土地區建筑物附近采用滲透方案要慎重，設計時要嚴格遵守濕陷性黃土設計規范。

3.2 小區雨水利用方案的選擇。

雨水系統是小區給排水系統中的一個子系統，方案選取時應做水量平衡分析，其目的是根據水量盈虧平衡情況對雨水收集利用、滲透、排放等進行合理分配，從而確定各部分的設計規模。水量平衡分析可以按年、月或雨季兩場雨之間平均間隔天數等來分析計算。在水量平衡的基礎上還應進行技術經濟分析，因地制宜地采用雨水利用的措施。主要因素有：小區的水源及用水量、地下水位、地形、水文地質情況。

3.3 雨水處理工藝和規模的選定。

（1）研究表明，城市雨水徑流因徑流表面材料、氣溫、降雨量、降雨強度、降雨間隔時間等條件不同而變化；不同的用途也要求不同的水質標準和水量，故應根據收集雨水水質和用水水質標準來確定凈化工藝和規模，在試驗的基礎上進行技術經濟分析比較后確定。典型的工藝有：

（2）屋面雨水→濾網→初期雨水棄流→蓄水池自然沉淀→過濾→消毒→供水調節池

3.4 可收集的雨水量計算。

Q=Ψ×α×β×A×（H×10-3）

式中 Q——年平均可利用雨量

Ψ——徑流系數，屋面、地面取0.9，綠地取0.15

α——季節折減系數

β——初期棄流系數

A——集雨面積，（m2）

H——年平均降雨量，（mm）

α取0.78，在西安市因為5～10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/年平均降雨量=1-2×40/583.7=0.86

4. 北郊某小區城市雨水利用方案探討

4.1 工程概況：該小區位于北郊太華路，小區東南地勢較低。規劃有28棟高層5棟，小高層5棟，六層磚混21棟，分三期實施。該小區規劃占地面積102900m2，其中建筑占地31000m2，綠化占地36015m2，道路、廣場占地 34285 m2，水面占地1600 m2。小區多層屋面為SBS卷材屋面，高層屋面為剛性屋面。

4.2 水量平衡分析：

按一年進行水量平衡分析，按4.4公式計算。

（1）按屋面雨水、路地面回收雨水用于小區雜用水考慮。

根據相關定額，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，計算需水量，結果見表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月每月換水2次考慮，每次換水量1/2，換水量需9600 m3，，水景可調蓄水量800 m3。。

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

（3）按屋面雨水、路地面回收雨水用于小區雜用和景觀補水考慮。

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）該小區東南地勢較低，對雨水的收集極為有利。小區地下水位較低，可土質為自重Ⅱ級濕陷性黃土，建筑物附近的雨水入滲要慎重考慮。根據水量平衡分析結果，有三個方案可供選用，1、屋面雨水收集回用于景觀用水，路地面雨水排入小區雨水管網，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，超出綠地調蓄和滲透能力的雨水溢流排入市政排水管，水面可調蓄大于重現期的暴雨；3、屋面雨水和除停車場外的路地面雨水全部收集，凈化后用于小區綠化、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，水面可調蓄大于重現期的暴雨。顯然，方案一投資最為經濟，最終方案和處理工藝的選取要經過全面的技術經濟比較和對小區雨水水質的分析后做出。

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

5. 結語

5.1 西安市是缺水性城市，早日啟動雨水利用，可以節約用水，蓄洪滯洪，修復城市水環境和改善城市生態環境，可部分解決城市水資源短缺，推動水資源的可持續發展。

5.2 在城市雨水匯流面中，由屋面雨水水質較好，應優先收集利用。其中架空板、剛性屋面水質優于卷材屋面。

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

5.4 城市小區方案選取要根據因地制宜，經過水量平衡分析和技術經濟比較，以優化雨水收集處理系統。

5.5 國家應盡快出臺雨水利用方面的規范，以方便工程人員。