雨水回收利用系統經濟效益分析

葛全國，夏均鳳

（1 濟寧市兗州區源匯規劃設計院；2 山東聯誠精密制造股份有限公司，山東 濟寧 272100）

我國人口眾多，用水需求量大，加上用水效率低等原因，導致目前水資源緊缺情況較為嚴重。為了節約水資源，發展綠色經濟，需積極探索新的道路，雨水回收利用近些年極受關注，相關研究也越來越多。經過處理后，回收的雨水可作為非飲用水，用于綠化、沖廁等，具有良好的經濟效益、生態效益和社會效益，是未來水資源利用的重要方向。

1 雨水回用系統

雨水回收利用系統是指根據需求收集雨水并進行過濾處理，最終使處理后的雨水達到使用標準的系統，具有良好的節水效益和環境效益，在現代社會應用越來越多。系統涵蓋了雨水收集的整個過程，可分為五個環節，即雨水收集管道收集雨水—棄流截污—雨水收集池存儲雨水—過濾消毒—凈化回用，當前主要由棄流過濾、蓄水、凈化三個子系統組成。

雨水收集主要來自屋面和地面，建筑雨水經過雨水立管排到室外淺草溝，經雨水管道流向雨水回用井，最終匯集在蓄水池；地面雨水經過簡單過濾處理后流入蓄水池。蓄水池建設可根據最大月降雨量折算到日進行設計，以免儲水容積不足，池內設置水位控制傳感器，實時控制水位，超出警戒值后排出多余的雨水。

降雨初期的雨水含有雜質和污染物，多會選擇棄流，但需要對其加以處理，以減少污染。通常會選擇使用棄流裝置，比如，雨水截污初過濾裝置可以收集雨水中的雜物；浮力式雨水截流裝置，自身預留有進管、出管和排污管接口，適用于初期棄流和后期干凈雨水的收集，使用非常方便；過濾器則起到過濾雜質的作用，以減少后端蓄水池的沉淀物。凈化系統具有消毒、過濾、去污等功能，是系統的關鍵所在，經過凈化，水質達到規定標準后才能使用。

2 經濟效益分析

2.1 節水效益

建設雨水回收利用系統，可以節約市政供水，從而減少經濟支出，其經濟效益與回收利用的雨水量有著直接關系。所以，首先要計算出當地的雨水總量，再計算出能夠利用的雨水量，求得節約的市政供水量，最后轉化為具體經濟效益。

雨水收集主要來自地面和屋頂，地面雨水雜質較多，棄流過濾后，經過沉淀才能排入蓄水系統，屋頂雨水相對干凈，污染物源沒有那么復雜，棄流過濾后可直接排入蓄水系統。雨水設計徑流量一般按照公式進行計算，其中，Ψ 為雨水設計徑流系數，α 為每年降雨總量，F為匯水面積，W 為降雨設計徑流總量。而在實際降雨過程中，初期的雨水徑流中含有雜質和污染物，如果當地有工廠，加上汽車排放的尾氣進入雨中，導致降雨含有某些化學污染物，不符合用水標準。因此，降雨初期的徑流量通常會被棄掉，以減少污染，節約處理成本，只收集中后期的雨水徑流量。棄流雨水總量可按照公式進行計算，其中，β 為初期棄流的徑流厚度。W 和W1之差即為可回收利用的雨水總量，進而可得公式，其中，Y 是每年節約的經濟效益，η 為雨水回收利用率，P 是當地當年的水價。

2.2 綜合成本

雨水回收利用系統需要各方面都有足夠的投入，從設計到建設，再到運行后的維修管理，直至報廢，

整個過程都牽涉經濟效益，所以需要分析綜合成本。總體來講，成本主要可分為建設、運行維護、管理幾大部分，在建設完成投入使用后，隨著社會發展，經濟水平提升，還需考慮資金的時間價值和營運期間成本的上漲，進而更加準確地計算出成本。正常情況下，雨水回收利用系統建設成本較高，即早期投入比一般建筑投入多，投資回收期長，需從長遠考慮。成本費用可參照公式進行計算，其中，T 是當年的綜合成本，T1是建設初始投資，T2是年運營費，T3是年維護費，T4是年管理費，R 是設備殘值。計算時，因為涉及到電費、維護費、人員工資、銀行貸款利率等費用項目，各地每年都有一定程度的調整，所以要結合當地情況具體考慮。總之，從理論上講，雨水回收利用系統還具有節約市政供水、保護環境等社會效益和環境效益，在此只考慮其經濟效益，主要體現在節水效益上。

因是長期投資，變動的因素較多，進行成本分析時需采取動態投資回收期的方法，即根據每年的凈現金流量折成現值后再推算投資回收期，牽涉各地水價，需結合過去和當前的水價預估未來價格，另外，還要預估未來的運營管理成本，是一項較為復雜的工作。

3 實際工程案例

3.1 工程項目實例

某居住小區位于我國北方A 市，占地總面積為12 萬m2，住宅建筑用地為6.5 萬m2，綠地率約為35%。小區內共有住戶1300 戶，由東向西依次布置，住宅均為平屋頂，便于雨水收集。回收的雨水主要用于綠化、洗車、小區內景觀池，系統建設成本投入約為210 萬元，設研究期為20 年，通過對未來20 年該系統的經濟效益情況，來分析項目是否可行。

3.2 節水效益計算

水價直接影響到節水效益，我國各地的水價并不一致，且每年可能都有調整，加上不確定性因素較多，也很難找出特定規律明確定價標準。目前，我國水資源短缺現象非常明顯，國家提倡節約用水、環保用水，為防止過度浪費，未來的水價很有可能會逐年上漲，所以有必要運用時間序列法對未來的水價趨勢進行大致預估。

在該工程項目中，搜集A 市從1990 年到2018 年的水價信息，從1990 年的0.12 元/噸，到2018 年的2.15 元/噸，可發現變化很大，期間基本一直呈上升趨勢。結合二次曲線、三次曲線、復合曲線等方法做綜合分析，可列出表示A 市水價和時間關系的公式，推算未來水價，再求得每年具體的節水效益。

計算雨水回收利用量需考慮A 市的氣候，該地為溫帶季風氣候，根據當地近30 年的降雨量統計結果來看，平均年降雨量為620mm，常年降水天數為103.6 天，集中在每年的6 ～9 月。雨水收集主要來自地面和屋頂，雨水徑流系數均取0.9，棄流量厚度取5mm，棄流次數取100 次，平均回收利用率在80%～90%，該工程取90%。根據前面公式可求得每年能夠回收利用的雨水總量約為37728m3。

3.3 綜合成本計算

該項目所建設的雨水回收利用系統采用先進的技術和良好的設備，具體包括取水泵、壓力泵、二氧化氯發生器、紫外線殺菌設備等，根據前面分析，運營期間的費用主要為電費、維護費、人員工資。A 市當前電費為1.15 元/kW·h，該工程每年大約耗電20000kW·h，考慮到電費變動，加入A市的電費年上漲率為3%.每年的運營維護費用設定為10000元，年上漲率同取3%.人員工資方面，系統建成投入使用后，安排2 名員工輪流值班，負責日常檢查維修工作，為節約成本，可令物業人員擔任，每人每月工作1000 元，則一年24000 元，年工資增長率取9%.根據公式可求出當年的運營成本，比如2020 年，運營成本大約為25 萬元。同樣，可求得未來20 年內每年的成本費，前五年基本是效益低于成本，之后每年的經濟效益不斷提高，現值也越來越多，最終計算出動態投資回收期為11 年，可節約費用約為65 萬元。加上各種間接效益，比如設備費用和維護費用降低，實際投資回收期可能更短。可見，該工程建設雨水回收利用系統具有良好的經濟效益，具有可行性，雖然初始投資和運營成本較高，但該系統具還具有巨大的社會效益，應從長遠來看，為市民提供長期服務。

另外，需注意的是，雨水回收利用系統在年均降水量達到400mm 以上的地區，經濟效益比較明顯，但我國各地氣候差異較大，降水量亦是如此，比如，西北某些城市，年均降水量不足400mm，運用以上方法分析，并不可行，該方法適用于年均降水量在400mm 以上的地區。總之，雨水回收利用系統并非購買一些設備裝置就能建設，建設前還應綜合考慮各地氣候、降雨量、水價以及其他因素，充分論證其可行性，然后再開展設計建設工作。

4 結語

雨水回收利用系統在我國當前非常實用，既能節約市政供水，緩解水資源短缺的局勢，又能節約成本，具有極大的社會效益、經濟效益和生態效益。因此，應當加強此方面的研究，根據各地實際情況，考慮綜合因素，合理設計雨水回收利用系統，使其優勢得到充分發揮。