论文部分内容阅读
摘要：合理的收集利用雨水是一种既经济又实用的水资源开发方式，具有良好的节水效能和环境效益。文章以某住宅小区为例，阐述了住宅小区雨水收集利用方案，并对其处理工艺及经济效益进行了详细分析。结果表明，在住宅小区建立雨水收集利用工程在技术上是可行的，且效益也很可观，雨水收集利用工程值得推广。
关键词：雨水收集；雨水利用；方案；雨水量计算；处理工艺；效益
随着城市化带来的水资源短缺和生态环境恶化，现代城市雨水利用受到越来越多的重视。许多国家开展了相关的研究和不同规模的工程应用。中国城市雨水利用起步较晚，但也显示出良好的发展势头。回收利用雨水是一种既经济又实用的水资源开发方式，城市小区雨水资源利用可以节省生活用水减少水费和排污费，避免内涝改善小区生态环境，具有良好的节水效能和环境效益。下面，结合住宅小区实例，介绍住宅小气雨水收集利用工程的设计思路，具有一定指导作用。
1 工程概况
某小区总占地面积35394.6平方米，建筑总面积70800平方米（其中住宅总建筑面积63861.7平方米，商业总建筑面积6875.5平方米，其它配套公建面积62.8平方米）。小区地下室（兼作人防和车库）面积约为11500平方米，共有地下停车位200个；地上临时停车位150个。其建筑密度为24.4%，容积率为2.0，绿地率为32.5%。
2 雨水收集利用系统方案
该小区亚热带季风气候，光照充足，雨量充沛，气候温和，四季分明，无霜期长。平均年气温15.6℃，年平均最高气温20.8℃，平均最低气温11.5℃。年平均降水量为947.6mm，年平均蒸发量为1527.7mm，降水量和蒸发量的季节性变化较大，历年夏季平均降水量为508.4mm，占全年降水量的53.6%，冬季降水最少，仅占全年降水量的8.8%。
雨水收集利用总体规划设计及工程目标：结合实际情况，充分利用自然优势，在保障园林、道路、景观用水水质的前提下，最大限度的利用雨水，合理优化雨水管网设计，节约成本，实现雨水资源化，满足小区雨水利用需求。
雨水利用，应当简便、经济、适用。一般来说，小区雨水主要有屋面、道路、绿地三种汇流介质。根据对雨水水质的实际检测情况，三种介质中，地面径流水质较差，城市道路初期雨水中COD通常高达3000～4000mg/L；而绿地径流雨水又基本以渗透为主，可收集雨量有限；比较而言，屋面雨水水质较好、径流量大、便于收集利用，其利用价值最高。鉴于屋面雨水与地面雨水污染程度不同，宜分开考虑。屋面径流雨水水质较好，可通过雨水管网直接进入雨水蓄水池；道路雨水污染较为严重，合理利用地形坡度（北高南低）及道路坡度，设置雨水收集槽，代替传统雨水口，内设透水管，上铺粗砂及卵石，经过滤后，再进入雨水管网，具体收集处理流程见图1。
考虑到雨水收集槽渗透时间较长，难以应对暴雨，另外长期运行可能导致堵塞，造成大面积积水，因此应当每隔一段距离（建议50～100米）保留一个雨水口，关键位置（地势低洼、主要出入口等）应当增设雨水口，直接接入雨水收集管网，保证暴雨及时排出。
3.2.2 道路浇洒用水
本项目的道路面积为6614.1m3，根据《民用建筑节水设计标准》（GB50555-2010），选取道路浇洒定额为0.5L/m2·次，早晚各一次，年均浇洒天数为240天，年均用水量为：6614.1×0.5×2×240/1000=1587.38m3/a。
3.2.3 车库地面冲洗用水
本项目车库面积11500m2，车库地面冲洗定额取2L/m2·d，全年冲洗天数按120天计，则年用水量为：11500×2×120/1000=2760m3/a。
3.2.4景观水体用水补水
本项目水景观水体体积为9.77m3，平均日补水量Wjd和年用水量Wja应分别按下列公式进行计算：
Wjd=Wzd+Wsd+Wfd（2）
Wja=Wjd×Dj（3）
式中：Wjd—平均日补水量（m3/d）；
Wzd—日均蒸发量（m3/a），根据当地水面日均蒸发厚度乘以水面面积；
Wsd—渗透量（m3/d），为水体渗透面积与入渗速率的乘积；
Wfd—处理站机房自用水量等（m3/d）；
Wja—景观水体年用水量（m3/a）；
Dj—年平均运行天数（d/a）。
本项目中，年平均蒸发量为1527.7mm，水池面积为24.93m2，Wsd及Wfd可忽略不计，故Wja=1527.7/1000×24.93=38.08m3/a，每年最少需补水4次，考虑到水质影响，每年按换水10次算。
3.3 水量平衡计算
综合全年降雨量情况，预计全年雨水可利用总量为6010.44m3。
分析降雨量情况，单月降雨量充沛，有雨水富余时，可利用雨水蓄水调节池贮存雨水，用于降雨较少时用水需求。
3.4 蓄水池容积计算
由于资料缺乏，参考当地日雨水设计总量（40.9mm，0.14年重现期），日雨水设计总量可按40.9mm计算，因此蓄水池容积为：（6292.9+6614.1）×0.9×0.0409×0.87=413.34m3。
3.5 非传统水源利用率计算
非传统水源利用率是指：采用再生水、雨水等非传统水源代替市政供水或地下水供给景观、绿化、道路广场冲洗等杂用水水量占总用水量的百分比。
非传统水源利用率可通过下列公式计算：
（4）
（5）
式中：Ru—非传统水源利用率；
Wu、Wt、WR、Wr、Ws、Wo—分别表示规划设计阶段非传统水源设计使用量、设计用水总量、再生水设计利用量、雨水设计利用量、海水设计利用量、其他非传统水源利用量或运行阶段的实际使用量m3/a； 本项目设计年用水总量为119912.10m3，具体计算见下表3：
可利用的雨水量占可收集雨水量的比例为：6010.44÷7733.12×100%=77.72%
4 处理工艺
根据《建筑与小区雨水利用工程技术规范》和雨水处理系统技术特点，本工程屋面雨水汇水面积为6292.9m3，道路面积为6614.1m3，选用A-RUS-WFF系列雨水处理系统。屋面雨水收集后直接经过高效A-RUS-WFF雨水处理系统，不仅可以排掉降雨初期的水质较差的雨水，而且本处理系统具有自动无动力过滤系统对雨水进行过滤处理，无需修建弃流池和雨水收集池，无需外加动力装置。结合本项目特点和要求，出水经消毒后排入雨水蓄水池（清水池）备用，在雨量不足的时候供给道路浇洒、绿化、车库冲洗等。
本套系统采用离心式过滤原理过滤雨水，孔径达0.28，最大的WFF300型过滤器最大可回收3000平方米的面积。可用地面上安装和埋地安装及在雨水井中安装多种方式，可靠灵活。埋地时为便于检视内部，在埋地较深时可加装延长检视管。WFF300上端盖可承受60吨载重汽车驶过。WFF300适用于3000平米的下垫面积，WFF150适用于500平米的下垫面积，WFF100适用于200平米的下垫面积，本项目采用4台WFF300，2台WFF150，可收集13000平米的下垫面积。
5 经济分析
小区雨水收集系统将部分传统雨水口设计为集水槽，材料成本会有所增加，但卵石、粗砂砌体及塑料管较为经济，增加费用不会太高，另外道路雨水经过集水槽过滤，大部分杂质被截留，大大减轻了后续处理难度，降低了后续处理费用，从这个角度来说，是可以接受的。
采用A-RUS-WFF系列雨水处理系统，具有自动无动力过滤系统对雨水进行过滤处理，无需修建弃流池和雨水收集池，省去了弃流池和雨水收集池的建设费用；由于无需外加动力装置，减少了管理费用和电费，大大降低了雨水处理成本。
6 结语
总之，雨水收集利用是一种既是经济又实用的水资源开发方式，在日益短缺的水资源形势下，加强住宅小区雨水收集利用无疑是当前建设资源节约型、环境友好型社会的必然要求。本工程的成功应用，表明了在住宅小区建立雨水收集利用工程是可行的，雨水收集利用工程值得推广。
参考文献：
[1] 刘锐锋；冷润海.浅谈住宅小区雨水收集利用系统设计[J].低温建筑技术，2012年07期
[2] 王雅.浅谈某住宅小区雨水收集利用工程[J].建筑知识：学术刊，2012年第B07期
关键词：雨水收集；雨水利用；方案；雨水量计算；处理工艺；效益
随着城市化带来的水资源短缺和生态环境恶化，现代城市雨水利用受到越来越多的重视。许多国家开展了相关的研究和不同规模的工程应用。中国城市雨水利用起步较晚，但也显示出良好的发展势头。回收利用雨水是一种既经济又实用的水资源开发方式，城市小区雨水资源利用可以节省生活用水减少水费和排污费，避免内涝改善小区生态环境，具有良好的节水效能和环境效益。下面，结合住宅小区实例，介绍住宅小气雨水收集利用工程的设计思路，具有一定指导作用。
1 工程概况
某小区总占地面积35394.6平方米，建筑总面积70800平方米（其中住宅总建筑面积63861.7平方米，商业总建筑面积6875.5平方米，其它配套公建面积62.8平方米）。小区地下室（兼作人防和车库）面积约为11500平方米，共有地下停车位200个；地上临时停车位150个。其建筑密度为24.4%，容积率为2.0，绿地率为32.5%。
2 雨水收集利用系统方案
该小区亚热带季风气候，光照充足，雨量充沛，气候温和，四季分明，无霜期长。平均年气温15.6℃，年平均最高气温20.8℃，平均最低气温11.5℃。年平均降水量为947.6mm，年平均蒸发量为1527.7mm，降水量和蒸发量的季节性变化较大，历年夏季平均降水量为508.4mm，占全年降水量的53.6%，冬季降水最少，仅占全年降水量的8.8%。
雨水收集利用总体规划设计及工程目标：结合实际情况，充分利用自然优势，在保障园林、道路、景观用水水质的前提下，最大限度的利用雨水，合理优化雨水管网设计，节约成本，实现雨水资源化，满足小区雨水利用需求。
雨水利用，应当简便、经济、适用。一般来说，小区雨水主要有屋面、道路、绿地三种汇流介质。根据对雨水水质的实际检测情况，三种介质中，地面径流水质较差，城市道路初期雨水中COD通常高达3000～4000mg/L；而绿地径流雨水又基本以渗透为主，可收集雨量有限；比较而言，屋面雨水水质较好、径流量大、便于收集利用，其利用价值最高。鉴于屋面雨水与地面雨水污染程度不同，宜分开考虑。屋面径流雨水水质较好，可通过雨水管网直接进入雨水蓄水池；道路雨水污染较为严重，合理利用地形坡度（北高南低）及道路坡度，设置雨水收集槽，代替传统雨水口，内设透水管，上铺粗砂及卵石，经过滤后，再进入雨水管网，具体收集处理流程见图1。
考虑到雨水收集槽渗透时间较长，难以应对暴雨，另外长期运行可能导致堵塞，造成大面积积水，因此应当每隔一段距离（建议50～100米）保留一个雨水口，关键位置（地势低洼、主要出入口等）应当增设雨水口，直接接入雨水收集管网，保证暴雨及时排出。
3.2.2 道路浇洒用水
本项目的道路面积为6614.1m3，根据《民用建筑节水设计标准》（GB50555-2010），选取道路浇洒定额为0.5L/m2·次，早晚各一次，年均浇洒天数为240天，年均用水量为：6614.1×0.5×2×240/1000=1587.38m3/a。
3.2.3 车库地面冲洗用水
本项目车库面积11500m2，车库地面冲洗定额取2L/m2·d，全年冲洗天数按120天计，则年用水量为：11500×2×120/1000=2760m3/a。
3.2.4景观水体用水补水
本项目水景观水体体积为9.77m3，平均日补水量Wjd和年用水量Wja应分别按下列公式进行计算：
Wjd=Wzd+Wsd+Wfd（2）
Wja=Wjd×Dj（3）
式中：Wjd—平均日补水量（m3/d）；
Wzd—日均蒸发量（m3/a），根据当地水面日均蒸发厚度乘以水面面积；
Wsd—渗透量（m3/d），为水体渗透面积与入渗速率的乘积；
Wfd—处理站机房自用水量等（m3/d）；
Wja—景观水体年用水量（m3/a）；
Dj—年平均运行天数（d/a）。
本项目中，年平均蒸发量为1527.7mm，水池面积为24.93m2，Wsd及Wfd可忽略不计，故Wja=1527.7/1000×24.93=38.08m3/a，每年最少需补水4次，考虑到水质影响，每年按换水10次算。
3.3 水量平衡计算
综合全年降雨量情况，预计全年雨水可利用总量为6010.44m3。
分析降雨量情况，单月降雨量充沛，有雨水富余时，可利用雨水蓄水调节池贮存雨水，用于降雨较少时用水需求。
3.4 蓄水池容积计算
由于资料缺乏，参考当地日雨水设计总量（40.9mm，0.14年重现期），日雨水设计总量可按40.9mm计算，因此蓄水池容积为：（6292.9+6614.1）×0.9×0.0409×0.87=413.34m3。
3.5 非传统水源利用率计算
非传统水源利用率是指：采用再生水、雨水等非传统水源代替市政供水或地下水供给景观、绿化、道路广场冲洗等杂用水水量占总用水量的百分比。
非传统水源利用率可通过下列公式计算：
（4）
（5）
式中：Ru—非传统水源利用率；
Wu、Wt、WR、Wr、Ws、Wo—分别表示规划设计阶段非传统水源设计使用量、设计用水总量、再生水设计利用量、雨水设计利用量、海水设计利用量、其他非传统水源利用量或运行阶段的实际使用量m3/a； 本项目设计年用水总量为119912.10m3，具体计算见下表3：
可利用的雨水量占可收集雨水量的比例为：6010.44÷7733.12×100%=77.72%
4 处理工艺
根据《建筑与小区雨水利用工程技术规范》和雨水处理系统技术特点，本工程屋面雨水汇水面积为6292.9m3，道路面积为6614.1m3，选用A-RUS-WFF系列雨水处理系统。屋面雨水收集后直接经过高效A-RUS-WFF雨水处理系统，不仅可以排掉降雨初期的水质较差的雨水，而且本处理系统具有自动无动力过滤系统对雨水进行过滤处理，无需修建弃流池和雨水收集池，无需外加动力装置。结合本项目特点和要求，出水经消毒后排入雨水蓄水池（清水池）备用，在雨量不足的时候供给道路浇洒、绿化、车库冲洗等。
本套系统采用离心式过滤原理过滤雨水，孔径达0.28，最大的WFF300型过滤器最大可回收3000平方米的面积。可用地面上安装和埋地安装及在雨水井中安装多种方式，可靠灵活。埋地时为便于检视内部，在埋地较深时可加装延长检视管。WFF300上端盖可承受60吨载重汽车驶过。WFF300适用于3000平米的下垫面积，WFF150适用于500平米的下垫面积，WFF100适用于200平米的下垫面积，本项目采用4台WFF300，2台WFF150，可收集13000平米的下垫面积。
5 经济分析
小区雨水收集系统将部分传统雨水口设计为集水槽，材料成本会有所增加，但卵石、粗砂砌体及塑料管较为经济，增加费用不会太高，另外道路雨水经过集水槽过滤，大部分杂质被截留，大大减轻了后续处理难度，降低了后续处理费用，从这个角度来说，是可以接受的。
采用A-RUS-WFF系列雨水处理系统，具有自动无动力过滤系统对雨水进行过滤处理，无需修建弃流池和雨水收集池，省去了弃流池和雨水收集池的建设费用；由于无需外加动力装置，减少了管理费用和电费，大大降低了雨水处理成本。
6 结语
总之，雨水收集利用是一种既是经济又实用的水资源开发方式，在日益短缺的水资源形势下，加强住宅小区雨水收集利用无疑是当前建设资源节约型、环境友好型社会的必然要求。本工程的成功应用，表明了在住宅小区建立雨水收集利用工程是可行的，雨水收集利用工程值得推广。
参考文献：
[1] 刘锐锋；冷润海.浅谈住宅小区雨水收集利用系统设计[J].低温建筑技术，2012年07期
[2] 王雅.浅谈某住宅小区雨水收集利用工程[J].建筑知识：学术刊，2012年第B07期