基于年徑流總量控制率的雨水回收利用系統方案設計
——以池州某住宅小區為例

張舉，程海峰，趙曉康

（安徽建筑大學，安徽 合肥 230022）

0 前言

作為皖江城市帶承接產業轉移示范區的核心區域，池州市經濟飛速發展，近年來“三生”（居民生活、工農業生產及生態環境）用水對水資源的需求量日趨增加，對水質及水環境的要求也越來越高。近年來，池州市政府相繼提出了“海綿城市”、“國家生態市”以及“創建國家環境保護模范城市”口號，突出了當地打造生態城市以及節水型社會現金城市的理念[1]。

依據《安徽省節水用水條例》《安徽省城鎮供水條例》《安徽省城市節約用水管理辦法》《池州市城市節約用水管理辦法》等相關文件，制定了《池州市節水型社會建設“十三五”規劃》。

為響應國家和池州市相關政策，本文一方面采取有效的節水措施，另一方面場地雨水就地消納利用，防止徑流外排在其它區域形成水澇和污染。

1 工程概況

本項目位于安徽池州齊山大道以東，陵陽大道以南、緯三路以北，處于從高速公路進入站前區和池州市區的門戶區域，區位優勢和景觀地位明顯。總用地面積為176642.78m2，總建筑面積為170656.1m2。容積率為0.81，綠化率為37%，建筑密度25%。

2 雨水專項規劃設計

圖1 項目鳥瞰圖

2.1 雨水利用方案

本項目為住宅小區，結合工程實際情況，屋面和硬質鋪裝面積較大，可以通過收集屋面雨水和透水鋪裝等被動措施有效地進行雨水綜合利用，合理規劃地表與屋面雨水徑流途徑，減少地表徑流，增加雨水滲透量。同時采用雨水回用系統，收集屋面、場地雨水，收集后的雨水用于場地綠化灌溉和道路鋪裝沖洗等。

圖2 建議雨水回收區域示意圖

2.2 雨水收集及用水量計算

2.2.1 雨水收集量

本項目雨水收集后用于場地綠化噴灌、道路澆灑、洗車用水。根據《建筑與小區雨水利用工程技術規范》（GB50400-2006）規定雨水設計徑流總量公式：

W=（0.6～0.7）10ΨchyF

式中：Wya——年用雨水量（m3）；

Ψc——雨水徑流系數；依據《建筑與小區雨水利用工程技術規范》GB50400-20064.2.2條規定選取。

F——計算匯水面積（h㎡）；

hy——常年降雨厚度（mm）；

0.6～0.7——除去不能形成徑流的降雨、棄流雨水等外的可用系數，本項目取值0.7。

池州市降雨量參照合肥市年平均降雨量為1038mm。

地塊雨水匯水面積和徑流量統計表 表1

雨水收集利用系統可收集的雨水總量為20578.79m3，其他損失水量按收集的10%計算。

考慮到道路收集的雨水水質較差、綠地雨水不宜收集，讓雨水通過綠地、透水鋪磚自然入滲和調蓄；主要收集屋面雨水用于場地綠化灌溉及道路沖洗等用處。

2.2.2 年用水量計算

①綠化灌溉用水

綠地需澆灌區域面積共36837.06㎡，草坪以暖季型為主，搭配少量冷季型，采用一級養護，按照《民用建筑節水設計標準》（GB50555-2010）[2]中5.1.8條規定，綠化灌溉的年均灌水定額取0.28m3/m2·a，日均澆水定額取2L/（㎡·d）。澆灑月份為4～11月，其他月份植物處于休眠期，不需要澆灑。

綠化灌溉日用水量Q1=0.001×2×36837.06=28.25m3/d

綠化灌溉年用水量Q綠化=0.28×36837.06=10314.37m3/a

②道路沖洗用水

需要沖洗道路、鋪裝區域面積約50519.40㎡，按照《民用建筑節水設計標準》（GB50555-2010）中5.1.9條規定，澆灑道路用水定額取0.5L/（m2·次），年澆灑次數按30次計。

地塊年均用水量平衡 表2

道路沖洗日用水量Q2=0.5×50519.40×0.001=25.25m3/次

道路沖洗年用水量Q道路=Q2×30=757.79m3/a

③地下車庫沖洗用水

地下車庫面積約46953㎡，按照《民用建筑節水設計標準》（GB50555-2010）中5.1.9條規定，地下車庫沖洗用水定額取2L/（m2·次），年沖洗次數按30次計。

地下車庫沖洗一次用水量Q3=2×46953×0.001=93.90m3/次

地下車庫沖洗年用水量Q車庫=Q3×30=2817.18m3/a

3.2.3 水量平衡計算

年均水量平衡計算見表2。

從表2可以看出，理論計算收集量大于總用水量，因此，收集的雨水可滿足室外綠化澆灌、道路沖洗。

由于一年中車庫沖洗次數較少，為保證蓄水池水質，減少初投資，并且根據逐月計算可知，所有月份都有較充足的雨水富余量，故僅在雨量充足時進行車庫沖洗，不另算用水量，減少蓄水池容積。

2.3 蓄水池容積及位置

按《建筑小區雨水收集利用工程規范》（GB50400-2006）[3]確定蓄水池容積，通過計算綠化澆灑日用水量、道路澆灑日用水量最高用水量之和，確定日用水總量。根據一次雨水收集量可供三天至七天用水量，考慮到實際降雨頻率及持續干旱時間的間隔，雨水儲存池有效容積按3d的回用雨水用量計算：

V=（28.25+25.25）×3=160.5m3

考慮到水量損失和蓄水池的有效容積，雨水收集區域蓄水池的容積取170m3。本次雨水收集的范圍為用地紅線范圍內，綜合考慮地塊內的雨水規劃和自然地勢，蓄水池位置靠近道路市政接口，便于溢流和棄流,因此建議根據雨水排水情況設置兩個蓄水池。

2.4 非傳統水源利用率

非傳統水源利用率是指采用再生水、雨水等非傳統水源代替市政供水或地下水供給景觀、綠化、沖廁等雜用的水量占總用水量的百分比。非傳統水源利用率可通過下列公式計算：

Ru=Wu/Wt×100%

Wu=WR+Wr+WS+WO

式中，Ru——非傳統水源利用率，%；

Wu——非傳統水源設計使用量(規劃設計階段)或實際使用量(運行階段)，m3/a；

Wt——設計用水總量(規劃設計階段)或實際用水總量(運行階段)，m3/a ；

WR——再生水設計利用量(規劃設計階段)或實際利用量(運行階段)，m3/a ；

Wr——雨水設計利用量(規劃設計階段)或實際利用量(運行階段)，m3/a；

WS——海水設計利用量(規劃設計階段)或實際利用量(運行階段)，m3/a；

WO——其他非傳統水源利用量(規劃設計階段)或實際利用量(運行階段)，m3/a。

非傳統水源利用率統計表 表3

2.5 結論

本項目非傳統水源利用率達到4.12%，綠化灌溉、道路沖洗、洗車用水采用非傳統水源的用水量占其總用水量的比例為100%。

3 年徑流總量控制

3.1 控制措施

主要的雨水徑流控制措施有：透水鋪裝、下凹式綠地和雨水回收系統等。

3.1.1 透水鋪裝

本項目硬質鋪裝面積為50519.4㎡，硬質鋪裝中除車道和消防登高地外，均采用透水鋪裝：停車位采用鏤空率大于40%的植草透水磚，人行道采用透水磚，透水鋪裝面積合計為33573.9㎡；硬質鋪裝地面中透水鋪裝面積的比例為66.46%。最大限度地增加雨水的自然滲透，補給地下水資源。

室外透水地面可以降低熱島效應，調節微氣候；增加場地雨水與地下水涵養，改善生態環境及強化天然降水的地下滲透能力，補充地下水量，減少因地下水位下降造成的地面下陷；減輕排水系統負荷，以及減少雨水的尖峰徑流量，改善排水狀況。因此，建議本項目增加室外透水地面面積，比如增加植草磚的應用、增加地面綠化等措施。

圖3 植草磚、透水磚鋪裝效果示意圖

圖4 透水磚做法示意圖

圖5 停車位植草磚做法示意圖

3.1.2 下凹式綠地

近年來，隨著經濟的快速發展和城市建設步伐的加快，現代城市的地表多被鋼筋混凝土的房屋建筑和不透水的路面所覆蓋，這些不透水的道路給城市的生態環境帶來了許多負面的影響，城市的生態環境、城市水平衡系統受到嚴重破壞。

圖6 下凹式綠地示意圖

本項目通過設置下凹式綠地，使路面(地面)高于綠地，同時雨水口高于綠地而低于路面(地面)，雨水口不設在路面而設在綠地上。這樣，綠地就形成下凹式，雨水均進入綠地，經綠地蓄滲后，多余的雨水才從雨水口流走。

采用下凹式綠地可以解決以下許多問題。

①雨后積水

下雨時，雨水能迅速匯流至綠地，不在道路聚集，雨水滲入地下，還原地下水，增大地表相對濕度，補充城區日益枯竭的地下水資源，可保住寶貴的水資源。保持了城市地下水位的穩定，極大的改善城市的生態和生活環境。

②市政管道的壓力

長時間的大雨或是暴雨時，對于市政管道的壓力很大。下凹式綠地雨水也能直接透過地面滲入地下，這樣能減緩市政管道的壓力，同時減少污染物流入江河，以防破壞水資源。

③用水循環系統，節約能源

在雨水通過地表滲入地下，儲藏大量的地下水，可以與雨水循環系統相輔，將雨水轉換為“中水”，可進行對樹木的灌溉等等，降低了自來水的使用。

本項目綠地面積為36837.07㎡，項目西側和北側建筑物周邊綠地均采用下凹式綠地，面積為14164.96㎡，下凹式綠地占綠地面積比例為38.45%。

下凹式綠地設計厚度5cc，可控制降雨量為14164.96×0.05=708.24m3。

圖7 建議采用下凹式綠地區域示意圖

3.1.3 雨水回收利用系統

一方面本項目盡可能多的利用雨水，將回用的雨水用于整個地塊內綠化澆灌、道路沖洗，減少雨量外排；另一方面，本項目根據實際用量和排水規劃，合理確定雨水收集區域，保證水量平衡。

3.2 年徑流總量控制率計算

通過自然和人工強化的入滲、調蓄和收集回用，場地內累計一年得到控制的雨水量占全年總降雨量的比例。因此,通過建筑所在區域的降雨資料統計數據，可得出年徑流總量控制率對應的設計控制雨量，部分地區年徑流總量控制率對應的設計控制雨量見下述計算內容。

本項目占地面積為105248.77m2，其中硬質屋面面積為17892.29m2，硬質鋪裝面積為16945.5m2，透水鋪裝面積為33573.9m2，綠化面積36837.07m2，若設計需達到55%的年徑流總量控制率（即設計控制雨量為10.5mm），則可采取多種措施實現。

建設項目場地內設計降雨控制量：V=10.5/1000×105248.77=1105m3。

硬質屋面徑流系數取0.9、非透水硬質鋪裝徑流系數取0.6、透水鋪裝徑流系數取0.4、綠化區徑流系數取0.15，本項目場地綜合徑流系數：

Ψ=（17892.29×0.9+16945.5×0.6+33573.9×0.4+36837.07×0.15）/105248.77=0.43

則認為場地入滲實現的控制率為57%，實現的降雨控制量為：V1=1105×57%=629.85m3。

則需通過主動措施實現的降雨控制量為：V-V1=1105-629.85=475.15m3。

其中雨水回用系統實現的降雨控制量為170m3，下凹式綠地實現的降雨控制量為708.24m3，高于需主動控制的降雨量，因此，可以滿足年徑流總量控制率達到55%。

4 結論

①對場地雨水實施減量控制，雨水設計協同場地、景觀設計，采用透水鋪裝等措施降低地表徑流量；

②根據項目的用水需求收集雨水回用，實現減少場地雨水外排的目標,保證場地年徑流總量控制率達到55%；

③本項目非傳統水源利用率達到4.12%，綠化灌溉、道路沖洗、洗車用水采用非傳統水源的用水量占其總用水量的比例為100%。