基于雨水回用的機場飛行區雨水排放及利用研究

范理FAN Li

（民航機場規劃設計研究總院有限公司，北京 100029）

1 雨水回用對機場飛行區雨水排放的意義

步入新時代，尤其是城市化步伐的日益加快，對水資源短缺及生態環境建設等均提出了新挑戰。基于此，世界各國對雨水資源的綜合利用研究給予了高度重視。作為一種經濟實用的利用方式，雨水資源可為現代機場建設發展提供強力支持，盡管我國在該方面研究起步較晚，但在機場雨水回用及利用方面，同樣取得了有益探索。雨水回用在機場飛行區的綜合利用，既是對綠色發展理念的生動踐行，更是新時期解決機場用水資源利用率低問題，及改善機場生態環境的重要路徑。尤其是對于飛行區而言，作為重要的航空器活動區域，開發建設過程當中，勢必會面對因極端暴雨天氣，可能導致的場內區域內澇問題發生。針對這一情況，有必要切實加強雨水排放研究，并引入雨水回用設計方案，加強雨水資源的回收及綜合利用，切實解決有礙機場安全穩定運行的不利因素。此外，雨水回用在機場建設中的積極應用，也有助于緩解市政用水壓力，并對美化機場生態環境，打造綠色可持續發展的現代機場，以及改善機場周邊水域的生態環境，均具有積極的現實意義。

2 機場雨水回用工程案例及啟示

2.1 大興機場雨水回用綠色樣板

有著“綠色新國門”之譽的北京大興機場，是我國目前可再生資源利用率最高的大型機場。該機場建設之初立足高質量發展，堅持貫徹綠色發展理念，注重各種資源的綜合利用。為做好雨水回收及利用引入了海綿城市理念，堅持“技術降本、管理增效”，實現了在景觀、綠化及環衛等方面的綜合利用，不僅美化了生態環境，而且有效調節了機場的氣候環境。其中，在技術降本方面，無論飛行區公共區還是其他區域，均配套雨水收集裝置。該裝置啟用以來，近8 個月自然積存水量達70 萬立方米，且污水處理率及再生水利用率均達100%。在管理增效方面，堅持雨水收集、處理、回用統一規劃，建設有6 個雨水收集調節池、9760米調蓄明渠及10 萬平方米景觀湖，通過“滲、滯、蓄、凈、用、排”等措施，實現了雨水的自然積存、滲透、凈化及可持續水循環。

大興機場屬洪泛區域，雨季來臨往往面臨著雨水排放不暢問題，加之路面硬化占比較高，因而區域內不僅徑流系數較大，徑流峰值到達時間也相對較短。針對這一情況，相比于單純從地勢因素考量的解決方法，雨水回用工程對于機場綠色可持續發展更具價值意義。

雨水回用設計思路上，項目采用二級排水方案，設置有一級調蓄水池、二級調蓄水池（景觀湖）、排水渠及泵站。雨水收集后首先進入一級調蓄水池，削峰后經由泵站匯入二級調蓄系統，二次削峰處理后流排永興河。機場建設中，還充分考慮了該區域沙性土壤的滲透特征，在引入二級調蓄系統基礎上，兼顧了雨水的滲、滯、蓄、凈、用、排等，為打造生態化雨水回用系統奠定了基礎，也是現代機場雨水資源化利用的有益模型。基于這一設計理念，突降暴雨的情況下，可實現場內快速排澇。

雨水綜合利用方面，對匯入景觀湖的水體也實施了相應的控制和凈化設計，相關示意圖如圖1 所示。

圖1 大興機場雨水及再生水匯入景觀湖流程圖

由圖1 可知，通過對雨水及再生水的有效控制和凈化，實現了水資源的循環可持續綜合利用，并且通過水生態系統的構建，雨水收集總容積達280 萬立方米，相當于1.5 個昆明湖，更是南水北調日均入京水量的3 倍，并通過雨水、中水等循環利用，非傳統水源利用率達30%，極大降低了運行成本，同時雨污分離率和處理率均達100%，生態效應顯著。

該項目運行以來，一是解決了長期以來因地勢環境因素對機場造成的排洪壓力；二是實現了雨水資源的可持續回收綜合利用，疏解了場內徑流污染所造成的影響，并優化了機場的生態環境；三是解決了制約場地開發建設的相關因素，并取得了顯著效果。

2.2 虹橋機場雨水回用工程

虹橋機場雨水回用工程的實施，是貫徹落實黨的二十大提出的“積極穩妥推進碳達峰碳中和”目標，推動促進綠色低碳發展的一次生動實踐。該項目運行以來，可實現年節約水量6 萬立方米。其中，建成后的雨水回用站，占地總面積為60m2，設計產水能力40m3/h，預計全年回用水產量可達到60000m3。作為節水降碳的重點工程，該項目以“技術降本、管理增效”為遵循，對于機場雨水實現穩定化、無害化以及資源化綜合利用，同時也對市政用水以及城市排水等均提供了有力支持，經處理后的回用水，各項水質指標均達到了市政自來水標準，無論是經濟效益還是社會效益均十分顯著。

在技術方面，該項目占地空間較小，可實現一站式的雨水回收凈化綜合利用，并且采用了“高效絮凝·微砂旋力”的沉淀過濾技術，設備運行更加穩定，產水速率也更高，回用水質也符合《工業循環冷卻水處理設計規范》（GB/T50050-2017）的各項標準要求。同時，該項目運維十分便捷經濟，所需的成本也較低。此外，還實現了多場景應用，回用雨水可廣泛應用于諸多生產和生活領域。（圖2）

圖2 虹橋機場雨水回用工程工藝原理

雨水收集方面，通過充分發揮調節水池作用功能，解決了長期以來機場河道水體污染嚴重及水動力不足等問題，并作為機場日常用水補充渠道。調節水池占地5.32 萬平方米，設置1 座引水泵站及2 公里引水管道，沿河開設5 個補水口，并將調蓄雨水向外圍河道輸送，提高了河道水動力。

不僅如此，如今的虹橋機場還提出了“智慧水務”新理念，通過平臺建設，加強水資源保護。比如當出現供水管網發生滲漏時，通過“智慧水務”所設置的管網傳感器，可以第一時間向工作人員發出警示，收到警示后，還可以進行遠程操控，關閉閥門，有效避免了水資源的浪費現象發生。在“智慧水務”的支持下，如今該機場在用水管理方面也實現了數據化、信息化發展，可以通過監控各類數據，實施全天候實施監控，切實保障了用水安全。此外，雨季時還可借助該平臺加強內澇監控，在保障水井水位正常的基礎上，還可對管道不暢問題給予及時預警。

2.3 白云機場雨水回收利用

近年來，白云機場高度重視節水工作，并采取了一系列有力舉措推進技術革新，而機場建設中的雨水回用工程，無疑是切實加強水資源保護及綜合利用的有益成果。

為推進節水工作，該機場提出了建設節約型機場的理念和目標。在具體措施方面，緊扣機場實際需求，堅持以因地制宜和經濟適用為建設原則，并依據機場不同區域的作用功能進行分區管理。作為大型民用機場，其供水管網達到了140 公里，而實施分區化的精細管理，則有助于對發生滲漏的管網進行快速定位，最大化降低水損。同時在推進節水工作過程中，還引入了數字化理念，通過發揮大數據技術作用優勢，推動水資源精細化管理，實現節水工作的持續優化和提升。比如，可通過大數據技術手段，對場內各區管網實施動態監測，出現水損問題可以做到及時發現、及時修復。

在雨水回收及利用方面，該機場主要實施了如下措施：一是緊扣實際，立足機場區域雨水充沛的顯著特點，推動實施雨水回用項目。二是在雨水回收方面，所收集的雨水，在經過混凝、過濾以及消毒處理后，直接引入建筑用水管網，并將其應用于綠化環衛領域，有效解決了水資源缺乏的問題。據統計，該雨水回用系統每年可節約水資源57947m3。三是為提高水資源的可持續利用，還專門設立了一座污水處理廠，采用AAO 工藝，污水處理及中水處理能力均達到了每日2.8 萬噸，經處理后的水資源廣泛應用于綠化、生產以及景觀用水等方面，極大節約了水資源，年節約傳統水源可達57947m3，占總用水量的2.46%。在此基礎上，該機場還積極推廣使用各類節水器具，并在公共區域加強節水宣傳，同時健全保障機制，安排專業人員巡查，發現問題并及時處理。

3 基于雨水回用的機場飛行區雨水排放及利用探討

3.1 雨水排放及注意事項

機場飛行區雨水排放事關航空器安全運行，因此在設計環節往往予以重點考量。通過上述案例探討發現，雨水回用是當下機場建設重點，且均結合各自實際采用了相應的雨水排放及回收管理系統。

雨水排放形式上，為疏解長期以來的內澇問題，主要采用了溝渠、管涵、調蓄水池、景觀湖及泵站等設施，同時為規避污染發生也較多采用分區分類回收及排放形式。具體實施中，不同區域雨水經由管涵進入調蓄水池，調蓄后經由泵站向外排放，如向景觀湖或人工湖排放，或向周邊水域排放等。此外，針對雨量較大情況，還需考慮兩級或多級排放，并實施錯峰排放方式；如雨量較小則采取一般排放形式，如排水溝渠等。如大興機場采用了兩級排水形式，并實施錯峰排放，為加強雨水錯峰緩沖，還在跑道兩端設置調蓄水池，而后經由泵站向河道排放，有效解決了飛行區雨水排放問題。

注意事項方面，一是充分考慮雨水回用的綜合利用效應，尤其是做好水污染處理。如飛機清洗區設置獨立排放管理系統，以免污染物隨雨水進入管網，對水環境造成破壞。實踐中，可以考慮設置截流緩沖池加以暫存，實施污水處理后再行排放。二是加強分區分類排放，飛行區面積較大，要充分考慮不同區域功能，并給予相應的分區分類回收和排放支持。如此一來，當某個區域發生污染時，通過分區分類措施，可以控制好污染物排放帶來的危害，以及提升雨水回用的利用效率，進而創造更多的經濟和社會效益。三是設置應急事故池以滿足區域內消防安全用水需求，還可對事故廢水污水進行應急處置，疏解突發事故對機場及周邊環境造成危害。此外，應急管理池所接收的初期雨水，處理達標后同樣可以進行排放或回用。

3.2 雨水回收再利用

研究證實，雨水盡管含有一定污染物質，但相比于大多數水資源水質較好，可用作雜用水。通過雨水取樣分析發現，雨水中的COD 平均濃度為52mg/L，BOD5平均濃度為4.4mg/L，氨氮平均濃度為0.422mg/L，總磷濃度均值為0.252mg/L。研究還發現，大型民用機場年用水量十分龐大，相當于小型鄉鎮一年的用水需求。值得反思的是，伴隨著經濟社會迅猛發展，大型機場旅客吞吐量也會隨之增加，急速攀升的用水量也為市政供水帶來壓力。通過雨水回用可有效滿足大型機場用水需求，經處理之后的水質可達到回用標準。

處理工藝方面，可采用常規物化工藝方式。通過管涵或溝渠收集雨水，經由調蓄水池沉淀，可實現水體中懸浮顆粒物的大量沉淀，在完成初步凈化之后，通過絮凝沉淀池深度過濾，并做消毒處理，能達到日常雜用水使用標準要求，可滿足機場日常用水需求，并為景觀湖及市政用水等提供支持。

關于雨水回收再利用，一是廁所用水。機場屬人員密集區，旅客基數龐大，客觀上造成了廁所用水量的大幅攀升。為提高廁所用水效能，可選擇雨水回用這一與人體非接觸的水資源。如此一來，利于緩解市政供水壓力，降低用水成本。需要注意的是，雨水資源有較強的季節性特征，因此有必要與市政供水相區分，以免發生用水混亂。二是環衛環保用水。除了保障機場綠化用水需求外，雨水回用還可為市政環衛用水提供支持，如城市道路清潔用水，城市綠化澆灌用水等，不僅節約了城市環衛環保用水壓力，美化了城市生態環境，也實現了對雨水的可持續循環利用。三是空調冷卻系統用水需求。機場空調冷卻系統由于客觀存在著水量損失較大的情況，因而往往通過市政供水渠道加以補充。尤其是到了夏季高溫時節，空調冷卻系統面臨較大壓力，用水量也大幅攀升。鑒于此，可以將雨水作為有益的用水補充途徑。

此外，凡涉及到非人身接觸的機場用水需求，均可考慮雨水回用的方式。如在機場消防救援安全用水中，可使用處理達標后的雨水。還可用于機場跑道清理工作，由于該用途不需要較高的水質，且跑道清理作業較為頻繁，因而可以考慮用雨水回用代替。機場日常車輛的清潔，同樣可以考慮使用處理達標后的雨水。

4 結論與展望

總之，機場飛行區用水需求，可考慮雨水回用方式，以達到合理利用水資源，避免水資源浪費，以及緩解市政供水壓力等問題。現階段，在機場建設過程中，雨水的回收及再利用已成為了重要的水資源綜合利用方式。研究認為，雨水回用在機場飛行區建設中潛力巨大，盡管現階段該項目尚處探索發展階段，但伴隨著研究理論及實踐應用的豐富和發展，雨水回用技術必將成為未來機場建設中的支撐性力量。在雨水回用的綜合利用方面，有必要加強供給端和使用端的綜合考慮。供給端強調的是加強雨水回用技術研究，建議開展試點項目，通過先行先試豐富積累經驗；需求端則是在雨水排放及利用上下功夫，以先進理念為指引，結合機場建設發展實際，明確具體開發原則和實施路徑，進而為機場綠色可持續發展提供保障。