住宅小區(qū)雨水收集環(huán)保利用方案及其效益分析

（南昌市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，南昌 330077）

近年來，隨著城市化進(jìn)程的加快，水資源緊缺、環(huán)境污染、生態(tài)破壞等問題不斷加劇，雨水作為一種干凈、經(jīng)濟(jì)、方便的綠色水源，受到越來越多的關(guān)注。收集和利用小區(qū)雨水資源，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，具有良好的節(jié)水效能和環(huán)境效益。結(jié)合小區(qū)實(shí)例，本文介紹了小區(qū)雨水收集回用工程的設(shè)計(jì)思路，以期為建筑雨水收集利用設(shè)計(jì)提供參考。

1 雨水利用概述

雨水利用有狹義和廣義之分,狹義上的雨水利用就是收集、儲(chǔ)存并利用雨水；廣義上的雨水利用則包括雨水的滲透、回灌、補(bǔ)充地下及地面水源，維持并改善地區(qū)與城市水循環(huán)系統(tǒng)。雨水利用是有目的地采用各種措施對(duì)雨水資源進(jìn)行保護(hù)和利用，主要包括三個(gè)方面。一是收集、調(diào)蓄和凈化后的直接利用；二是利用各種人工或自然水體、池塘、濕地或低洼地對(duì)雨水徑流實(shí)施調(diào)蓄、凈化和利用，改善城市水環(huán)境和生態(tài)環(huán)境；三是通過各種人工或自然滲透使雨水滲入地下，補(bǔ)充地下水資源[1]。

2 項(xiàng)目背景

本工程為住宅項(xiàng)目，該項(xiàng)目的總用地面積大約為72 906.7 m2，主要由14幢高層住宅（部分高層住宅沿街配套布置有商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)）和4幢公共配套建筑（物管用房、室內(nèi)文體場(chǎng)所和居家養(yǎng)老服務(wù)設(shè)施，均為1層）組成。項(xiàng)目的綠化率約為30.5%。本項(xiàng)目收集部分屋面及地面的雨水，雨水經(jīng)預(yù)處理后排入地下室雨水蓄水池，再經(jīng)過過濾和消毒處理后達(dá)到城市雜用水水質(zhì)要求，儲(chǔ)存于地下室清水池。其主要作為小區(qū)綠化的澆灌用水、道路沖洗用水、廣場(chǎng)用水等。

2.1 住宅小區(qū)雨水收集利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1.1 雨水收集系統(tǒng)

在住宅小區(qū)的雨水收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要對(duì)雨水設(shè)計(jì)流量、雨水收集管、格柵和整流井進(jìn)行詳細(xì)分析，確保符合要求。在進(jìn)行雨水流量設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)相應(yīng)規(guī)范對(duì)雨水流量進(jìn)行計(jì)算。在進(jìn)行雨水收集管的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該根據(jù)計(jì)算出的雨水流量選擇收集管管徑，確保所選的收集管適用于住宅小區(qū)的雨水收集利用系統(tǒng)。雨水收集利用系統(tǒng)的格柵設(shè)置能夠有效阻擋雨水中漂浮的雜物，避免收集管堵塞。一般采用的格柵為不銹鋼提籃格柵。在雨水收集利用系統(tǒng)中，整流井設(shè)計(jì)是非常重要的，能夠?qū)⒘魅胝骶械挠晁M(jìn)行截留并使雜質(zhì)沉淀，避免雨水提升泵堵塞。一般采用的整流井為全地下式鋼混結(jié)構(gòu)。

2.1.2 雨水積蓄系統(tǒng)

在雨水收集利用系統(tǒng)中，來水水量是不確定的，伴隨著時(shí)間的改變而改變。為了確保后續(xù)的雨水收集利用系統(tǒng)能夠正常對(duì)雨水進(jìn)行處理，減輕系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷，人們需要有效調(diào)控雨水量，在雨水收集利用系統(tǒng)前設(shè)置調(diào)蓄池。設(shè)置調(diào)蓄池的目的就是有效控制雨水量，該設(shè)計(jì)也應(yīng)該符合相關(guān)要求。雨水積蓄系統(tǒng)要考慮雨有效儲(chǔ)水容積和調(diào)蓄池。在設(shè)計(jì)雨水積蓄系統(tǒng)的有效儲(chǔ)水容積時(shí)，要詳細(xì)分析日雨水徑流總量、初期徑流棄流量以及有效儲(chǔ)水容積。根據(jù)相關(guān)規(guī)范對(duì)日雨水徑流總量進(jìn)行計(jì)算，確保數(shù)值的準(zhǔn)確性。初期徑流棄流量比較難以控制，因?yàn)槌跗谟晁畯搅魇艿皆S多方面因素的干擾。有效儲(chǔ)水容積是雨水積蓄系統(tǒng)的重要參數(shù)，必須根據(jù)相應(yīng)規(guī)范準(zhǔn)確計(jì)算。該系統(tǒng)的調(diào)蓄池應(yīng)該選擇全地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，調(diào)蓄池內(nèi)部設(shè)置提升水泵吸水管、通氣管以及溢流管等[2]。

2.1.3 雨水處理系統(tǒng)

在住宅小區(qū)的雨水收集利用系統(tǒng)中，雨水處理系統(tǒng)是非常重要的，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行有著很大的影響。設(shè)計(jì)時(shí)，人們應(yīng)該根據(jù)小區(qū)的實(shí)際工程情況，合理選擇雨水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)模，確定好系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作時(shí)間，并且選用良好的過濾工藝對(duì)雨水進(jìn)行處理。在雨水處理系統(tǒng)中，需要將調(diào)蓄池中收集的雨水運(yùn)送到相應(yīng)的雨水處理裝置中進(jìn)行處理，一般利用一級(jí)提升泵來完成雨水的運(yùn)送。運(yùn)送到處理裝置中的雨水需要進(jìn)行過濾處理，改善雨水質(zhì)量，達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后將其流放到清水池中。同時(shí)，要利用反沖洗水泵對(duì)雨水處理裝置進(jìn)行定期清洗，用于沖洗的雨水需要就近排放到住宅小區(qū)的污水井中。通常情況下，住宅小區(qū)雨水收集利用系統(tǒng)需要將雨水處理裝置設(shè)置于建筑的單獨(dú)地下室中，根據(jù)系統(tǒng)的具體情況選擇設(shè)備的數(shù)量和類型。

2.1.4 雨水回用系統(tǒng)

在雨水的回用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要考慮好清水池和雨水回用設(shè)施的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行清水池設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)雨水回用系統(tǒng)的最高設(shè)計(jì)用水量確定清水池容積，并且準(zhǔn)確計(jì)算出最高日設(shè)計(jì)用水量。系統(tǒng)設(shè)計(jì)還要考慮雨季的情況，出現(xiàn)無雨或者少雨情況時(shí)，應(yīng)該適當(dāng)擴(kuò)大清水池的容積，儲(chǔ)存更多的雨水。清水池一般采用的是鋼制成品水池，并且放置在建筑的單獨(dú)地下室中，人們要根據(jù)具體情況確定清水池的尺寸。雨水回用設(shè)施包括變頻供水系統(tǒng)、二級(jí)提升泵和回用管線三部分。雨水回用系統(tǒng)是住宅小區(qū)雨水收集利用系統(tǒng)非常關(guān)鍵的一部分，必須加強(qiáng)對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析，確保住宅小區(qū)雨水收集利用系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，提高雨水利用率。

2.2 雨水處理工藝

2.2.1 雨水利用水質(zhì)要求

雨水處理方式往往取決于其用途，用途不同，采取的處理方式也往往不同。本項(xiàng)目收集到的雨水主要用作綠化澆灌用水、道路廣場(chǎng)沖洗用水，綜合考慮雨水性質(zhì)和用水水質(zhì)要求，本項(xiàng)目收集的雨水經(jīng)雨水過濾系統(tǒng)處理后可滿足有關(guān)用水要求。經(jīng)過初期棄流、沉淀過濾、凈化處理后，雨水的CODCr≤20 mg/L，SS≤10 mg/L。

2.2.2 雨水收集利用系統(tǒng)

雨水收集回用系統(tǒng)一般包括以下幾個(gè)步驟：收集→棄流→儲(chǔ)存→處理水質(zhì)→雨水回用。如果雨水比較干凈，可以省略第二個(gè)步驟，即棄流。

匯集的雨水經(jīng)棄流裝置或棄流系統(tǒng)，用管道輸送到雨水蓄水池中儲(chǔ)存，超過設(shè)計(jì)利用標(biāo)準(zhǔn)的雨水量經(jīng)溢流管排至市政雨水管網(wǎng)中，蓄水池的雨水經(jīng)水質(zhì)處理后輸送至雨水清水池中儲(chǔ)存，供小區(qū)的綠化澆灌、道路廣場(chǎng)沖洗。

2.2.3 雨水棄流系統(tǒng)

棄流系統(tǒng)由分流井、棄流設(shè)備、初期過濾設(shè)備構(gòu)成。本工程初期雨水包含屋面雨水和地面混合雨水，初期雨水應(yīng)棄流至雨水排水管線，對(duì)于后期水質(zhì)較好、比較干凈的雨水進(jìn)行收集與儲(chǔ)存后，對(duì)其進(jìn)行處理和回用，能夠簡(jiǎn)化后期處理工序，節(jié)約處理費(fèi)用。當(dāng)雨水蓄水池達(dá)到高水位時(shí)，應(yīng)停止收集，對(duì)多余的雨水量進(jìn)行棄流。安全分流井主要作為連接雨水匯集管、雨水收集管以及棄流管的裝置。雨水匯集管與棄流管標(biāo)高相同，均高于雨水收集管[3]。

3 住宅小區(qū)雨水收集利用方案的效益分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

住宅小區(qū)雨水收集與利用系統(tǒng)的造價(jià)和運(yùn)營成本較低，能夠減少市政水資源供給費(fèi)用，降低城市給排水管道維護(hù)費(fèi)用，所以可以在建筑物使用有效期內(nèi)完成投資成本的回收。此外，屋面雨水收集可以減小城市雨水徑流負(fù)荷，通過減小雨水管道、泵站設(shè)計(jì)流量，減少相應(yīng)的投資和運(yùn)行費(fèi)用。在水資源較少的情況下，該方案有助于推動(dòng)小區(qū)雨水收集和利用設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不僅可以使政府財(cái)政支出得到減少，也能推動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，因此能夠?yàn)槌鞘袔硪欢ǖ慕?jīng)濟(jì)效益。

3.2 社會(huì)效益

當(dāng)前，國家大力倡導(dǎo)建設(shè)海綿城市。住宅小區(qū)開展雨水收集利用，符合國家政策要求，有助于推進(jìn)生態(tài)小區(qū)建設(shè)，改善城市面貌。伴隨雨水收集利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，城市經(jīng)濟(jì)活力將得到提升，吸引更多企業(yè)到城市投資，能夠帶來一定的社會(huì)效益。

3.3 生態(tài)效益

伴隨城市化進(jìn)程的不斷加快，城市居民數(shù)量不斷增加，居住小區(qū)用地也不斷加大，造成城市下墊面硬質(zhì)化，原本滲入地下的雨水多變?yōu)榈乇韽搅鞅慌懦觥Ｅc此同時(shí)，地表水所受污染日漸嚴(yán)重，地下水則遭到無節(jié)制開采，容易引發(fā)地面沉降，造成城市防洪能力被削弱。住宅小區(qū)雨水收集利用，可以將蓄水池截留下的雨水回灌到地下層，通過綠地等形式滲入地下，起到涵養(yǎng)地下水資源的作用，促進(jìn)城市水循環(huán)，保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境[4]。

4 雨水利用發(fā)展建議

4.1 加強(qiáng)可行性分析

在進(jìn)行雨水利用項(xiàng)目的投資前，要對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行可行性分析，進(jìn)一步收集城區(qū)的降雨資料，對(duì)短歷時(shí)的降水情況進(jìn)行分析。核算區(qū)內(nèi)可收集利用的雨水資源，對(duì)雨水市場(chǎng)進(jìn)行預(yù)測(cè)和市場(chǎng)保證分析。綜合考慮修建雨水收集設(shè)施對(duì)周邊生態(tài)、居民生活、生產(chǎn)的影響，同時(shí)要考慮經(jīng)濟(jì)上是否可行，能否大面積推廣使用，確定利用范圍和程度。項(xiàng)目建設(shè)涉及城市基礎(chǔ)設(shè)施、雨水利用基礎(chǔ)理論技術(shù)、政策與管理等方面，要加強(qiáng)項(xiàng)目管理，與有關(guān)部門溝通協(xié)商，將雨水利用納入城市規(guī)劃。

4.2 徹底做到雨污分流

目前，我國實(shí)行的雨污合流制排水系統(tǒng)使原本水質(zhì)較好的雨水水質(zhì)變差，增加了后續(xù)雨水凈化的難度。為了高效利用雨水資源，減少雨水在輸送過程中的損失，各地可以因地制宜地改造雨水輸送系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)雨污水徹底分流，分流的雨水可直接輸送至凈化設(shè)施。人們要根據(jù)雨水利用途徑選擇處理技術(shù)，或直接將雨水輸送至景觀用水點(diǎn)（如人工湖），改善城市水環(huán)境。

4.3 加大雨水利用的研究力度

現(xiàn)階段，我國雨水利用技術(shù)仍不完善，缺乏充分的科學(xué)分析和指導(dǎo)。人們要完善各個(gè)集雨面的雨水徑流水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)多次不同類型的降雨(初期雨水、后期降雨)進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)。在采樣地設(shè)置雨量計(jì)，計(jì)算小區(qū)下墊面的初期雨水棄流系數(shù)，將雨水水質(zhì)與降雨量結(jié)合起來考慮，設(shè)計(jì)出合理的雨水處理工藝。同時(shí)，在雨水收集系統(tǒng)的優(yōu)化、儲(chǔ)水設(shè)施防滲材料的選擇等方面，仍需要組織有關(guān)部門的科技力量，進(jìn)行專題攻關(guān)[5]。

5 結(jié)語

雨水收集及利用工程是一個(gè)綜合項(xiàng)目，城市小區(qū)雨水收集和利用的規(guī)劃建設(shè)需要因地制宜，人們要根據(jù)城市的年降雨量、水文地質(zhì)、自然狀況、建筑景觀等各種條件，充分考慮各種雨水收集利用設(shè)施的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件，并兼顧其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，通過水量平衡、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析來確定城市小區(qū)雨水收集及利用的最佳方案。隨著國內(nèi)外雨水收集及利用技術(shù)的不斷更新，城市雨水收集及利用將為解決我國水資源短缺、改善城市生態(tài)環(huán)境、構(gòu)建資源節(jié)約型社會(huì)做出巨大的貢獻(xiàn)。