江蘇農林職業技術學院北校區低影響開發雨水收集利用系統設計研究

◇江蘇農林職業技術學院后勤基建處 萬孝軍 張 偉

高校校園占地面積廣建筑面積大、人員密集，是社會的能耗大戶，也是城市海綿建設中重要的組成部分。本文以江蘇省鎮江市江蘇農林職業技術學院為例，探討低影響開發技術在高校雨水綜合利用系統中的應用與雨水綜合利用工程方案設計，以期對高校校園雨水收集與利用提供借鑒作用。

高校是社會的重要組成部分，高校校園占地面積廣、建筑面積大、人口密集，擁有大量的教學、科研、行政及生活建筑物及配套設施，是社會的能耗大戶。同時，高校作為高知人群密集、肩負高等人才培養的重要陣地，在未社會培養和輸送人才的同時，也肩負著引領社會可持續發展的重任。如何實現雨水資源的綜合利用，在有效控制城市雨洪帶來的洪澇災害的同時實現減少校園能耗、實現碳排放減排，是高校校園建設所面臨的新難題。

1 工程概況

江蘇農林職業技術學院北校區規劃用地面積232202m2，總建筑面積240405m2，土地使用類型包括教學樓、實訓樓、圖書館、學生活動中心、宿舍樓、景觀水體、綠地、操場、道路等，校園綠地率為49.1%。校園總體規劃如圖1所示。

圖1 江蘇農林職業技術學院北校區規劃平面圖

鎮江市地處江蘇省西南部，位于長江下游南岸。地貌走勢為西高東低、南高北低，多低山丘陵。氣候屬北亞熱帶季風氣候，降水豐沛，全年有雨。地區多年平均降雨日117天，年平均年降雨量為1063.1mm，年最大降雨量1601.1mm，年最小降雨量457.6mm，日最大降雨量262.5mm。

2 海綿城市調蓄容積測算

根據《鎮江市海綿城市規劃設計導則》，鎮江年徑總量控制率為80%。

采用統計推求法，通過對鎮江市地區近30年日降雨數據建立Excel數據表格，統計推求出年徑總量控制率與設計降雨量的關系。鎮江市地區年徑流總量控制率與設計降雨量關系如圖2所示。

圖2 年徑流總量控制率與設計降雨量關系圖

由圖表可知，年徑總量控制率為80%時，對應的設計降雨量H為28.6mm。

按容積法計算，設計調蓄容積V計算公式為：

由表1可知，江蘇農林職業技術學院北校園設計調蓄容積為2975.09m3。

表1 江蘇農林職業技術學院北校區雨水徑流量計算表

3 雨水收集利用總體方案

江蘇農林職業技術學院北校區雨水收集利用總體方案分為雨水收集、水質處理和雨水利用三個部分。

屋面雨水通過落水管收集至雨水罐中，其余雨水通過校內雨水管網進行全線收集至景觀水體（城市濕地），超蓄容量水體通過溢流管進入市政雨水管網。

屋面雨水由中水凈化系統處理后用于樓宇沖廁；匯至景觀水體的雨水通過濕地生態圈生物降解后，經4級過濾后作為沖廁中水補充與綠化灌溉用水，以實現充分合理利用雨水資源的目的。

雨水收集利用總體方案如圖3所示。

圖3 雨水收集利用總體方案示意圖

4 雨水收集系統

根據《民用建筑節水設計標準》（GB50555-2010）中綠化年均灌溉定額的規定，鎮江地區綠化類型為暖季型。按一級養護標準計算，則年綠化灌溉定額為0.28m3/ m2；辦公樓及教學樓用水定額取40L/人·d、沖廁用水占比取60%；宿舍用水定額取120L/人·d、沖廁用水占比30%。則該校區用水量測算如下。

表2 北校區綠化灌溉用水量測算表

表3 北校區沖廁用水量測算表

北校區日均灌溉與沖廁用水量為334.46m3。如果雨水全部收集，則北校區設計收集雨水量為2975.09m3、水體面積14261m2，調蓄水位高度僅為208.6mm，具備全徑流收集條件。

4.1 屋面雨水收集系統

屋面雨水水質情況相對較好，由落水管收集后下排至鵝卵石消能井（棄流裝置）消能后匯入雨水罐中儲存，供樓宇中水沖廁利用。

圖4 屋面雨水收集裝置示意圖

4.2 廣場雨水收集系統

所有硬質鋪裝廣場均采用透水鋪裝，鋪裝形式分為明溝收集與微地形收集兩種方式。收集的雨水匯入道路雨水管網并最終進入景觀水體蓄存。

圖5 不同類型的鋪裝邊緣處理方式

4.3 綠地雨水收集系統

下凹式綠地要求種植土頂面下凹且低于周邊路面，配套建設雨水滲透井等裝置，其建設成本較高。

鑒于江蘇農林職業技術學院天然地形存在西東東低、南高北低、天然水體水面較大的特點，故放棄下凹式綠地方案，采取綠地周邊建設鵝卵石截水溝建設方案，在收集綠地地表徑流的同時，起到雨水凈化與水土保持的作用。

綠地雨水地表徑流經鵝卵石過濾固體雜質后由截水溝匯入道路雨水管網。

圖6 綠地鵝卵石截水溝示意圖

4.4 硬質道路雨水收集系統

傳統道路雨水徑流由于車輛輪胎摩擦、尾氣排放等原因污染程度較高，在傳統的海綿城市設計方案中多采取將道路雨水引入綠地，由下凹式綠地土壤進行存蓄消納，其可利用性較低。隨著現代高校校園規劃理念的轉變以及對地下空間的開發利用，高校道路的使用性質發生了較大變化。江蘇農林職業技術學院北校區地表道路僅作為禮儀性車行道與消防車道使用，平時校內車輛均直接由市政道路進入地下停車庫，地表無行車，校園道路雨水徑流污染程度大為降低。

采用下滲式瀝青混凝土路面解決路面積水問題，雨水由道路雨水主管網收集后排入景觀水池（城市濕地）內。

5 雨水凈化與利用

江蘇農林職業技術學院北校區雨水凈化系統根據水質要求區別，分為樓宇沖廁用水與綠化灌溉用水兩部分。

5.1 樓宇沖廁用水應用

依據《建筑與小區雨水控制及利用工程技術規范》（GB50400-2016），樓宇沖廁用水應當充分考慮水質對管道與細菌學指標的要求，宜采用過濾+消毒工藝處理。

江蘇農林職業技術學院北校區日沖廁用水量為252m3，屋面雨水初期徑流棄流后匯入雨水罐，雨水罐中水位不足時由景觀水池補足。

水體經石英砂過濾、自動投藥器氯片消毒后，由穩壓泵站系統輸送至樓宇沖廁用水管網。

圖7 沖廁用水系統工藝圖

5.2 綠化灌溉用水應用

江蘇農林職業技術學院景觀水體水面面積為14261m2，儲蓄能力滿足海綿城市調蓄需要。雨水經道路主雨水管網收集后匯入分區景觀水體，通過水生植物（城市濕地）生物系統凈化水質。水池儲水經攔污池、過濾池過濾后，由穩壓泵站系統輸送至綠化噴灌管網，用于校園綠化灌溉與樓宇雨水罐補水。

（1）景觀水體植物配置。人工濕地是模擬自然濕地系統，利用基質-植物-微生物構成的生態系統完成對水的凈化處理，對構建校園生態景觀、豐富生物多樣性等方面有著積極的作用。

人工濕地選用的植物可分為水生、濕身和陸生植物，水生植物又分為挺水植物、浮水植物、浮葉植物與沉水植物；濕身植物和陸生植物分為草本、木本兩種。

在配置植物時，應根據所在區域的氣候、土壤等條件，結合景觀觀賞需要，優先選擇耐水濕、抗污染、根系發達的適生鄉土植物。

表4 北校區景觀水體濕地植物主要配置

（2）綠地澆灌系統。澆灌系統由潛水泵、輸水管、管道壓力開關、土壤濕度傳感器等組成。當土壤濕度達到土壤濕度傳感器設置的下限時，控制臺根據傳感器信號發出灌溉指令，區域噴灌系統開關打開。管道壓力開關根據輸水管管道壓力，自動開啟潛水泵管道補壓，保證灌溉的持續性和穩定性。

圖8 綠化灌溉用水系統工藝圖

6 結束語

高校常駐人口數量眾多、占地面積大、用水量大、雨水匯流面積大、節能節水的潛力很大，加強高校校園雨水的回收與再利用，是海綿城市、節約型校園以及綠色校園建設的重要內容。本文以實際工程為例，詳細的介紹了低影響開發理念在高校校園規劃建設與雨水收集利用系統中的應用，結合高校環境與運行特點，論證了高校道路雨水收集、雨水全收集利用的合理性與適用性。該工程設計將水質保障與校園景觀相結合，以最低投資實現了雨水處理與資源化利用，以期為其他學校雨水收集利用提供借鑒。