甘肅河西地區既有校園綠色改造水資源綜合利用技術研究

雷海濤 趙 丹

1.甘肅省建材科研設計院有限責任公司

2.甘肅省嘉峪關市住房和城鄉建設局

1 引言

校園作為國家基礎教育的重要載體，是社會培養未來接班人的搖籃，體現了城市時代的風貌，有著深遠的社會影響。根據中國教育部公布的2015 年教育統計數據，全國現有普通小學19.05萬所、初中階段學校5.24萬所、普通高中學校2.49萬所、中等職業教育學校1.12萬所、普通高等學校2560所，全國中小學校舍建筑面積總量超過25.9 億平方米。目前校園數量多、人口稠密、校園建筑設施量大面廣，能源消耗極大。另據調查，北京大學評選出的校園八大浪費現象，其中以浪費水居首。由此可見，既有校園綠色改造的重要性，而建設節水型校園，提高校園水資源綜合利用又是既有校園綠色改造的重要環節。

2 校園排水系統的現狀和存在的問題

（1）對場地雨水的有組織排放不夠重視。甘肅河西走廊地區屬溫帶大陸性干旱氣候，常年干旱少水，蒸發強烈。以嘉峪關市為例年均氣溫在6.7℃～7.7℃之間，自然降水量年平均85.3 毫米，主要集中在6～10 月。由于年降雨量少，對校園區域豎向設計不夠重視。近年來，該地區降水量逐年增多，短時降雨量增大，局部地區過程累計降雨量達44.3mm。凡遇降雨天氣，校園排水、積水問題突出，雨水經道路全部匯集到中間的北縱三路，恰是師生由教學區進入生活區的主要通道，導致師生無法通行。（2）為了美化和裝點環境，建成區修建了水景工程，由于該地區蒸發量較大，年蒸發量達2149mm，使用城市供水系統對其補給浪費極大。（3）校區建設重硬化，輕綠化，硬化區域忽視了雨水的滲透問題，綠化區域制作了凸緣，且填土過高，雨水無法流入。

3 綠色改造的思考和技術路徑

如何提高校園水資源綜合利用？這就要求我們深入要了解綠色校園和綠色建筑建設理念，提高節水和水資源綜合利用意識，在校園節水的基礎上，結合海綿城市建設理念，既要考慮“山水林田湖”的“大海綿”問題，還要考慮低影響開發這些分散的如校園、醫院、小區、場院等“小海綿”的建設，使其在適應環境變化和自然災害等方面具有彈性，因地制宜地探索“區域海綿體”水資源綜合利用和技術途徑。使水資源從收集、截污、儲存、過濾、滲透、提升、回用均得到有效控制和綜合利用。

4 校園水資源綜合利用實踐

以嘉峪關市某中學既有校園綠色改造為案例，重點關注既有校園綠色改造過程中，雨水收集利用、污水收集治理和中水回用的技術措施。

（1）加強屋面路面的有組織排水。關鍵是加強規劃區域內場地的豎向設計，對場地地形進行豎直方向的調整，充分利用和合理改造自然地形，合理選擇設計標高，使之滿足建設項目的使用功能要求，科學設置雨水的收集區域，排放路徑，避免形成雨水匯積。（2）充分發揮綠化帶、滲水磚的下滲功能。針對需要硬化的區域，要求鋪設滲水磚或植草磚，設置下沉式綠化帶，或在綠化帶凸緣部分設置排水孔，方便雨水流入，嚴格控制綠化帶填土高度，便于雨水流入。（3）有效消減路面雨水徑流。減小路面坡度，設置格柵，阻斷雨水地面徑流，設置收集池，經初步沉淀、過濾后，排至景觀河。屋面雨屋面有組織導入落水管，排至教學樓周圍綠化帶內。減少向校園道路排放，控制路面雨水徑流總量。（4）利用下沉式廣場、運動場臨時調蓄雨水，設置下沉廣場和運動場，或在廣場和運動場凸緣部分設置排水孔，方便雨水流入，周邊設置排水溝排及收集池，經初步沉淀、過濾后，排至景觀河或景觀湖。（5）設置水景工程作為永久調蓄設施。校區規劃建設了景觀河或景觀湖，雨水通過收集和臨時調蓄，經初步沉淀、過濾后排入，但該地區年降雨量不足200mm，蒸發量卻高達2149mm。僅考收集存蓄雨水作為水景工程的補給水源，難以為繼。需考慮使用非傳統水源。（6）加強校區污水收集處理能力。本項目選用膜-生物反應器（MBR）技術。在藝術樓北側空地上建造一座日處理量為200m3/天的污水處理站。MBR工藝是膜分離技術與生物技術有機結合的新型廢水處理技術。它利用膜分離設備將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物截留住，省掉二沉池，占地面積小，同時，活性污泥濃度可以大大提高，水力停留時間（HRT）和污泥停留時間（SRT）可以分別控制，而難降解的物質在反應器中不斷反應和降解。膜-生物反應器工藝通過膜的分離技術大大強化了生物反應器的功能。（7）以中水作為水景工程的主要補給水源。該校新校區現有師生3000余人，根據GB 50015—2010《建筑給水排水設計規范》中對公共建筑生活用水定額及小時變化系數的要求，本工程中教學樓每人每日最高生活用水定額40L，小時變化系數Kh=1.5，每天使用時間8h，生活用水排放量為153m3/d，因小時變化系數較大，每天使用時間較短，故選擇處理能力為200m3/d的一體化污水處理設備。教學區生活污水經處理后的中水需達到GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準，方可排至景觀湖中。處理后的中水流量穩定，補給充足，多余時，還可用于綠化用水。

5 結束語

通過對項目案例研究，可得出以下結論，供今后甘肅河西地區新建綠色校園或既有校園綠色改造，乃至海綿城市建設作為借鑒。

（1）高度重視區域場地的豎向設計，充分利用和合理改造自然地形，提倡鋪設滲水磚或滲水路面，提高雨水下滲能力，設置雨排裝置，消減雨水徑流，避免形成雨水匯積。（2）高度重視場地內雨水臨時調蓄設施建設，提倡設置下沉式綠化帶、廣場和運動場。但需考慮臨蓄雨水的沉淀、過濾和排出。（3）在有非傳統水源補給的條件下，可規劃建設水景工程，統籌建設雨水收集利用系統，構建“區域海綿體”，強化區域水資源綜合利用，通過“區域海綿體”使降雨就地消納和利用，減小城市水體污染和雨污排放處理壓力。

基金項目：

嘉峪關市科技計劃項目（17-67）。