高校用水特性研究—以河北建筑工程學(xué)院為例

鄧大鵬 趙志麗

(河北建筑工程學(xué)院,河北 張家口 075000)

0 引 言

河北建筑工程學(xué)院位于河北省張家口市,占地面積54萬(wàn)平方米,總建筑面積為28萬(wàn)平方米,在校教職工785人,學(xué)生14274人.該城市氣候干燥,降水量較少,雨水利用效率較低;學(xué)校用水人群密集,用水時(shí)間規(guī)律,校園綠化率較高,用水消耗量大.依據(jù)校園智能數(shù)字化管理系統(tǒng),總結(jié)校區(qū)用水規(guī)律以及找出存在的供水不平衡與漏水現(xiàn)象,提出完善節(jié)水的具體措施方案.

1 校園建筑用水?dāng)?shù)據(jù)

校園用水分為兩部分:一部分是來(lái)自市政管網(wǎng),這是生活用水的來(lái)源,另一部分是中水站處理后的中水,主要用于沖廁和綠化.

按照不同建筑的用途可將校園建筑分為以下幾類:教學(xué)辦公樓用水、宿舍用水、食堂用水、浴室用水、綠化用水、其他用水.通過(guò)讀取具體各類的用水量和總用水量,計(jì)算各類用水的比例.調(diào)取河北建筑工程學(xué)院3月初到6月底的用水量,如表1,分析四個(gè)月以來(lái)的校園總體用水與每月用水,根據(jù)自來(lái)水與中水的利用兩部分探討用水比例結(jié)構(gòu).

表1 河北建筑工程學(xué)院3-6月用水量(單位m3)

2 校園建筑用水分析

2.1 自來(lái)水

2.1.1 校園總體用水分析

如圖1所示,河北建筑工程學(xué)院的用水量占比最大的是綠化用水,占比58.5%,其次是宿舍用水,占比26%,食堂與辦公樓用水相差不大,分別占比7.2%和7%,浴室占比1.3%,教學(xué)樓占比極少,基本可忽略不計(jì).

圖1 河北建筑工程學(xué)院用水占比

通過(guò)與其他地區(qū)高校用水比例進(jìn)行對(duì)比,可知高校用水量最大的應(yīng)是宿舍用水,在40%左右,而河北建筑工程學(xué)院的宿舍用水僅占比26%,綠化用水占比超一半以上,存在著用水比例不平衡的狀況,辦公樓、食堂及浴室用水情況在正常范圍內(nèi).

2.1.2 逐日用水分析

對(duì)綠化用水、宿舍用水、食堂與辦公樓用水進(jìn)行逐日分析,用水量變化分別如圖2、圖3、圖4、圖5所示.

圖2 綠化給水逐日用水量 圖3 宿舍給水逐日用水量

圖4 食堂給水逐日用水量圖 圖5 辦公樓給水逐日用水量

由圖2可以看出,綠化給水量每日用水量在1500～2000m3/d居多,從5月開(kāi)始用水量下降,下降后用水量在500m3/d以內(nèi),與溫度升高,夏天降雨增多及灌溉需水量減少有關(guān).

由圖3可以看出,宿舍給水每日用水在500m3/d上下,偶爾出現(xiàn)峰值,可能存在漏損,整體相對(duì)平穩(wěn).

由圖4可以看出食堂給水每日用水量分布在100～125m3/d之間,總體相對(duì)均勻.

由圖5可知辦公樓給水每日用水基本在120m3/d上下,偶爾出現(xiàn)個(gè)別250m3/d以上的高峰.

2.2 中水

2.2.1 校園總體中水分析

如圖1所示,河北建筑工程學(xué)院的中水占比最大的是宿舍用水,占比75.8%,一部分用于綠化,占比20.3%,其余建筑中水占比3.9%.宿舍是學(xué)生生活最聚集、時(shí)間最長(zhǎng)的場(chǎng)所,中水主要用于沖廁,其中主要集中用于宿舍.中水站出的水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水表的記錄水量,說(shuō)明有大量的自來(lái)水用于沖廁補(bǔ)充,除去中水站處理廢水的轉(zhuǎn)化率低不足以供給使用之外,還存在著宿舍沖廁裝置老化、不靈活現(xiàn)象,導(dǎo)致沖廁有一定的水資源浪費(fèi).綠化是該校用水占比最大部分,并且可以由中水灌溉,一部分中水用于綠化,可節(jié)約一定經(jīng)濟(jì)成本.

2.2.2 逐日用水分析

對(duì)宿舍中水、綠化中水進(jìn)行逐日用水分析,用水量變化圖分別如圖6、圖7所示.

圖6 綠化中水逐日用水量 圖7 宿舍中水逐日用水量

由圖6可知,綠化中水用量在3月份出現(xiàn)低谷,4月開(kāi)始在400m3/d左右,6月開(kāi)始下降,與溫度升高,夏天降雨,放假有關(guān).

由圖7可知宿舍中水用水量在18m3/h左右,相對(duì)穩(wěn)定,晚上11點(diǎn)左右出現(xiàn)最高峰.

3 校園用水評(píng)價(jià)

完成用水量分析后,可知綠化用水是該校園用水最大用水,并超出一定標(biāo)準(zhǔn).針對(duì)綠化灌溉,構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,結(jié)合實(shí)際情況,邀請(qǐng)行業(yè)相關(guān)人士對(duì)目前綠化澆灌從設(shè)施、后勤保障、信息化程度等多方面進(jìn)行打分,全面、準(zhǔn)確地對(duì)綠化用水做出評(píng)價(jià),如表2.

表2 綠化給水用水評(píng)價(jià)

利用矩陣判斷標(biāo)度(1～9標(biāo)度法)對(duì)指標(biāo)進(jìn)行兩兩打分,再做一致性檢驗(yàn).

一致性檢驗(yàn):由判斷矩陣計(jì)算出相對(duì)重要性權(quán)重,再將特征向量進(jìn)行一致性檢驗(yàn).

計(jì)算判斷矩陣最大特征根:

(1)

檢驗(yàn)偏離一致性CI:

(2)

一致性指標(biāo)CR:

CR=CI/RI

(3)

當(dāng)CR<0.1時(shí),則一致性檢驗(yàn)合格,否則重新計(jì)算到CR<0.1.

表3 準(zhǔn)則層A對(duì)目標(biāo)層O權(quán)重計(jì)算

表4 指標(biāo)層B對(duì)目標(biāo)層A1權(quán)重計(jì)算

表5 指標(biāo)層B對(duì)目標(biāo)層A2權(quán)重計(jì)算

表6 指標(biāo)層B對(duì)目標(biāo)層A3權(quán)重計(jì)算

通過(guò)兩層權(quán)重計(jì)算,得到在綠化給水用水評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重.

表7 綜合權(quán)重計(jì)算

4 校園節(jié)水措施

4.1 完善水表數(shù)據(jù)上傳智慧管理平臺(tái)

在分析數(shù)據(jù)過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)管理平臺(tái)有數(shù)據(jù)缺失現(xiàn)象,如4號(hào)宿舍樓中水、給水?dāng)?shù)據(jù)和副教的給水?dāng)?shù)據(jù),而這些建筑中水表都已安裝完畢并無(wú)損壞,數(shù)據(jù)卻無(wú)法上傳,需進(jìn)一步排查原因.

平臺(tái)計(jì)量體系存在數(shù)據(jù)重復(fù)、混亂現(xiàn)象.此現(xiàn)象在中水?dāng)?shù)據(jù)中尤為明顯,主要是因?yàn)橹兴井a(chǎn)水?dāng)?shù)量不足以供給學(xué)校沖廁與綠化需求,補(bǔ)充了大量自來(lái)水;水表數(shù)據(jù)顯示也存在重復(fù)計(jì)量現(xiàn)象,上傳數(shù)據(jù)不夠精準(zhǔn).

4.2 降低不合理用水量

現(xiàn)階段高校皆是節(jié)水型高校,但仍存在設(shè)備不靈活現(xiàn)象.根據(jù)宿舍樓逐時(shí)變化圖可知,夜晚偶會(huì)出現(xiàn)用水峰值,其原因?yàn)闆_廁裝備失靈,該現(xiàn)象目前在宿舍十分常見(jiàn),更換沖廁設(shè)備可減少用水損失.

減少綠化用水可大大減少該校總用水量.由綠化給水用水評(píng)價(jià)可知,用水投資對(duì)綠化用水影響最大,其次為設(shè)備量測(cè)精度和設(shè)施覆蓋度,可將用水投資適當(dāng)減少用來(lái)維護(hù)、提升澆灌設(shè)施,進(jìn)而減少綠化用水.

4.3 提高中水回用效率

目前河北建筑工程學(xué)院中水站采用厭氧-缺氧-好氧工藝(A-A-O)進(jìn)行污廢水處理,每日出水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于需求量.不斷提高中水回用效率是節(jié)水型綠色校園的追求,提高一個(gè)百分點(diǎn)即可增加不少用水量,從而減少自來(lái)水補(bǔ)充,達(dá)到節(jié)水目的.與此同時(shí),可增加雨水回收利用,通過(guò)設(shè)計(jì)儲(chǔ)水池等收集雨水并進(jìn)行處理利用.

5 結(jié) 語(yǔ)

建設(shè)節(jié)水型綠色校園也是國(guó)家綠色發(fā)展重要組成部分,離不開(kāi)技術(shù)與道德的共同提升.通過(guò)建立智慧管控平臺(tái)記錄用水?dāng)?shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)漏損現(xiàn)象是建設(shè)節(jié)水型校園的第一步;在合理范圍內(nèi)調(diào)整用水結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)用水管理、更換節(jié)水器具是下一步;提高中水站處理水平、提升灌溉效率、加強(qiáng)節(jié)水思想是長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略.