埃塞俄比亞國家電信大樓給排水及雨水回用、中水系統設計

張達豐，蒲 斌，曾 懿，杜 欣

(成都市建筑設計研究院，四川成都 610015)

2013年習近平主席提出“一帶一路”合作倡議以來，更多的中國企業走出國門，參與一帶一路沿線國家建設。埃塞俄比亞電訊總部大樓就是中地海外集團設計施工總承包的海外項目，成都市建筑設計研究院作為設計單位參與其中。

1 項目概況

埃塞俄比亞位于非洲東北部，境內地形以高原山地為主。埃塞俄比亞電訊總部大樓位于該國首都“亞地斯亞貝巴”西南的IT PARK工業園。項目當地海拔為2 250 m，年平均溫度16 ℃，氣溫范圍9.7～25.5 ℃，年溫差小。當地為熱帶草原氣候，年平均降雨量986.02 mm，雨旱季分明，通常6～9月為大雨季，10～2月為旱季，3～5月為小雨季，雨季降雨頻繁，以短歷時高強度降雨為主，旱季幾乎無降雨。項目占地面積約3.7×104m2，總建筑面積約12.5×104m2，建筑高度47.4 m，地下3層，地上11層，為高層辦公樓。地上部分以辦公為主，地下設有健身房、餐廳等功能房間及地下車庫，地下停車位550余輛，地上停車位250余輛。

本項目建設方為埃塞俄比亞電信公司(ETHIO TELECOM)，是該國大型國有企業，本項目為其公司總部辦公大樓，供總部領導及各重要部門使用，設計標準要求較高。項目采取設計施工總承包模式，總包方為中地海外集團，設計方為成都市建筑設計研究院。

2 系統設計

2.1 設計流程及規范

埃塞俄比亞工程設計流程與國內差別較大，設計文件無需施工圖審查，但需通過業主委托的監理公司(本項目監理公司為當地建筑設計公司BET)審查批復后方可進行施工。

設計階段分為Primary Design、Final Design 和Shop Drawing。其中Primary Design和Final Design均包含設計報告(設計依據、系統方案、計算以及主要設備選型等)，設計圖紙，清單及規格說明等內容。Primary Design類似國內方案設計，是后續設計的重要依據；Final Design設計深度略高于國內的施工圖設計階段；Shop Drawing為深化設計，主要內容為監理要求的節點大樣、設備安裝、材料及配件詳圖等，通常與施工同步進行，監理批復后方可進行該部分內容的施工。本項目Primary Design由監理完成，后續設計階段由我院承擔。

本項目給排水設計主要依據當地規范EBCS-9《Ethiopian Building Code Standard-Plumbing Services of Buildings》，但因該國規范對于中水系統無明確規定，故中水系統設計參照中國國標GB 50336-2018《建筑中水設計標準》進行設計，并經監理批注同意。

2.2 生活給水系統

本項目最高日生活用水量為190 m3/d，用水量采用定額法進行計算，計算方式與國內相相同。其中沖廁、綠化澆灌用水量76 m3/d采用中水；因該國首都市區大部分地區處于市政自來水供水服務范圍之內，其余盥洗、淋浴等用水采用市政自來水作為水源。

因當地經濟水平欠發達，市政供水不穩定，經常因停電等原因中斷，但業主對于供水穩定性要求高。故在地下室設置儲存2日生活用水量的低位儲水池，水池分為兩格并設置導流板。從項目用地西南側接入一根DN100的生活飲用水管供水至儲水池，生活用水變頻加壓設備從水池吸水，供水至整棟建筑。

生活給水系統豎向分為兩個區，地下2層至3層為低區(埃塞建筑±0.000位置樓層稱為“Ground floor”，地面層，國內的2層被稱為1層，另有1層半地下夾層，故低區實際共有7層)，4層至10層為高區。兩區分別設置變頻調速加壓設備進行供水，對于壓力高于0.2 MPa的用水房間進行支管減壓。

變頻設備和管道均按秒流量設計，設計秒流量通過計算管段的總當量進行計算，計算原理與國內相同，區別在于國內采用公式進行計算，在埃塞俄比亞采用查圖法直接通過EBCS-9中“當量流量對應表”查出當量對應的設計秒流量。

2.3 生活排水系統

本項目設計了中水系統，采用優質雜排水作為原水。生活排水系統采用污廢分流制。污水系統收集大便器、小便器與廚房排水，廢水系統收集洗手盆、污水盆、淋浴廢水。最高日排水量為190 m3/d。每個衛生間設一根廢水立管，因排水量不大僅采用伸頂通氣；設置一根污水立管，污水系統同時設副通氣立管及環形通氣管。

廚房設于半地下層，設置隔油提升設備排出廚房廢水，廚房排水不作為中水水源，直接排入室外污水管網。

地下室設置集水坑及潛污泵排水至室外雨水管網。地下室底板下設置盲管排除地下水，盲管接至室外集水坑，由潛污泵排至室外雨水管網。

因項目所在地市政污水處理廠尚未建設完成，且當地大部分地區城市排水系統采用合流制，因此按環保要求在場地內設置污水處理裝置。采用埋地式污水處理站，處理站前設置化糞池作為預處理裝置，處理系統主要處理設備采用生物膜法，后續投加混凝劑沉淀并進行消毒。

2.4 雨水排水系統

本建筑采用重力流雨水排水系統，因建筑幕墻等外觀要求，雨水立管均設于室內。雨水系統設計流量為暴雨強度×匯水面積×徑流系數，與國內相同。因當地氣候特點，雨季降雨以短時高強度降雨為主，且業主要求標準高，故選取較高的重現期：屋面雨水重現期為25 a，匯流時間5 min，降雨強度170 mm/h；場地雨水重現期為10 a，匯流時間5 min，降雨強度140 mm/h。當地無暴雨強度公式，降雨強度通過暴雨強度曲線查得。

2.5 雨水回用與中水系統

本項目因節水要求設置雨水回用及中水系統，供綠化澆灌及沖廁使用。

因當地雨旱季分明，雨季降雨頻繁，且為短歷時高強度降雨，月降雨天數高達18 d以上，降水量超過100 mm，基本無需人工澆灑；旱季幾乎無降雨，月降雨天數不足6 d，需綠化用水(圖1)。同時因場地限制及造價因素無法設置大型蓄水池，雨水收集利用系統面臨著雨季雨水大量棄留，旱季無水可用的難點。

圖1 亞的斯亞貝巴常年月降雨量及降水天數(據當地氣象局統計資料)

同時建筑內設有健身房、浴室等淋浴設施，優質雜排水水量較為均勻，但在極端情況下會面臨水量短缺的情況。綜合考慮經濟效益與技術可行性，將雨水回用與中水收集處理有機結合，設置雨水蓄水池將雨水作為中水系統的補充水源，從而形成一種雨、中水聯合使用的系統，雨水回用與中水系統水量計算表見表1。

表1 雨水回用與中水系統水量計算

項目設置雨水蓄水池有效容積約102 m3，由上表可以看出雨水蓄水池容積滿足雨水補水量的要求，且除11月雨水收集量低于雨水補水量外，其他各月雨水收集量均滿足補水要求。并且由于10月雨水收集量遠大于補水量，10月蓄水池剩余儲水可供11月雨水補水。綜上所述，本項目將雨水作為中水系統補充水水源從而將雨水收集利用與中水系統接合的做法具有可實施性。

中水系統原水水源為優質雜排水，收集健身房、浴室等淋浴排水與衛生間盥洗排水，匯流至室外埋地廢水池調節池內，調節池可以兼做預沉池。原水由水泵提升至地下室進行中水處理?？偲矫嫱瑫r設置雨水收集池，收集初期室外雨水管網匯水，當廢水收集池水量不足時通過提升泵為其補充原水(圖2)。

圖2 雨水回用與中水系統流程

中水處理主要工藝采用BMR生物膜反應器，反應器之前設有格柵與毛發聚集器作為預處理。反應器分為生物反應段和生物膜過濾段，生物濾膜前投加混凝劑PAC(聚合氯化鋁)。反應器出水投加次氯酸鈉消毒劑后儲存于清水箱內，清水箱即同時作為消毒接觸池，清水箱設置自來水補水。

雨水作為中水系統的補充水源，雨水收集池兼做預沉池，當廢水池水量不足時由提升泵補充雨水。當地空氣污染較為嚴重，雨水水質較國內差，且中水水源較為充足，雨水補水量少，處理工藝為生物膜法抗沖擊負荷能力強，因此出于經濟與技術考慮將雨水進行合并處理從而實現雨水回用與中水系統的有機結合。雨水回用及中水處理工藝流程圖如圖3。

圖3 雨水回用及中水處理工藝流程

中水系統采用分區給水，建筑內分區與生活給水系統分區一致，每區采用單獨的變頻給水設備進行供水。室外綠化澆灌單獨設置供水設備供水。

管道采用秒流量設計計算，計算方式與給水系統相同。主要差別在于，規范EBCS-9中說明“衛生潔具的給水當量與其水量及用水持續時間有關”，該規范認為小便器沖水量小、用水時間短，因此對于小型衛生間，如只設有2個小便斗的情況下，其當量可以忽略不計。

3 結束語

隨著“一帶一路”合作倡議的推進，越來越多的工程技術人員走出國門參與海外工程。設計師是國際合作項目中，國內外規范、技術、文化交流的先鋒。如何適應當地的規范、國情和習慣和進行設計，是我們必須面對的的挑戰。但國內外設計行業的基本原理是一致的，在過硬的專業素養與技術水平的支撐下，設計師可以因地制宜、觸類旁通，進行技術、經驗輸出與技術實力展示。同時通過這種技術交流取長補短，豐富經驗，提高自身水平。

本案雨旱季分明的特殊氣候條件和惡劣的雨水水質，加之缺水和節水設計的客觀需求，促使我們摸索出一條雨水回用與中水系統在水處理階段便緊密結合的技術路線和合適的水處理工藝。在國內，海綿城市建設戰略要求實現對雨水的收集和資源化利用；《水污染防治行動計劃》(國家“水十條”)也對城市的中水設施建設提出了的要求。而兩套系統如何能有機結合，取長補短一直是設計中的難點。本項目對此做出了有益的嘗試，經驗和在國內類似條件下推廣。