住宅小區雨水收集環保利用方案及其效益分析

（南昌市建筑設計研究院有限公司，南昌 330077）

近年來，隨著城市化進程的加快，水資源緊缺、環境污染、生態破壞等問題不斷加劇，雨水作為一種干凈、經濟、方便的綠色水源，受到越來越多的關注。收集和利用小區雨水資源，可以節省生活用水，減少水費和排污費，避免內澇，改善小區生態環境，具有良好的節水效能和環境效益。結合小區實例，本文介紹了小區雨水收集回用工程的設計思路，以期為建筑雨水收集利用設計提供參考。

1 雨水利用概述

雨水利用有狹義和廣義之分,狹義上的雨水利用就是收集、儲存并利用雨水；廣義上的雨水利用則包括雨水的滲透、回灌、補充地下及地面水源，維持并改善地區與城市水循環系統。雨水利用是有目的地采用各種措施對雨水資源進行保護和利用，主要包括三個方面。一是收集、調蓄和凈化后的直接利用；二是利用各種人工或自然水體、池塘、濕地或低洼地對雨水徑流實施調蓄、凈化和利用，改善城市水環境和生態環境；三是通過各種人工或自然滲透使雨水滲入地下，補充地下水資源[1]。

2 項目背景

本工程為住宅項目，該項目的總用地面積大約為72 906.7 m2，主要由14幢高層住宅（部分高層住宅沿街配套布置有商業網點）和4幢公共配套建筑（物管用房、室內文體場所和居家養老服務設施，均為1層）組成。項目的綠化率約為30.5%。本項目收集部分屋面及地面的雨水，雨水經預處理后排入地下室雨水蓄水池，再經過過濾和消毒處理后達到城市雜用水水質要求，儲存于地下室清水池。其主要作為小區綠化的澆灌用水、道路沖洗用水、廣場用水等。

2.1 住宅小區雨水收集利用系統設計方案

2.1.1 雨水收集系統

在住宅小區的雨水收集系統設計中，需要對雨水設計流量、雨水收集管、格柵和整流井進行詳細分析，確保符合要求。在進行雨水流量設計時，應該根據相應規范對雨水流量進行計算。在進行雨水收集管的設計過程中，應該根據計算出的雨水流量選擇收集管管徑，確保所選的收集管適用于住宅小區的雨水收集利用系統。雨水收集利用系統的格柵設置能夠有效阻擋雨水中漂浮的雜物，避免收集管堵塞。一般采用的格柵為不銹鋼提籃格柵。在雨水收集利用系統中，整流井設計是非常重要的，能夠將流入整流井中的雨水進行截留并使雜質沉淀，避免雨水提升泵堵塞。一般采用的整流井為全地下式鋼混結構。

2.1.2 雨水積蓄系統

在雨水收集利用系統中，來水水量是不確定的，伴隨著時間的改變而改變。為了確保后續的雨水收集利用系統能夠正常對雨水進行處理，減輕系統運行負荷，人們需要有效調控雨水量，在雨水收集利用系統前設置調蓄池。設置調蓄池的目的就是有效控制雨水量，該設計也應該符合相關要求。雨水積蓄系統要考慮雨有效儲水容積和調蓄池。在設計雨水積蓄系統的有效儲水容積時，要詳細分析日雨水徑流總量、初期徑流棄流量以及有效儲水容積。根據相關規范對日雨水徑流總量進行計算，確保數值的準確性。初期徑流棄流量比較難以控制，因為初期雨水徑流受到許多方面因素的干擾。有效儲水容積是雨水積蓄系統的重要參數，必須根據相應規范準確計算。該系統的調蓄池應該選擇全地下式鋼筋混凝土結構，調蓄池內部設置提升水泵吸水管、通氣管以及溢流管等[2]。

2.1.3 雨水處理系統

在住宅小區的雨水收集利用系統中，雨水處理系統是非常重要的，對系統的運行有著很大的影響。設計時，人們應該根據小區的實際工程情況，合理選擇雨水處理系統的設計規模，確定好系統的設計工作時間，并且選用良好的過濾工藝對雨水進行處理。在雨水處理系統中，需要將調蓄池中收集的雨水運送到相應的雨水處理裝置中進行處理，一般利用一級提升泵來完成雨水的運送。運送到處理裝置中的雨水需要進行過濾處理，改善雨水質量，達到相關標準后將其流放到清水池中。同時，要利用反沖洗水泵對雨水處理裝置進行定期清洗，用于沖洗的雨水需要就近排放到住宅小區的污水井中。通常情況下，住宅小區雨水收集利用系統需要將雨水處理裝置設置于建筑的單獨地下室中，根據系統的具體情況選擇設備的數量和類型。

2.1.4 雨水回用系統

在雨水的回用系統設計中，需要考慮好清水池和雨水回用設施的設計。在進行清水池設計時，應該根據雨水回用系統的最高設計用水量確定清水池容積，并且準確計算出最高日設計用水量。系統設計還要考慮雨季的情況，出現無雨或者少雨情況時，應該適當擴大清水池的容積，儲存更多的雨水。清水池一般采用的是鋼制成品水池，并且放置在建筑的單獨地下室中，人們要根據具體情況確定清水池的尺寸。雨水回用設施包括變頻供水系統、二級提升泵和回用管線三部分。雨水回用系統是住宅小區雨水收集利用系統非常關鍵的一部分，必須加強對該系統的設計分析，確保住宅小區雨水收集利用系統能夠正常運行，提高雨水利用率。

2.2 雨水處理工藝

2.2.1 雨水利用水質要求

雨水處理方式往往取決于其用途，用途不同，采取的處理方式也往往不同。本項目收集到的雨水主要用作綠化澆灌用水、道路廣場沖洗用水，綜合考慮雨水性質和用水水質要求，本項目收集的雨水經雨水過濾系統處理后可滿足有關用水要求。經過初期棄流、沉淀過濾、凈化處理后，雨水的CODCr≤20 mg/L，SS≤10 mg/L。

2.2.2 雨水收集利用系統

雨水收集回用系統一般包括以下幾個步驟：收集→棄流→儲存→處理水質→雨水回用。如果雨水比較干凈，可以省略第二個步驟，即棄流。

匯集的雨水經棄流裝置或棄流系統，用管道輸送到雨水蓄水池中儲存，超過設計利用標準的雨水量經溢流管排至市政雨水管網中，蓄水池的雨水經水質處理后輸送至雨水清水池中儲存，供小區的綠化澆灌、道路廣場沖洗。

2.2.3 雨水棄流系統

棄流系統由分流井、棄流設備、初期過濾設備構成。本工程初期雨水包含屋面雨水和地面混合雨水，初期雨水應棄流至雨水排水管線，對于后期水質較好、比較干凈的雨水進行收集與儲存后，對其進行處理和回用，能夠簡化后期處理工序，節約處理費用。當雨水蓄水池達到高水位時，應停止收集，對多余的雨水量進行棄流。安全分流井主要作為連接雨水匯集管、雨水收集管以及棄流管的裝置。雨水匯集管與棄流管標高相同，均高于雨水收集管[3]。

3 住宅小區雨水收集利用方案的效益分析

3.1 經濟效益

住宅小區雨水收集與利用系統的造價和運營成本較低，能夠減少市政水資源供給費用，降低城市給排水管道維護費用，所以可以在建筑物使用有效期內完成投資成本的回收。此外，屋面雨水收集可以減小城市雨水徑流負荷，通過減小雨水管道、泵站設計流量，減少相應的投資和運行費用。在水資源較少的情況下，該方案有助于推動小區雨水收集和利用設備產業的發展，不僅可以使政府財政支出得到減少，也能推動城市經濟增長，因此能夠為城市帶來一定的經濟效益。

3.2 社會效益

當前，國家大力倡導建設海綿城市。住宅小區開展雨水收集利用，符合國家政策要求，有助于推進生態小區建設，改善城市面貌。伴隨雨水收集利用產業的發展，城市經濟活力將得到提升，吸引更多企業到城市投資，能夠帶來一定的社會效益。

3.3 生態效益

伴隨城市化進程的不斷加快，城市居民數量不斷增加，居住小區用地也不斷加大，造成城市下墊面硬質化，原本滲入地下的雨水多變為地表徑流被排出。與此同時，地表水所受污染日漸嚴重，地下水則遭到無節制開采，容易引發地面沉降，造成城市防洪能力被削弱。住宅小區雨水收集利用，可以將蓄水池截留下的雨水回灌到地下層，通過綠地等形式滲入地下，起到涵養地下水資源的作用，促進城市水循環，保護城市生態環境[4]。

4 雨水利用發展建議

4.1 加強可行性分析

在進行雨水利用項目的投資前，要對項目進行可行性分析，進一步收集城區的降雨資料，對短歷時的降水情況進行分析。核算區內可收集利用的雨水資源，對雨水市場進行預測和市場保證分析。綜合考慮修建雨水收集設施對周邊生態、居民生活、生產的影響，同時要考慮經濟上是否可行，能否大面積推廣使用，確定利用范圍和程度。項目建設涉及城市基礎設施、雨水利用基礎理論技術、政策與管理等方面，要加強項目管理，與有關部門溝通協商，將雨水利用納入城市規劃。

4.2 徹底做到雨污分流

目前，我國實行的雨污合流制排水系統使原本水質較好的雨水水質變差，增加了后續雨水凈化的難度。為了高效利用雨水資源，減少雨水在輸送過程中的損失，各地可以因地制宜地改造雨水輸送系統，實現雨污水徹底分流，分流的雨水可直接輸送至凈化設施。人們要根據雨水利用途徑選擇處理技術，或直接將雨水輸送至景觀用水點（如人工湖），改善城市水環境。

4.3 加大雨水利用的研究力度

現階段，我國雨水利用技術仍不完善，缺乏充分的科學分析和指導。人們要完善各個集雨面的雨水徑流水質監測系統，對多次不同類型的降雨(初期雨水、后期降雨)進行水質監測。在采樣地設置雨量計，計算小區下墊面的初期雨水棄流系數，將雨水水質與降雨量結合起來考慮，設計出合理的雨水處理工藝。同時，在雨水收集系統的優化、儲水設施防滲材料的選擇等方面，仍需要組織有關部門的科技力量，進行專題攻關[5]。

5 結語

雨水收集及利用工程是一個綜合項目，城市小區雨水收集和利用的規劃建設需要因地制宜，人們要根據城市的年降雨量、水文地質、自然狀況、建筑景觀等各種條件，充分考慮各種雨水收集利用設施的優缺點及適用條件，并兼顧其社會效益和經濟效益，通過水量平衡、技術經濟分析來確定城市小區雨水收集及利用的最佳方案。隨著國內外雨水收集及利用技術的不斷更新，城市雨水收集及利用將為解決我國水資源短缺、改善城市生態環境、構建資源節約型社會做出巨大的貢獻。