住宅小區(qū)雨水收集與利用系統(tǒng)探討

曹玉婷

杭州明捷普機(jī)電設(shè)計(jì)事務(wù)所有限公司 310000

摘要：我國(guó)是一個(gè)水資源匱乏的國(guó)家，雨水的合理開(kāi)發(fā)與利用不但可以緩解水資源緊張、蓄洪排澇，還能實(shí)現(xiàn)污水資源化，雨水的收集及利用已成為我國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。本文根據(jù)相關(guān)規(guī)范和資料，介紹了小區(qū)雨水收集利用系統(tǒng)的概念；以某住宅小區(qū)雨水收集利用系統(tǒng)為實(shí)例，對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和主要設(shè)施的計(jì)算進(jìn)行逐一闡述。

關(guān)鍵詞：雨水收集系統(tǒng)；雨水利用系統(tǒng)；案例

隨著城市化建設(shè)的飛速發(fā)展，新建小區(qū)建筑的屋面、路面、活動(dòng)廣場(chǎng)、停車場(chǎng)地等表面均進(jìn)行了硬化處理（即大多是由石材、瀝青、水泥混凝土和砌塊鋪砌而成），這些硬化處理雖然滿足了美觀、舒適、整潔的要求，但也為人類環(huán)境帶來(lái)了一定的潛在影響。降落的大量雨水滴落到這些硬化處理的材料上，只能以表面徑流的方式排除，造成了水資料的極大浪費(fèi)。

為了避免上述情況的發(fā)生，眾多國(guó)家開(kāi)始了雨水資源的收集與利用的研究。在一定的區(qū)域內(nèi)，盡量地降低成本，讓雨水在最短的時(shí)間、最近的距離內(nèi)得到合理的回收利用，一直都是我們研究的重點(diǎn)。雨水收集利用系統(tǒng)既是綠色建筑評(píng)價(jià)體系組成的重要要部分，也是衡量建筑節(jié)水的重要標(biāo)準(zhǔn)。

一、雨水收集利用的概念及設(shè)計(jì)原則

（一）雨水收集利用系統(tǒng)概念的由來(lái)

現(xiàn)代城市的建設(shè)過(guò)程中，公共建筑和住宅小區(qū)內(nèi)的道路多采用砌塊磚、石材及水泥混凝土鋪砌而成，面材底部和縫隙都被水泥砂漿封住，雨水難以從地面滲透至地下，從而造成降落的雨水隨著降雨歷時(shí)的快速增長(zhǎng)向市政管網(wǎng)和河道聚集，城市雨水排水量突然劇增，致使現(xiàn)有的排水設(shè)施不能滿足防洪排澇的需要，城市主干道發(fā)生道路淹水的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。雨水收集利用系統(tǒng)徹底解決了城市雨季雨水過(guò)剩的問(wèn)題。為城市健康發(fā)展提供了新的空間。

（二）雨水收集利用的分類

按照雨水用途的不同，可將雨水收集利用分為三種系統(tǒng)：雨水入滲系統(tǒng)、收集回用系統(tǒng)、調(diào)蓄排放系統(tǒng)。

1.雨水人滲系統(tǒng)：匯水區(qū)域內(nèi)的降雨，自然或經(jīng)管道收集后，通過(guò)低洼綠地、透水鋪裝地面等地面滲透設(shè)施，以及滲透管、滲透井等地下滲透設(shè)施將雨水回灌地下，補(bǔ)充涵養(yǎng)地下水資源，改善小區(qū)生態(tài)環(huán)境，減少小區(qū)水澇。

2.收集回用系統(tǒng)：將匯流面上的徑流雨水收集后處理加以利用，根據(jù)不同的使用要求，如環(huán)境綠化、道路除塵、沖洗車輛、消防等，選擇相應(yīng)的處理技術(shù)，達(dá)到非傳統(tǒng)水源最大利用的目的。

3.調(diào)蓄排放系統(tǒng)：利用建設(shè)用地范圍內(nèi)的池塘、洼地、景觀水體或人工修建的蓄水池，來(lái)儲(chǔ)存、調(diào)節(jié)高峰雨水徑流量，達(dá)到消減洪峰、降低下游雨水管道設(shè)計(jì)管徑，節(jié)省工程造價(jià)的目的，待高峰過(guò)去再緩慢排出。

以上三種系統(tǒng)應(yīng)用比較靈活，可以各自成為獨(dú)立體系，也可以結(jié)合進(jìn)行綜合使用，例如雨水入滲和收集回用相結(jié)合系統(tǒng)，雨水入滲和調(diào)蓄排放相結(jié)合系統(tǒng)等。雨水收集利用的流程示意圖，見(jiàn)圖l。

圖1 雨水收集利用的流程示意圖

（三）小區(qū)雨水收集利用的影響因素

通過(guò)查閱資料和實(shí)際調(diào)查，總結(jié)出住宅小區(qū)雨水收集利用的影響因素主要有以下三點(diǎn)：① 氣象資料，包括降雨量，蒸發(fā)量，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期，暴雨強(qiáng)度公式等；②地質(zhì)資料，包括土壤的滲透程度，自然水體狀況等；③規(guī)劃內(nèi)容，包括小區(qū)規(guī)模，綠化水平，地面高差，是否有景觀水體等；④ 利用要求，包括綠化、消防、道路沖洗等用水定額，用水時(shí)間等。

（四）小區(qū)雨水收集利用方案的設(shè)計(jì)原則

1.住宅小區(qū)內(nèi)有景觀水體，首先利用水體進(jìn)行調(diào)蓄，補(bǔ)充景觀水體用水量。雨水利用量需要根據(jù)項(xiàng)目的基礎(chǔ)資料、水景的模式及形式、水量平衡分析等計(jì)算確定，水景的規(guī)模及調(diào)蓄能力通過(guò)水量平衡分析確定；

2.住宅小區(qū)沒(méi)有景觀水體，優(yōu)選低洼綠地、生物景觀滯留、滲水路面、多功能室外調(diào)蓄設(shè)施等分散式雨水調(diào)蓄滲透技術(shù)；

3.對(duì)于多雨但缺水的地區(qū)宜采用雨水直接收集利用系統(tǒng)，并優(yōu)先考慮對(duì)徑流污染較輕的屋面雨水進(jìn)行收集利用。在常規(guī)的屋面及地面的雨水收集中，初期徑流因?qū)ο聣|面表面污染物的沖刷作用導(dǎo)致水質(zhì)污染物濃度高，水量較少，隨著降雨過(guò)程的延續(xù)，表面污染物逐漸減少，后期徑流水質(zhì)得到改善。所以，通過(guò)棄流舍棄初期徑流雨水就可以降低整體雨水收集的污染物濃度指標(biāo)，收集到更優(yōu)質(zhì)的雨水。例如：現(xiàn)在局部區(qū)域興建的種植屋面，就可以作為初期雨水棄流設(shè)施，達(dá)到減輕后期水質(zhì)凈化處理負(fù)荷的目的。

4.雨水的降落量、大自然的變化多端都是無(wú)法控制的。所以，設(shè)有小區(qū)雨水系統(tǒng)的收集設(shè)施應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的外排措施，當(dāng)實(shí)際的降雨量超過(guò)了雨水系統(tǒng)收集設(shè)施的蓄水能力時(shí)，多余的雨水就會(huì)形成徑流、溢流，匯到相應(yīng)的雨水管道，通過(guò)雨水排水系統(tǒng)外排至市政雨水管網(wǎng)。

（五）雨水利用的幾種方式

雨水收集回用系統(tǒng)主要由收集、貯存、水質(zhì)處理設(shè)施及回水管網(wǎng)等組成。小區(qū)雨水收集后需經(jīng)過(guò)水質(zhì)凈化設(shè)施對(duì)雨水進(jìn)行水體凈化處理，當(dāng)達(dá)到所需用水區(qū)域相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)后才可以使用，另外還可以起到削減外排雨水總流量及總量的作用。目前，這些用水區(qū)域，即最常見(jiàn)的雨水利用方式主要有：綠化、道路及廣場(chǎng)澆灑、消防用水、景觀水補(bǔ)水、車庫(kù)地面沖洗、車輛沖洗、路面沖洗、循環(huán)冷卻水補(bǔ)水、沖廁用水等。

二、小區(qū)雨水收集利用系統(tǒng)工程案例

由于水資源日益緊張，充分利用雨水做為非傳統(tǒng)水源解決雜用水供給問(wèn)題已經(jīng)得到大家的認(rèn)可，并逐漸應(yīng)用到實(shí)際工程中。

（一）工程介紹

某小區(qū)位于浙江省杭州西部，小區(qū)規(guī)劃總用地面積25.14X104m2，其中居住區(qū)用地21.36X104m2，規(guī)劃道路用地3.78X104m2；居住總戶數(shù)2277套，總建筑面積31.93X104m2，容積率2.2，建筑密度28%，綠地率30%，小區(qū)內(nèi)水景兩處，水域面積0.38X104m2。該小區(qū)是以商品房住宅為主的中檔社區(qū)。

（二）可收集雨水分析

在住宅小區(qū)內(nèi)，可以進(jìn)行雨水收集的雨水原水共有三種：屋面匯流雨水，綠地匯流雨水和道路匯流雨水。決定采用哪種收集雨水形式，需要考慮匯流雨水三個(gè)方面的特征：污染程度、收集難易、徑流量。在它們當(dāng)中，污染程度是決定性因素，它直接決定了后續(xù)處理工藝，對(duì)控制工程造價(jià)起到?jīng)Q定性作用；收集難易決定雨水收集實(shí)現(xiàn)的難易，也對(duì)工程造價(jià)有一定的影響；徑流量體現(xiàn)可利用雨水的總量，對(duì)水量平衡起到一定作用。經(jīng)過(guò)對(duì)住宅小區(qū)內(nèi)可收集雨水在進(jìn)行比較，得出屋面雨水作為雨水收集系統(tǒng)的原水具有污染程度輕，收集簡(jiǎn)易，徑流量適中的優(yōu)點(diǎn)，故本次分析以屋面雨水作為雨水收集系統(tǒng)的主要水源。一期工程先選用3棟建筑（共計(jì)32棟建筑）屋面收集雨水（匯水面積F=3895.8m2），經(jīng)過(guò)管道匯人整流井。

（三）需回用雨水分析

回用于水主要可以用于景觀用水、綠化用水、循環(huán)冷卻系統(tǒng)補(bǔ)水、汽車沖洗用水、路面沖洗用水、沖廁用水及消防用水。考慮到本小區(qū)的實(shí)際情況和所處地域，決定回用水主要用于綠化和道路沖洗。

（四）水量平衡計(jì)算

1.雨水徑流總量。根據(jù)《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱“規(guī)范”）雨水徑流量計(jì)算4.2.1—1公式：W=。式中：為雨量徑流系數(shù)取0.9；為設(shè)計(jì)降雨厚度，以日為單位計(jì)算，查雨量等值線圖，查出杭州低區(qū)約為100mm；F為匯水面積3895.8m2。經(jīng)計(jì)算，徑流總量 =350.6m3 /d。

（2）需回用雨水量。綠化及道路占地面積75420m2，綠化和澆灑用水定額為2.0L/（m2·d），則每日最大需水量為150.8m3/d。

（3）平衡分析。回用系統(tǒng)的最高日設(shè)計(jì)水量為150.8m3/d，集水面積設(shè)計(jì)徑流量為350.6m3/d，回用水量與集水徑流總量的比值約為43%，滿足規(guī)范不小于4O%的要求。

（四）雨水處理工藝流程

根據(jù)所選擇的雨水利用方案，工藝流程包括雨水收集系統(tǒng)，雨水積蓄系統(tǒng)，雨水處理系統(tǒng)，雨水回用系統(tǒng)。屋面雨水先經(jīng)過(guò)收集管收集后進(jìn)入整流井，并將初期雨水進(jìn)行棄流；雨水經(jīng)整流井后又進(jìn)入保證水量均衡的雨水調(diào)蓄池，經(jīng)提升泵提升后進(jìn)入雨水處理系統(tǒng)；處理達(dá)標(biāo)后，清水將存入清水池；最后通過(guò)變頻給水設(shè)備，清潔雨水用于綠化和沖洗用水。以上介紹的四個(gè)系統(tǒng)中，雨水收集系統(tǒng)屬于管網(wǎng)常規(guī)設(shè)計(jì)，雨水處理系統(tǒng)一般由設(shè)備廠家根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，這兩個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算就不介紹了。下面主要介紹以下雨水積蓄、回用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。

（五）雨水積蓄系統(tǒng)有效水容積計(jì)算

1.日雨水徑流量。根據(jù)2.4.1條，日雨水徑流量為 =350.6m3。

2.徑流棄流量。由于雨水水質(zhì)的不同，對(duì)于棄流量的計(jì)算存在很大分歧。根據(jù)規(guī)范計(jì)算公式，徑流棄流量。式中，為初期徑流厚度，考慮2mm初期徑流。這樣算得棄流總量為=7.8m3。

3.雨水積蓄系統(tǒng)有效水容積，算得=350.6—7.8=342.8m3。

（六）雨水回用系統(tǒng)計(jì)算

1.清水池容積計(jì)算。根據(jù)規(guī)范，清水池容積取雨水回用系統(tǒng)最高日設(shè)計(jì)水量35%，本工程最高日設(shè)計(jì)用水量為150.8m3/d，故清水池容積計(jì)算值為150.8×0.35=52.8m3，考慮無(wú)雨或少雨季節(jié)的存在，適當(dāng)擴(kuò)大清水池的容積，可以滿足更大的水量要求，取清水池的容積為100m3。

2.雨水回用設(shè)施。清水池內(nèi)的清潔雨水首先由二級(jí)泵站提升至變頻給水設(shè)備，通過(guò)給水管網(wǎng)供給至需要綠化和沖洗的部位。

三、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上理論分析和實(shí)際工程介紹，我們可以得出：雨水收集利用系統(tǒng)對(duì)于節(jié)約用水、蓄洪排澇、修復(fù)城市水環(huán)境和改善城市生態(tài)環(huán)境、解決城市用水緊張、推動(dòng)水資源可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。雖然現(xiàn)階段還面臨很多實(shí)際問(wèn)題，但隨著綠色建筑和節(jié)能環(huán)保概念的推廣，勢(shì)必將引起人們對(duì)雨水等非傳統(tǒng)水源的重視。做為設(shè)計(jì)者，我們應(yīng)當(dāng)將節(jié)能環(huán)保和經(jīng)濟(jì)合理性有機(jī)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)雨水回收利用的整體性、有序性、系統(tǒng)性，從宏觀上改善小區(qū)生態(tài)環(huán)境，推動(dòng)水資源可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB 50400-2006，建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范[s].

[2] 中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院.建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版上冊(cè)）[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008

[3]蔣嵐嵐.無(wú)錫市某住宅小區(qū)雨水利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：給水排水，2011，（12）.

[4]劉銳鋒，冷潤(rùn)海.淺談住宅小區(qū)雨水收集利用系統(tǒng)設(shè)計(jì).低溫建筑技術(shù)，2012（7）：134～136