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一、简介
我国人均水资源占有量仅为世界人均水资源占有量的1/4。雨水资源化利用对缓解水资源短缺和维持可持续发展起着重要作用。本工程采用雨水收集与传统重力流雨水排放相结合、环保型PE渗透式雨水井与PP模块化的储存净化一体化雨水利用构筑物相结合的设计方案,不仅有效解决了采用常规雨水排放设计方案使厂区雨水管线无法与市政预留接口相接的难题,避免了厂区内洪涝,而且,具有便于施工修护和后期雨水收集系统扩容的特点,技术先进、经济可靠,实现了雨水资源的综合利用,年节约水源在300 m³以上。
二、工程概况及难点
本工程为中冶精锻大型多向模锻件及重型装备产业基地建设项目的一期工程,建设厂址位于唐山市,面山临海,夏季降水集中,日最大降水量为184mm,年均降雨量623mm,最大降水量1140mm,因此,厂区雨水排放需高度重视。
该厂区东西方向较长,周边规划道路中,大理路尚未建设,且短期内不能开通。受市政配套条件的限制,一期工程只能向东面学院路排水(见图1)。
但是,学院路上的市政预留接口底标高较浅(26.77m),厂区路面雨水设计若采用重力流,按采用国家标准最低管道坡度设计末端雨水管道底标高为26.10m,低于市政预留接口标高,导致无法排至市政管网(详见图2)。
三、设计方案
为解决上述难题,本着既要保证在雨季最大降水时厂区路面雨水能快速有效地排出,又要尽量节约投资并方便施工的原则,本工程设计经过多方案比选,采用了传统重力流雨水排水与新型雨水收集相结合的方式,在重力流能够直接排至市政管网的区域,仍采用重力流方式;而在重装及模具车间和热处理车间建筑物及周边绿地采用雨水收集利用方式。设计采用环保型PE渗透式雨水井(见图3)与PP模块储存净化一体化雨水利用构筑物(见图4)相结合的方案,在尽可能使雨水下渗利用的前提下,收集多余雨水进行综合利用。
本工程设计的雨水回收池体积仅为150m³,既达到了设计要求,又节约了一次性建设投资,减轻了甲方筹资压力,使其能将有限资金重点用于工艺装备的投入。采用新型的PP模块储存净化一体化雨水利用构筑物代替了传统的钢筋混凝土雨水池,具有施工便捷,利于检修,节省空间等优点,更重要的是方便了二期工程雨水收集系统扩容。雨水收集设计方案见图5示意。
PP模块储存净化一体化雨水利用构筑物设置于厂区东侧,安装溢流外排管道,以排除超量雨水,控制水位。储存的雨水可以供绿化、冲洗道路等日常杂用,节约大量水源,符合国家节能节水政策,为工程增添亮点。
四、实施效果
本工程雨水收集方案经过两年多的运行考验,特别是投运第一年正好遇上唐山汛期强降雨,日最大降水量接近历史最高水平(当年7月20日最大降雨量168mm)(见图6),而本厂区雨水收集后,多余的雨水能快速、顺畅地至市政雨水管网,证明厂区雨水排放系统不仅达到了设计要求,而且,利用收集的雨水用于通过中水管网用于厂前区景观用水和道路绿化,收到减少投资和节约水源的双重效果(见图7)。
【关键词】北海,涠洲岛,雨水和基流收集,经济供水,节水
中图分类号:TU991.64 文献标识码:A 文章编号:
前言
北海市涠洲岛作为新兴的旅游岛,已确立发展高端旅游业,近年,随着岛上旅游业快速发展,上岛人数剧增,使岛上供水出现严重缺水现象。缺水问题已成为涠洲岛发展的瓶颈。为了解决涠洲岛的缺水问题,为涠洲岛旅游事业的可持续发展提供良好的发展环境,北海市人民政府提出了多种供水方案,起到了一定的效果,较好的缓解了涠洲岛水资源紧张的现状,但因所采用的供水方案投入成本较大,施工工期较长,供水效率较低,对环境的污染较为严重,因此,我们考虑开发一种新型的清洁化供水方案,以切实降低成本,实现涠洲岛水资源利用的可持续性发展。我们将雨水收集系统和基流回放系统引进供水方案中,实现了对地下水的合理开采和监控,确保了供水的经济性、高效性和安全性。
北海市涠洲岛雨水及基流收集工程
2.1工程基本情况
北海市涠洲岛位于我国广西第一大岛,是我国现存最年轻的也是最大的火山岛,属亚热带海洋性气候区,岛上有着丰富的海洋资源,又是北部湾重要的渔场,土壤肥沃,适应种植农作物。但涠洲岛无常年性河流,仅仅依靠一座小型的涠洲水库供水,水资源较为贫乏。涠洲岛具有丰富的自然和人文景观,旅游业较为发达,这就更增加了水资源供给的压力。为了解决这一问题,我们建立涠洲岛雨水及基流收集工程,位于涠洲岛西北部,主要通过雨水收集系统和基流回收系统,将便于收集且较集中、量较大的直接流入岛四周海域的雨水和长年外溢的溪水基流拦截,回收补充给涠洲水库,充分利用岛上的优质淡水资源,满足岛上生活用水。
2.2工程开展的意义
北海市涠洲岛雨水及基流收集设计对于涠洲岛具有重要的意义。首先,涠洲岛雨水及基流收集设计较好的解决了涠洲岛水资源缺乏的问题,解决了影响经济社会发展的一大难题,更好的保护了岛上的生态环境,有效的防止了生态环境的恶化。其次,作为一个旅游业发展较快的岛屿,雨水及基流收集设计有利于推动涠洲岛旅游事业的发展,为岛上居民提供更多的就业机会,从而促进了经济社会的可持续性发展,对于生态环境保护和经济社会建设都具有重要的意义。
2.3工程的任务
北海市涠洲岛雨水及基流收集设计工程本着“尽量开发、高效利用、节水优先、技术可行”的原则,着重于水价的合理划定、生态的持续性发展、配水分类的合理化、开源节流、促进淡水资源最大化等各项工作,重点建立两个系统,即之前提到过的雨水收集系统和基流回放系统,在这两个大系统中还包括沟门基流收集工程、牛角坑基流收集工程、北港基流收集工程、李屋截引水工程、西角桥头基流收集工程。北海市涠洲岛雨水及基流收集设计重点提出水资源的保护策略,查清岛上的淡水资源,预测岛上的用水量。我们通过雨水的收集以及周围溪水基流的拦截,更好的补充水库水量,为居民的生活和岛上的生产建设提供优质的水源,确保涠洲岛的可持续性发展,为涠洲岛岛上水资源的有序管理和合理分配提供科学性的依据,为今后水资源的开发、利用和保护工作提供基础性的条件。
北海市涠洲岛雨水及基流收集设计
3.1基本资料设计
在北海市涠洲岛雨水及基流收集设计过程中,首先我们需要对基本的资料加以设计。北海市涠洲岛雨水及基流收集设计过程中基流的收集设计工作必须对溪水的径流量和季节变化量做好记录,只有这样才能保证北海市涠洲岛雨水及基流收集设计施工的针对性。此外,我们要进一步把握好输送距离和地形地势的特点,加强计算和预测,将施工的经济投入额降至最低。
3.2具体的工程设计
北海市涠洲岛雨水及基流收集设计中我们在各溪水的入海上游处建立基流收集站,基流收集站是由输水管、加压泵站和蓄水池三个部分组成。具体的工作流程是先将基流收集站收集的水资源汇集到蓄水池中,然后利用加压泵站进行加压以便输送,之后将水注入的输水管中加以输送。
3.2.1输水管
在对输水管进行选择的时候,我们要特别注意输水管管材的选择、输水管管径的选择和输水管的敷设。考虑到涠洲岛距离市区较远,交通设施相对不完善,北海市涠洲岛雨水及基流收集设计工程的规模也不大,因此,所需的管材比较小,在输水管管材的选择上,我们采用自应力钢筋砼管,与其他的输水管管材相比,自应力钢筋砼管具有轻便、安装简单的优点,并且自应力钢筋砼管具有较好的伸缩性和柔韧性,能够适合北海市涠洲岛雨水及基流收集设计工程中的各类地基。而输水管管径的选择,我们要充分考虑到基流中的径流量和季节性径流量的变化,一般我们根据基流站最大径流量选择输水管。为了切实保证输水管的安全性,我们一般采用绿化用地或者农业用地敷设的方式。
3.2.2加压泵站
在北海市涠洲岛雨水及基流收集设计工程中,为了减少加压泵站的吸程,我们对加压泵站的设计一般采用地下室结构。加压泵站地下室结构要采用钢筋砼结构,地面要有容纳两台加压水泵的空间,在铺设上采用砖混结构。此外,一个这非常重要的设计就是水泵流量,我们要根据各基流站较大回收量等观测资料并留有一定余地,采用自动化操作的模式,运用电子探头对水位进行观测,这样有利于减少运行成本,实现操作的科学化和精确化。
3.2.3蓄水池
在对蓄水池进行设计的过程中,必须紧紧围绕我们所预测的各大基站的最大回收量而进行,采用钢筋砼结构,为了进一步增大蓄水量,减少成本投入,我们将蓄水池设计为圆形的结构,并且进口处需设置拦污栅,池底板、盖板、池身均为现浇C25钢筋砼结构,以增强蓄水池的稳定性。
3.3用水规划与水资源配置
在北海市涠洲岛雨水及基流收集设计中,我们考虑到涠洲岛水资源贫乏的现状,必须对岛上的水资源进行合理的分配,以确保岛上居民生活和生产的顺利进行。水资源的分配应根据各类水源水质不同和各类用户的不同使用要求相对应,并且应确定优先满足供应顺序,并进行合理的灵活性调整。针对涠洲岛的水资源特点,突出对供水、用水、节水、治污与生态环境保护等基础设施所构成的水资源网络体系的统筹安排,重视对水资源开发、利用、治理、配置,节约与保护等领域的非工程措施的制定。结合涠洲岛水资源情况,近期应优先选择岛上淡水资源作供水水源,远期枯水年份供水水源不足,可考虑采用海水淡化补充解决,这样可提供优质、经济水源,满足涠洲岛发展需求,同时也可以循序渐进地发展,以免一次投资过大,供水设备使用率低下,效益差,不利于供水企业良性发展。
小结
为了解决涠洲岛的缺水问题,为涠洲岛旅游事业的可持续发展提供良好的发展环境,我们将雨水收集系统和基流回放系统引进供水方案中,实现了对地下水的合理开采和监控,确保了供水的经济性、高效性和安全性。我们需要进一步结合北海市涠洲岛的实际情况,对雨水及基流收集设计进一步优化,切实解决涠洲岛的发展制约性条件,促进涠洲岛的又好又快发展。
【参考文献】
关键词:小区雨水回收与利用系统;雨水的回收方式;雨水的初期弃流;雨水的储存;雨水的处理;雨水的回用
在我国城市水资源日益短缺的今天,必须采取开源与节流并举,科学合理的利用一切可回收、再利用的水资源,非传统水源--雨水的回收与利用越来越受到社会各界重视。
深圳市是一个雨水充沛、台风暴雨频繁的城市,降雨时空分布极为不均,年降雨量85%集中在每年的4-9月份。由于降水季节不均,深圳一方面常年缺水,一方面暴雨洪涝灾害常有发生。雨水利用工程不但可以有效地减少雨洪、营造地表水文景观、改善小区周边环境,也有利于增强居民爱水节水意识,而且还可以改善室内的局部热岛效应。这样可以使经济效益实现最大化的目的,保持经济和社会效益的可持续发展。
一、雨水的回收方式
来自小区不同集水面的降雨径流水质有较大差异,一般建议采用如下的雨水利用策略:
1. 屋面雨水污染较少,集水效率高,是收集利用的首选;
2. 广场、路面特别是机动车道的雨水相对较脏,不宜收集;
3. 绿地上的雨水收集效率低,不经济。
对于考虑雨水收集利用的小区,在设计时室外应设置两套雨水排水管网,一套为雨水收集利用管网,一套为雨水收集排放管网。屋面雨水由雨水管道收集后排入雨水收集利用管网,收集后回用。场地雨水经渗排雨水口收集后排入收集排放管网,收集利用管网的溢流排水、初期弃流排水均排至收集排放管网,最终排至市政雨水管。
二、雨水的初期弃流
在降雨的过程中由于降雨对大气的淋洗作用,地面径流对下垫面表面沉积物及表面建筑材料的分解析出物的冲刷作用,致使初期雨水污染程度较高,随着降雨的延续,雨水径流中污染物含量逐渐减少并趋于稳定,雨水径流的水质明显提高。利用雨水降水过程的这个规律,在雨水利用系统中对污染浓度较高的初期雨水弃之不用,而把中后期雨水收集起来的做法称之为雨水的初期弃流;初期弃流是为了有效的收集到水质良好的雨水,减轻后续处理构筑物的负担,节约投资,减少运行费用。
初期径流弃流量应按照下垫面实测收集雨水的COD、SS、色度等污染物浓度确定。当无资料时,规范以初期2~3mm降雨径流为界,将屋面降雨区分为初期径流和持续径流。从规范对弃流的规定中可以得出以下的结论:
1. 雨水的弃流发生在降雨初期;
2. 连续几场降雨,只需要在第一场降雨完成弃流,这个间隔期视情况一般为3至7天;
3. 雨水弃流主要是为了降低后续雨水处理系统的难度和成本,后续有完善的处理系统的情况下,可以不做弃流;
4. 经弃流的雨水其水质也好过污废水,可直接排至市政雨水系统,不建议排到污水系统。
初期径流弃流量Wi=10×δ×F
式中:Wi:设计初期径流弃流量,m3;
δ:初期弃流厚度,mm;
F:汇水面积,hm2;
1.雨水弃流设施的分类及原理
从市场上主要的弃流设施使用情况来看,按工作原理来区分可分为五大类:
1.1容积型
容积型雨水初期弃流装置的工作原理是利用雨水径流的冲刷规律,降雨时初期雨水储存在雨水初期弃流池中,当水池中的储水量等于雨水初期弃流量时,收集管开始收集雨水。
优点:方式简单有效,维护管理方便,可以准确的按设计要求控制初期雨水量。
缺点:连续几场降雨时,无法有效的控制弃流,影响回收利用率;当汇水面较大时需要比较大容积的弃流池;初期雨水同时在弃流池中完成沉淀作用,维护管理较为复杂;纯容积式弃流池需专项设计。
1.2流量型
流量型雨水初期弃流装置,是使用智能流量计测得雨水径流量,通过控制器控制电动阀的启闭,达到雨水初期弃流的要求。为市面上广泛使用的类型。
优点:准确地按设计要求控制初期雨水量;连续几场降雨时,可有效的控制弃流量,有较高的回收利用率。
缺点:需通过流量信号和时间信号来控制电动阀的启闭来完成弃流,控制较为复杂,成本较高。
1.3雨量型
雨量型雨水初期弃流装置与流量型雨水初期弃流装置的主要区别,是弃流装置的信号不再是降雨初期下垫面的径流量,而是雨量计检测到的降雨量,弃流装置的控制只与降雨量有关。通过降雨量值(降雨厚度)控制雨水初期弃流量。
优缺点同流量型雨水初期弃流装置。
1.4渗透弃流井
通过渗透式弃流井截留初期雨水并下渗来达到对初期雨水的弃流的目的。
优点:方式简单有效,可以准确的按设计要求控制初期雨水量。
缺点:连续几场降雨时,无法有效的控制弃流,影响回收利用率;维护管理较为复杂,常年使用,会因滤水层截污太多,而降低效率甚至失效。
1.5室外雨水检查井大小管弃流方式
利用降雨过程表现出初期水质差而流量小的特点,在室外雨水检查井底部设置一根初期雨水弃流小管,在检查井溢流水位设置一根溢流雨水的排水管。水质差的初期小流量的雨水首先通过小管排走,超过小管排水能力的后期径流进入雨水收集系统,超过雨水收集系统能力的雨水通过溢流管排至小区雨水排水管内,保证雨水收集区域的排水安全。
优点:该法的特点是自动弃流,可以减少切换带来的运行和操作的不便。
确定:弃流量难以合理控制,尤其是在降雨强度较小而降雨量很大时可能会使弃流量加大,减少收集水量甚至收集不到雨水。
三、雨水的储存
雨水储存设施的有效储水容积不宜小于集水面重现期1至2年的日雨水设计径流总量,扣除设计初期弃流流量。
W=10×0.9×δ×F
式中:Wi:设计初期径流弃流量,m3;
0.9:雨水可回用量宜按雨水设计径流总量的90%计;
δ:初期弃流厚度,mm;
F:汇水面积,hm2;
雨水储存设施
1.首选利用景观水池。
2.钢筋混凝土水池。
优点:成本较低,寿命长;
缺点:储水集中放置,占地面积大;施工不方便;只能一次性使用,一旦系统有改动,或地块功能变化,不再合适放置时,只有作废;
3.聚丙烯模块组成的雨水收集箱
优点:适合集中回收系统;可组合成不同的容积;较混凝土池而言,施工方便;
缺点:由于模块不具备储水功能,要储水必须外包防水膜,防水膜的质量和施工都会影响到收集箱的使用。
四、雨水的处理
雨水处理工艺的原则是力求简单,一方面经弃流处理的雨水水质比较洁净,另一方面是降雨随意性大,回收水源不稳定,处理设施经常闲置。
雨水收集利用系统的推荐流程:
屋面雨水弃流沉沙池雨水蓄水模块过滤井过滤取水井消毒回用绿化及浇洒道路
五、雨水的回用
雨水收集回用系统,适合回用于绿化和浇洒、水景补水。雨水回用系统宜与中水系统共用清水池,但中水清水池要预留出雨水的储存容积,并有可靠的溢流系统。
六、结语
【关键词】 校园节水雨水收集再利用
国是一个缺水严重的国家,淡水资源总量为28000亿立方米,占全球水资源的6%,人均水资源占有量仅有2300立方米,仅为世界平均水平的1/4,是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一,由此需要提高人们的节水意识,由此,对用水量大浪费现象严重的大学校园就需要考虑到节水系统的设计。现有的校园节水装置只顾及到一个方面,而没有整体的设计,导致废水利用不充分。本文以盐城工学院新校区为例,对废水再利用和雨水收集再利用进行了分析和实践。
1 宿舍区废水再利用方案分析
1.1 水源的选择
宿舍生活用水可以分为洗簌间用水和卫生间用水两大类,废水通常主要有洗脸水、沐浴水、洗衣水,水质比较稳定,杂质主要为泥污和残留的洗衣粉,水质能够满足冲洗便器的要求。
1.2 废水的收集
由于面盆、洗浴、洗衣排水点低,很难自流收集用于本户冲便,所以本层废水只能用于下层冲洗马桶。如图1所示,本部分包括一级储水箱、导水软管、过滤筛、除污剂四部分。
1.3 废水的处理
分别通过可以防臭的“S”型软管(直径1.5厘米)和软塑料管,“S”管与盆的接口处装有富含滤膜的铁网,在浴盆水龙头与盆的接口处也装有富含滤膜的铁网,起到一次过滤作用,两管的管壁上都装有盐酸,明胶,六次甲基四胺,乙二醛组成的除污剂,这样做防止杂污质将管堵塞,也防止杂污质流入到下一个环节中,既对器材(装置)环境造成污染,也造成操作不便。经一次过滤,且除杂的水分别通过“S”管及软塑料管经过集水箱盖子上的两空流入集水箱中,经集水箱滤膜后,杂污质留在了铁网上,清水经铁网顺利流下,起到了二次过滤作用,为使装置布局美观,且为使排水达到很有效利用(利用大气原理),集水箱要用支架支起,且支架要足够高,集水箱底部放有沸石,氯化镁,安息香酸配成的除臭剂,防止臭味污染。
1.4 再利用
集水箱侧部安有一个水龙头,经二次过滤后的清水,经水龙头流出,再通过一根接往马桶集水箱的出水管,形成改造水,这样收集到的水循环利用,与自来水箱即可冲马桶。如(图1)所示。
2 教学区雨水收集回用系统
2.1 雨水再利用综述
考虑到教学区主要用水处是卫生间冲厕用水,而可再回收利用水源较少,所以这一部分主要采用建筑物屋顶雨水和教学楼附近硬地面雨水收集回用系统,即将屋顶和附近地面收集的雨水储存再利用到卫生间冲厕用水和湖泊。
雨水收集回用系统包括雨水收集和雨水回用两个方面,若在校园内实现雨水资源化,必须在校内建立起雨水收集和雨水回用相互配套的完备系统。
2.2 屋顶雨水收集系统
现设计的屋顶雨水收集系统包括屋顶表面、过滤装置、汇流槽、雨水管、弃流池、景观式储水池以及其他管道和处理设施。过滤装置包括一个过滤网和雨水管处的球形过滤网,采用双层过滤装置可以有效地过滤和阻拦在干季落在屋顶上的树叶、鸟粪,羽毛等杂物。屋面雨水污染物主要来源为屋面材料分解、大气中的沉积物和天然降水。由于屋面径流雨水经常表现出初期冲刷效应,初期径流雨水中污染物浓度较高,水质混浊,随着降雨的持续,一旦冲刷效应完成, 径流雨水的水质将明显提高。所以要对初期雨水采用弃流措施。弃流池装置如图2所示。
2.3 附近硬地面雨水收集系统
由于楼顶收集的雨水远小于用水量,所以考虑将教学楼附近硬地面的雨水也收集储存在贮水池中一同利用。硬地面雨水比楼顶雨水含杂质更多,所以需要过滤沉淀消毒等处理。根据学校地形和地质条件,考虑雨水收集的方式和途径,决定采用暗渠收集地面雨水。暗渠可直接利用学校内现有的雨水管道,并在进入前设置滤网以便将路面落叶石子等杂物过滤掉,然后将雨水收集后输送到景观水体下方的储水池中。
2.4 雨水储存装置
从屋顶和硬地面收集的雨水首先储存到储水池中,再利用水泵抽水供教学楼冲厕用,以实现雨水的节约利用。与雨水收集系统配套的雨水储存装置的设计会受到当地最大降水量、材料、地理位置等因素的制约,为了经济实用,可以选用混凝土、水泥和聚乙烯。将其建造在博学楼附近的景观喷泉水池的下方,这样既能节省空间,美化环境,还可以与地表收集系统联系起来构成雨水再利用系统,增加雨水利用率。要注意的是要避免池中滋生藻类和菌类,影响水的再利用。
2.5 雨水回用系统
教学区收集的屋顶雨水主要用作冲厕,由于雨水本身较洁净,所以在消毒处理时只需沉淀和过滤并加入少量明矾作简单消毒处理即可。每栋楼需要一个水泵将水送到卫生间以供使用。考虑到夏季降水过多,故将储水池设计成与校园湖泊相连通的装置,利用溢流管即可实现,这样不仅能保证储水池的水源充足,还使整个校园水体相连,形成一个节水系统。
参考文献:
[1]化延斌,杨仁梅,徐志强.一种简便型废水利用装置的设计.2011.
[2]李建新,王昕.住宅废水利用技术.2002.
[3]张玉婷,刘雪松.利用雨水收集回用系统实现城市小区雨水资源化[M].南水北调与水利科技.2009.
[4]江霜英,高廷耀.洗衣、洗浴废水再生回用作生活杂用水.中国给水排水,2003.
关键词:雨水利用;水系统;经济分析
中图分类号:TQ340文献标识码: A
引言
随着我国经济的快速发展,环境不断地恶化,城市面临着水多(雨洪)、水少(水资源紧缺)、水脏(水环境恶化)等问题【1】。我国淡水资源并不丰富,对其如何有效的合理利用就显得格外重要。而合理的回收利用雨水,是一项行之有效的方法。可从源头上缓解我国淡水资源,节约优质水资源,有效的减少生活用水量,实现水系统的良性循环。
1 雨水回收利用的意义
由于城市化的不断城市发展,地面硬化率的不断提高,地面径流率也不断提升,产生的雨水量也逐年增加,充分利用雨水的必要性就尤为重要。
雨水利用是把自然或人工收集雨地面表面的雨水,采用科学进行收集、储存、处理达标后充分利用,是从水文循环中获取地表水为人类所用的一种方法【2】。雨水回收利用非常适合我国可持续发展战略目标。目前,城市降雨径流量已由城市开发前的10%增加到开发后的50%以上【3】,雨水收集回用不仅节约了水资源,还减少了雨水对地表河流的污染;同时因大量雨水的合理截留和收集,降低了暴雨带给城市的淹涝灾害风险。而处理雨水水质成本也低于其他供应方式,所以只有综合考虑雨水利用多方面的效应,才能更好地体现雨水利用技术的价值【4】。
2 雨水回收利用现状与发展趋势
随着世界各地越来越重视雨水的回收利用,世界各地也有了各自独特的雨水收集系统。美国设有大型的市政雨水收集利用系统,并制定了相应的法律法规给予支持;德国制定的标准规定有面层的路面砖必须能使水能够渗入地下;新家坡集水区占了总国土的六分之一,雨水收集系统成功将80%的降雨量转化成了生活用水;澳大利亚城市通过建造蓄水池收集屋顶的雨水,用于生活热水和冲厕用水;日本已经广泛使用透水混凝土路面,将收集起来的雨水用于消防、绿化、冲厕等;而我国的雨水利用也有着悠久的历史,我国现代城市的雨水利用起始于20世纪80年代后期,国内一些城市相继开展了有关雨水资源化的研究和应用【2】。在2008年北京奥运会上,我国场馆设计的雨水回收利用系统,标志着我国的雨水回收利用系统已达到先进水平。世博会等接下来的大型场所都利用了屋面大面积收集雨水系统。以上足以说明雨水的回收利用是一项节约水资源、减少了雨水对地表河流的污染,缓解内涝的行之有效的技术措施。
3 雨水回收处理方法
初期的雨水(前2mm或者5分钟的降雨量)一般污染严重,流量也比较小,在流经初期采用弃流过滤装置,将其排掉。通过利用城镇内和周边的天然湖塘洼地、沼泽地、湿地等自然水体,以及雨水利用工程设计中为满足雨水利用的要求而设置的调蓄池,在雨水径流的高峰流量时进行暂存,待径流量下降后再排放或利用,此措施也减少了洪涝灾害,是最理想的水生态循环系统【3】。
雨水作为较优质的回用水源,同时考虑到连续集中降雨的高温季节,收集的雨水容易产生有机物滋生的状况,结合《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2006)中推荐的屋面雨水处理工艺【5】:
4 案例分析
该项目位于陕西省安康市。安康市属北亚热带湿润季风气候区,雨量充沛。年降雨量636.9-1100mm。多年平均降雨量926.2 mm。设计重现期1年一遇日降雨量为50.0 mm,其中5mm以上的降雨量占总降雨的的比例为89.3%。本设计初期雨水弃流按5mm考虑,则水池容积计算降雨厚度为45.0mm。
该项目规划用地面积约为37438.86,其中建筑容积率为3.7,绿化率为37.2%。本次设计利用场内室外雨水管线收集区域内下垫面雨水,结合雨水管线的分布情况,方案中在其中一条雨水管网末端设置一座雨水利用构筑物收集雨水,余量雨水以溢流的形式排入市政雨水管网。净化后洁净雨水主要用于该区域内绿地浇洒使用。本次设计选用第三种工艺,但雨水经过过滤消毒后不进入清水池,直接至用水点。具体流程如下图:
图1 雨水收集利用系统流程图
4.1区域综合雨量径流系数的计算
不同的区域雨水径流系数不同,按照设计规范要求,屋面、路面、硬质铺装雨水综合雨量径流系数取0.90,绿地雨水综合雨量径流系数取0.15。区域内绿化率为37.2%,则该区域综合雨量径流系数为
Ψ=0.372×0.15+(1-0.372)×0.90=0.0558+0.5652=0.62
4.2根据设计日降雨量计算水池容积
区域总汇水总面积约为37438.86,区域内综合雨量径流系数为0.62。按照安康一年一遇的降雨重现期计算,去除初期弃流雨水,区域下垫面一场降雨可收集雨水量按下式计算: W=αΨH F (1.1)
式中 W―雨水储水池容积,m3 ;α―折减系数;Ψ―雨量径流系数;H―设计日降雨量,mm/d ;F―汇水面积,。
项目区域内一场降雨可收集雨水量为W=37438.86×0.62×0.045=1044.54m³
4.3根据用水量核算水池容积
W1 = Q T(1.2)
式中W1―雨水储水池的容积,m3 ;Q―日用水量m3/d;T―雨水利用天数,d。根据《建筑给水排水设计规范》:绿化浇洒用水定额可按浇洒面积1.0~3.0L/・d计算;本设计取2.0L/・d。
浇洒绿地日用水量:Q =37438.86×0.372×0.002=27.85 m³
按照设计规范要求,雨水回用的保质周期易为2.5天,根据安康实际降雨情况,设计雨水的利用天数以T=5.0d为参数,W1=Q×5.0=27.85×5.0=139.25m³。
方案中设置1座145m³的雨水储水池,一次降雨可供用水量为140.0 m³,满足设计范围内5天的绿化浇洒用水,剩余的雨水可以用作景观补水或场地冲洗用水。收集的雨水通过初期弃流将较脏的雨水排至市政雨水管道 ,弃流后的雨水通过管道送至储水池收集 ,然后经泵提升至全自动过滤器 ,考虑到初期弃流后的雨水水质较为稳定 ,且悬浮固体含量较低 ,雨水过滤后经紫外线消毒器在线消毒后方可回用。
4.4 年可利用雨水资源总量计算
W年=37438.86×0.62×1.14×0.13=3440.03m³。若将该区域一年收集的雨水资源用于绿化、洗车、冲厕等,按照居民使用自来水的价格2.9元/m³,一年可节省近万元。若广泛的建设雨水回收利用项目,将能为国家节约很大一部分水资源,将有效缓解水资源短缺的现状。
5结语
雨水回收利用在国内外已成为趋势,在节约水资源及缓解内涝方面有着重要的现实意义,根据本案例的分析结果可得出,雨水通过简单的处理后用于绿化、冲洗路面、道路浇洒等是非常适用于现在水环境情况的,并且回收利用后所得的经济效益也是非常可观的。我们要结合实际情况,多做方案选比,尽量降低建设费用,以达到雨水回收利用效益的最大化。
参考文献:
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[2]刘建华,李旭东,刘小芳,马旭升.城市雨水资源化利用现状趋势及雨水综合利用规划案例[J].天津市建筑设计院 “现代杯”全国优秀建筑给水排水论文集:98
[3]GB50788-2012,城镇给水排水技术规范[S].